LTC-2723JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-2723JD ist ein vierstelliges, alphanumerisches 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion besteht darin, klare, helle numerische und begrenzt alphanumerische Anzeigen in verschiedenen elektronischen Geräten bereitzustellen. Die Kerntechnologie nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chips, die für ihre hohe Effizienz und Helligkeit im roten Spektrum bekannt sind. Das Bauteil verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was einen hohen Kontrast für ein ausgezeichnetes Zeichenbild und große Betrachtungswinkel bietet. Es ist nach Lichtstärke kategorisiert und wird in einer bleifreien, RoHS-konformen Bauform angeboten, was es für moderne elektronische Anwendungen mit Umweltaspekten geeignet macht.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

• Zeichenhöhe:0,28 Zoll (7,0 mm), bietet eine ausgewogene Größe für gute Sichtbarkeit ohne übermäßigen Platzverbrauch.
• Segmentdesign:Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente gewährleisten eine konsistente Ausleuchtung und ein professionelles Erscheinungsbild.
• Energieeffizienz:Geringer Leistungsbedarf dank der hocheffizienten AlInGaP-Technologie.
• Optische Leistung:Hohe Helligkeit und hoher Kontrast verbessern die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen.
• Betrachtungswinkel:Großer Betrachtungswinkel ermöglicht die Ablesung der Anzeige aus verschiedenen Positionen.
• Zuverlässigkeit:Die Festkörperbauweise bietet eine lange Betriebsdauer und Robustheit gegenüber Vibrationen.
• Binning:Nach Lichtstärke kategorisiert (gebinnt), um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen.
• Umweltkonformität:Bleifreie Bauform gemäß RoHS-Richtlinien.

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-2723JD bezeichnet speziell eine AlInGaP-Hocheffizienz-Rot-Anzeige mit Multiplex-Gemeinschaftskathode und einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Diese Namenskonvention hilft bei der präzisen Identifizierung und Bestellung.

2. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die Anzeige wird in einem Standard-Durchsteckgehäuse geliefert. Detaillierte Maßzeichnungen sind im Datenblatt enthalten, wobei alle Hauptmaße in Millimetern angegeben sind. Die wichtigsten Toleranzen betragen typischerweise ±0,20 mm, sofern nicht anders angegeben. Besondere Aufmerksamkeit wird montagebezogenen Toleranzen gewidmet: Die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4mm, und es werden Empfehlungen für den besten Leiterplattenlochdurchmesser (1,30mm) gegeben. Das Modul ist mit der Artikelnummer (LTC-2723JD), einem Datumscode im Format JJWW, dem Herstellungsland und einem Bincode für die Lichtstärkeneinstufung gekennzeichnet.

3. Elektrische Konfiguration und Pinbelegung

3.1 Interner Schaltkreis und Pinverbindung

Die LTC-2723JD verwendet eine Multiplex-Gemeinschaftskathoden-Konfiguration. Das bedeutet, die Kathoden der LEDs für jede Ziffer sind intern miteinander verbunden, während die Anoden der entsprechenden Segmente über die Ziffern hinweg verbunden sind. Dieses Design minimiert die Anzahl der benötigten Treiberpins. Die Pinverbindungstabelle lautet wie folgt:

• Pin 1: Gemeinschaftskathode (Ziffer 1)
• Pin 2: Anode C, L3
• Pin 3: Anode D.P. (Dezimalpunkt)
• Pin 4: Keine Verbindung
• Pin 5: Anode E
• Pin 6: Anode D
• Pin 7: Anode G
• Pin 8: Gemeinschaftskathode (Ziffer 4)
• Pin 9: Keine Verbindung
• Pin 10: Kein Pin
• Pin 11: Gemeinschaftskathode (Ziffer 3)
• Pin 12: Gemeinschaftskathode L1, L2, L3 (für separate LEDs)
• Pin 13: Anode A, L1
• Pin 14: Gemeinschaftskathode (Ziffer 2)
• Pin 15: Anode B, L2
• Pin 16: Anode F

Ein interner Schaltplan stellt diese Verbindungen grafisch dar und zeigt die Gemeinschaftskathodengruppen für die vier Ziffern sowie die gemeinsamen Anodenleitungen für die sieben Segmente (A-G) und den Dezimalpunkt.

4. Absolute Grenzwerte und elektrische/optische Kenngrößen

4.1 Absolute Grenzwerte (Ta=25°C)

Diese Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie dürfen während des Betriebs niemals überschritten werden.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA (linear reduziert ab 25°C mit 0,33 mA/°C)
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C
• Lötbedingung:1/16 Zoll (1,6mm) unter der Auflageebene für 5 Sekunden bei 260°C.

4.2 Elektrische und optische Kenngrößen (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Betriebsparameter unter spezifizierten Testbedingungen.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):200 - 600 μcd (Min - Max) bei I_F= 1mA.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):656 nm (Typisch) bei I_F= 20mA.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):22 nm (Typisch) bei I_F= 20mA.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):640 nm (Typisch) bei I_F= 20mA.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,1 - 2,6 V (Typisch) bei I_F= 20mA.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):10 μA (Maximal) bei V_R= 5V.Hinweis: Dies ist eine Testbedingung; ein Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist nicht zulässig.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:2:1 (Maximal) für Segmente innerhalb einer ähnlichen Lichtfläche bei I_F= 1mA.
• Übersprechen:≤ 2,5%.

Die Lichtstärke wird mit einem Sensor und Filter gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entsprechen.

5. Kennlinien und Charakteristikanalyse

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für Entwicklungsingenieure wesentlich sind. Diese Kurven stellen grafisch die Beziehung zwischen Schlüsselparametern dar und bieten einen tieferen Einblick als reine Tabellendaten. Während die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, umfassen sie typischerweise:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die nichtlineare Beziehung, die für die Auslegung von Strombegrenzungsschaltungen entscheidend ist.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, und hilft bei der Optimierung von Helligkeit und Effizienz.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht die Abnahme der Lichtausbeute bei steigender Temperatur, was für Anwendungen in nicht klimatisierten Umgebungen entscheidend ist.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, das die dominante und die Spitzenwellenlänge sowie die spektrale Reinheit (Halbwertsbreite) bestätigt.

Die Analyse dieser Kurven ermöglicht es Entwicklern, geeignete Treiberströme auszuwählen, thermische Effekte zu verstehen und die Leistung unter realen Betriebsbedingungen vorherzusagen.

6. Zuverlässigkeitstests und Qualifikation

Die LTC-2723JD durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests basierend auf anerkannten Industriestandards (MIL-STD, JIS). Diese Tests validieren die Robustheit und Langlebigkeit des Bauteils.

• Betriebslebensdauertest (RTOL):1000 Stunden bei Raumtemperatur unter maximalen Nennbedingungen zur Bewertung der Langzeitleistung.
• Hochtemperatur-/Feuchtigkeitslagerung (THS):500 Stunden bei 65°C und 90-95% relativer Luftfeuchtigkeit zur Prüfung der Feuchtigkeitsbeständigkeit.
• Hochtemperaturlagerung (HTS):1000 Stunden bei 105°C zur Bewertung der Stabilität unter thermischer Belastung.
• Tieftemperaturlagerung (LTS):1000 Stunden bei -35°C.
• Temperaturwechsel (TC):30 Zyklen zwischen -35°C und 105°C, um Ausfälle durch thermische Ausdehnung/Schrumpfung zu testen.
• Temperaturschock (TS):30 Zyklen schnellen Wechsels zwischen -35°C und 105°C, ein strengerer thermischer Test.
• Lötbeständigkeit (SR):Prüft die Fähigkeit der Anschlüsse, Löt-Hitze zu widerstehen (260°C für 10 Sekunden).
• Lötbarkeit (SA):Überprüft, ob die Anschlüsse ordnungsgemäß mit Lot benetzt werden können (245°C für 5 Sekunden).

Diese Tests stellen sicher, dass die Anzeige die Strapazen der Montageprozesse und rauen Betriebsumgebungen aushält.

7. Löt- und Montagerichtlinien

7.1 Automatisches Löten

Für Wellen- oder Reflow-Löten ist die empfohlene Bedingung, die Anschlüsse bis zu einer Tiefe von 1/16 Zoll (1,6mm) unter der Auflageebene für maximal 5 Sekunden bei einer Löttemperatur von 260°C einzutauchen. Die Gehäusetemperatur der Anzeige darf während dieses Vorgangs die maximale Lagertemperatur nicht überschreiten.

7.2 Manuelles Löten

Beim Handlöten sollte die Lötspitze den Anschluss (1/16 Zoll unter der Auflageebene) nicht länger als 5 Sekunden berühren. Die empfohlene Lötkolbentemperatur beträgt 350°C ±30°C. Eine präzise Kontrolle von Zeit und Temperatur ist entscheidend, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern.

8. Kritische Anwendungshinweise und Designüberlegungen

Bestimmungsgemäße Verwendung:Diese Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte (Büro, Kommunikation, Haushalt) konzipiert. Sie ist ohne vorherige Konsultation und spezifische Qualifikation nicht für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme usw.) zertifiziert.

Parameter-Einhaltung:Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass der Betrieb innerhalb der absoluten Grenzwerte und der empfohlenen Betriebsbedingungen gewährleistet ist. Das Überschreiten von Strom- oder Temperaturgrenzen beschleunigt den Helligkeitsabfall und kann zu vorzeitigem Ausfall führen.

Treiberschaltungs-Design:

• Konstantstrom-Treiber:Wird gegenüber Konstantspannungs-Treibern dringend empfohlen. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile; ihre Durchlassspannung hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Eine Konstantstromquelle gewährleistet eine stabile, vorhersehbare Helligkeit und schützt die LED vor thermischem Durchgehen.
• Sperrspannungsschutz:Die Treiberschaltung muss einen Schutz (z.B. in Reihe geschaltete Dioden oder integrierte Schaltungsfunktionen) enthalten, um das Anlegen von Sperrspannung oder transienten Spannungsspitzen an die LED-Segmente während des Einschaltens, Ausschaltens oder in Multiplex-Schaltungen zu verhindern. Die maximale Sperrspannung beträgt nur 5V für Tests; ein Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist verboten.
• Multiplex-Überlegungen:Als Multiplex-Anzeige mit Gemeinschaftskathode erfordert sie eine Treiberschaltung, die nacheinander die Kathode jeder Ziffer aktiviert, während gleichzeitig Spannung an die Anoden der für diese Ziffer zu beleuchtenden Segmente angelegt wird. Der Spitzenstromwert (100mA bei niedrigem Tastverhältnis) ist relevant für Multiplex-Treiberkonzepte, bei denen der Momentanstrom höher ist, um die erforderliche durchschnittliche Helligkeit zu erreichen.

Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung pro Segment gering ist, muss die Gesamtwärme von vier Ziffern in einem kleinen Gehäuse berücksichtigt werden. Eine ausreichende Belüftung und die Vermeidung der Platzierung in der Nähe anderer Wärmequellen wird empfohlen, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

9. Technischer Vergleich und Anwendungsszenarien

9.1 Abgrenzung zu anderen Technologien

Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-LED-Technologien bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lumenausbeute, was zu helleren Anzeigen bei niedrigeren Strömen führt. Das Grau/Weiß-Design bietet einen überlegenen Kontrast im Vergleich zu diffusen oder getönten Gehäusen. Die 0,28-Zoll-Zifferngröße positioniert sie zwischen kleineren Indikatoren und größeren frontplattenmontierten Anzeigen und bietet eine gute Balance zwischen Lesbarkeit und Kompaktheit.

9.2 Typische Anwendungsszenarien

• Test- und Messgeräte:Digitale Multimeter, Oszilloskope, Netzteile.
• Industriesteuerungen:Frontplattenmessgeräte, Timer-Anzeigen, Prozessanzeigen.
• Unterhaltungselektronik:Audio-Geräte (Verstärker, Receiver), Geräteanzeigen.
• Automobil-Zubehör:Instrumente und Diagnosewerkzeuge (nicht für primäre Fahrzeugsicherheitssysteme).

9.3 Designbeispiel: Mikrocontroller-Schnittstelle

Ein typisches Design beinhaltet einen Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins oder die Verwendung externer Schieberegister/Treiber-ICs (wie MAX7219 oder TM1637), die speziell für Multiplex-LED-Anzeigen entwickelt wurden. Der Treiber-IC verwaltet die Multiplex-Taktung, die Strombegrenzung und bietet oft eine Helligkeitssteuerung via PWM, was die Software- und Hardwareentwicklung für den Systemingenieur erheblich vereinfacht.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Was ist der Zweck des Lichtstärke-Bincodes?

A1: Der Bincode gibt den gemessenen Helligkeitsbereich der spezifischen Einheit an. Dies ermöglicht es Entwicklern, Anzeigen mit abgeglichener Helligkeit für Mehrfach-Einheiten-Panels auszuwählen und so ein einheitliches Erscheinungsbild sicherzustellen.

F2: Kann ich diese Anzeige direkt mit einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A2: Nein. Die Durchlassspannung beträgt etwa 2,6V, aber LEDs benötigen eine Strombegrenzung. Ein direkter Anschluss an einen 5V-Pin würde einen übermäßigen Strom verursachen und das Segment zerstören. Ein in Reihe geschalteter strombegrenzender Widerstand oder ein spezieller Konstantstrom-Treiber ist zwingend erforderlich.

F3: Warum wird ein Konstantstrom-Treiber empfohlen?

A3: Die Lichtausgabe einer LED ist proportional zum Strom, nicht zur Spannung. Ihre Durchlassspannung (Vf) variiert von Einheit zu Einheit und nimmt mit steigender Temperatur ab. Eine Konstantspannungsquelle mit einem Widerstand bietet eine annähernde Stromregelung, aber eine echte Konstantstromquelle bietet eine präzise Helligkeitssteuerung und inhärenten Schutz vor thermischem Durchgehen.

F4: Was bedeutet "Multiplex-Gemeinschaftskathode" für meine Schaltung?

A4: Es bedeutet, dass Sie die Anzeige steuern, indem Sie eine Ziffer nach der anderen in schneller Folge einschalten (Multiplexing). Sie legen das Muster der zu beleuchtenden Segmente (Anoden) fest, aktivieren dann die Kathode für Ziffer 1, deaktivieren sie, legen das Muster für Ziffer 2 fest, aktivieren deren Kathode und so weiter. Dieser Zyklus wiederholt sich kontinuierlich und reduziert die benötigten Treiberpins von 29 (4x7 Segmente + 4 Kathoden + DP) auf nur 12 Anodenleitungen + 4 Kathodenleitungen (plus die Gemeinschaftskathode für separate LEDs).

11. Betriebsprinzipien und Technologietrends

11.1 Grundlegendes Betriebsprinzip

Eine LED ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlücke übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (der AlInGaP-Schicht) und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Farbe des emittierten Lichts, die in diesem Fall im roten Spektrum liegt (~640-656 nm). Das 7-Segment-Layout ist ein standardisiertes Muster, bei dem das Beleuchten verschiedener Kombinationen der Segmente (bezeichnet mit A bis G) die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben bildet.

11.2 Branchentrends

Der Trend in der Displaytechnologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, geringeren Stromverbrauchs und größerer Integration. Während diskrete 7-Segment-Anzeigen wie die LTC-2723JD für kostengünstige, mittelgroße numerische Anzeigen nach wie vor wichtig sind, gibt es paralleles Wachstum in Bereichen wie:

Organische LED (OLED) Displays:Bieten überlegenen Kontrast, Flexibilität und Dünnheit für High-End-Anwendungen.

Integrierte Treiber-Displays:Module, die den Controller/Treiber-IC auf der Platine enthalten und das Schnittstellendesign vereinfachen.

Oberflächenmontage (SMD) Gehäuse:Für die automatisierte Montage, obwohl Durchsteckbauteile wie dieses für Prototyping, Reparatur und Anwendungen, die robuste mechanische Verbindungen erfordern, immer noch bevorzugt werden.

Das AlInGaP-Materialsystem selbst repräsentiert eine ausgereifte und hochoptimierte Technologie für rote, orange und gelbe LEDs, die Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten effektiv in Einklang bringt.