LTD-4708JG LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Grün - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTD-4708JG ist ein zweistelliges, alphanumerisches 7-Segment-Anzeigemodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung zweier Ziffern (0-9) mithilfe einzeln ansteuerbarer LED-Segmente. Die Kerntechnologie nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial, das auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gewachsen ist und für seine hocheffiziente grüne Lichtemission bekannt ist. Das Gerät verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert.

Die Anzeige ist als Common-Cathode-Typ kategorisiert, was bedeutet, dass die Kathoden der LEDs für jede Ziffer intern miteinander verbunden sind. Diese Konfiguration vereinfacht das Multiplexen in Treiberschaltungen und ermöglicht die Steuerung mehrerer Ziffern mit einer reduzierten Anzahl von Mikrocontroller-I/O-Pins. Ihre Hauptvorteile sind ein ausgezeichnetes Zeichenbild durch kontinuierliche, gleichmäßige Segmente, hohe Helligkeit und Kontrast, ein großer Betrachtungswinkel für die Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen und die der LED-Technologie innewohnende Zuverlässigkeit im Festkörperzustand. Das Gehäuse ist RoHS-konform und bleifrei.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Lichttechnische & optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Bei einem Standard-Teststrom von 1 mA pro Segment liegt die durchschnittliche Lichtstärke zwischen einem Minimum von 320 µcd und einem typischen Wert von 850 µcd. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit. Die dominante Wellenlänge (λd) ist mit 572 nm spezifiziert, was die Emission fest im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt 571 nm, mit einer spektralen Halbwertsbreite (Δλ) von 15 nm, was auf eine relativ reine und gesättigte grüne Farbe hinweist. Die Lichtstärkeanpassung zwischen Segmenten innerhalb eines ähnlichen Lichtbereichs ist garantiert innerhalb eines Verhältnisses von 2:1, was eine gleichmäßige Helligkeit des angezeigten Zeichens gewährleistet. Übersprechen, die unerwünschte Beleuchtung nicht ausgewählter Segmente, ist mit ≤ 2,5 % spezifiziert.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Gerät. Die Durchlassspannung (VF) pro Segment beträgt typischerweise 2,6 V mit einem Maximum von 2,6 V bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA. Dieser Wert ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die absoluten Maximalwerte setzen harte Grenzen: Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA, der oberhalb einer Umgebungstemperatur von 25°C linear um 0,28 mA/°C reduziert wird. Ein Spitzen-Durchlassstrom von 60 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V und ist nur zum Testen des Sperrstroms (IR, max. 100 µA bei VR=5V) gedacht, nicht für den Dauerbetrieb. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW.

3. Mechanische & Gehäuseinformationen

Die Anzeige hat eine Ziffernhöhe von 0,4 Zoll (10,0 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer detaillierten Zeichnung angegeben. Wichtige mechanische Hinweise umfassen: Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm; die Pinspitzenverschiebungstoleranz beträgt ±0,4 mm; der empfohlene PCB-Lochdurchmesser ist 1,0 mm. Kosmetische Spezifikationen sind ebenfalls definiert, die Fremdmaterial auf Segmenten auf ≤10 mils, Oberflächenfarbkontamination auf ≤20 mils, Verbiegung auf ≤1/100 und Blasen innerhalb von Segmenten auf ≤10 mils begrenzen.

4. Pinbelegung & interner Schaltkreis

Das Gerät hat eine 10-Pin-Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt zwei Common-Cathode-Knoten, einen für jede Ziffer (Ziffer 1 und Ziffer 2). Die Anoden für die Segmente A bis G und den Dezimalpunkt (D.P.) werden auf einzelne Pins herausgeführt. Die spezifische Pinbelegung ist: 1 (Anode C), 2 (Anode D.P.), 3 (Anode E), 4 (Common Cathode Ziffer 2), 5 (Anode D), 6 (Anode F), 7 (Anode G), 8 (Anode B), 9 (Common Cathode Ziffer 1), 10 (Anode A). Diese Anordnung ist wesentlich für den Entwurf der externen Treiberschaltung.

5. Absolute Maximalwerte & Betriebsbedingungen

Strikte Einhaltung dieser Werte ist notwendig, um dauerhafte Beschädigungen zu verhindern. Das Gerät kann innerhalb eines Umgebungstemperaturbereichs von -35°C bis +105°C betrieben und innerhalb desselben Bereichs gelagert werden. Für das Löten während der Montage ist eine Bedingung von 260°C für 3 Sekunden in 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene spezifiziert. Das Überschreiten der maximalen Temperaturbewertung während der Montage muss vermieden werden.

6. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, illustrieren solche Kurven typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (IV) und zeigen, wie die Helligkeit mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt. Sie können auch die Durchlassspannung (VF) gegenüber dem Strom und die Variation der Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur zeigen. Diese Kurven sind für Entwickler entscheidend, um den Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit zu optimieren, während Effizienz und Lebensdauer erhalten bleiben, und um das Leistungsderating bei erhöhten Temperaturen zu verstehen.

7. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige eignet sich für Anwendungen, die kompakte, helle und zuverlässige numerische Anzeigen erfordern. Häufige Verwendungen umfassen Test- und Messgeräte (Multimeter, Frequenzzähler), industrielle Steuerpanele, Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Öfen, Waschmaschinen), Armaturenbrett-Anzeigen im Automobilbereich (für Zubehör) und Kassenterminals. Ihre hohe Helligkeit und der große Betrachtungswinkel machen sie für Umgebungen mit hohem Umgebungslicht geeignet.

7.2 Designrichtlinien

Bei der Integration dieser Anzeige müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden.Strombegrenzung:Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Anoden- oder Kathodenleitung zwingend erforderlich, um den Durchlassstrom pro Segment einzustellen, typischerweise zwischen 1-20 mA, abhängig von der erforderlichen Helligkeit und dem Leistungsbudget. Der Widerstandswert kann mit R = (Vcc - VF) / IF berechnet werden, wobei VF die typische Durchlassspannung ist.Multiplexing:Für zweistellige Common-Cathode-Anzeigen ist ein Multiplex-Treiberschema am effizientesten. Dies beinhaltet das sequentielle Aktivieren des Common-Cathode-Pins einer Ziffer (über einen Transistorschalter), während gleichzeitig die korrekten Anodenmuster für die gewünschten Segmente dieser Ziffer angelegt werden. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein (üblicherweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.PCB-Layout:Befolgen Sie die empfohlene Lochgröße von 1,0 mm für zuverlässiges Löten. Stellen Sie eine ausreichende Leiterbahnbreite für den Segmentstrom sicher.Betrachtungswinkel:Positionieren Sie die Anzeige unter Berücksichtigung ihres spezifizierten Betrachtungswinkels, um eine optimale Sichtbarkeit für den Endbenutzer zu gewährleisten.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Die Verwendung eines nicht transparenten GaAs-Substrats verbessert den Kontrast durch Reduzierung der internen Lichtstreuung. Die graue Front mit weißen Segmenten ist eine Designwahl, die den Kontrast im Vergleich zu komplett schwarzen oder grauen Fronten erhöht. Als dediziertes 7-Segment-Gehäuse bietet sie eine integriertere und mechanisch robustere Lösung im Vergleich zur Verwendung diskreter LEDs zur Bildung von Ziffern, spart Montagezeit und gewährleistet eine konsistente Segmentausrichtung.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der Zweck der Common-Cathode-Konfiguration?

A: Sie vereinfacht den Schaltungsentwurf für das Multiplexen mehrerer Ziffern. Anstatt für jede der 14+ Segmente pro Ziffer eine separate Masseverbindung zu benötigen, benötigt man nur eine pro Ziffer, was die erforderliche Anzahl an Treiberleitungen drastisch reduziert.

F: Wie berechne ich den Wert des strombegrenzenden Widerstands?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Versorgungsspannung - LED-Durchlassspannung) / Gewünschter Durchlassstrom. Für eine 5V-Versorgung, eine VF von 2,6V und einen gewünschten IF von 10mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohm. Verwenden Sie immer den nächstgelegenen Standardwert und überprüfen Sie die Leistungsbewertung.

F: Kann ich diese Anzeige mit einer Konstantspannungsquelle ohne Strombegrenzung betreiben?

A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat eine Toleranz und nimmt mit der Temperatur ab. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle, die VF überschreitet, verursacht einen übermäßigen Stromfluss, der das Segment möglicherweise zerstört. Ein Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber ist unerlässlich.

F: Was bedeutet \"nach Lichtstärke kategorisiert\"?

A: Es zeigt an, dass Geräte basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung gebinnt oder sortiert werden. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen, was bei mehrstelligen Anzeigen, bei denen Gleichmäßigkeit wichtig ist, entscheidend ist.

10. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers mit einem Mikrocontroller. Der Mikrocontroller hätte 8 I/O-Pins, die über strombegrenzende Widerstände mit den Segmentanoden (A-G und DP) verbunden sind. Zwei zusätzliche I/O-Pins würden NPN-Transistoren (oder ähnliche Schalter) steuern, die mit den beiden Common-Cathode-Pins (Ziffer 1 und Ziffer 2) verbunden sind. Die Firmware würde eine Multiplex-Routine implementieren: Transistor für Ziffer 1 einschalten, das Segmentmuster für den Wert der ersten Ziffer auf die Anodenports ausgeben, kurze Pause (z.B. 5ms), dann Transistor für Ziffer 1 ausschalten. Als nächstes Transistor für Ziffer 2 einschalten, Segmentmuster für die zweite Ziffer ausgeben, warten und ausschalten. Dieser Zyklus wiederholt sich kontinuierlich. Das Timing muss sicherstellen, dass der Spitzenstrom pro Segment nicht überschritten wird und der Durchschnittsstrom die gewünschte Helligkeit erreicht.

11. Funktionsprinzip

Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet (für dieses AlInGaP-Material ca. 2,05-2,6V), werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlInGaP-LEDs setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form von Photonen mit einer Wellenlänge frei, die grünem Licht entspricht (um 572 nm). Die spezifische Legierungszusammensetzung aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Farbe des emittierten Lichts. Die 7-Segment-Struktur wird durch Strukturierung mehrerer solcher LED-Chips auf einem Substrat und deren Verbindung mit Bonddrähten zu den externen Pins gebildet.

12. Technologietrends

Während 7-Segment-LED-Anzeigen eine robuste und kostengünstige Lösung für numerische Anzeigen bleiben, entwickelt sich die breitere Display-Technologielandschaft weiter. Es gibt einen allgemeinen Trend zu höherer Integration, wie z.B. Anzeigen mit eingebauten Treiber-ICs (z.B. TM1637-kompatible Module), die über einfache serielle Protokolle (I2C, SPI) kommunizieren und die Belastung der Mikrocontroller-Ressourcen reduzieren. In Bezug auf Materialien dominiert, während AlInGaP für Rot, Orange, Bernstein und Grün hocheffizient ist, die InGaN (Indium-Gallium-Nitrid) Technologie für hochhelle blaue, grüne und weiße LEDs. Für Anwendungen, die alphanumerische oder grafische Fähigkeiten erfordern, werden Punktmatrix-LED-Anzeigen oder OLEDs immer häufiger. Für einfache, helle, energieeffiziente numerische Anzeigen in rauen Umgebungen bieten jedoch diskrete 7-Segment-LED-Anzeigen wie die LTD-4708JG weiterhin eine unschlagbare Kombination aus Zuverlässigkeit, Einfachheit und Leistung.