LTD-4608JR LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTD-4608JR ist ein zweistelliges, alphanumerisches 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Sie ist für Anwendungen konzipiert, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern, wie Instrumententafeln, Unterhaltungselektronik, industrielle Steuerungen und Prüfgeräte. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für seine lichtemittierenden Chips, die auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat montiert sind. Diese Konstruktion trägt zu seinen Leistungsmerkmalen bei. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, die für hohen Kontrast und optimale Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen sorgt.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Zifferngröße:Bietet eine Zeichenhöhe von 0,4 Zoll (10,0 mm) und damit eine gute Balance zwischen Größe und Lesbarkeit.
• Segmentqualität:Ermöglicht eine kontinuierliche, gleichmäßige Lichtemission über jedes Segment hinweg für ein konsistentes Erscheinungsbild.
• Energieeffizienz:Für geringen Leistungsbedarf ausgelegt, was sie für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte geeignet macht.
• Optische Leistung:Liefert hohe Helligkeit und hohen Kontrast, gewährleistet Sichtbarkeit sowohl bei gedämpftem als auch bei hellem Umgebungslicht.
• Betrachtungswinkel:Bietet einen großen Betrachtungswinkel, der eine klare Ablesbarkeit der Anzeige aus verschiedenen Positionen ermöglicht.
• Zuverlässigkeit:Profitiert von der Festkörperzuverlässigkeit ohne bewegliche Teile, was zu einer langen Betriebsdauer führt.
• Binning:Die Lichtstärke ist kategorisiert (gebinned), was die Auswahl von Einheiten mit abgestimmten Helligkeitsstufen in Mehrfachanzeigeanwendungen ermöglicht.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Gerätekonfiguration

Die Artikelnummer LTD-4608JR spezifiziert ein Bauteil mit AlInGaP Super-Rot-LED-Chips, die in einer Duplex- (zweistellig), gemeinsame-Anode-Konfiguration angeordnet sind. Sie beinhaltet einen Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Das gemeinsame-Anode-Design vereinfacht Multiplex-Treiberschaltungen, bei denen die Anoden jeder Ziffer separat geschaltet werden, während die Kathoden (Segment-Pins) gemeinsam genutzt werden.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen gehalten werden.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und beschleunigtem Leistungsabfall führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies gilt für Kurzzeittests, nicht für Dauerbetrieb.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise wäre bei 85°C der maximal zulässige Dauerstrom ungefähr: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.
• Löttemperatur:Die Anschlüsse können bei 260°C für 5 Sekunden gelötet werden, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen (typisch bei Ta=25°C)

Diese Parameter definieren den normalen Betrieb der Anzeige.

• Mittlere Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 320 bis 850 Mikrocandela (µcd) bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA. Diese große Bandbreite zeigt den Binning-Prozess, bei dem Bauteile nach Helligkeit sortiert werden.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):639 nm, was in den roten Bereich des sichtbaren Spektrums fällt.
• Durchlassspannung pro Segment (VF):Typischerweise 2,6V mit einem Maximum von 2,6V bei IF=20 mA. Das Minimum beträgt 2,0V. Der Schaltungsentwurf muss diesen Bereich berücksichtigen, um einen konstanten Stromtreiber zu gewährleisten.
• Sperrstrom (IR):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; das Bauteil ist nicht für Dauerbetrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:Maximal 2:1 für Segmente innerhalb derselben "ähnlichen Lichtfläche". Das bedeutet, das hellste Segment sollte nicht mehr als doppelt so hell sein wie das dunkelste Segment innerhalb einer definierten Gruppe, was Gleichmäßigkeit sicherstellt.
• Übersprechen:Spezifiziert als ≤2,5%. Dies bezieht sich auf unerwünschtes Lichtleckage von einem aktivierten Segment zu einem benachbarten nicht aktivierten Segment.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LTD-4608JR verwendet ein Kategorisierungssystem für die Lichtstärke. Dies ist eine gängige Praxis in der LED-Fertigung, um Bauteile mit ähnlicher Lichtleistung zu gruppieren. Die Markierung auf dem Modul enthält einen "Z"-Code, der den Bin-Code darstellt. Entwickler können bei der Bestellung einen bestimmten Bin-Code angeben, um eine einheitliche Helligkeit über alle Anzeigen in einem Produkt hinweg sicherzustellen, was für Anwendungen, in denen mehrere Anzeigen nebeneinander verwendet werden, entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Kurven, die für das Verständnis des Geräteverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen Standardkurven für solche Bauteile typischerweise:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt, üblicherweise in einem nichtlinearen Verhältnis. Ein Betrieb über dem empfohlenen Strom führt zu abnehmenden Helligkeitsgewinnen und erhöhter Wärmeentwicklung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die thermische Drosselung der Lichtleistung. Mit steigender Temperatur nimmt die Lumenausbeute im Allgemeinen ab.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die Dioden-VI-Charakteristik, entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die für AlInGaP-LEDs typische schmale Bandbreite zeigt, zentriert um die dominante Wellenlänge von 631 nm.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige hat einen Standard-Dual-In-Line-Gehäusefußabdruck. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,20 mm.
• Die Pinspitzenverschiebungstoleranz beträgt ±0,4 mm.
• Grenzwerte sind für Fremdmaterial, Tintenverschmutzung, Verbiegung des Reflektors und Blasen im Segmentbereich definiert, um kosmetische und optische Qualität sicherzustellen.
• Ein Leiterplattenlochdurchmesser von 1,30 mm wird für beste Passung empfohlen.

5.2 Pinbelegung und Polarität

Das Bauteil hat 10 Pins in einer Reihe. Das interne Schaltbild zeigt eine gemeinsame-Anode-Konfiguration für zwei Ziffern. Die Pinbelegung ist wie folgt:

1. Pin 1: Kathode C
2. Pin 2: Kathode D.P. (Dezimalpunkt)
3. Pin 3: Kathode E
4. Pin 4: Gemeinsame Anode (Ziffer 2)
5. Pin 5: Kathode D
6. Pin 6: Kathode F
7. Pin 7: Kathode G
8. Pin 8: Kathode B
9. Pin 9: Gemeinsame Anode (Ziffer 1)
10. Pin 10: Kathode A

Diese Anordnung ist optimal für Multiplex-Treiber, bei denen die Anoden von Ziffer 1 und Ziffer 2 abwechselnd mit hoher Frequenz eingeschaltet werden, während die entsprechenden Segmentkathoden aktiviert werden, um die gewünschte Zahl zu bilden.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Automatisches Löten

Für Wellen- oder Reflow-Löten beträgt die Bedingung 260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Die Temperatur des Anzeigekörpers selbst darf während des Prozesses die maximale Lagertemperatur von 105°C nicht überschreiten.

6.2 Handlöten

Beim Handlöten wird eine Lötspitzentemperatur von 350°C ±30°C spezifiziert. Die Lötzeit sollte 5 Sekunden pro Pin nicht überschreiten, wiederum gemessen von 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Die Verwendung eines Kühlkörpers auf der Leitung zwischen Lötspitze und Gehäusekörper ist eine gute Praxis, um übermäßige Wärmeübertragung zu verhindern.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Die LTD-4608JR eignet sich für gewöhnliche elektronische Geräte, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

• Digitale Multimeter und Oszilloskope
• Anzeigen für Audiogeräte (Verstärker, Receiver)
• Industrielle Timer- und Zählerpanels
• Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Waschmaschinen)
• Kassenterminals und einfache Informationsanzeigen

7.2 Kritische Designüberlegungen

• Ansteuerungsmethode:Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber Konstantspannungs-Ansteuerung dringend empfohlen. Dies gewährleistet eine konsistente Lichtstärke unabhängig von Schwankungen der Durchlassspannung (VF) von Segment zu Segment oder Einheit zu Einheit. Ein einfacher Vorwiderstand kann eine grundlegende Form der Strombegrenzung bieten, aber dedizierte LED-Treiber-ICs bieten bessere Stabilität und Multiplex-Steuerung.
• Schutzschaltung:Die Treiberschaltung muss Schutz gegen Sperrspannungen und Spannungstransienten enthalten, die beim Einschalten oder Abschalten auftreten können. Je nach Anwendung kann eine einfache Seriendiode oder ein Überspannungsschutz (TVS) verwendet werden.
• Thermisches Management:Die absoluten Maximalwerte für Strom und Verlustleistung dürfen nicht überschritten werden. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung im Endprodukt, um die Umgebungstemperatur um die Anzeige innerhalb der spezifizierten Grenzen zu halten. Die lineare Drosselung des Dauerstroms mit der Temperatur muss im Design für Hochtemperaturumgebungen berücksichtigt werden.
• Multiplexing:Beim Multiplexen der beiden Ziffern muss die Aktualisierungsrate hoch genug sein, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz). Der Spitzenstrom während des Multiplex-Pulses kann höher sein als der DC-Dauerstrom-Nennwert, aber der zeitliche Mittelwert des Stroms muss unter Berücksichtigung des Tastverhältnisses innerhalb des Dauerstrom-Nennwerts bleiben.

8. Zuverlässigkeitstests

Das Bauteil durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests basierend auf militärischen (MIL-STD), japanischen industriellen (JIS) und internen Standards. Diese Tests validieren seine Robustheit und Langlebigkeit:

• Betriebslebensdauertest (RTOL):1000 Stunden Dauerbetrieb unter maximalen Nennbedingungen.
• Umweltbelastungstests:Umfassen Hochtemperatur-/Feuchtelagerung, Hochtemperaturlagerung, Tieftemperaturlagerung, Temperaturwechsel und Temperaturschocktests.
• Mechanische & Prozessprüfungen:Lötbeständigkeits- (260°C für 10s) und Lötbarkeitstests (245°C für 5s) stellen sicher, dass die Anschlüsse standardmäßige Montageprozesse aushalten.

9. Warnhinweise und Nutzungseinschränkungen

Das Datenblatt enthält wichtige Warnhinweise, die den bestimmungsgemäßen Gebrauch und die Haftung definieren:

• Die Anzeige ist für "gewöhnliche" elektronische Geräte ausgelegt. Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, insbesondere wenn ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizingeräte, kritische Sicherheitssysteme), erfordern vorherige Konsultation und wahrscheinlich eine andere Bauteilklasse.
• Der Hersteller haftet nicht für Schäden, die durch Betrieb außerhalb der absoluten Maximalwerte oder durch Nichtbeachtung der bereitgestellten Anweisungen entstehen.
• Die strikte Einhaltung der elektrischen und thermischen Grenzwerte wird als primäres Mittel zur Sicherstellung der Produktlebensdauer und -leistung hervorgehoben.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet die in der LTD-4608JR verwendete AlInGaP-Technologie erhebliche Vorteile:

• Höhere Effizienz & Helligkeit:AlInGaP bietet eine überlegene Lumenausbeute, was zu höherer Helligkeit bei gleichem Treiberstrom führt.
• Bessere Temperaturstabilität:Die Lichtleistung von AlInGaP-LEDs ist im Allgemeinen weniger empfindlich gegenüber Temperaturänderungen als bei älteren Technologien.
• Farbreinheit:Die spektrale Linienhalbwertsbreite (Δλ) von 20 nm zeigt eine relativ reine rote Farbe im Vergleich zu breitbandigeren Quellen.
• Die gemeinsame-Anode-Konfiguration mit einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite ist ein spezifisches Merkmal, das sie von anderen zweistelligen Anzeigen unterscheiden kann, die möglicherweise eine gemeinsame-Kathode- oder linke-Dezimalpunkt-Konfiguration haben.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung und einem Widerstand ansteuern?

A: Ja, aber eine sorgfältige Berechnung ist erforderlich. Bei einer typischen VF von 2,6V bei 20 mA wäre ein Vorwiderstandswert von (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm erforderlich. Sie müssen sicherstellen, dass die 5V-Versorgung stabil ist und das Minimum VF (2,0V) berücksichtigen, was zu einem höheren Strom führen würde. Ein Konstantstromtreiber ist zuverlässiger.

F: Was bedeutet das Lichtstärke-Abgleichverhältnis von 2:1 für mein Design?

A: Es bedeutet, dass innerhalb einer einzelnen Anzeige der Helligkeitsunterschied zwischen Segmenten den Faktor zwei nicht überschreiten sollte. Für die meisten Anwendungen ist dies akzeptabel. Wenn perfekte Gleichmäßigkeit entscheidend ist, müssen Sie möglicherweise Einheiten aus einem engeren Bin auswählen oder eine individuelle Segmentkalibrierung in Software/Hardware implementieren.

F: Wie interpretiere ich den Datumscode "YYWW" auf der Markierung?

A: "YYWW" steht typischerweise für eine zweistellige Jahreszahl gefolgt von einer zweistelligen Kalenderwoche der Herstellung. Beispielsweise würde "2415" anzeigen, dass das Bauteil in der 15. Kalenderwoche des Jahres 2024 hergestellt wurde.

12. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Szenario: Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers.

Ein Mikrocontroller (z.B. ein Arduino, PIC oder ARM Cortex-M) würde verwendet werden. Zwei I/O-Pins würden als Ausgänge konfiguriert, um die gemeinsamen Anoden (Pins 4 und 9) über kleine NPN-Transistoren oder MOSFETs anzusteuern. Sieben weitere I/O-Pins (oder ein Schieberegister wie 74HC595 zur Pinersparnis) würden die Segmentkathoden (Pins 1, 3, 5, 6, 7, 8, 10) über strombegrenzende Widerstände oder eine Konstantstrom-Senken-Array ansteuern. Der Dezimalpunkt (Pin 2) kann ignoriert oder genutzt werden. Die Firmware würde Multiplexing implementieren: Transistor für Ziffer 1 einschalten, Segmentmuster für den Wert der ersten Ziffer setzen, kurze Zeit warten (z.B. 5ms), Ziffer 1 ausschalten, Transistor für Ziffer 2 einschalten, Segmentmuster für die zweite Ziffer setzen, warten und wiederholen. Der Strom für jedes Segment während seiner EIN-Zeit muss basierend auf dem Tastverhältnis (50% für zwei Ziffern) berechnet werden, um sicherzustellen, dass der Durchschnittsstrom den Dauerstrom-Nennwert nicht überschreitet.

13. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine 7-Segment-LED-Anzeige ist eine Anordnung mehrerer Leuchtdioden (LEDs). Jedes Segment (bezeichnet mit A bis G) und der Dezimalpunkt ist eine separate LED oder eine Gruppe von LED-Chips. In einer gemeinsamen-Anode-Konfiguration wie der LTD-4608JR sind die Anoden aller LEDs für eine bestimmte Ziffer miteinander verbunden und an einen gemeinsamen Pin angeschlossen. Die Kathode jedes einzelnen Segment-LED wird an einen separaten Pin herausgeführt. Um ein Segment zu beleuchten, wird sein Kathoden-Pin mit einer niedrigeren Spannung (Masse oder eine Stromsenke) verbunden, während der gemeinsame Anoden-Pin mit einer höheren Spannung (Vcc) verbunden wird, wodurch der Stromkreis geschlossen und Strom durch diese spezifische LED fließen kann. Durch Steuern, welche Kathoden-Pins relativ zum aktiven Anoden-Pin aktiv sind, können verschiedene Ziffern und einige Buchstaben gebildet werden.

14. Technologietrends

Während diskrete 7-Segment-LED-Anzeigen für bestimmte Anwendungen relevant bleiben, bewegt sich der breitere Trend in der Displaytechnologie hin zu integrierten Lösungen:

• Anzeigen mit integriertem Treiber:Module, die das LED-Array, Multiplex-Schaltungen und manchmal eine einfache serielle Schnittstelle (I2C, SPI) auf einer einzelnen Leiterplatte enthalten, was den Entwurf für den Endingenieur vereinfacht.
• Trend zu OLED und LCD:Für Anwendungen, die komplexere Grafiken oder Alphanumerik erfordern, werden organische LED (OLED) und Flüssigkristallanzeige (LCD) Module kostengünstiger und bieten größere Flexibilität.
• Miniaturisierung & Effizienz:Die laufende Entwicklung in der LED-Chip-Technologie verbessert weiterhin die Lumenausbeute (Lumen pro Watt), was hellere Anzeigen bei geringerer Leistung oder kleinere Chipgrößen für höhere Auflösung innerhalb desselben Fußabdrucks ermöglicht. Dennoch bleibt die grundlegende AlInGaP-Technologie für Rot/Orange/Gelb ein Hochleistungsstandard.

Die LTD-4608JR repräsentiert eine ausgereifte, zuverlässige und gut verstandene Technologie, ideal für Anwendungen, bei denen einfache, helle und kostengünstige numerische Anzeigen erforderlich sind.