LTC-4727JR LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Ziffernhöhe - Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-4727JR ist ein vierstelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die klare, gut sichtbare numerische Anzeigen erfordern. Mit einer Ziffernhöhe von 0,4 Zoll (10,0 mm) bietet sie eine ausgezeichnete Lesbarkeit aus der Entfernung. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie, um eine Super-Rot-Farbe zu erzeugen. Dieses Materialsystem, das auf einem nicht-transparenten GaAs-Substrat gewachsen wird, ist für seine hohe Effizienz und Stabilität bekannt. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte und weiße Segmente, die zusammenarbeiten, um einen hohen Kontrast zu bieten und die Lesbarkeit der Zeichen unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu verbessern. Ihre primären Zielmärkte umfassen Industrie-Bedienfelder, Mess- und Prüfgeräte, Kassensysteme (POS) und andere elektronische Geräte, bei denen eine zuverlässige und helle numerische Anzeige entscheidend ist.

1.1 Hauptmerkmale

• 0,4-Zoll (10,0mm) Ziffernhöhe:Bietet große, leicht lesbare Zeichen.
• Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente:Sichert ein konsistentes und professionelles Erscheinungsbild ohne Lücken oder Unregelmäßigkeiten in den leuchtenden Segmenten.
• Geringer Leistungsbedarf:Effizientes Design, geeignet für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen.
• Hervorragende Zeichendarstellung:Hoher Kontrast zwischen grauer Frontplatte und weißen Segmenten liefert scharfe, klar definierte Ziffern.
• Hohe Helligkeit & Hoher Kontrast:Die AlInGaP-Chips erzeugen intensives Super-Rot-Licht, das selbst in hell erleuchteten Umgebungen sichtbar ist.
• Breiter Betrachtungswinkel:Ermöglicht eine klare Ablesbarkeit der Anzeige aus einem weiten Bereich von Positionen.
• Zuverlässigkeit der Festkörpertechnik:LEDs bieten im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien eine lange Betriebsdauer, Stoßfestigkeit und Vibrationsbeständigkeit.
• Kategorisiert nach Lichtstärke:Bauteile werden nach konsistenten Helligkeitsstufen sortiert (gebinnt), was Anwendungen mit mehreren Anzeigen erleichtert.
• Bleifreies Gehäuse (RoHS-konform):Hergestellt gemäß Umweltschutzvorschriften zur Beschränkung gefährlicher Stoffe.

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-4727JR bezeichnet spezifisch eine Multiplex-Gemeinschaftskathoden-Anzeige mit AlInGaP Super-Rot-LEDs und einer rechtsseitigen Dezimalpunkt-Konfiguration. Diese Namenskonvention hilft Entwicklern, die elektrische Konfiguration und die optischen Eigenschaften des Bauteils schnell zu identifizieren.

2. Mechanische und Verpackungsinformationen

Die physikalischen Abmessungen der LTC-4727JR sind entscheidend für die korrekte Integration in Endproduktdesigns. Das Gehäuse ist ein Standard-Durchsteckmontage-Typ mit Pins zur Montage auf einer Leiterplatte (PCB). Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige mechanische Hinweise umfassen Toleranzen für Pinschwankungen, Grenzwerte für Fremdmaterial oder Tintenverunreinigungen auf der Segmentoberfläche und die maximal zulässige Blasengröße innerhalb des Segmentbereichs. Eine leichte Biegung des Reflektors ist bis zu 1% seiner Länge zulässig. Für eine optimale mechanische Passung und zuverlässige Lötstellen wird für die Anzeigenpins ein Leiterplattenlochdurchmesser von 0,9 mm empfohlen.

3. Elektrische Konfiguration und Pinbelegung

3.1 Internes Schaltbild

Die LTC-4727JR verwendet eine gemultiplextes Gemeinschaftskathoden-Architektur. Das bedeutet, die Kathoden der LEDs für jede Ziffer sind intern miteinander verbunden, während die Anoden für jedes Segment (A bis G und DP) über alle vier Ziffern hinweg gemeinsam genutzt werden. Dieses Design reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins erheblich von 32 (4 Ziffern * 8 Segmente) auf nur 12, was es für die Mikrocontroller-Anbindung sehr effizient macht.

3.2 Pinverbindungsdetails

Das 16-polige Dual-Inline-Gehäuse hat folgende Pinbelegung:
Pin 1: Gemeinschaftskathode für Ziffer 1
Pin 2: Gemeinschaftskathode für Ziffer 2
Pin 3: Anode für Segment D
Pin 4: Gemeinschaftskathode für Segmente L1, L2, L3 (wahrscheinlich für Doppelpunkte oder andere Indikatoren)
Pin 5: Anode für Segment E
Pin 6: Gemeinschaftskathode für Ziffer 3
Pin 7: Anode für Dezimalpunkt (DP)
Pin 8: Gemeinschaftskathode für Ziffer 4
Pin 9: Nicht verbunden
Pin 10: Kein Pin
Pin 11: Anode für Segment F
Pin 12: Kein Pin
Pin 13: Anode für Segment C und L3
Pin 14: Anode für Segment A und L1
Pin 15: Anode für Segment G
Pin 16: Anode für Segment B und L2
Die Pins 9, 10 und 12 sind nicht verbunden oder fehlen, was bei Anzeige-Pinbelegungen üblich ist, um die Gehäusegröße zu standardisieren.

4. Grenzwerte und Kennlinien

4.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.
Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW.
Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dieser Wert gilt für kurze, hochstromige Multiplex-Betriebsarten.
Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom muss linear um 0,33 mA für jedes Grad Celsius über 25°C reduziert werden, um Überhitzung zu vermeiden.
Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
Lötbedingungen:Die Anzeige hält Wellen- oder Handlötung stand, wobei das Lot 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene für maximal 3 Sekunden bei 260°C aufgebracht wird. Die Gehäusetemperatur der Einheit darf während der Montage den Maximalwert nicht überschreiten.

4.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Betriebsparameter bei Ta=25°C, welche die Leistung des Bauteils unter normalem Betrieb definieren.
Mittlere Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von mindestens 320 µcd bis typisch 975 µcd pro Segment bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA. Diese hohe Helligkeit ist ein Hauptmerkmal.
Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):639 nm, was die Ausgabe im Super-Rot-Bereich des Spektrums platziert.
Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm, was die spektrale Reinheit des emittierten Lichts anzeigt.
Dominante Wellenlänge (λd):631 nm, mit einer engen Toleranz von ±1 nm, was eine konsistente Farbausgabe über alle Einheiten hinweg sicherstellt.
Durchlassspannung pro Chip (VF):Typisch 2,6V bei IF=20 mA, mit einem Bereich von 2,0V bis 2,6V und einer Toleranz von ±0,1V. Dieser Parameter ist entscheidend für das Treiberschaltungsdesign.
Sperrstrom pro Segment (IR):Maximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Beachten Sie, dass dies eine Prüfbedingung ist; ein Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist untersagt.
Lichtstärke-Anpassungsverhältnis:Maximal 2:1 für LEDs innerhalb ähnlicher Lichtbereiche. Das bedeutet, das hellste Segment in einer Anzeige wird nicht mehr als doppelt so hell sein wie das dunkelste, was für Gleichmäßigkeit sorgt.
Übersprech-Spezifikation:≤ 2,5%, minimiert die unerwünschte Beleuchtung nicht ausgewählter Segmente während des Multiplexens.

4.3 Analyse typischer Leistungskurven

Während spezifische Kurvendatenpunkte im Auszug nicht bereitgestellt werden, würden typische Kurven für ein solches Bauteil umfassen:
Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die exponentielle Beziehung, entscheidend für die Bestimmung der benötigten Treiberspannung für einen Zielstrom. Die Kurve verschiebt sich mit der Temperatur.
Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve):Demonstriert, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einer nahezu linearen Beziehung innerhalb des Betriebsbereichs, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen abfällt.
Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur. AlInGaP-LEDs zeigen im Vergleich zu anderen Technologien im Allgemeinen eine gute Hochtemperaturleistung.
Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die relative Intensität gegen die Wellenlänge aufträgt, zentriert um 639 nm mit einer Halbwertsbreite von 20 nm, was den Super-Rot-Farbpunkt bestätigt.

5. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

5.1 Allgemeine Anwendungshinweise

Diese Anzeige ist für Standard-Handels- und Industrie-Elektronikgeräte bestimmt. Für Anwendungen mit außergewöhnlichen Zuverlässigkeitsanforderungen oder bei denen ein Ausfall Sicherheitsrisiken bergen könnte, ist eine Konsultation vor der Design-Integration zwingend erforderlich. Die Einhaltung der absoluten Maximalwerte ist wesentlich, um Schäden zu vermeiden. Das Überschreiten empfohlener Treiberströme oder Betriebstemperaturen beschleunigt den Helligkeitsabfall und kann zu vorzeitigem Ausfall führen. Die Treiberschaltung muss Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens enthalten. Ein Konstantstrom-Treiberschema wird gegenüber Konstantspannung dringend empfohlen, um eine stabile Lichtstärke unabhängig von Durchlassspannungsschwankungen zu gewährleisten. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten VF-Bereich (2,0V bis 2,6V) abdeckt, um sicherzustellen, dass der beabsichtigte Strom allen Segmenten zugeführt wird.

5.2 Schaltungsdesign und Wärmemanagement

Der sichere Betriebsstrom muss basierend auf der maximal erwarteten Umgebungstemperatur unter Anwendung des spezifizierten Reduktionsfaktors von 0,33 mA/°C über 25°C ausgewählt werden. Sperrvorspannung muss im Schaltungsdesign strikt vermieden werden, da sie Metallmigration innerhalb des LED-Chips verursachen kann, was zu erhöhtem Leckstrom oder einem Kurzschluss führt. Entwickler sollten strombegrenzende Widerstände oder dedizierte LED-Treiber-ICs implementieren, die für Gemeinschaftskathoden-Multiplexbetrieb konfiguriert sind. Schnelle Umgebungstemperaturänderungen, insbesondere in feuchten Umgebungen, sollten vermieden werden, da sie Kondensation auf der Anzeige verursachen können, was möglicherweise zu elektrischen oder optischen Problemen führt.

5.3 Mechanische und Montageüberlegungen

Während der Montage sollte keine abnormale Kraft auf das Anzeigekörper ausgeübt werden. Wenn eine dekorative Folie oder ein Filter mit Haftkleber angebracht wird, wird nicht empfohlen, diese Folie in direkten, festen Kontakt mit der Frontplatte kommen zu lassen, da äußere Kräfte sie verschieben können. Für Anwendungen, die zwei oder mehr Anzeigen in einem Set verwenden, wird dringend empfohlen, Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin zu verwenden, um auffällige Helligkeits- oder Farbtonunterschiede zwischen den Einheiten zu verhindern. Wenn das Endprodukt erfordert, dass die Anzeige Fall- oder Vibrationstests unterzogen wird, sollten die spezifischen Testbedingungen im Voraus bewertet werden, um die Kompatibilität sicherzustellen.

6. Lagerung und Handhabung

Um die Lötbarkeit und Leistung zu erhalten, sollten die LED-Anzeigen in ihrer original Feuchtigkeitssperrverpackung unter kontrollierten Bedingungen gelagert werden: Temperatur zwischen 5°C und 30°C und relative Luftfeuchtigkeit unter 60%. Längere Lagerung außerhalb dieser Bedingungen oder mit geöffneter Feuchtigkeitssperrbeutel für mehr als sechs Monate kann zu Pinoxidation führen. Es wird empfohlen, den Lagerbestand so zu verwalten, dass Langzeitlagerung vermieden und Produkte zeitnah verbraucht werden. Bei Verdacht auf Oxidation kann ein erneutes Verzinnen der Pins vor der Verwendung notwendig sein.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTC-4727JR unterscheidet sich durch die Verwendung von AlInGaP-Technologie für die Super-Rot-Emission. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-basierten roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Die Kombination aus grauer Frontplatte/weißen Segmenten bietet im Vergleich zu Anzeigen mit diffundierten oder getönten Frontplatten einen überlegenen Kontrast. Das gemultiplextes Gemeinschaftskathoden-Design ist eine standardmäßige, aber effiziente Architektur für mehrstellige Anzeigen, die Systemkosten und -komplexität reduziert. Ihre 0,4-Zoll-Zifferngröße positioniert sie zwischen kleineren Indikatoren und größeren Panel-Displays, was sie ideal für Geräte macht, bei denen Informationen aus einer moderaten Entfernung abgelesen werden müssen.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat (639 nm). Dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde (631 nm). λd ist relevanter für die Farbangabe.

F: Warum wird Konstantstrom-Treiben empfohlen?
A: LED-Helligkeit ist primär eine Funktion des Stroms, nicht der Spannung. Die Durchlassspannung (VF) kann von Einheit zu Einheit und mit der Temperatur variieren. Eine Konstantstromquelle stellt sicher, dass die gewünschte Lichtstärke konsistent erreicht wird, unabhängig von diesen VF-Schwankungen.

F: Wie berechne ich den Vorwiderstand für diese Anzeige, wenn ich keinen dedizierten Treiber-IC verwende?
A: Für einen einfachen statischen Betrieb (nicht gemultiplext), verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Vversorgung - VF_gesamt) / IF. VF_gesamt ist die Summe der Durchlassspannungen für in Reihe geschaltete Segmente (falls vorhanden). Wählen Sie IF innerhalb des Dauerbetriebswerts (z.B. 10-20 mA) und stellen Sie sicher, dass die Verlustleistung im Widerstand akzeptabel ist. Für Multiplex-Betrieb verwenden Sie den Spitzenstromwert und das Tastverhältnis, um den Durchschnittsstrom zu berechnen.

F: Was bedeutet "kategorisiert nach Lichtstärke"?
A: Während der Herstellung werden die Anzeigen getestet und basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe bei einem Standard-Prüfstrom sortiert (gebinnt). Dies ermöglicht es Entwicklern, Einheiten aus demselben Helligkeits-Bin zu kaufen, was visuelle Gleichmäßigkeit sicherstellt, wenn mehrere Anzeigen nebeneinander verwendet werden.

9. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Design einer Anzeige für ein Tisch-Digitalmultimeter.
Die LTC-4727JR ist eine ausgezeichnete Wahl. Ihre 0,4-Zoll-Ziffern bieten klare Lesbarkeit auf einem Arbeitsplatz. Der Entwickler würde einen Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins verwenden, um die vier Gemeinschaftskathoden und die 7-8 Segmentanoden in einem Zeitmultiplex-Verfahren anzusteuern. Ein dedizierter LED-Treiber-Portexpander könnte ebenfalls verwendet werden, um diese Aufgabe vom MCU zu entlasten. Die Schaltung würde strombegrenzende Widerstände auf jeder Segmentanodenleitung enthalten. Der Stromwert würde gewählt (z.B. 15 mA), um ausreichende Helligkeit zu bieten, während innerhalb der reduzierten Grenzwerte für die erwartete maximale Innengehäusetemperatur (z.B. 50°C) geblieben wird. Die Super-Rot-Farbe ist angenehm für das Auge bei längerer Betrachtung. Bei der Leiterplattenlayoutgestaltung wäre darauf zu achten, die Anzeige von größeren Wärmequellen wie Spannungsreglern fernzuhalten. Eine gefilterte, stabile Stromversorgung würde verwendet, um Spannungsspitzen zu vermeiden. Schließlich könnte ein Neutraldichtefilter oder ein Blendenschutzfenster vor der Anzeige angebracht werden, um den Kontrast bei heller Laborbeleuchtung zu verbessern, wobei darauf zu achten ist, keinen Druck auszuüben, der eine dekorative Folie verschieben könnte, falls verwendet.