LTC-4627JD-01 LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-4627JD-01 ist eine vierstellige 7-Segment-LED-Anzeige für numerische Anzeigeanwendungen. Jede Ziffer hat eine Höhe von 0,4 Zoll (10,0 mm) und bietet klare, gut lesbare Zeichen, die für verschiedene elektronische Geräteschnittstellen geeignet sind. Das Bauteil nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie zur Erzeugung einer Hyper Rot-Emission. Es verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was Kontrast und Lesbarkeit verbessert. Die Anzeige ist als Multiplex-Gemeinsame-Anode-Typ aufgebaut, eine Standardkonfiguration für mehrstellige Anzeigen, um die Anzahl der benötigten Treiberpins zu minimieren.

1.1 Hauptmerkmale

• Ziffernhöhe:0,4 Zoll (10,0 mm).
• Segmentdesign:Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente für ein einheitliches Zeichenbild.
• Energieeffizienz:Geringer Leistungsbedarf.
• Optische Leistung:Hervorragendes Zeichenbild, hohe Helligkeit und hoher Kontrast.
• Betrachtungswinkel:Großer Betrachtungswinkel.
• Zuverlässigkeit:Zuverlässigkeit durch Festkörpertechnik.
• Qualitätskontrolle:Kategorisiert nach Lichtstärke (gebinned).
• Umweltkonformität:Bleifreies Gehäuse, konform mit RoHS-Richtlinien.

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-4627JD-01 bezeichnet speziell eine Multiplex-Gemeinsame-Anode-Anzeige mit AlInGaP Hyper Rot LEDs und beinhaltet einen Dezimalpunkt auf der rechten Seite.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Grenzwerte

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

• Verlustleistung pro Segment:70 mW
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA (bei 25°C), linear reduziert um 0,28 mA/°C über 25°C.
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +105°C
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C
• Lötbedingungen:Wellenlöten bei 260°C für 3 Sekunden, wobei der Lötpunkt mindestens 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Anzeigekörpers liegen muss.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Typische Leistungsparameter werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):200 - 650 μcd (bei I_F= 1 mA). Dies ist das primäre Maß für die Helligkeit.
• Peak-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (bei I_F= 20 mA). Dies ist die Wellenlänge, bei der die emittierte Lichtintensität am höchsten ist.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (bei I_F= 20 mA). Dies gibt die Farbreinheit an; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm (bei I_F= 20 mA). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge.
• Durchlassspannung pro Chip (V_F):2,1 V (Min), 2,6 V (Typ) (bei I_F= 20 mA). Toleranz ist ±0,1V.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 μA Max (bei V_R= 5V). Hinweis: Dies ist eine Testbedingung; Dauerbetrieb mit Sperrvorspannung ist nicht zulässig.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:2:1 Max (für Segmente innerhalb derselben Lichtfläche, bei I_F= 1 mA). Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit über alle Segmente.
• Übersprechen:≤ 2,5%. Dies spezifiziert die maximal zulässige Lichtstreuung zwischen benachbarten Segmenten, wenn eines ein- und das andere ausgeschaltet ist.

2.3 Binning-System für Lichtstärke

Die LEDs werden basierend auf ihrer bei einem Durchlassstrom von 10 mA gemessenen Lichtstärke sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Entwicklern, Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen. Die Binning-Tabelle lautet wie folgt:

• Bin E:200 - 320 μcd
• Bin F:321 - 500 μcd
• Bin G:501 - 800 μcd
• Bin H:801 - 1300 μcd
• Bin J:1301 - 2100 μcd

Die Lichtstärketoleranz innerhalb eines ausgewählten Bins beträgt ±15%. Für Anwendungen, die mehrere Anzeigen in einer Baugruppe verwenden, wird dringend empfohlen, Anzeigen aus demselben Bin zu verwenden, um sichtbare Helligkeitsunterschiede (Farbton-Ungleichmäßigkeiten) zu vermeiden.

3. Mechanische & Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige entspricht einem Standard-Dual-Inline-Gehäuse (DIP). Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige mechanische Hinweise umfassen:

• Pinschwenktoleranz: ±0,4 mm.
• Fremdmaterial auf einem Segment: ≤ 10 mil (ca. 0,254 mm).
• Verbiegung des Reflektors: ≤ 1% seiner Länge.
• Blasen innerhalb eines Segments: ≤ 10 mil.
• Tintenverschmutzung auf der Oberfläche: ≤ 20 mil (ca. 0,508 mm).
• Empfohlener Leiterplatten-Lochdurchmesser für Pins: 1,0 mm.

3.2 Pinbelegung und Schaltplan

Die Anzeige hat eine 16-Pin-Konfiguration, obwohl nicht alle Pins physisch vorhanden oder elektrisch verbunden sind. Es handelt sich um einen gemultiplexten Gemeinsame-Anode-Typ. Der interne Schaltplan zeigt die vier gemeinsamen Anodenpins (einen für jede Ziffer) und die gemeinsamen Kathodenpins für jedes Segment (A-G und DP). Die Pinverbindungstabelle lautet wie folgt:

• Pin 1: Gemeinsame Anode für Ziffer 1
• Pin 2: Gemeinsame Anode für Ziffer 2
• Pin 3: Kathode für Segment D
• Pin 4: Gemeinsame Anode für Segmente L1, L2, L3 (wahrscheinlich für benutzerdefinierte Symbole)
• Pin 5: Kathode für Segment E
• Pin 6: Gemeinsame Anode für Ziffer 3
• Pin 7: Kathode für Dezimalpunkt (DP)
• Pin 8: Gemeinsame Anode für Ziffer 4
• Pin 9: Nicht verbunden
• Pin 10: Kein Pin
• Pin 11: Kathode für Segment F
• Pin 12: Kein Pin
• Pin 13: Kathode für Segment C und L3
• Pin 14: Kathode für Segment A und L1
• Pin 15: Kathode für Segment G
• Pin 16: Kathode für Segment B und L2

4. Kennlinien und Analyse

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für das detaillierte Schaltungsdesign wesentlich sind. Diese Kurven stellen grafisch die Beziehung zwischen Schlüsselparametern unter variierenden Bedingungen dar. Entwickler sollten diese heranziehen für:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I_F-V_F-Kurve):Zeigt die nichtlineare Beziehung, entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_V-I_F-Kurve):Zeigt, wie die Helligkeit mit dem Treiberstrom skaliert, hilft bei der Optimierung für gewünschte Helligkeit und Leistungsaufnahme.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_V-T_a-Kurve):Zeigt die Reduzierung der Lichtleistung bei steigender Temperatur, was für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen entscheidend ist.
• Relative spektrale Verteilung:Veranschaulicht die Intensität des emittierten Lichts über das Wellenlängenspektrum, zentriert um die Peak-Wellenlänge von 650 nm.

5. Anwendungsrichtlinien und Hinweise

5.1 Design- und Anwendungsüberlegungen

• Bestimmungsgemäße Verwendung:Für gewöhnliche elektronische Geräte (Büro, Kommunikation, Haushalt). Nicht empfohlen für sicherheitskritische Systeme (Luftfahrt, Medizin, etc.) ohne vorherige Konsultation und Bewertung.
• Treiber-Schaltungsdesign:
  • Konstantstrom-Treiber:Sehr empfohlen, um stabile Lichtstärke und Langlebigkeit zu gewährleisten.
  • Spannungsbereich:Die Schaltung muss den gesamten Durchlassspannungsbereich (V_F) (2,0V bis 2,7V unter Berücksichtigung der Toleranz) abdecken, um den beabsichtigten Strom zu liefern.
  • Schutz:Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens einbauen.
  • Stromreduzierung:Den Betriebsstrom unter Berücksichtigung der maximalen Umgebungstemperatur wählen, da der maximale Dauerstrom über 25°C reduziert wird.
• Thermisch & Umwelt:
  • Betrieb über den empfohlenen Strom-/Temperaturgrenzen vermeiden, um schnellen Helligkeitsverlust zu verhindern.
  • Schnelle Temperaturwechsel in feuchten Umgebungen vermeiden, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern.
• Mechanische Handhabung:Während der Montage keine ungewöhnliche Kraft auf den Anzeigekörper ausüben. Falls eine dekorative Folie angebracht ist, direkten Kontakt mit einem Frontpanel/Abdeckung vermeiden, da äußere Kräfte sie verschieben können.
• Mehrfach-Anzeige-Baugruppen:Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin verwenden, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.
• Zuverlässigkeitstests:Wenn das Endprodukt Fall- oder Vibrationstests erfordert, sollten die Bedingungen vor der endgültigen Designfreigabe zur Bewertung mitgeteilt werden.

5.2 Lagerbedingungen

Um die Leistung zu erhalten und Probleme wie Pinoxidation zu verhindern, sollte die Anzeige in ihrer Originalverpackung unter folgenden Bedingungen gelagert werden:

• Temperatur:5°C bis 30°C
• Relative Luftfeuchtigkeit:Unter 60% RH

6. Löt- und Montageanleitung

Die empfohlene Lötmethode ist Wellenlöten. Der kritische Parameter ist, sicherzustellen, dass der Lötpunkt auf der Leiterplatte mindestens 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene der Anzeige liegt, um zu verhindern, dass übermäßige Hitze den Kunststoffkörper und die LED-Chips erreicht. Die Löttemperatur sollte 260°C für eine Dauer von 3 Sekunden betragen. Die Temperatur der Anzeigeeinheit selbst darf während dieses Vorgangs ihre maximale Nenntemperatur nicht überschreiten.

7. Technischer Vergleich und Positionierung

Die LTC-4627JD-01 positioniert sich als zuverlässige, mittelhelle numerische Anzeigelösung. Ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind:

• AlInGaP-Technologie:Bietet im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-Technologien für rote LEDs höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität, was zur \"Hyper Rot\"-Klassifizierung mit guter Helligkeit führt.
• 0,4-Zoll Ziffernhöhe:Eine gängige Größe, die einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Leiterplattenflächenverbrauch bietet, geeignet für Instrumententafeln, Konsumgeräte und Industrie-Steuerungen.
• Binning für Gleichmäßigkeit:Die Bereitstellung von Lichtstärke-Bins ist ein Zeichen der Qualitätskontrolle und ermöglicht vorhersehbare Leistung in der Serienfertigung.
• RoHS-Konformität:Erfüllt moderne Umweltvorschriften für bleifreie Fertigung.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Peak-Wellenlänge (650nm) und dominanter Wellenlänge (639nm)?

A: Die Peak-Wellenlänge ist der physikalische Punkt der höchsten spektralen Emission. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe der Lichtquelle entspricht. Bei dieser tiefroten LED nimmt das Auge eine etwas kürzere Wellenlänge wahr als den physikalischen Peak.

F: Warum wird Konstantstrom-Treiber gegenüber Konstantspannung empfohlen?

A: Die LED-Helligkeit ist primär eine Funktion des Stroms. Die Durchlassspannung (V_F) hat Fertigungstoleranzen und variiert mit der Temperatur. Eine Konstantstromquelle stellt sicher, dass derselbe Strom (und somit konsistente Helligkeit) durch jedes Segment fließt, unabhängig von diesen V_F variations.

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

A: Nein. Der Dauerstrom pro Segment beträgt 25mA, was die typische GPIO-Pin-Strombelastbarkeit eines Mikrocontrollers (oft 20-25mA absolutes Maximum) übersteigt. Sie müssen externe Treiber verwenden, wie Transistor-Arrays oder dedizierte LED-Treiber-ICs, die auch das für eine 4-stellige Anzeige erforderliche Multiplexing erleichtern.

F: Was bedeutet \"Multiplex Gemeinsame Anode\" für mein Schaltungsdesign?

A: Es bedeutet, dass die Anoden der LEDs für jede Ziffer intern miteinander verbunden sind (Ziffer 1 Anode, Ziffer 2 Anode, usw.). Um eine Zahl anzuzeigen, schalten Sie nacheinander die gemeinsame Anode einer Ziffer ein, während Sie gleichzeitig das richtige Kathodenmuster für die gewünschten Segmente anlegen. Dieser Zyklus läuft schnell ab (typischerweise >100Hz), um die Illusion zu erzeugen, dass alle Ziffern gleichzeitig leuchten, und reduziert drastisch die benötigten I/O-Pins.

9. Design- und Anwendungs-Fallstudie

Szenario: Design einer Digitalmultimeter-Anzeige

Ein Entwickler entwirft ein 4-stelliges Digitalmultimeter. Er wählt die LTC-4627JD-01 aufgrund ihrer Lesbarkeit und roten Farbe, die für solche Instrumente üblich ist.

1. Helligkeitsauswahl:Das Multimeter kann drinnen und draußen verwendet werden. Der Entwickler wählt Anzeigen aus Bin G (501-800 μcd), um ausreichende Helligkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu gewährleisten.
2. Treiber-Schaltung:Ein dedizierter Multiplex-LED-Treiber-IC wird ausgewählt. Der Entwickler setzt den Konstantstrom auf 15 mA pro Segment – deutlich unter dem Maximum von 25 mA – um langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten und potenziell höheren Umgebungstemperaturen im Gehäuse des Messgeräts Rechnung zu tragen.
3. Leiterplatten-Layout:Der empfohlene Lochdurchmesser von 1,0 mm wird für die Pins verwendet. Beim Leiterplatten-Layout wird darauf geachtet, dass die thermische Fläche (falls vorhanden) und die Leiterbahnen den kumulativen Strom bewältigen können, wenn mehrere Segmente leuchten.
4. Software:Die Mikrocontroller-Firmware implementiert die Multiplex-Routine, die mit hoher Frequenz durch die vier Ziffernanodenpins zyklisiert. Sie beinhaltet auch die Logik zur Steuerung des rechten Dezimalpunkts (Pin 7 Kathode).
5. Testen:Vor der Endmontage wird eine Stichprobe über den Betriebstemperaturbereich getestet, um die Helligkeitskonsistenz zu überprüfen und sicherzustellen, dass der gewählte Treiberstrom auch am oberen Ende des Temperaturbereichs angemessen ist.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Funktionsprinzip

Die Anzeige basiert auf AlInGaP-LED-Chips. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Bandlückenspannung des Chips (ca. 2V) übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei – ein Prozess namens Elektrolumineszenz. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten bestimmt die Bandlückenenergie und somit die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, die in diesem Fall im Hyper-Rot-Spektrum liegt. Die sieben Segmente sind einzelne LEDs oder Gruppen von LED-Chips, die in einer Achterform angeordnet sind. Multiplexing ist eine elektronische Technik, die die Trägheit des menschlichen Sehvermögens ausnutzt, um viele LEDs mit weniger Leitungen zu steuern, indem sie in schneller Folge eingeschaltet werden.

10.2 Technologietrends

Während 7-Segment-Anzeigen grundlegend bleiben, entwickelt sich die breitere LED-Anzeigetechnologielandschaft weiter. Trends umfassen:

• Höhere Effizienz:Laufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft zielen auf höhere Lumen pro Watt (Lichtausbeute) ab, um den Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit zu reduzieren.
• Miniaturisierung:Anzeigen mit kleineren Ziffernhöhen und Abständen werden für kompakte Geräte entwickelt.
• Integration:Treiberelektronik wird zunehmend in Anzeigemodule integriert, was das Systemdesign vereinfacht.
• Fortschrittliche Materialien:Forschung an Materialien wie Perowskiten und Quantenpunkten verspricht zukünftige Anzeigen mit breiterem Farbraum und einstellbaren Eigenschaften. Für Standard-Numerikanzeigen bieten jedoch ausgereifte Technologien wie AlInGaP eine optimale Balance aus Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten.