LTC-2623KF-J LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Ziffernhöhe - Gelborange - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-2623KF-J ist ein Hochleistungs-4-stelliges 7-Segment-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Darstellung numerischer Daten in einem gut lesbaren Format. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Technologie, die im Vergleich zu traditionellen Materialien eine überlegene Lichtausbeute und Farbreinheit bietet. Dies macht sie besonders geeignet für Instrumententafeln, industrielle Steuerungssysteme, Prüfgeräte und Unterhaltungselektronik, bei denen Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen entscheidend ist. Der Zielmarkt umfasst Entwickler und Ingenieure in den Bereichen Industrieautomatisierung, Automobilarmaturenbretter, Medizingeräte und Kassenterminals, die zuverlässige, langlebige und energieeffiziente Anzeigelösungen benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Optische und elektrische Eigenschaften

Die Leistung der LTC-2623KF-J wird durch mehrere Schlüsselparameter definiert, die unter Standardbedingungen (Ta=25°C) gemessen werden.

• Lichtstärke (I_V):Die typische durchschnittliche Lichtstärke beträgt 1200 µcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1mA, mit einem spezifizierten Bereich von 500 µcd (Min) bis zum typischen Wert. Dieses hohe Helligkeitsniveau gewährleistet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit. Das Lichtstärke-Verhältnis zwischen den Segmenten ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was ein gleichmäßiges Erscheinungsbild der Anzeige sicherstellt.
• Spektrale Eigenschaften:Das Bauteil emittiert Licht im gelborangen Spektrum. Die Spitzenemissionswellenlänge (λ_p) beträgt typischerweise 611 nm bei I_F=20mA. Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt 605 nm, und die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 17 nm, was auf eine relativ reine und gesättigte Farbausgabe hinweist.
• Elektrische Parameter:Die Durchlassspannung (V_F) pro Segment beträgt typischerweise 2,6V, mit einem Maximum von 2,6V bei I_F=20mA. Der Sperrstrom (I_R) beträgt maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass die Sperrspannungsangabe nur für den Leckstromtest gilt; das Bauteil ist nicht für den Dauerbetrieb unter Sperrvorspannung vorgesehen.

2.2 Absolute Maximalwerte und thermische Aspekte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzen kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Verlustleistung:Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW.
• Strombelastbarkeit:Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA. Ein Derating-Faktor von 0,33 mA/°C gilt linear ab 25°C. Der Spitzendurchlassstrom pro Segment (für gepulsten Betrieb bei 1kHz, 10% Tastverhältnis) beträgt 60 mA.
• Temperaturbereich:Das Bauteil kann in einem Umgebungstemperaturbereich von -35°C bis +85°C betrieben werden. Der Lagerungstemperaturbereich ist identisch.
• Lötbarkeit:Das Bauteil hält einer Löttemperatur von 260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene stand.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil "BINNED FOR LUMINOUS INTENSITY" ist. Das bedeutet, dass die LEDs während der Fertigung basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem spezifischen Prüfstrom sortiert (gebinned) werden. Dieser Prozess gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Fertigungslos. Kunden erhalten Bauteile, deren Lichtstärke innerhalb der spezifizierten Minimal- und Typikalbereiche liegt (500-1200 µcd @ 1mA). Während in diesem spezifischen Datenblatt Binning für Wellenlänge/Farbe oder Durchlassspannung nicht explizit detailliert wird, ist eine solche Sortierung in der Branche gängige Praxis, um vorhersehbare Leistung zu bieten. Entwickler sollten den Hersteller für spezifische Binning-Details konsultieren, wenn ihre Anwendung eine enge Farb- oder Spannungsanpassung erfordert.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "TYPICAL ELECTRICAL / OPTICAL CHARACTERISTIC CURVES". Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, würden typische Kurven für ein solches Bauteil umfassen:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Dieser Graph würde die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung zeigen, typischerweise mit einem exponentiellen Anstieg nach der Schwellspannung (~2,0-2,2V für AlInGaP). Er ist wesentlich für das Design der strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, wird aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Dieser Graph veranschaulicht die Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Sperrschichttemperatur. AlInGaP LEDs haben typischerweise einen negativen Temperaturkoeffizienten für die Lichtstärke.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~611 nm und die 17 nm Halbwertsbreite zeigt.

Diese Kurven sind entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht-standardisierten Bedingungen zu verstehen und die Treiberschaltung für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,28 Zoll (7,0 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer Zeichnung angegeben (im Text nicht vollständig detailliert), wobei alle Maße in Millimetern und mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm angegeben sind, sofern nicht anders vermerkt. Die Anzeige hat eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast erhöht.

5.2 Pinbelegung und Schaltplan

Die LTC-2623KF-J ist eine gemultiplexte Common-Anode-Anzeige. Das bedeutet, die Anoden der LEDs für jede Ziffer sind intern miteinander verbunden, während die Kathoden für jedes Segment (A-G, DP und die Doppelpunkte-Segmente L1, L2, L3) über die Ziffern hinweg gemeinsam genutzt werden. Diese Konfiguration reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins von 32 (4 Ziffern * 8 Segmente) auf 16. Ein interner Schaltplan würde diese Multiplex-Anordnung zeigen. Die Pin-Verbindungstabelle ist angegeben:

• Pin 1: Gemeinsame Anode für Ziffer 1
• Pin 2: Kathode für die Segmente C und L3 (unterer Doppelpunkt)
• Pin 3: Kathode für Dezimalpunkt (DP)
• Pin 5: Kathode für Segment E
• Pin 6: Kathode für Segment D
• Pin 7: Kathode für Segment G
• Pin 8: Gemeinsame Anode für Ziffer 4
• Pin 11: Gemeinsame Anode für Ziffer 3
• Pin 12: Gemeinsame Anode für die Doppelpunkte-Segmente L1 und L2 (obere Doppelpunkte)
• Pin 13: Kathode für die Segmente A und L1
• Pin 14: Gemeinsame Anode für Ziffer 2
• Pin 15: Kathode für die Segmente B und L2
• Pin 16: Kathode für Segment F
• Pins 4, 9, 10: Nicht angeschlossen

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste Montagespezifikation ist das Löttemperaturprofil: Das Bauteil hält 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (1,6 mm) unterhalb der Auflageebene stand. Dies ist eine Standard-Reflow-Lötbedingung. Entwickler müssen sicherstellen, dass ihr PCB-Layout und ihr Reflow-Ofenprofil diesem entsprechen, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Es wird empfohlen, die Standard-JEDEC/IPC-Richtlinien für Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Trocknung zu befolgen, wenn die Bauteile vor dem Löten feuchten Umgebungen ausgesetzt waren. Die Lagerung sollte innerhalb des spezifizierten Bereichs von -35°C bis +85°C in einer trockenen, antistatischen Umgebung erfolgen.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTC-2623KF-J. Das Suffix "KF" kennzeichnet typischerweise den Gehäusestil und die Farbe (graue Front, weiße Segmente). Das "J" kann eine spezifische Binning-Klasse oder Revision bezeichnen. Während spezifische Verpackungsdetails (Rolle, Tube, Tray) im bereitgestellten Text nicht aufgeführt sind, werden solche Anzeigen üblicherweise in antistatischen Tubes oder Trays geliefert, um die Pins und die Linse zu schützen. Der Bestellcode entspricht direkt der Bauteilbeschreibung: AlInGaP Gelborange, Multiplex Common Anode, mit Dezimalpunkt rechts.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine helle, mehrstellige numerische Anzeige erfordert. Beispiele sind digitale Multimeter, Frequenzzähler, Prozesszeitgeber, Waagen, Armaturenbrettinstrumente im Automobilbereich (z.B. Uhr, Kilometerzähler) und industrielle Schalttafelanzeigen.

8.2 Designüberlegungen

• Treiberschaltung:Eine gemultiplexte Anzeige erfordert einen Treiber-IC oder Mikrocontroller, der in der Lage ist, ausreichenden Segmentstrom zu senken und Ziffernanodenstrom zu liefern. Der Treiber muss die Ziffern mit einer ausreichend hohen Frequenz (typischerweise >100Hz) durchschalten, um sichtbares Flackern zu vermeiden.
• Strombegrenzung:Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Segmentkathode zwingend erforderlich, oder es sollte ein Konstantstromtreiber verwendet werden, um das Überschreiten des maximalen kontinuierlichen Durchlassstroms zu verhindern, was angesichts des Derating über 25°C besonders wichtig ist.
• Betrachtungswinkel:Das Datenblatt erwähnt einen "weiten Betrachtungswinkel", was charakteristisch für LED-Siebensegmentanzeigen ist. Die PCB-Platzierung sollte die beabsichtigte Position des Betrachters berücksichtigen.
• Einschaltsequenz:Sicherstellen, dass die Treiberelektronik während des Einschaltens oder Ausschaltens keine Sperrspannung oder übermäßige Stromspitzen anlegt.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale der LTC-2623KF-J sind die Verwendung von AlInGaP-Halbleitermaterial und ihr spezifisches mechanisches Format. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu helleren Anzeigen bei niedrigeren Strömen führt. Im Vergleich zu sehr kleinen SMD-Siebensegmentanzeigen bietet die 0,28-Zoll-Ziffernhöhe eine ausgezeichnete Fernlesbarkeit. Im Vergleich zu LCDs bietet sie überlegene Helligkeit, breitere Betrachtungswinkel und bessere Leistung bei extremen Temperaturen, allerdings auf Kosten eines höheren Stromverbrauchs. Das gemultiplexte Common-Anode-Design ist ein Standardansatz, der die Pinanzahl für diese Zifferngröße optimiert.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck des Lichtstärke-Binnings?

A: Binning gewährleistet visuelle Konsistenz über alle Ziffern und Segmente in Ihrem Produkt hinweg. Es garantiert, dass die Helligkeitsvariation zwischen zwei beliebigen Segmenten oder Bauteilen aus derselben Bestellung ein Verhältnis von 2:1 nicht überschreitet.

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

A: Nein. Die typische Durchlassspannung beträgt 2,6V. Ein direkter Anschluss einer 5V-Quelle würde die LED aufgrund übermäßigen Stroms zerstören. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber verwenden. Der Widerstandswert hängt von Ihrer Versorgungsspannung und dem gewünschten Segmentstrom ab.

F: Was bedeutet "gemultiplexte Common Anode" für meine Treiberschaltung?

A: Sie können nicht alle Ziffern gleichzeitig mit voller Helligkeit leuchten lassen. Sie müssen sequentiell die gemeinsame Anode einer Ziffer einschalten (Strom liefern), während Sie gleichzeitig Strom zu den gewünschten Segmenten für diese Ziffer senken. Dies geschieht schnell, um den Eindruck zu erwecken, dass alle Ziffern ständig leuchten.

F: Ist die Sperrspannungsangabe von 5V für den Normalbetrieb?

A: Nein. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass sie nur für den I_R(Sperrstrom-) Test gilt. Die Anzeige sollte in der Anwendung niemals einer kontinuierlichen Sperrvorspannung ausgesetzt werden. Ein ordnungsgemäßer Schaltungsentwurf sollte dies verhindern.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fall: Entwurf einer 4-stelligen Voltmeter-Anzeige.Ein Entwickler entwirft ein Labornetzteil, das eine helle, klare Ausgangsspannungsanzeige erfordert. Er wählt die LTC-2623KF-J aufgrund ihrer 0,28-Zoll-Ziffernhöhe und ihres hohen Kontrasts. Der ADC des Mikrocontrollers liest die Ausgangsspannung. Die Firmware wandelt diesen Wert in BCD-Format um. Ein dedizierter Anzeigetreiber-IC (wie der MAX7219) wird gewählt, um das Multiplexing zu handhaben. Der Entwickler berechnet den Wert des strombegrenzenden Widerstands für einen Segmentstrom von 10mA mit der Formel R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Mit einer 5V-Versorgung und V_F=2,6V, R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohm. Ein 220-Ohm-Standardwiderstand wird gewählt, was zu einem leicht höheren Strom (~10,9mA) führt, der immer noch deutlich innerhalb der 25mA-Dauerbelastbarkeit liegt. Die Multiplexfrequenz wird auf 250Hz eingestellt, um Flackern zu eliminieren. Die graue Front der Anzeige wird gewählt, um mit der Farbe des Instrumentenblendschirms übereinzustimmen und ein professionelles, integriertes Erscheinungsbild zu bieten.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die LTC-2623KF-J basiert auf AlInGaP-Halbleitertechnologie, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung, die die Bandlückenenergie überschreitet, über den p-n-Übergang des LED-Chips angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid in der aktiven Schicht bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall gelborange (~605-611 nm). Das Siebensegmentformat wird erzeugt, indem mehrere winzige LED-Chips (einer pro Segment pro Ziffer) in der Form einer Standardziffer platziert und intern in der zuvor beschriebenen gemultiplexten Common-Anode-Konfiguration verbunden werden. Die graue Front und die weißen Segmentdiffusoren erhöhen den Kontrast, indem sie Umgebungslicht absorbieren und das von den LED-Chips emittierte Licht effizient streuen.

13. Technologietrends

Während traditionelle Durchsteck-Siebensegment-LED-Anzeigen wie die LTC-2623KF-J aufgrund ihrer Robustheit und hohen Helligkeit für viele Anwendungen entscheidend bleiben, bewegt sich der allgemeine Trend in der Displaytechnologie hin zu Oberflächenmontage (SMD)-Gehäusen und höherer Integration. SMD-Siebensegmentanzeigen bieten kleinere Bauraumabmessungen und sind besser für die automatisierte Montage geeignet. Darüber hinaus gibt es eine zunehmende Verlagerung hin zu Punktmatrixanzeigen und vollständig integrierten Grafik-OLED- oder TFT-Modulen, die alphanumerische und grafische Fähigkeiten in einem ähnlichen Raum bieten. Für dedizierte numerische Anzeigen, bei denen extreme Helligkeit, Einfachheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz von größter Bedeutung sind, bleiben diskrete Siebensegment-LED-Anzeigen jedoch eine bevorzugte Lösung. Fortschritte bei Materialien wie AlInGaP haben ihre Effizienz und Farbpalette erheblich verbessert und sichern so ihre Relevanz in bestimmten Marktsegmenten.