LTC-2728JS LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Gelb - 2,6V Durchlassspannung - 40mW Verlustleistung - Deutsche Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Das LTC-2728JS ist ein Vierfach-Sieben-Segment-Alphanumerik-Displaymodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Seine Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung numerischer Daten über einzeln ansteuerbare Segmente. Das Bauteil ist mit fortschrittlicher Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie für die Leuchtelemente aufgebaut, die auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat montiert sind. Diese Kombination führt zur charakteristischen gelben Emission. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontscheibe mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert.

Die zentralen Vorteile dieser Anzeige sind ihr ausgezeichnetes Zeichenbild, erreicht durch durchgehende und gleichmäßige Segmente, sowie hohe Helligkeit mit starkem Kontrast. Sie arbeitet mit geringem Leistungsbedarf, was sie für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte geeignet macht. Darüber hinaus bietet sie einen breiten Betrachtungswinkel und profitiert von der inhärenten Festkörperzuverlässigkeit der LED-Technologie, was eine lange Betriebsdauer und Widerstandsfähigkeit gegen Stoß und Vibration gewährleistet.

Der Zielmarkt für diese Komponente umfasst Industrie-Bedienfelder, Prüf- und Messgeräte, Unterhaltungselektronik (wie Uhren oder Haushaltsgeräte), Automobilarmaturenbretter (für Zusatzdisplays) und jedes eingebettete System, das eine robuste, gut lesbare und effiziente numerische Anzeigelösung benötigt.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Kennwerte

Die wesentlichen optischen Parameter definieren die visuelle Leistung der Anzeige. Diemittlere Lichtstärke (Iv)wird mit einem typischen Wert von 600 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA angegeben, mit einem Minimum von 200 µcd. Dieser Parameter misst die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der Lichtabgabe, kalibriert mit einem Filter, der der CIE photopischen Empfindlichkeitskurve entspricht. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt 588 nm, und diedominante Wellenlänge (λd)beträgt 587 nm, beide gemessen bei IF=20mA. Diese Werte verorten die Emission eindeutig im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 15 nm, was auf eine relativ reine, monochromatische gelbe Farbe hinweist. DasLichtstärke-Anpassungsverhältniszwischen den Segmenten ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was eine gleichmäßige Helligkeit über alle Segmente einer Ziffer für ein einheitliches Erscheinungsbild sicherstellt.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen regeln das sichere und effektive Ansteuern der LEDs. DieDurchlassspannung pro Segment (VF)hat einen typischen Wert von 2,6V bei IF=20mA, mit einem Maximum von 2,6V. Dies ist der Spannungsabfall über einem beleuchteten Segment. DerSperrstrom pro Segment (IR)beträgt maximal 10 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V und gibt den Leckstrom im ausgeschalteten Zustand an. DerDauer-Durchlassstrom pro Segmentist bei 25°C mit maximal 25 mA ausgelegt, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Das bedeutet, dass der maximal zulässige Dauerstrom abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um eine Überhitzung zu verhindern. Für gepulsten Betrieb ist einSpitzen-Durchlassstrom pro Segmentvon 60 mA unter bestimmten Bedingungen erlaubt (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). DieVerlustleistung pro Segmentist auf 40 mW begrenzt.

2.3 Thermische und absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Betriebsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. DerBetriebs- und Lagertemperaturbereichliegt zwischen -35°C und +85°C. Dieser weite Bereich macht die Anzeige für raue Umgebungen geeignet. Die maximaleSperrspannung pro Segmentbeträgt 5V; eine Überschreitung kann den LED-Übergang zerstören. Eine kritische Handhabungsspezifikation ist dieLöttemperatur: Das Bauteil hält maximal 260°C für bis zu 3 Sekunden stand, gemessen an einem Punkt 1,6mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies ist entscheidend für die Steuerung von Reflow-Lötprozessen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Basierend auf dem bereitgestellten Datenblatt sind explizite Binning-Codes für Wellenlänge (oder Farbtemperatur), Lichtstrom oder Durchlassspannung nicht detailliert. Die Spezifikationen geben Minimal-, Typ- und Maximalwerte für Schlüsselparameter wie Lichtstärke (200-600 µcd) und Durchlassspannung (2,05-2,6V) an. In einem Produktionskontext gruppieren Hersteller LEDs oft in engere Leistungsbins innerhalb dieser Bereiche, um die Konsistenz innerhalb einer einzelnen Charge oder für spezifische Kundenanforderungen sicherzustellen. Entwickler sollten den Hersteller bezüglich verfügbarer Binning-Optionen konsultieren, wenn eine präzise Farbabstimmung oder Intensitätsgleichmäßigkeit über die veröffentlichten Min/Max-Spezifikationen hinaus für die Anwendung kritisch ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im Text nicht reproduziert sind, würden Standardkurven für solche Bauteile typischerweise umfassen:Durchlassstrom (IF) vs. Durchlassspannung (VF): Diese Kurve zeigt die exponentielle Beziehung, die für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung entscheidend ist.Lichtstärke (Iv) vs. Durchlassstrom (IF): Diese zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt, üblicherweise in einem annähernd linearen Bereich, bevor der Wirkungsgrad bei sehr hohen Strömen abfällt.Lichtstärke (Iv) vs. Umgebungstemperatur (Ta): Diese Kurve demonstriert den negativen Temperaturkoeffizienten von LEDs, bei dem die Lichtausgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt.Spektrale Leistungsverteilung: Eine Darstellung, die die relative Intensität des emittierten Lichts über die Wellenlängen zeigt, zentriert um 588 nm mit der spezifizierten 15 nm Halbwertsbreite. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist wesentlich, um die Ansteuerungsbedingungen für Helligkeit, Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die Anzeige hat eine Ziffernhöhe von 0,28 Zoll (7,0 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer detaillierten Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Toleranzen betragen in der Regel ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Bauteil ist ein 16-poliges Dual-Inline-Gehäuse (DIP). Das interne Schaltbild zeigt eine gemultiplextes Common-Cathode-Konfiguration. Das bedeutet, die Kathoden der LEDs für jede Ziffer sind miteinander verbunden (vier gemeinsame Kathodenanschlüsse: Ziffer 1, 2, 3 und 4), während die Anoden für jeden Segmenttyp (A bis G, plus DP) über alle Ziffern hinweg verbunden sind. Diese Struktur ermöglicht Multiplexing, bei dem die Ziffern nacheinander in schneller Folge beleuchtet werden, um den Eindruck zu erwecken, dass alle Ziffern kontinuierlich leuchten, was die Anzahl der benötigten Treiberanschlüsse erheblich reduziert.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wesentliche bereitgestellte Richtlinie ist die Lötwärmebeständigkeit: Die Komponente hält einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 3 Sekunden stand, gemessen 1,6mm unterhalb des Gehäusekörpers. Dies ist eine Standardbewertung für Wellen- oder Reflow-Lötung. Für Reflow-Profile ist ein Standard bleifreies Profil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C anwendbar. Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Vermeidung mechanischer Belastung der Pins beim Einstecken, die Sicherstellung einer korrekten Ausrichtung vor dem Löten und die Verhinderung von übermäßiger Lötbrückenbildung zwischen den Pins. Das Bauteil sollte bis zur Verwendung in seiner original Feuchtigkeitssperrbeutel gelagert werden, innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs von -35°C bis +85°C und in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTC-2728JS. Die mit dieser Artikelnummer verbundene Beschreibung lautet "AlInGaP Gelb, Multiplex Common Cathode, Dezimalpunkt rechts". Dies gibt das LED-Material, die elektrische Konfiguration und die Position des Dezimalpunkts an. Spezifische Verpackungsdetails wie Röhrenmengen, Tray-Anzahlen oder Spulenspezifikationen sind im bereitgestellten Auszug nicht enthalten. Das Etikett enthält typischerweise die Artikelnummer, Los-Code und Datumscode. Für die Bestellung wird die Basis-Artikelnummer LTC-2728JS verwendet.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine klare, mehrstellige numerische Anzeige erfordert. Häufige Verwendungen sind: digitale Panel-Meter für Spannung, Strom oder Frequenz; Timer und Uhren; Produktionslinienzähler; Anzeigen für medizinische Geräte (z.B. Blutdruckmessgeräte); Displays für Haushaltsgeräte (Öfen, Mikrowellen, Waschmaschinen); und Automobil-Zubehörinstrumente.

8.2 Design-Überlegungen

Ansteuerschaltung:Aufgrund ihres Common-Cathode-Multiplex-Designs ist fast immer ein dedizierter Display-Treiber-IC (wie ein MAX7219 oder ein Mikrocontroller mit Multiplexing-Software) erforderlich. Jede Ziffer wird eingeschaltet, indem Strom durch ihren gemeinsamen Kathodenanschluss gesenkt wird, während gleichzeitig Strom zu den entsprechenden Segment-Anodenanschlüssen gespeist wird.Strombegrenzung:Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Segment-Anodenleitung (oder möglicherweise für jede gemeinsame Kathode, abhängig von der Treiberarchitektur) zwingend erforderlich, um den Durchlassstrom auf einen sicheren Wert einzustellen, typischerweise zwischen 5-20 mA, abhängig von der gewünschten Helligkeit und dem Leistungsbudget. Der Widerstandswert kann mit R = (Vcc - VF) / IF berechnet werden.Aktualisierungsrate:Beim Multiplexing sollte die Aktualisierungsrate pro Ziffer hoch genug sein, um sichtbares Flackern zu vermeiden, typischerweise über 60 Hz pro Ziffer (also eine Gesamtzyklusrate >240 Hz für 4 Ziffern).Betrachtungswinkel:Der breite Betrachtungswinkel ermöglicht flexible Montagepositionen.Einschaltsequenz:Sicherstellen, dass die Treiberschaltung beim Einschalten oder Ausschalten keine Sperrspannung oder übermäßigen Strom anlegt.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu anderen Sieben-Segment-Technologien bieten AlInGaP gelbe LEDs deutliche Vorteile. Gegenüber traditionellen roten GaAsP- oder GaP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Treiberstrom führt. Es bietet auch eine bessere Temperaturstabilität und eine längere Lebensdauer. Im Vergleich zu blauen oder weißen LEDs mit Filtern ist AlInGaP Gelb eine Direktemissionsfarbe, die die mit der Phosphorkonversion verbundenen Effizienzverluste vermeidet. Die 0,28-Zoll-Ziffernhöhe ist eine gängige Größe, die einen guten Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Leiterplattenplatzbedarf bietet – größer als 0,2-Zoll-Displays für eine einfachere Betrachtung und kleiner als 0,5-Zoll-Displays für Kompaktheit. Das gemultiplextes Common-Cathode-Design ist Standard für mehrstellige Displays und minimiert die Pinanzahl im Vergleich zu einem nicht gemultiplexten (statischen) Design, das viel mehr I/O-Leitungen erfordern würde.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was bedeutet "Dezimalpunkt rechts" in der Beschreibung?

A: Dies spezifiziert die physische Position des Dezimalpunktsegments. "Rechts" bedeutet, dass der Dezimalpunkt rechts von der Ziffer angeordnet ist. Einige Displays bieten linksseitige oder mittige Dezimalpunkte.

F: Kann ich diese Anzeige mit einer Konstantspannungsquelle ansteuern?

A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Eine Konstantspannungsquelle ohne einen in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand würde wahrscheinlich einen übermäßigen Stromfluss zulassen und das LED-Segment zerstören. Immer ein Strombegrenzungskonzept verwenden.

F: Was bedeutet "1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite" für den Spitzen-Durchlassstrom?

A: Diese Bewertung erlaubt einen höheren Momentanstrom (60 mA) nur, wenn der Puls sehr kurz ist (0,1ms) und die LED viel länger ausgeschaltet ist (was ein 10% Tastverhältnis ergibt). Dies ermöglicht einen kurzen Ausbruch höherer Helligkeit für Multiplexing oder Stroboskopeffekte, ohne den Chip zu überhitzen. Für stationäre Beleuchtung muss der Dauer-Durchlassstrom (max. 25 mA) verwendet werden.

F: Die Pins 4, 9, 10 und 12 sind als "NO PIN" aufgeführt. Was bedeutet das?

A: Dies sind physisch nicht vorhandene Pins. Das Gehäuse hat einen 16-poligen Footprint, aber nur 12 Pins sind tatsächlich vorhanden und elektrisch verbunden. Dies ist eine gängige Praxis, um die Gehäusegröße zu standardisieren und gleichzeitig unterschiedliche interne Schaltungskonfigurationen unterzubringen.

F: Wie berechne ich den Gesamtstromverbrauch?

A: Für eine gemultiplextes Display ist die Leistung nicht einfach die Summe aller Segmente. In einem typischen Multiplexing-Schema ist immer nur eine Ziffer eingeschaltet. Daher ist die Momentanleistung ungefähr die Leistung für eine voll beleuchtete Ziffer (z.B. 8 Segmente * IF pro Segment * VF). Die Durchschnittsleistung ist dieser Wert geteilt durch die Anzahl der Ziffern (bei gleichen Einschaltzeiten).

11. Praktischer Anwendungsfall

Fall: Entwurf einer 4-stelligen Voltmeter-Anzeige.Ein Entwickler baut ein digitales Voltmeter zur Anzeige von 0,00V bis 19,99V. Er wählt das LTC-2728JS aufgrund seiner Helligkeit und Lesbarkeit. Er verwendet einen Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zur Spannungsmessung. Die Firmware des Mikrocontrollers wandelt den ADC-Wert in BCD-Format (Binary-Coded Decimal) um. Vier I/O-Pins sind als Open-Drain-Ausgänge konfiguriert, um die gemeinsamen Kathodenanschlüsse (Ziffer 1-4) anzusteuern. Sieben andere I/O-Pins (plus einer für den Dezimalpunkt) sind als Push-Pull-Ausgänge konfiguriert, um die Segment-Anoden (A-G, DP) über individuelle 100Ω strombegrenzende Widerstände anzusteuern (berechnet für Vcc=5V, VF~2,6V, IF~20mA). Die Firmware implementiert einen Timer-Interrupt, der die vier Ziffern mit einer Rate von 1 kHz (250 Hz pro Ziffer) durchschaltet. In der Interrupt-Routine schaltet sie alle Ziffern aus, gibt das Segmentmuster für die nächste Ziffer aus und schaltet dann die Kathode dieser Ziffer ein. Dies erzeugt eine stabile, flimmerfreie Anzeige der gemessenen Spannung.

12. Funktionsprinzip Einführung

Das Funktionsprinzip basiert auf der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Die AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Kristallstruktur ist ein Direktbandlücken-Halbleiter. Bei Vorwärtsspannung werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in die aktive Region injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall gelb (~587-588 nm). Das nicht transparente GaAs-Substrat absorbiert jegliches nach unten emittierte Licht und verbessert so den Kontrast, indem es interne Reflexionen verhindert, die ein "verwaschenes" Erscheinungsbild verursachen könnten. Das Sieben-Segment-Format ist ein standardisiertes Muster, bei dem sieben unabhängig gesteuerte stabförmige LEDs (Segmente) in verschiedenen Kombinationen beleuchtet werden können, um die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben zu bilden.

13. Entwicklungstrends

Der Trend bei Sieben-Segment-Anzeigen und ähnlichen diskreten LED-Anzeigen geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, geringeren Stromverbrauchs und verbesserter Zuverlässigkeit. Während die grundlegende AlInGaP-Technologie ausgereift ist, führen Prozessverfeinerungen zu besserer interner Quanteneffizienz und Lichtextraktion. Es gibt eine zunehmende Integration von Treiberelektronik hin zu "intelligenten" Displays mit eingebauten Controllern, I2C- oder SPI-Schnittstellen und sogar Umgebungslichtsensoren zur automatischen Helligkeitsanpassung, was die Designlast für den System-Mikrocontroller reduziert. In Bezug auf das Formfaktor besteht ein ständiger Druck auf dünnere Gehäuse und kleinere Pixelabstände für höhere Informationsdichte. Für Standard-Industrieanzeigen bleibt jedoch das klassische Durchsteck-DIP-Gehäuse, wie es beim LTC-2728JS verwendet wird, aufgrund seiner Robustheit, einfachen Handlötbarkeit für Prototypen und bewährten Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen beliebt.