LTD-6740KD-06J LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Leistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTD-6740KD-06J ist ein zweistelliges, siebensegmentiges Leuchtdioden (LED)-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine klare, gut lesbare numerische Anzeige in verschiedenen elektronischen Geräten bereitzustellen. Die Kerntechnologie nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Halbleitermaterial, um Hyper-Rot-Lichtemission zu erzeugen. Dieses Materialsystem, das auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gewachsen wird, ist für seine hohe Effizienz und Helligkeit im roten Spektralbereich bekannt. Das Bauteil verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, die ein kontrastreiches Erscheinungsbild bieten, das ideal für Benutzerschnittstellen ist.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die Anzeige ist mit mehreren benutzerzentrierten und leistungsorientierten Merkmalen ausgestattet:

• Ziffernhöhe:0,56 Zoll (14,22 mm), bietet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit.
• Segmentgleichmäßigkeit:Kontinuierliche und gleichmäßige Lichtemission über jedes Segment hinweg gewährleistet ein einheitliches Erscheinungsbild der Zeichen.
• Energieeffizienz:Geringer Leistungsbedarf, was sie für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen geeignet macht.
• Optische Leistung:Hohe Helligkeit und hoher Kontrast verbessern die Lesbarkeit unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen.
• Betrachtungswinkel:Breiter Betrachtungswinkel ermöglicht das Ablesen der Anzeige auch aus schrägen Positionen.
• Zuverlässigkeit:Die Festkörperbauweise bietet eine lange Betriebsdauer und Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen.
• Binning:Die Bauteile werden nach ihrer Lichtstärke kategorisiert (gebinned), was eine konsistente Helligkeitsabstimmung in mehrstelligen Anwendungen ermöglicht.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Zielanwendungen und Markt

Diese Anzeige ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten vorgesehen. Typische Anwendungsbereiche sind Büroautomatisierungsgeräte (z.B. Taschenrechner, Tischuhren), Kommunikationsgeräte, Instrumententafeln, Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik, bei denen eine klare numerische Anzeige erforderlich ist. Sie ist für Anwendungen konzipiert, bei denen unter Standardbetriebsbedingungen eine hohe Zuverlässigkeit erwartet wird.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen und optischen Parameter des Bauteils.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb bei oder über diesen Grenzen wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Diese Grenze ist entscheidend für das thermische Management.
• Spitzendurchlassstrom pro Segment:90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dieser Wert gilt für kurze, hochstromige Impulse, nicht für Dauerbetrieb.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:Linear von 25 mA bei 25°C mit einer Rate von 0,28 mA/°C reduziert. Das bedeutet, der zulässige Dauerstrom nimmt mit steigender Umgebungstemperatur (Ta) ab, um eine Überhitzung zu verhindern.
• Sperrspannung pro Segment:Maximal 5 V. Das Überschreiten kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.
• Löttemperatur:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind typische Betriebsparameter, gemessen bei Ta=25°C, die die Leistung des Bauteils unter Normalbedingungen definieren.

• Mittlere Lichtstärke (Iv):320 µcd (min), 700 µcd (typ) bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA. Dies ist das Hauptmaß für die Helligkeit.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):650 nm (typ) bei IF=20mA, was sie in den Hyper-Rot-Bereich des Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λd):639 nm (typ). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge.
• Durchlassspannung pro Chip (VF):2,1V (min), 2,6V (typ) bei IF=20mA. Dieser Parameter ist für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung wesentlich.
• Sperrstrom pro Segment (IR):100 µA (max) bei VR=5V. Dies ist eine Spezifikation für den Leckstrom.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:2:1 (max) für Segmente innerhalb derselben Lichtfläche. Dies gewährleistet visuelle Konsistenz zwischen den Segmenten.
• Übersprechen:≤ 2,50%. Dies spezifiziert die Menge an unbeabsichtigter Lichteinstrahlung zwischen benachbarten Segmenten.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass Bauteile \"nach Lichtstärke kategorisiert\" werden. Dies bezieht sich auf einen Binning-Prozess, bei dem hergestellte LEDs basierend auf der gemessenen Lichtleistung (Iv) bei einem Standardteststrom (1mA) sortiert werden. Bauteile, die in bestimmte Intensitätsbereiche fallen, werden in Bins gruppiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Teile aus demselben Bin auszuwählen, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Ziffern und Segmente in einer Baugruppe hinweg sicherzustellen und so ein fleckiges oder ungleichmäßiges Anzeigebild zu vermeiden. Der spezifische Bin-Code ist auf dem Modul als \"Z\" markiert.

4. Analyse der Leistungskurven

Während der bereitgestellte PDF-Auszug \"Typische elektrische / optische Kennlinien\" erwähnt, sind die spezifischen Graphen nicht im Text enthalten. Typischerweise würden solche Kurven für eine LED-Anzeige umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, normalerweise in einem nichtlinearen Verhältnis. Sie hilft, den Arbeitspunkt für die gewünschte Helligkeit zu bestimmen.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht die I-V-Kennlinie der Diode, entscheidend für das Treiberdesign.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt, und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die schmale Bandbreitencharakteristik von AlInGaP-LEDs zeigt, die um 650 nm zentriert ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige hat ein standardmäßiges zweistelliges 7-Segment-Durchsteckgehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise sind:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Pinlänge ist spezifiziert (unterliegt den im Dokument vermerkten Änderungen). Der empfohlene PCB-Lochdurchmesser beträgt 1,30 mm.
• Toleranzen werden für Pinspitzenversatz, Fremdmaterialien, Blasen im Segment, Verbiegung des Reflektors und Oberflächenfarbkontamination angegeben, um die visuelle und mechanische Qualität zu definieren.

5.2 Pinbelegung und Schaltplan

Das Bauteil hat eine 18-Pin-Konfiguration. Es handelt sich um einenCommon-Cathode-Typ, was bedeutet, dass die Kathoden (negative Anschlüsse) aller LEDs für jede Ziffer intern miteinander verbunden sind. Der interne Schaltplan zeigt zwei unabhängige Sätze von sieben Segmenten plus einem Dezimalpunkt, einen Satz pro Ziffer. Die Pinbelegungstabelle definiert klar die Funktion jedes Pins (z.B. Pin 1: Anode E für Ziffer 1, Pin 14: Gemeinsame Kathode für Ziffer 1). Die korrekte Interpretation dieser Tabelle ist für ein korrektes PCB-Layout und das Design der Multiplex-Treiberschaltung unerlässlich.

5.3 Polarität und Kennzeichnung

Das Modul ist mit der Teilenummer (LTD-6740KD-06J), einem Datumscode im YYWW-Format, dem Herstellungsland und dem Bin-Code (Z) gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung während der Montage ist kritisch und kann aus der Pin-1-Kennzeichnung auf der Gehäusezeichnung bestimmt werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lötprofil

Das Datenblatt gibt spezifische Lötbedingungen an, um thermische Schäden zu verhindern:

• Automatisches Löten:260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene.
• Handlöten:350°C ±30°C für maximal 5 Sekunden.

Die Einhaltung dieser Zeit- und Temperaturgrenzen ist entscheidend. Übermäßige Hitze oder längere Einwirkung kann das Kunststoffgehäuse, interne Bonddrähte oder das LED-Halbleitermaterial selbst beschädigen.

6.2 Lagerung und Handhabung

Obwohl nicht explizit detailliert über den Lagertemperaturbereich (-35°C bis +105°C) hinaus, sollten beim Umgang mit diesen Bauteilen Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden. Sie sollten in einer trockenen, antistatischen Umgebung gelagert werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Verpackungsspezifikation ist hierarchisch:

• Einheiten pro Tube:20 Anzeigen sind in einer Tube verpackt.
• Tuben pro Innenkarton:30 Tuben, was 600 Einheiten pro Innenkarton entspricht.
• Tuben pro Außenkarton:120 Tuben, was 2400 Einheiten pro Außenkarton entspricht.

Die primäre Teilenummer für die Bestellung istLTD-6740KD-06J. Das Suffix \"-06J\" bezeichnet wahrscheinlich spezifische Optionen wie die Platzierung des Dezimalpunkts auf der rechten Seite, die Farbe (graues Gehäuse/weiße Segmente) und möglicherweise den Intensitäts-Bin.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Als Common-Cathode-Anzeige wird sie typischerweise mit einer Multiplexing-Technik angesteuert. Ein Mikrocontroller oder ein dedizierter Treiber-IC aktiviert sequentiell die gemeinsame Kathode jeder Ziffer (Senken des Stroms), während er die entsprechenden Segment-Anodendaten (Quellen des Stroms) für diese Ziffer bereitstellt. Diese Methode reduziert die Anzahl der benötigten I/O-Pins im Vergleich zur statischen Ansteuerung. Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Segmentanode (oder eine geregelte Stromquelle) zwingend erforderlich, um den Durchlassstrom (IF) auf den gewünschten Wert einzustellen, typischerweise zwischen 5-20 mA, abhängig von der benötigten Helligkeit und dem Leistungsbudget.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer Reihenwiderstände verwenden. Den Widerstandswert berechnen als R = (Vcc - VF) / IF, wobei VF aus dem Datenblatt entnommen wird (z.B. 2,6V typ).
• Multiplexing-Frequenz:Eine Aktualisierungsrate verwenden, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden, typischerweise über 60 Hz pro Ziffer.
• Spitzenstrom beim Multiplexing:Wenn mit einem Tastverhältnis (DC) gemultiplext wird, kann der momentane Segmentstrom höher sein als der Durchschnitt. Sicherstellen, dass der Spitzenstrom den absoluten Maximalwert für den Spitzendurchlassstrom (90 mA unter spezifizierten Bedingungen) nicht überschreitet.
• Thermisches Management:Sicherstellen, dass die Leiterplatte und das Gesamtdesign eine Wärmeableitung ermöglichen, insbesondere wenn in der Nähe der Maximalwerte oder bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben wird.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LTD-6740KD-06J sind die Verwendung vonAlInGaP Hyper-Rot-Technologieund ihre spezifischen mechanischen/optischen Spezifikationen. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit. Im Vergleich zu anderen Farben oder Technologien bietet die 650 nm Hyper-Rot-Wellenlänge eine deutliche, gesättigte rote Farbe. Die 0,56-Zoll-Ziffernhöhe, die Kombination aus grauem Gehäuse/weißen Segmenten und die Common-Cathode-Konfiguration positionieren sie für spezifische Lesbarkeits- und Schnittstellenanforderungen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (650 nm) und dominanter Wellenlänge (639 nm)?

A1: Die Spitzenwellenlänge ist der Punkt der maximalen Leistungsabgabe im Spektrum. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, die denselben Farbeindruck wie die Ausgabe der LED erzeugen würde. Für eine monochromatische Quelle wie diese rote LED sind sie aufgrund der Form der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges nahe beieinander, aber nicht identisch.

F2: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung betreiben?

A2: Ja, aber Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Um beispielsweise einen typischen IF von 20 mA mit einem VF von 2,6V bei einer 5V-Versorgung zu erreichen: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm. Ein Standard-120Ω-Widerstand wäre geeignet.

F3: Was bedeutet \"Lichtstärke-Abgleichverhältnis ≤ 2:1\"?

A3: Es bedeutet, dass das hellste Segment in einem Bauteil nicht mehr als doppelt so hell wie das dunkelste Segment innerhalb derselben definierten \"Lichtfläche\" sein wird. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit.

F4: Warum gibt es eine Reduzierungskurve für den Dauer-Durchlassstrom?

A4: Mit steigender Temperatur nimmt die Fähigkeit der LED, Wärme abzuleiten, ab. Um zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur sichere Grenzen überschreitet, muss der maximal zulässige Dauerstrom reduziert werden. Der Reduzierungsfaktor von 0,28 mA/°C liefert die Richtlinie für diese Reduktion.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf einer einfachen Digitalvoltmeter-Anzeige

Ein Entwickler baut ein 2-stelliges DC-Voltmeter mit einem Mikrocontroller mit einem ADC. Die LTD-6740KD-06J wird aufgrund ihrer Lesbarkeit ausgewählt. Der Mikrocontroller führt eine Multiplexing-Routine aus. Zwei seiner I/O-Pins sind als Open-Drain-Ausgänge konfiguriert, um Strom für die gemeinsamen Kathoden (Ziffer 1 & 2) zu senken. Acht andere I/O-Pins (7 Segmente + 1 Dezimalpunkt) sind konfiguriert, um Strom über 150Ω-Widerstände zu den Segmentanoden zu liefern. Die Software scannt jede Ziffer mit einer Rate von 100 Hz, wandelt die gemessene Spannung in BCD-Format um und sucht das entsprechende 7-Segment-Muster aus einer Tabelle, um es an die Anoden auszugeben. Das graue Gehäuse bietet in der gut beleuchteten Laborumgebung einen guten Kontrast.

12. Funktionsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, über den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (in diesem Fall der AlInGaP-Schicht). Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge des Lichts (Farbe) wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP hat eine Bandlücke, die rotem/orangem Licht entspricht. In einer Siebensegmentanzeige sind mehrere einzelne LED-Chips im Muster der Segmente angeordnet und gemäß dem Pinbelegungsdiagramm elektrisch miteinander verbunden.

13. Technologietrends

Während traditionelle Durchsteck-Siebensegmentanzeigen wie diese für viele Anwendungen relevant bleiben, geht der breitere Trend in der Displaytechnologie hin zu Oberflächenmontage (SMD)-Gehäusen für automatisierte Montage, höhere Dichte und geringere Bauhöhe. Es gibt auch einen Trend zur Integration, bei dem die Treiberschaltung mit dem Anzeigemodul kombiniert wird. Darüber hinaus bieten Punktmatrix- oder vollständig integrierte alphanumerische Anzeigen für numerische Anzeigen eine größere Flexibilität. Die Einfachheit, Robustheit, hohe Helligkeit und ausgezeichnete Lesbarkeit diskreter Siebensegment-LEDs gewährleisten jedoch ihre weitere Verwendung in Instrumentierung, Industrie-Steuerungen und Anwendungen, bei denen eine klassische, hochlesbare numerische Anzeige bevorzugt wird.