LTC-4627JR LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Zeichenhöhe - Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-4627JR ist ein vierstelliges, siebensegmentiges alphanumerisches LED-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer klaren, hellen numerischen und begrenzten Zeichenanzeige in verschiedenen elektronischen Geräten. Die Kerntechnologie nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial zur Erzeugung von Super-Rot-Licht. Dieses Materialsystem, gewachsen auf einem nicht-transparenten GaAs-Substrat, ist bekannt für seine hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbreinheit im roten Spektrum. Das Bauteil verfügt über eine graue Front mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Es ist als Multiplex-Gemeinsame-Anode-Typ ausgelegt, eine Standardkonfiguration für mehrstellige Anzeigen zur Minimierung der benötigten Treiberpins.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

• Kompakt und gut lesbar:Bietet eine 0,4-Zoll (10,0 mm) Zeichenhöhe für eine gute Balance zwischen Größe und Sichtbarkeit.
• Hervorragende optische Leistung:Liefert hohe Helligkeit und hohen Kontrast für ein klares Zeichenbild. Die durchgehend gleichmäßigen Segmente sorgen für ein geschlossenes Erscheinungsbild.
• Energieeffizient:Hat einen geringen Leistungsbedarf und eignet sich daher für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen.
• Ausgezeichneter Betrachtungswinkel:Bietet einen weiten Betrachtungswinkel, der das Ablesen der Anzeige aus verschiedenen Positionen ermöglicht.
• Hohe Zuverlässigkeit:Profitiert von der Festkörperzuverlässigkeit ohne bewegliche Teile oder Glühfäden, die verschleißen könnten.
• Qualitätssicherung:Bauteile sind nach Leuchtstärke kategorisiert, um konsistente Helligkeitsniveaus innerhalb spezifizierter Kategorien sicherzustellen.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und gemäß der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) hergestellt.

1.2 Gerätekennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-4627JR bezeichnet spezifisch eine Super-Rot-, Multiplex-Gemeinsame-Anode-Anzeige mit einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Diese Namenskonvention hilft bei der präzisen Identifizierung der elektrischen Konfiguration und optischen Eigenschaften des Bauteils.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

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 Ausfall führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dies dient dem Multiplexing oder kurzen Tests.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 25 mA bei 25°C. Dieser Wert reduziert sich linear um 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise beträgt der maximale Dauerstrom bei 50°C etwa 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Lötbedingungen:Das Bauteil hält Wellenlöten stand: 260°C für 3 Sekunden mit dem Lötbad 1/16 Zoll (≈1,6mm) unter der Auflageebene. Die Gehäusetemperatur darf während der Montage ihren Maximalwert nicht überschreiten.

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

Dies sind die garantierten Leistungsparameter unter spezifizierten Testbedingungen.

• Mittlere Leuchtstärke (I_V):200-650 µcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Diese große Bandbreite zeigt an, dass das Bauteil nach Intensität sortiert ist.
• Peak-Emissionswellenlänge (λ_p):639 nm (typisch) bei I_F=20mA, was es in den Super-Rot-Bereich einordnet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch), definiert die spektrale Reinheit.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):631 nm (typisch) mit einer Toleranz von ±1 nm.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,0V bis 2,6V bei I_F=20mA, mit einer Toleranz von ±0,1V. Dies ist ein kritischer Parameter für das Treiberdesign.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Hinweis: Dies ist eine Testbedingung; Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist verboten.
• Leuchtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m):Maximal 2:1 bei I_F=10mA. Dies spezifiziert die maximal zulässige Helligkeitsvariation zwischen Segmenten.
• Übersprechen:≤ 2,5%, bedeutet minimale unbeabsichtigte Beleuchtung benachbarter Segmente.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Produkt "nach Leuchtstärke kategorisiert" ist. Dies impliziert einen Binning-Prozess, bei dem Anzeigen basierend auf der gemessenen Lichtausbeute bei einem Standard-Teststrom (wahrscheinlich 1mA oder 10mA) sortiert werden. Entwickler können Bauteile aus derselben Leuchtstärke-Kategorie (z.B. 400-500 µcd) auswählen, um eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Anzeigen in einer Baugruppe hinweg sicherzustellen und so die in den Hinweisen erwähnten "Farbton-Ungleichmäßigkeiten" zu vermeiden. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit für Wellenlänge/Farbe oder Durchlassspannung detailliert, ist eine solche Kategorisierung in der LED-Fertigung üblich, um eine konsistente Leistung zu garantieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, würden Standardkurven für ein solches Bauteil typischerweise Folgendes umfassen:

• I-V-Kurve (Strom vs. Spannung):Zeigt die exponentielle Beziehung und hebt die typische Durchlassspannung (V_F) von etwa 2,0-2,6V hervor.
• Leuchtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Demonstriert, wie die Lichtausbeute mit dem Strom bis zu den maximalen Grenzwerten ansteigt. Sie hilft Entwicklern, einen Arbeitspunkt für gewünschte Helligkeit und Effizienz zu wählen.
• Leuchtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausbeute bei steigender Temperatur und betont die Notwendigkeit des Wärmemanagements in Hochtemperaturumgebungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert um 639 nm (Peak) und 631 nm (dominant), mit der spezifizierten 20 nm Halbwertsbreite.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige hat einen Standard-Dual-Inline-Gehäuse-Fußabdruck. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern (mm).
• Allgemeine Toleranzen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Pinspitzenverschiebungstoleranz beträgt ±0,4 mm.
• Qualitätskontrollgrenzen für Unvollkommenheiten: Fremdmaterial auf Segment ≤10 mils, Tintenverunreinigung ≤20 mils, Blasen im Segment ≤10 mils.
• Die Verbiegung des Reflektors ist auf ≤1% seiner Länge begrenzt.

5.2 Pinbelegung und Polarität

Das Bauteil ist einGemeinsame-Anode-Typ. Das bedeutet, die Anoden der LEDs für jede Ziffer sind intern miteinander verbunden. Die Pinbelegung ist wie folgt:

• Pins 1, 2, 6, 8: Gemeinsame Anoden für Ziffer 1, Ziffer 2, Ziffer 3 bzw. Ziffer 4.
• Pin 4: Gemeinsame Anode für die linken Doppelpunkte-Segmente (L1, L2, L3).
• Kathoden (negative Anschlüsse) für einzelne Segmente (A, B, C, D, E, F, G, DP, L1, L2, L3) sind auf die Pins 3, 5, 7, 11, 13, 14, 15, 16 verteilt.
• Pins 9, 10, 12 sind als "Keine Verbindung" oder "Kein Pin" gekennzeichnet.

Internes Schaltbild:Das Schema zeigt die multiplexe Anordnung. Die Anode jeder Ziffer ist separat, während die Kathoden für die gleiche Segmentposition (z.B. alle 'A'-Segmente) miteinander verbunden sind. Um ein bestimmtes Segment einer bestimmten Ziffer zu beleuchten, muss der entsprechende Ziffern-Anoden-Pin auf High (positive Spannung) gesetzt werden und der entsprechende Segment-Kathoden-Pin auf Low (Masse oder Senkenstrom). Dieses Multiplexing erfolgt schnell, um den Eindruck zu erwecken, dass alle Ziffern gleichzeitig leuchten.

6. Löt-, Montage- & Lagerungsrichtlinien

6.1 Löten

Die absoluten Maximalwerte spezifizieren ein Wellenlötprofil: 260°C für 3 Sekunden mit dem Lötbad 1/16" unter der Auflageebene. Für Reflow-Löten sollte ein Standard-Bleifrei-Profil mit einer Spitzentemperatur, die den Maximaltemperaturwert des Bauteils nicht überschreitet, verwendet werden. Es muss darauf geachtet werden, mechanische Belastung des Anzeigekörpers während der Montage zu vermeiden.

6.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um Pinoxidation und Leistungsverschlechterung zu verhindern.

• Für LED-Anzeigen (wie LTC-4627JR):In Originalverpackung lagern. Empfohlene Bedingungen: Temperatur 5°C bis 30°C, Luftfeuchtigkeit unter 60% RH. Wenn außerhalb dieser Bedingungen gelagert oder wenn die Feuchtigkeitssperrbeutel länger als 6 Monate geöffnet waren, wird empfohlen, die Bauteile bei 60°C für 48 Stunden zu backen und innerhalb einer Woche zu verwenden.
• Allgemeines Prinzip:Vermeiden Sie die Langzeitlagerung großer Bestände. Verbrauchen Sie den Bestand zeitnah, um Frische sicherzustellen und die Oxidation der verzinnten Anschlüsse zu verhindern.

7. Anwendungshinweise und Design-Überlegungen

7.1 Kritische Anwendungshinweise

• Bestimmungsgemäße Verwendung:Für gewöhnliche elektronische Geräte (Büro, Kommunikation, Haushalt). Nicht empfohlen für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, Medizin, Verkehrssteuerung) ohne vorherige Rücksprache und Genehmigung, da ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte.
• Treiberdesign:
  • Konstantstrom-Ansteuerung:Wird gegenüber Konstantspannung dringend empfohlen, um gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen und die LEDs vor thermischem Durchgehen zu schützen.
  • Spannungsbereich:Die Treiberschaltung muss den gesamten V_F-Bereich (2,0V-2,6V) abdecken, um den beabsichtigten Strom an alle Bauteile zu liefern.
  • Sperr- & Transientenschutz:Die Schaltung muss vor Sperrspannungen und Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens schützen, um Schäden durch Metallmigration und erhöhten Leckstrom zu verhindern.
  • Stromreduzierung:Wählen Sie den Betriebsstrom unter Berücksichtigung der maximalen Umgebungstemperatur und unter Verwendung des Reduktionsfaktors von 0,33 mA/°C über 25°C.
• Umwelt:Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchten Umgebungen, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern.
• Mechanisch:Wenn eine Frontplattenfolie/Grafikfolie verwendet wird, vermeiden Sie direkten Druck auf die Anzeigeoberfläche, da sie sich verschieben könnte. Wenn die Anwendung Fall-/Vibrationstests beinhaltet, teilen Sie die Testbedingungen vorab zur Bewertung mit.
• Abgleich für Mehrfachanzeigen:Wenn zwei oder mehr Anzeigen in einer Einheit montiert werden, verwenden Sie Bauteile aus derselben Leuchtstärke-Kategorie, um ein einheitliches Erscheinungsbild sicherzustellen.

7.2 Typische Anwendungsszenarien

Die LTC-4627JR eignet sich gut für Anwendungen, die eine klare, mittelgroße numerische Anzeige erfordern, wie z.B.:

• Test- und Messgeräte (Multimeter, Netzteile).
• Industrielle Steuerpulte und Timer.
• Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Audiogeräte).
• Kassenterminals und einfache Informationsanzeigen.
• Hobby- und Prototyping-Projekte.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP- oder GaP-Rot-LEDs bieten die AlInGaP-Super-Rot-LED-Chips in der LTC-4627JR eine deutlich höhere Helligkeit und Effizienz. Im Vergleich zu einigen modernen weiß beleuchteten oder seitlich beleuchteten Displays bietet sie eine überlegene Farbsättigung und einen besseren Betrachtungswinkel für reine Rot-Anzeigen. Ihre 0,4-Zoll-Zifferngröße füllt eine Nische zwischen kleineren, schwerer lesbaren Anzeigen und größeren, leistungshungrigeren. Das Gemeinsame-Anode-Multlex-Design ist ein kosteneffektiver und pin-effizienter Standard für mehrstellige Anzeigen, erfordert jedoch einen komplexeren Treiber-IC als statische Ansteuerungstypen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Welchen Treiber-IC sollte ich für die LTC-4627JR verwenden?

A: Sie benötigen einen Multiplex-Treiber, der in der Lage ist, Strom zu den gemeinsamen Anoden-Pins zu liefern und Strom von den Segment-Kathoden-Pins abzusenken. Übliche Wahlmöglichkeiten sind dedizierte LED-Treiber-ICs wie die MAX7219- oder TM16xx-Serie oder ein Mikrocontroller mit ausreichend GPIO-Pins und Stromfähigkeit, ggf. mit externen Transistoren.

F2: Wie berechne ich den Vorwiderstand?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie in Ihrer Berechnung den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt (2,6V), um sicherzustellen, dass der Strom selbst bei Bauteiltoleranzen Ihren gewählten I_F-Wert nie überschreitet. Für eine 5V-Versorgung und einen gewünschten I_Fvon 10 mA: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ω. Platzieren Sie Widerstände in einer Multiplex-Schaltung stets auf der Kathoden-(Senken-)Seite.

F3: Kann ich sie im Freien verwenden?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-35°C bis +85°C) erlaubt viele Außenanwendungen. Beachten Sie jedoch die Lesbarkeit bei Sonnenlicht (der hohe Kontrast hilft), mögliche Kondensation (schnelle Temperaturwechsel vermeiden) und versiegeln Sie die Anzeige hinter einem Schutzfenster, um Feuchtigkeit und Schmutz fernzuhalten, da das Bauteil selbst nicht wasserdicht ist.

F4: Warum wird Konstantstrom-Ansteuerung empfohlen?

A: Die Durchlassspannung (V_F) einer LED variiert mit der Temperatur und von Bauteil zu Bauteil. Eine Konstantspannungsquelle mit einem Vorwiderstand liefert einen annähernd konstanten Strom, der jedoch variieren kann. Eine echte Konstantstromquelle stellt sicher, dass die LED stets exakt den ausgelegten Strom erhält, was zu konsistenter Helligkeit und längerer Lebensdauer führt, besonders wichtig über den Bereich von -35°C bis +85°C.

10. Design-Fallstudie

Szenario: Entwurf eines einfachen 4-stelligen Zählers/Timers.

Ein Entwickler wählt die LTC-4627JR aufgrund ihrer Lesbarkeit und Standard-Schnittstelle. Er verwendet einen Mikrocontroller mit eingebautem Timer und ausreichend I/O. Vier GPIO-Pins werden als Ausgänge konfiguriert, um über kleine NPN-Transistoren (z.B. 2N3904) die Ziffernanoden (Pins 1,2,6,8) mit dem benötigten Strom zu versorgen. Sieben andere GPIO-Pins (plus einer für den Dezimalpunkt) werden als Open-Drain-Ausgänge konfiguriert und direkt mit den Segmentkathoden (A-G, DP) verbunden, jeweils mit einem 220Ω Vorwiderstand zur Masse, um den Segmentstrom auf ~10-12mA bei 5V Versorgung einzustellen. Die Firmware implementiert eine Multiplex-Routine, die jeweils eine Ziffernanode einschaltet, während die entsprechenden Segmentkathoden für diese Ziffer aktiviert werden, und schnell (>60Hz) durch alle vier Ziffern zyklisiert. Die graue Front/weißen Segmente bieten einen ausgezeichneten Kontrast hinter einem dunkel getönten Acrylglasfenster auf der Produktfrontplatte.

11. Funktionsprinzip

Die LTC-4627JR arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-PN-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Dioden-Einschaltspannung (≈2,0V) überschreitet, rekombinieren Elektronen aus der N-dotierten AlInGaP-Schicht mit Löchern aus der P-dotierten Schicht. Dieses Rekombinationsereignis setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall Super-Rot bei ~631-639 nm. Das nicht-transparente GaAs-Substrat hilft, Licht nach oben zu reflektieren und verbessert so die Gesamtlichtausbeute. Das Siebensegmentmuster wird erzeugt, indem individuelle LED-Chips oder Chip-Arrays unter jedem Segmentbereich platziert und über die interne Multiplex-Matrix verbunden werden.

12. Technologietrends

Während diskrete Siebensegmentanzeigen wie die LTC-4627JR aufgrund ihrer Einfachheit, hohen Helligkeit und weitem Betrachtungswinkel für spezifische Anwendungen wichtig bleiben, geht der allgemeine Trend hin zu integrierten Punktmatrixanzeigen (sowohl LED als auch OLED) und TFT-LCDs. Diese bieten größere Flexibilität bei der Darstellung von Zeichen, Grafiken und Animationen. Für Anwendungen, die nur Zahlen, einige Buchstaben und extreme Klarheit/Zuverlässigkeit erfordern, entwickelt sich die Siebensegment-Technologie jedoch weiter. Trends umfassen noch effizientere Materialien, niedrigere Betriebsspannungen, Oberflächenmontage-Gehäuse (SMD) für automatisierte Montage und Anzeigen mit integrierten Treibern und Kommunikationsschnittstellen (wie I2C oder SPI), um das Systemdesign weiter zu vereinfachen und die Mikrocontroller-Pinanzahl zu reduzieren.