LTD-6410JG LED-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Grün - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTD-6410JG ist ein zweistelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul für numerische Anzeigeanwendungen. Sie verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm) und bietet klare, gut lesbare Zeichen für eine Vielzahl elektronischer Geräte. Die Anzeige nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-LED-Chips, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind und für ihre hohe Effizienz und Helligkeit im grünen Spektrum bekannt sind. Das Gerät hat eine graue Front mit weißen Segmenten und bietet einen hohen Kontrast für verbesserte Lesbarkeit. Es ist nach Lichtstärke kategorisiert und wird in einer bleifreien, RoHS-konformen Bauform angeboten.

1.1 Hauptmerkmale

• 0,56 Zoll (14,22 mm) Ziffernhöhe.
• Durchgehend gleichmäßige Segmente für ein konsistentes Erscheinungsbild.
• Geringer Leistungsbedarf.
• Hervorragendes Zeichenbild.
• Hohe Helligkeit und hoher Kontrast.
• Großer Betrachtungswinkel.
• Zuverlässigkeit in Festkörpertechnik.
• Nach Lichtstärke kategorisiert.
• Bleifreie Bauform (RoHS-konform).

1.2 Gerätekennzeichnung

Die Artikelnummer LTD-6410JG bezeichnet eine zweistellige 7-Segment-Anzeige mit gemeinsamer Anode, AlInGaP-grünen LEDs und einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite.

2. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die Anzeige ist in einem standardmäßigen zweistelligen LED-Gehäuse untergebracht. Kritische Abmessungen und Toleranzen sind in der Gehäusezeichnung angegeben. Wichtige mechanische Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben. Allgemeintoleranzen betragen ±0,20 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm.
• Es gelten Grenzwerte für Fremdmaterial auf Segmenten (≤10 mils), Tintenverunreinigungen auf der Oberfläche (≤20 mils), Verbiegung des Reflektors (≤1% der Länge) und Blasen innerhalb von Segmenten (≤10 mils).
• Für eine optimale Passung wird eine Leiterplattenbohrungsdurchmesser von 1,30 mm empfohlen.

Das Modul ist mit der Artikelnummer (LTD-6410JG), einem Datumscode im Format JJWW, dem Herstellungsland und einem Bin-Code zur Kategorisierung der Lichtstärke gekennzeichnet.

3. Elektrische Konfiguration und Pinbelegung

3.1 Internes Schaltbild

Die Anzeige hat eine gemeinsame Anoden-Konfiguration. Jede der beiden Ziffern teilt sich einen gemeinsamen Anoden-Pin, während jedes Segment (A-G und DP) für jede Ziffer individuelle Kathoden-Pins hat. Diese Konfiguration ermöglicht eine multiplexgesteuerte Ansteuerung, um beide Ziffern unabhängig zu steuern.

3.2 Pin-Verbindungstabelle

Das 18-polige Bauteil hat folgende Pinbelegung:

• Pin 1: Kathode E (Ziffer 1)
• Pin 2: Kathode D (Ziffer 1)
• Pin 3: Kathode C (Ziffer 1)
• Pin 4: Kathode D.P. (Ziffer 1)
• Pin 5: Kathode E (Ziffer 2)
• Pin 6: Kathode D (Ziffer 2)
• Pin 7: Kathode G (Ziffer 2)
• Pin 8: Kathode C (Ziffer 2)
• Pin 9: Kathode D.P. (Ziffer 2)
• Pin 10: Kathode B (Ziffer 2)
• Pin 11: Kathode A (Ziffer 2)
• Pin 12: Kathode F (Ziffer 2)
• Pin 13: Gemeinsame Anode (Ziffer 2)
• Pin 14: Gemeinsame Anode (Ziffer 1)
• Pin 15: Kathode B (Ziffer 1)
• Pin 16: Kathode A (Ziffer 1)
• Pin 17: Kathode G (Ziffer 1)
• Pin 18: Kathode F (Ziffer 1)

4. Grenzwerte und Kenngrößen

4.1 Absolute Maximalwerte (Ta=25°C)

• Verlustleistung pro Chip: 70 mW
• Spitzen-Durchlassstrom pro Chip (1 kHz, 25% Tastverhältnis): 60 mA
• Dauer-Durchlassstrom pro Chip: 25 mA (Derating: 0,33 mA/°C über 25°C)
• Betriebstemperaturbereich: -35°C bis +105°C
• Lagertemperaturbereich: -35°C bis +105°C
• Lötbedingungen: 1/16 Zoll unter der Auflageebene für 5 Sekunden bei 260°C.

4.2 Elektrische und optische Kenngrößen (Ta=25°C)

• Mittlere Lichtstärke (I_V): 320 (Min), 750 (Typ) μcd @ I_F=1 mA
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p): 571 nm (Typ) @ I_F=20 mA
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): 15 nm (Typ) @ I_F=20 mA
• Dominante Wellenlänge (λ_d): 572 nm (Typ) @ I_F=20 mA
• Durchlassspannung pro Chip (V_F): 2,05 (Min), 2,6 (Max) V @ I_F=20 mA
• Sperrstrom pro Chip (I_R): 100 μA (Max) @ V_R=5V
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (ähnlicher Lichtbereich): 2:1 (Max) @ I_F=1 mA
• Übersprechen: ≤2,5%

Hinweise: Die Lichtstärke wird mit einem CIE-Augenempfindlichkeitsfilter gemessen. Die Sperrspannung dient nur Testzwecken und nicht für den Dauerbetrieb.

5. Typische Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kurven, die den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke sowie die Variation der Durchlassspannung mit der Temperatur veranschaulichen. Diese Kurven sind für Entwickler unerlässlich, um den Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit zu optimieren und gleichzeitig die Verlustleistung und thermischen Effekte zu managen. Die hocheffiziente AlInGaP-Technologie zeigt typischerweise einen relativ linearen Zusammenhang zwischen Strom und Lichtausbeute innerhalb des spezifizierten Betriebsbereichs.

6. Zuverlässigkeits- und Umwelttests

Die LTD-6410JG durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests basierend auf militärischen (MIL-STD) und japanischen Industriestandards (JIS), um langfristige Leistung und Haltbarkeit sicherzustellen.

• Betriebslebensdauertest (RTOL):1000 Stunden bei maximalem Nennstrom unter Raumtemperatur.
• Hochtemperatur-/Feuchtespeicherung (THS):500 Stunden bei 65°C ±5°C und 90-95% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Hochtemperaturspeicherung (HTS):1000 Stunden bei 105°C ±5°C.
• Tieftemperaturspeicherung (LTS):1000 Stunden bei -35°C ±5°C.
• Temperaturwechsel (TC):30 Zyklen zwischen -35°C und 105°C.
• Temperaturschock (TS):30 Zyklen Flüssig-zu-Flüssig-Transfer zwischen -35°C und 105°C.
• Lötbeständigkeit (SR):10 Sekunden Eintauchen bei 260°C.
• Lötbarkeit (SA):5 Sekunden Eintauchen bei 245°C.

7. Löt- und Montagerichtlinien

7.1 Automatisches Löten

Für Wellen- oder Reflow-Löten ist die empfohlene Bedingung, die Lötstellentemperatur bei 260°C für maximal 5 Sekunden zu halten, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unter der Auflageebene der Anzeige auf der Leiterplatte.

7.2 Manuelles Löten

Bei Verwendung eines Lötkolbens sollte die Spitzentemperatur 350°C ±30°C betragen. Die Lötzeit pro Pin sollte 5 Sekunden nicht überschreiten, ebenfalls gemessen von 1/16 Zoll unter der Auflageebene.

8. Anwendungshinweise und Vorsichtsmaßnahmen

8.1 Bestimmungsgemäße Verwendung und Einschränkungen

Diese Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte in Büro-, Kommunikations- und Haushaltsanwendungen konzipiert. Ohne vorherige Konsultation und Qualifizierung wird sie nicht für sicherheitskritische Systeme (Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme usw.) empfohlen.

8.2 Designüberlegungen

• Absolute Maximalwerte:Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass die absoluten Maximalwerte für Strom, Leistung und Temperatur niemals überschritten werden. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen kann zu schwerer Lichtdegradation oder katastrophalem Ausfall führen.
• Stromtreibung:Eine Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber einer Konstantspannungs-Ansteuerung dringend empfohlen, um eine stabile Lichtausgabe und Langlebigkeit zu gewährleisten. Der Strom sollte entsprechend der gewünschten Helligkeit eingestellt werden, typischerweise zwischen 1 mA und 20 mA pro Segment.
• Sperrspannungsschutz:Die Treiberschaltung muss Schutz vor Sperrspannungen und transienten Spannungsspitzen enthalten, die während des Einschalt- oder Abschaltvorgangs auftreten können. Selbst kurze Exposition gegenüber einer Sperrvorspannung kann die LED-Chips beschädigen.
• Thermisches Management:Obwohl das Gerät bis zu 105°C betrieben werden kann, verlängern niedrigere Sperrschichttemperaturen die Lebensdauer und erhalten die Helligkeit. Für Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Ansteuerung mit höheren Strömen sollten ein ausreichendes Leiterplattenlayout und gegebenenfalls eine Kühlkörpermontage in Betracht gezogen werden.
• Multiplexing:Aufgrund ihrer gemeinsamen Anoden- und Pin-für-Pin-Konfiguration ist die Anzeige ideal für eine multiplexgesteuerte Ansteuerung geeignet. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Multiplexfrequenz hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz), und dass der Spitzenstrom in jedem Multiplexzyklus die absoluten Maximalwerte nicht überschreitet.

9. Technischer Vergleich und Vorteile

Die Verwendung von AlInGaP-Technologie bietet mehrere wesentliche Vorteile gegenüber älteren Technologien wie Standard-GaP- oder GaAsP-LEDs:

• Höhere Helligkeit und Effizienz:AlInGaP-LEDs bieten bei gleichem Treiberstrom eine deutlich höhere Lichtstärke, was einen geringeren Stromverbrauch oder hellere Anzeigen ermöglicht.
• Hervorragende Farbreinheit:Die spektralen Eigenschaften (Spitze bei 571 nm, schmale Halbwertsbreite) ergeben eine gesättigte, reine grüne Farbe, die visuell klar erkennbar ist und einen hohen Kontrast zum grauen Hintergrund bietet.
• Bessere Temperaturstabilität:AlInGaP-LEDs zeigen im Vergleich zu einigen anderen LED-Typen im Allgemeinen eine geringere Variation von Durchlassspannung und Lichtausbeute bei Temperaturänderungen, was zu einer konsistenteren Leistung führt.
• Kategorisierte Binning:Die Bereitstellung von Lichtstärke-Bin-Codes ermöglicht es Entwicklern, Anzeigen mit abgestimmten Helligkeitsstufen auszuwählen und so ein einheitliches Erscheinungsbild in mehrstelligen oder mehrteiligen Anwendungen sicherzustellen.

10. Typische Anwendungsszenarien

Die LTD-6410JG eignet sich hervorragend für eine Vielzahl numerischer Anzeigeanwendungen, darunter:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Frequenzzähler).
• Industrielle Steuerpulte und Timer.
• Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Waschmaschinen).
• Audio-/Video-Geräte (Verstärker, Tuner).
• Kassenterminals und Taschenrechner.
• Automotive-Nachrüstanzeigen (sofern die Umgebungsspezifikationen erfüllt sind).

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen gemeinsamer Anode und gemeinsamer Kathode?

A: Bei einer Anzeige mit gemeinsamer Anode sind alle Anoden der LEDs einer Ziffer mit einer positiven Versorgung verbunden. Segmente werden eingeschaltet, indem ein Masse- (Low-) Signal an ihre jeweiligen Kathoden-Pins angelegt wird. Die LTD-6410JG ist ein Gerät mit gemeinsamer Anode.

F: Wie berechne ich den benötigten strombegrenzenden Widerstand?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Zum Beispiel bei einer 5V-Versorgung, einer typischen V_Fvon 2,3V pro Segment und einem gewünschten I_Fvon 10 mA: R = (5 - 2,3) / 0,01 = 270 Ω. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt.

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem Mikrocontroller ansteuern?

A: Die meisten GPIO-Pins von Mikrocontrollern können nicht genügend Strom liefern oder aufnehmen (typischerweise max. 20-25 mA, oft weniger). Sie benötigen Treibertransistoren (für die gemeinsamen Anoden) und wahrscheinlich Segmenttreiber-ICs (wie ein 74HC595-Schieberegister mit höherer Stromfähigkeit oder einen dedizierten LED-Treiber) für eine sichere und effektive Anbindung.

F: Was bedeutet "Lichtstärke-Anpassungsverhältnis 2:1"?

A: Es bedeutet, dass innerhalb einer einzelnen Anzeigeeinheit die Helligkeit eines beliebigen Segments unter gleichen Bedingungen gemessen nicht weniger als die Hälfte der Helligkeit des hellsten Segments beträgt. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit.

12. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers.

Ein Entwickler benötigt eine Anzeige für einen einfachen Ereigniszähler, der von 00 bis 99 zählt. Er wählt die LTD-6410JG aufgrund ihrer klaren Lesbarkeit und standardisierten Schnittstelle.

1. Schaltungsentwurf:Er verwendet einen kleinen Mikrocontroller zur Verwaltung der Zähllogik. Die I/O-Pins des Mikrocontrollers sind über strombegrenzende Widerstände (wie oben berechnet) mit den Segmentkathoden verbunden. Die beiden gemeinsamen Anoden-Pins sind über NPN-Transistoren mit dem Mikrocontroller verbunden, um den höheren Gesamtstrom einer vollständig beleuchteten Ziffer (z.B. Ziffer "8" plus Dezimalpunkt) zu bewältigen.
2. Software:Die Firmware implementiert Multiplexing. Sie schaltet den Transistor für Ziffer 1 ein, setzt die Kathoden-Pins, um den Wert für die Zehnerstelle anzuzeigen, wartet ein kurzes Intervall (z.B. 5 ms) und schaltet dann Ziffer 1 aus. Anschließend schaltet sie den Transistor für Ziffer 2 ein, setzt die Kathoden-Pins für die Einerstelle, wartet und schaltet ihn aus. Dieser Zyklus wiederholt sich schnell.
3. Ergebnis:Die Anzeige zeigt eine stabile, flimmerfreie zweistellige Zahl. Der hohe Kontrast und die Helligkeit der AlInGaP-LEDs machen die Zahlen auch in mäßig beleuchteten Umgebungen gut lesbar. Das kategorisierte Binning stellt sicher, dass beide Ziffern gleich hell erscheinen.

13. Funktionsprinzip

Eine LED (Licht emittierende Diode) ist ein Halbleiterbauelement, das Licht aussendet, wenn Strom in Durchlassrichtung durch es fließt. In der LTD-6410JG ist das lichtemittierende Material AlInGaP. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode (ca. 2V) überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, die in diesem Fall im grünen Bereich des Spektrums liegt (~571 nm). Die sieben Segmente sind einzelne LEDs, die in einer Achterform angeordnet sind. Durch selektives Beleuchten verschiedener Kombinationen dieser Segmente können die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben dargestellt werden.

14. Technologietrends

Während diskrete 7-Segment-LED-Anzeigen wie die LTD-6410JG aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz in dedizierten numerischen Anwendungen nach wie vor hochrelevant sind, sind breitere Display-Technologietrends erkennbar. Es gibt einen allgemeinen Trend zu höherer Integration, wie z.B. Anzeigen mit eingebauten Controllern (I2C- oder SPI-Schnittstelle), die die Anzahl der Mikrocontroller-Pins und den Softwareaufwand reduzieren. Darüber hinaus sind in Anwendungen, die alphanumerische oder grafische Inhalte erfordern, Punktmatrix-LED-Anzeigen, OLEDs und LCDs aufgrund ihrer Flexibilität zunehmend verbreitet. Für rein numerische Ausgaben, bei denen hohe Helligkeit, große Betrachtungswinkel und lange Lebensdauer von größter Bedeutung sind, insbesondere in industriellen oder Außenbereichen, bleiben jedoch traditionelle 7-Segment-LED-Anzeigen, die effiziente Halbleitermaterialien wie AlInGaP nutzen, eine ausgezeichnete und robuste Wahl.