LTD-6730JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Zeichenhöhe - Hyper Rote Farbe - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTD-6730JD ist ein zweistelliges 7-Segment-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare numerische Anzeigen erfordern. Seine Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung zweier Ziffern (0-9 und einiger Buchstaben) mithilfe individuell ansteuerbarer LED-Segmente. Die Kerntechnologie basiert auf AlInGaP-Halbleitermaterial (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), das speziell für die Lichtemission im Hyper-Rot-Spektrum entwickelt wurde. Dieses Bauteil ist als Common-Anode-Anzeige kategorisiert, was bedeutet, dass die Anoden der LEDs für jede Ziffer intern miteinander verbunden sind. Dies vereinfacht die Ansteuerschaltung bei Verwendung von Stromsenken-Treibern.

Die Anzeige verfügt über eine Zeichenhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm) und bietet einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und kompakter Bauweise. Sie wird mit grauer Front und weißen Segmentmarkierungen geliefert, was den Kontrast und die Lesbarkeit bei beleuchteten Segmenten verbessert. Das Bauteil ist für den stromsparenden Betrieb ausgelegt und eignet sich daher für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen, bei denen eine effiziente Beleuchtung entscheidend ist.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Photometrische und optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Der Schlüsselparameter, die durchschnittliche Lichtstärke (Iv), beträgt typischerweise 700 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA pro Segment. Der spezifizierte Mindestwert beträgt 320 µcd, und es ist kein Höchstwert angegeben, was auf den Fokus auf eine Mindesthelligkeit hindeutet. Das Lichtstärkeverhältnis zwischen den Segmenten ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was die zulässige Helligkeitsvariation zwischen verschiedenen Segmenten definiert, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.

Die Farbcharakteristik wird durch die Wellenlänge definiert. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 650 nm, während die dominante Wellenlänge (λd) typischerweise 639 nm bei IF=20mA beträgt. Der leichte Unterschied zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge ist bei LEDs üblich. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm und gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung der emittierten Lichtwellenlänge um den Spitzenwert an. Diese Kombination platziert die Emission eindeutig im Hyper-Rot-Bereich des sichtbaren Spektrums.

2.2 Elektrische Kenngrößen

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Bauteil. Die Durchlassspannung pro Segment (VF) liegt bei einem Prüfstrom von 1 mA zwischen 2,1V und 2,6V. Dieser Parameter ist entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Der Sperrstrom pro Segment (IR) ist mit maximal 100 µA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird. Dies gibt das Maß des Leckstroms an, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.

Die absoluten Maximalwerte legen die Grenzen fest, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Der zulässige Dauer-Durchlassstrom pro Segment beträgt bei 25°C 25 mA, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Dies bedeutet, dass der zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Für den Pulsbetrieb ist unter bestimmten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) ein Spitzen-Durchlassstrom von 90 mA zulässig, was für Multiplexing oder zur Erzielung einer höheren momentanen Helligkeit genutzt werden kann. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5V.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt. Der identische Lagertemperaturbereich zeigt die Robustheit der Komponente im stromlosen Zustand. Ein kritischer Montageparameter ist die Löttemperaturbewertung: Das Bauteil kann eine maximale Temperatur von 260°C für maximal 3 Sekunden aushalten, gemessen an einem Punkt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies ist eine Standardbewertung für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse.

3. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das Bauteil wird in einem standardmäßigen zweistelligen 7-Segment-Gehäuse geliefert. Die angegebenen Abmessungen definieren den Platzbedarf, den Lochabstand und die Gesamthöhe, die für das Leiterplattenlayout und die mechanische Integration in ein Endprodukt wesentlich sind. Die Zeichnung gibt an, dass alle Maße in Millimetern angegeben sind, mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Gehäuse umfasst die graue Front mit weißen Segmentmarkierungen und die notwendigen Pins für die elektrische Verbindung.

4. Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 18-Pin-Konfiguration. Die Pinbelegung ist wie folgt: Die Pins 1-12 und 15 sind Kathoden für spezifische Segmente (A, B, C, D, E, F, G, H, J, DP) für Ziffer 1 und Ziffer 2. Die Segmentzuordnung (z.B. welcher Pin das Segment 'A' von Ziffer 2 steuert) ist explizit definiert. Die Pins 13 und 14 sind die gemeinsamen Anoden für Ziffer 2 bzw. Ziffer 1. Die Pins 16, 17 und 18 sind als "No Connection" (NC) aufgeführt. Das interne Schaltbild zeigt, dass jede Ziffer eine Common-Anode-Konfiguration ist, bei der die Anode unter allen sieben Segmenten (plus Dezimalpunkt) dieser Ziffer gemeinsam genutzt wird und jedes Segment seinen eigenen individuellen Kathoden-Pin hat. Diese Architektur ist optimal für Multiplexing, bei dem die Anoden jeder Ziffer sequentiell mit hoher Frequenz eingeschaltet werden, während die entsprechenden Kathoden-Pins angesteuert werden, um die gewünschten Segmente zu beleuchten.

5. Analyse der Kennlinien

Obwohl die spezifischen Diagramme im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Bauteil mehrere Schlüsselbeziehungen umfassen. Die Kurve Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V) zeigt die exponentielle Beziehung, die für eine Diode charakteristisch ist; das Verständnis dieser Kurve ist entscheidend für die Auswahl des korrekten Vorwiderstands oder den Entwurf eines Konstantstrom-Treibers. Die Kurve Lichtstärke vs. Durchlassstrom zeigt typischerweise bei niedrigeren Strömen eine nahezu lineare Beziehung, die bei höheren Strömen in die Sättigung geht. Die Kurve Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur ist kritisch, da die LED-Leistung im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Für eine farbige LED wie diesen Hyper-Rot-Typ würde die spektrale Verteilungskurve die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigen, zentriert um 650 nm.

6. Anwendungsempfehlungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, die klare, zuverlässige numerische Anzeigen erfordern. Häufige Einsatzgebiete sind Instrumententafeln (z.B. Multimeter, Frequenzzähler), Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Waschmaschinen), industrielle Steuerungsanzeigen, Test- und Messgeräte sowie Kassenterminals. Ihr geringer Strombedarf macht sie zu einem Kandidaten für tragbare, batteriebetriebene Geräte.

6.2 Designüberlegungen und Ansteuerschaltung

Der Entwurf mit dieser Anzeige erfordert eine Treiberschaltung, die in der Lage ist, den Segmentstrom zu senken. Da es sich um eine Common-Anode-Anzeige handelt, sollten die Anoden (Pins 13 und 14) über einen strombegrenzenden Widerstand an eine positive Versorgungsspannung (Vcc) angeschlossen werden oder, häufiger, durch einen Transistor oder einen Ausgangspin eines speziellen Treiber-ICs geschaltet werden. Die Kathoden-Pins (1-12, 15) werden an die Stromsenken-Ausgänge des Treibers angeschlossen (z.B. einen GPIO-Pin eines Mikrocontrollers, ein Schieberegister oder einen speziellen LED-Treiber).

Um beide Ziffern zu steuern, ist Multiplexing der Standardansatz. Die Schaltung würde schnell zwischen dem Einschalten der Anode von Ziffer 1 (während die Kathoden für die gewünschten Segmente von Ziffer 1 angesteuert werden) und dem Einschalten der Anode von Ziffer 2 (während die Kathoden für die gewünschten Segmente von Ziffer 2 angesteuert werden) wechseln. Die Trägheit des menschlichen Auges verschmilzt diese schnellen Blitze zu einem stabilen zweistelligen Bild. Die Multiplexing-Frequenz muss hoch genug sein, um sichtbares Flackern zu vermeiden, typischerweise über 60 Hz. Beim Multiplexing kann der momentane Strom pro Segment höher sein als der DC-Nennwert (unter Verwendung des Spitzenstrom-Nennwerts als Richtlinie), um die gleiche durchschnittliche Helligkeit zu erreichen, aber thermische Grenzwerte und Tastverhältnisgrenzen müssen beachtet werden.

Eine Strombegrenzung ist zwingend erforderlich. Selbst beim Multiplexing ist ein Vorwiderstand für jede Segmentkathode oder die Verwendung eines Konstantstrom-Treibers erforderlich, um zu verhindern, dass übermäßiger Strom die LED-Chips beschädigt. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vcc - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung der LED ist (für ein konservatives Design den Maximalwert von 2,6V verwenden), Vcc die Versorgungsspannung und IF der gewünschte Durchlassstrom ist.

7. Technischer Vergleich und Merkmale

Die aufgeführten Merkmale heben seine Wettbewerbsvorteile hervor: Kontinuierliche gleichmäßige Segmente gewährleisten ein glattes, lückenloses Erscheinungsbild der beleuchteten Zahl. Hohe Helligkeit & hoher Kontrast, ermöglicht durch die AlInGaP-Technologie und die grau/weiße Oberfläche, sorgen für Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen. Ein weiter Blickwinkel ist ein Vorteil der LED-Technologie und des Gehäusedesigns. Die Zuverlässigkeit im Festkörperzustand bezieht sich auf die inhärente Robustheit von LEDs im Vergleich zu mechanischen oder glühfadenbasierten Anzeigen. Der geringe Leistungsbedarf ist ein Schlüsselmerkmal für das moderne Elektronikdesign. Die Kategorisierung des Bauteils nach Lichtstärke bedeutet, dass Einheiten gebinnt oder getestet werden, um bestimmte Helligkeitsschwellen zu erfüllen, was Konsistenz in der Produktion gewährleistet.

8. Häufige Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Was ist der Unterschied zwischen "Spitzenwellenlänge" und "dominanter Wellenlänge"?

A: Die Spitzenwellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum am intensivsten ist. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe des LED-Lichts entsprechen würde. Sie sind oft nahe beieinander, aber aufgrund der Form des LED-Emissionsspektrums nicht identisch.

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein, nicht direkt. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder Segmentkathode verwenden. Das direkte Anschließen einer LED an eine Spannungsquelle wie einen GPIO-Pin (als Ausgang konfiguriert) würde versuchen, übermäßigen Strom zu ziehen und könnte sowohl die LED als auch den Mikrocontroller-Pin beschädigen.

F: Warum gibt es "No Connection"-Pins?

A: Das 18-Pin-Gehäuse ist wahrscheinlich ein Standard-Footprint, der für verschiedene Anzeigekonfigurationen verwendet wird. Für dieses spezifische zweistellige Modell sind nur 15 Pins elektrisch aktiv. Die NC-Pins sorgen für mechanische Stabilität und passen zum Standard-Steckverbinder oder Leiterplattenlayout.

F: Wie berechne ich den Stromverbrauch?

A: Für eine nicht gemultiplexte, statische Anzeige: Leistung = (Anzahl der beleuchteten Segmente) * (Durchlassstrom pro Segment) * (Durchlassspannung pro Segment). Für eine gemultiplexte Anzeige ist der durchschnittliche Strom pro Segment IF * Tastverhältnis. Die Gesamtleistung ist die Summe für alle beleuchteten Segmente über beide Ziffern hinweg, unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Tastverhältnisse (z.B. 50% für jede Ziffer in einem zweistelligen Multiplex).

9. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung des spezifizierten Lötprofils ist entscheidend, um thermische Schäden an den internen LED-Chips, Bonddrähten und dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Die maximale Löttemperatur von 260°C für 3 Sekunden bei 1,6 mm unterhalb der Auflageebene ist ein Schlüsselparameter für das Reflow-Löten. Standard-Lötzinn-freie (SAC) Reflow-Profile haben typischerweise eine Spitzentemperatur in diesem Bereich. Für Handlötung sollte ein temperaturgeregelter Lötkolben verwendet werden, und die Kontaktzeit mit den Pins sollte minimiert werden. Nach dem Löten sollte das Bauteil natürlich abkühlen. Vermeiden Sie es, die Anzeigefront mechanischer Belastung oder Reinigungsmitteln auszusetzen, die den Kunststoff oder die Markierungen beschädigen könnten.

10. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das AlInGaP-Materialsystem wird zur Herstellung des Übergangs verwendet. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs (ca. 2,1-2,6V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Typ-Bereich und Löcher aus dem p-Typ-Bereich in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlInGaP-LEDs setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form von Photonen (Licht) im roten bis orange-gelben Teil des Spektrums frei, abhängig von der genauen Legierungszusammensetzung. Das nicht transparente GaAs-Substrat hilft, die Lichtausgabe nach oben durch die Oberseite des Chips zu lenken und erhöht so die Helligkeit von der Betrachtungsseite. Jedes Segment der Anzeige enthält einen oder mehrere dieser parallel geschalteten LED-Chips.