LTC-3743KG LED-Anzeige Datenblatt - 0,3 Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Grün - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTC-3743KG ist ein vierstelliges numerisches LED-Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Es verfügt über eine Zeichenhöhe von 0,3 Zoll (7,4 mm), was es für mittelgroße Displays in verschiedenen elektronischen Geräten geeignet macht. Das Bauteil nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie zur Erzeugung von grünem Licht. Dieses Materialsystem ist für seine hohe Effizienz und gute Leistung über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen bekannt. Die Anzeige hat eine schwarze Front mit weißen Segmenten, was einen hohen Kontrast für eine ausgezeichnete Lesbarkeit bietet. Es ist als Multiplex-Common-Cathode-Typ aufgebaut, eine Standardkonfiguration für mehrstellige Anzeigen, um die Anzahl der benötigten Treiberpins zu minimieren.

1.1 Hauptmerkmale

• 0,3 Zoll Zeichenhöhe:Bietet eine klare und leicht lesbare Zeichengröße.
• Durchgehende einheitliche Segmente:Sichert ein konsistentes und professionelles Erscheinungsbild über alle Ziffern hinweg.
• Geringer Leistungsbedarf:Für energieeffizienten Betrieb ausgelegt, geeignet für batteriebetriebene oder stromsparende Geräte.
• Hervorragendes Zeichenbild:Hoher Kontrast zwischen dem schwarzen Hintergrund und den beleuchteten weißen Segmenten.
• Hohe Helligkeit & hoher Kontrast:Die AlInGaP-Chips liefern eine starke Lichtstärke, die auch in gut beleuchteten Umgebungen sichtbar ist.
• Großer Betrachtungswinkel:Ermöglicht die Ablesung der Anzeige aus einem weiten Winkelbereich ohne signifikanten Verlust von Helligkeit oder Klarheit.
• Zuverlässigkeit durch Festkörpertechnik:LEDs bieten im Vergleich zu anderen Display-Technologien eine lange Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen.
• Bleifreies Gehäuse:Entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und ist somit für die moderne Elektronikfertigung geeignet.

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-3743KG bezeichnet speziell eine AlInGaP-grüne, Multiplex-Common-Cathode-Anzeige mit einer rechtsseitigen Dezimalpunkt-Konfiguration. Diese Namenskonvention hilft bei der Identifizierung der genauen Technologie, elektrischen Konfiguration und mechanischen Variante.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies ist die maximale Leistung, die sicher von einem einzelnen LED-Segment abgeführt werden kann.
• Spitzendurchlassstrom pro Segment:60 mA. Dies ist der maximal zulässige Momentanstrom unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Er ist deutlich höher als der Dauerstromwert.
• Dauerdurchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom verringert sich linear mit einer Rate von 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt. Beispielsweise wäre bei 85°C der maximal zulässige Dauerstrom etwa: 25 mA - (0,28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 8,2 mA.
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C.
• Lötbedingungen:Das Bauteil kann Wellenlöten standhalten, wobei die Lötspitze 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unter der Auflageebene für 3 Sekunden bei 260°C gehalten wird. Die Temperatur des Bauteils selbst während der Montage darf seinen maximalen Temperaturwert nicht überschreiten.

2.2 Elektrische & optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Mittlere Lichtstärke (Iv):200 - 630 µcd (Mikrocandela) bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA. Dieser weite Bereich deutet auf einen Binning-Prozess für die Helligkeit hin.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):571 nm (typisch) bei IF=20mA. Dies ist die Wellenlänge, bei der die emittierte Lichtintensität am höchsten ist.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch) bei IF=20mA. Dies misst die Streuung der emittierten Wellenlängen; ein kleinerer Wert zeigt ein monochromatischeres (reineres) Licht an.
• Dominante Wellenlänge (λd):572 nm (typisch) bei IF=20mA. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe des Lichts am besten entspricht.
• Durchlassspannung pro Chip (VF):2,05V (Min), 2,6V (Typ), mit einer Toleranz von ±0,1V bei IF=20mA. Dies ist ein kritischer Parameter für den Treiberschaltungsentwurf.
• Sperrstrom pro Segment (IR):100 µA (Max) bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; ein Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist untersagt.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:2:1 (Max) für ähnliche Lichtflächen bei IF=10mA. Dies spezifiziert die maximal zulässige Helligkeitsschwankung zwischen Segmenten, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu gewährleisten.
• Übersprechen:≤2,5%. Dies misst die unbeabsichtigte Beleuchtung eines nicht ausgewählten Segments, wenn ein anderes angesteuert wird, was minimal sein sollte.

3. Mechanische & Gehäuseinformationen

Die Anzeige wird in einem Standard-Durchsteck-DIP (Dual In-line Package) geliefert. Wichtige Maßangaben umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern (mm).
• Die allgemeine Toleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Pinspitzenverschiebungstoleranz beträgt ±0,4 mm.
• Es gelten Grenzwerte für Fremdmaterial (≤10 mil), Verbiegung (≤1% der Reflektorlänge), Blasen in Segmenten (≤10 mil) und Tintenverunreinigungen auf der Oberfläche (≤20 mil), um die optische Qualität sicherzustellen.

4. Pinbelegung & interner Schaltkreis

Das Bauteil hat 24 Pins. Der interne Schaltkreis ist eine gemultiplextes Common-Cathode-Konfiguration. Das bedeutet, die Kathoden der LEDs für jede Ziffer sind miteinander verbunden (bilden die Ziffernauswahlleitungen), während die Anoden für jeden Segmenttyp (A, B, C, D, E, F, G, DP) über alle Ziffern hinweg verbunden sind. Um ein bestimmtes Segment auf einer bestimmten Ziffer zu beleuchten, wird die entsprechende Ziffernkathode auf Low (Masse) gezogen, während die entsprechende Segmentanode auf High (mit einem Vorwiderstand) gesetzt wird. Die Pinbelegungstabelle definiert klar die Funktion jedes Pins, einschließlich Anoden für Segmente, Kathoden für Ziffern und Anschlüsse für Sonderfunktionen wie die Dezimalpunkte (DP1, DP2, DP3) und andere Anzeigen (UDP, LC, L1, L2, L3).

5. Analyse der Kennlinien

Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Bauteil umfassen:

• IV (Strom-Spannungs)-Kurve:Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Dies ist wesentlich für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtausgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Dies unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
• Spektrale Verteilung:Ein Graph, der die Lichtintensität über der Wellenlänge aufträgt und die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die spektrale Halbwertsbreite zeigt.

6. Löt-, Montage- & Lagerrichtlinien

6.1 Anwendungshinweise

Dies sind kritische Richtlinien für einen zuverlässigen Betrieb:

• Bestimmungsgemäße Verwendung:Für gewöhnliche elektronische Geräte. Für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, Medizin, etc.) den Hersteller konsultieren.
• Einhaltung der Grenzwerte:Die Einhaltung der absoluten Maximalwerte ist zwingend erforderlich, um Schäden zu vermeiden.
• Strom & Temperatur:Das Überschreiten des empfohlenen Treiberstroms oder der Betriebstemperatur führt zu schnellem Lichtabfall oder Ausfall.
• Schutzschaltung:Die Treiberschaltung muss vor Sperrspannungen und Spannungstransienten während des Ein-/Ausschaltens schützen.
• Konstantstrombetrieb:Empfohlen für gleichmäßige Helligkeit und Langlebigkeit, da die LED-Helligkeit eine Funktion des Stroms, nicht der Spannung ist.
• Durchlassspannungsbereich:Die Treiberschaltung muss den gesamten VF-Bereich (2,05V bis 2,7V) abdecken, um sicherzustellen, dass der Zielstrom immer geliefert wird.
• Thermisches Derating:Der Betriebsstrom muss basierend auf der maximal erwarteten Umgebungstemperatur unter Verwendung der Derating-Kurve gewählt werden.
• Sperrspannung vermeiden:Kann Metallmigration verursachen, was zu erhöhtem Leckstrom oder Kurzschlüssen führt.
• Thermischen Schock vermeiden:Schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung können Kondensation verursachen.
• Mechanische Handhabung:Vermeiden Sie das Ausüben ungewöhnlicher Kräfte auf das Displaygehäuse.
• Folienanwendung:Bei Verwendung einer selbstklebenden Folie/Abdeckung vermeiden Sie direkten Kontakt mit einer Frontplatte, um Verschiebungen zu verhindern.
• Binning für Mehrfachanzeigen:Wenn mehrere Anzeigen in einer Baugruppe verwendet werden, wählen Sie Bauteile aus demselben Helligkeits-/Farb-Bin, um ein ungleichmäßiges Erscheinungsbild zu vermeiden.

6.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Oxidation der Pins zu verhindern und die Lötbarkeit zu erhalten.

• Standardbedingung (in Originalverpackung):5°C bis 30°C, unter 60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH).
• Folgen unsachgemäßer Lagerung:Pin-Oxidation kann auftreten, was eine Neubeschichtung vor der Verwendung erforderlich macht.
• Bestandsverwaltung:Verbrauchen Sie Anzeigen zeitnah; vermeiden Sie die Langzeitlagerung großer Mengen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Wenn das Produkt nicht in einem versiegelten Feuchtigkeitsschutzbeutel ist oder der Beutel länger als 6 Monate geöffnet war, wird empfohlen, es bei 60°C für 48 Stunden zu backen und die Montage innerhalb einer Woche abzuschließen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Das LTC-3743KG eignet sich gut für:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Netzteile).
• Industrielle Steuerpulte und Prozessanzeigen.
• Unterhaltungselektronik wie Audioverstärker, Radiowecker oder Küchengeräte.
• Kassenterminals und Informationsanzeigen.
• Jedes Gerät, das eine klare, zuverlässige, mehrstellige numerische Anzeige erfordert.

7.2 Designüberlegungen

• Treiber-IC-Auswahl:Verwenden Sie einen dedizierten LED-Anzeigetreiber oder Mikrocontroller mit ausreichender Senken-/Quellen-Stromfähigkeit und Multiplex-Unterstützung.
• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets Reihenwiderstände oder einen Konstantstromtreiber für jede Anodenleitung. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung, der LED-Durchlassspannung (verwenden Sie max. VF für den ungünstigsten Stromfall) und dem gewünschten Durchlassstrom.
• Multiplex-Frequenz:Wählen Sie eine Aktualisierungsrate, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz). Stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom im Multiplexbetrieb den absoluten Maximalwert nicht überschreitet.
• PCB-Layout:Sorgen Sie für saubere Stromversorgungsleitungen zum Displaytreiber, um Störungen zu vermeiden. Befolgen Sie die empfohlene Bestückungsfläche aus der Maßzeichnung.
• Thermisches Management:In Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur sollten Sie eine Reduzierung des Treiberstroms oder eine verbesserte Belüftung in Betracht ziehen, um innerhalb der Derating-Stromgrenzen zu bleiben.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Das LTC-3743KG bietet auf Basis der AlInGaP-Technologie deutliche Vorteile:

• Verglichen mit traditionellen GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs:AlInGaP bietet typischerweise höhere Helligkeit und Effizienz, bessere Temperaturstabilität und eine gesättigtere grüne Farbe.
• Verglichen mit blau/weißen LEDs mit Leuchtstoff:Dies ist eine direkt emittierende grüne LED, leidet also nicht unter Leuchtstoffdegradation über die Zeit und bietet eine reine spektrale Ausgabe ohne das breite Spektrum von leuchtstoffkonvertierten weißen LEDs.
• Verglichen mit größeren/kleineren Anzeigen:Die 0,3-Zoll-Zeichenhöhe bietet einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Kompaktheit und eignet sich für Anwendungen, bei denen Platz ein Faktor ist, aber Lesbarkeit aus mittlerer Entfernung erforderlich ist.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Zweck des Multiplex-Common-Cathode-Designs?

A: Es reduziert drastisch die Anzahl der benötigten Pins. Eine nicht gemultiplexte 4-stellige 7-Segment-Anzeige würde 4*7 + 4 = 32 Pins benötigen. Die gemultiplexte Version verwendet 7 Segmentleitungen + 4 Ziffernleitungen + einige Extras = 24 Pins, was die Leiterplatte und Treiberschaltung vereinfacht.

F: Wie berechne ich den Wert des strombegrenzenden Widerstands?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Für eine 5V-Versorgung, eine max. VF von 2,7V und einen gewünschten Strom von 10mA: R = (5V - 2,7V) / 0,010A = 230 Ohm. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 220 Ohm) und überprüfen Sie den tatsächlichen Strom.

F: Warum wird Konstantstrombetrieb gegenüber Konstantspannung empfohlen?

A: Die LED-Lichtstärke ist primär eine Funktion des Durchlassstroms (IF). Die Durchlassspannung (VF) kann von Bauteil zu Bauteil und mit der Temperatur variieren. Eine Konstantstromquelle gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit unabhängig von diesen VF-Schwankungen, während ein einfacher Widerstand mit einer Konstantspannungsversorgung zu Helligkeitsschwankungen führt.

F: Was bedeutet \"Lichtstärke-Abgleichverhältnis 2:1\"?

A: Es bedeutet, dass das hellste Segment in einer Gruppe unter denselben Testbedingungen nicht mehr als doppelt so hell wie das dunkelste Segment sein sollte. Dies gewährleistet eine visuelle Gleichmäßigkeit über die gesamte Anzeige.

10. Einführung in das Funktionsprinzip

Das LTC-3743KG basiert auf Halbleiter-Elektrolumineszenz. Das AlInGaP-Material bildet einen p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs übersteigt, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlInGaP setzt diese Rekombination hauptsächlich Energie in Form von Photonen (Licht) im grünen Wellenlängenbereich (~572 nm) frei. Die spezifische Legierungszusammensetzung aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Farbe des emittierten Lichts. Die schwarze Front und die weißen Segmente sind Teil des optischen Systems des Gehäuses, das dazu dient, Umgebungslicht zu absorbieren (Reflexionen zu reduzieren) und das intern erzeugte Licht effizient durch die gewünschten Segmentformen nach außen zu leiten, wodurch ein hoher Kontrast entsteht.