LTC-5837JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,52-Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot 650nm - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTC-5837JD ist ein hochwertiges, vierstelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Seine Hauptfunktion besteht darin, klare, helle numerische und begrenzt alphanumerische Informationen in einer Vielzahl elektronischer Geräte bereitzustellen. Das Bauteil ist mit fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips aufgebaut, die auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat montiert sind. Diese Bauweise ergibt eine Anzeige mit grauer Front und weißen Segmenten, die einen hervorragenden Kontrast für gute Lesbarkeit bietet. Die Anzeige verfügt über eine gemeinsame Anoden-Konfiguration, eine Standard-Designwahl zur Vereinfachung von Multiplex-Treiberschaltungen in mehrstelligen Anwendungen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Anzeige ist für Anwendungen konzipiert, die zuverlässige, gut sichtbare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Kernvorteile, wie im Datenblatt aufgeführt, umfassen ein durchgehend einheitliches Segmentdesign für ein geschlossenes Erscheinungsbild, einen niedrigen Leistungsbedarf für Energieeffizienz, hohe Helligkeit und Kontrast für Sichtbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen sowie einen weiten Betrachtungswinkel. Die hohe Zuverlässigkeit der LED-Technologie gewährleistet eine lange Betriebsdauer. Diese Merkmale machen sie geeignet für Zielmärkte wie Industrielle Messtechnik (z.B. Panel-Meter, Prozessregler), Prüf- und Messgeräte, Medizingeräte, Automobilarmaturenbretter (Sekundäranzeigen) und Konsumgeräte, bei denen eine klare numerische Anzeige entscheidend ist.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Kenngrößen

Der wichtigste lichttechnische Parameter ist die durchschnittliche Lichtstärke (Iv), die mit einem Minimum von 320 µcd, typisch 700 µcd und ohne angegebenes Maximum unter einer Testbedingung eines Durchlassstroms (IF) von 1mA spezifiziert ist. Dies deutet auf eine helle Ausgangsleistung hin, die für den Innenbereich geeignet ist. Das Licht wird als Hyper Rot charakterisiert, mit einer Peak-Emissionswellenlänge (λp) von 650 nm (Nanometer) und einer dominanten Wellenlänge (λd) von 639 nm, was es fest im tiefroten Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm, was die spektrale Reinheit des emittierten Lichts beschreibt. Ein Lichtstärke-Abgleichverhältnis (IV-m) von 2:1 ist spezifiziert, was bedeutet, dass die Lichtstärke des schwächsten Segments nicht weniger als die Hälfte der des hellsten Segments innerhalb eines Bauteils betragen sollte, um visuelle Gleichmäßigkeit sicherzustellen.

2.2 Elektrische Parameter

Der primäre elektrische Parameter ist die Durchlassspannung pro Segment (VF), die einen typischen Wert von 2,6V und ein Maximum von 2,6V bei IF=1mA aufweist. Dies ist ein kritischer Wert für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die Absolutwerte definieren die Betriebsgrenzen: ein kontinuierlicher Durchlassstrom pro Segment von 25 mA (mit Derating über 25°C), ein Spitzen-Durchlassstrom von 90 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis) und eine maximale Sperrspannung (VR) von 5V zur Schadensvermeidung. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 100 µA bei VR=5V. Die gesamte Verlustleistung pro Segment ist auf 70 mW begrenzt.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und einen identischen Lagertemperaturbereich ausgelegt. Dieser weite Bereich gewährleistet Funktionalität in rauen Umgebungen. Ein kritischer Montageparameter ist die maximale Löttemperatur von 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene, was den Reflow-Lötprozess steuert.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies impliziert, dass Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtausbeute bei einem Standard-Teststrom sortiert (gebinned) werden. Obwohl spezifische Bin-Codes in diesem Auszug nicht angegeben sind, ermöglicht ein solches System Designern, Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen, um auffällige Variationen zwischen verschiedenen Einheiten in einem Produkt zu verhindern.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "typische elektrische / optische Kennlinienkurven", die typischerweise grafische Darstellungen sind, wie sich Parameter unter verschiedenen Bedingungen ändern. Übliche Kurven für ein solches Bauteil wären:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve): Zeigt die nichtlineare Beziehung, entscheidend für den Treiberentwurf.Lichtstärke vs. Durchlassstrom: Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom bis zum Maximalwert ansteigt.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Zeigt die Abnahme der Ausgangsleistung bei steigender Temperatur, wichtig für das thermische Management.Spektrale Verteilung: Ein Diagramm, das die relative Intensität über der Wellenlänge aufträgt, zentriert um 650nm.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Umriss

Die Gehäusezeichnung (im Text erwähnt, aber nicht detailliert) würde die physikalische Kontur des 4-stelligen Anzeigemoduls zeigen. Wichtige Abmessungen umfassen die Gesamtlänge, -breite und -höhe, die Ziffernhöhe von 0,52 Zoll (13,2 mm), den Abstand zwischen den Ziffern und die Segmentabmessungen. Toleranzen betragen generell ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Pinbelegung und Anschlussdiagramm

Das Bauteil hat 40 Pins. Die Pin-Verbindungstabelle beschreibt akribisch die Funktion jedes Pins, ordnet die Kathoden für die Segmente A-G und den Dezimalpunkt (D.P.) für jede der vier Ziffern (Ziffer 1 bis 4) zu, sowie die gemeinsame Anode für jede Ziffer. Beispielsweise ist Pin 1 die Kathode für Segment E von Ziffer 1, während Pin 38 die gemeinsame Anode für Ziffer 1 ist. Diese präzise Zuordnung ist essentiell für das Erstellen des korrekten PCB-Layouts und der Treibersoftware. Das interne Schaltbild zeigt, dass alle Segmente innerhalb einer Ziffer eine gemeinsame Anodenverbindung teilen, die auf einen einzelnen Pin pro Ziffer herausgeführt wird.

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil ist eindeutig als gemeinsame Anode (Common Anode) gekennzeichnet. Die Polarität wird über die Pinbelegungstabelle identifiziert. Das Anlegen einer positiven Spannung an den gemeinsamen Anoden-Pin einer Ziffer, während Strom durch die entsprechenden Segment-Kathoden-Pins abgeführt wird, lässt diese Segmente leuchten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste bereitgestellte Richtlinie ist die Löttemperaturgrenze: maximal 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein Standardprofil für bleifreies Reflow-Löten. Designer müssen sicherstellen, dass ihr Reflow-Ofenprofil diese Grenze nicht überschreitet, um Schäden am Kunststoffgehäuse oder den internen Bonddrähten zu vermeiden. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden. Die Lagerbedingungen sind durch den Lagertemperaturbereich definiert.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTC-5837JD. Das Suffix "JD" kann spezifisches Binning oder andere Varianten anzeigen. Das Datenblatt enthält keine Details zur Tape-and-Reel-Verpackung, Tray-Mengen oder Etikettierung. Für die Produktion müssten diese Informationen vom Hersteller oder Distributor eingeholt werden.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gemeinsame Anoden-Konfiguration ist ideal für Multiplex-Betrieb. Eine typische Schaltung beinhaltet die Verwendung eines Mikrocontrollers oder eines dedizierten Anzeigetreiber-ICs. Der Mikrocontroller würde sequentiell (auf logisch High setzen oder über einen Transistor mit Vcc verbinden) die gemeinsame Anode einer Ziffer jeweils aktivieren, während er das Muster für die Segmente (Kathoden) dieser Ziffer ausgibt, oft über strombegrenzende Widerstände oder eine Konstantstrom-Senken-Treiberstufe. Dieses Multiplexen geschieht schneller, als das menschliche Auge wahrnehmen kann, und erzeugt die Illusion, dass alle Ziffern gleichzeitig leuchten, während es die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins erheblich reduziert.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung: Essentiell, um das Überschreiten des maximalen kontinuierlichen Durchlassstroms (25mA pro Segment) zu verhindern. Widerstände oder Konstantstrom-Treiber müssen basierend auf der Versorgungsspannung und der LED-Durchlassspannung (VF) berechnet werden.Multiplex-Frequenz: Muss hoch genug sein, um sichtbares Flackern zu vermeiden, typischerweise über 60-100 Hz.Spitzenstrom: In einem Multiplex-Design kann der momentane Strom während der kurzen EIN-Zeit höher sein als der durchschnittliche Gleichstrom. Sicherstellen, dass der Spitzenstrom die 90mA-Nennleistung nicht überschreitet.Betrachtungswinkel: Der weite Betrachtungswinkel ermöglicht Flexibilität bei der Montageposition relativ zum Benutzer.Kontrast: Das Grau/Weiß-Design bietet guten Kontrast; das Montieren hinter stark getönten Fenstern, die das rote Licht abschwächen würden, sollte vermieden werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal des LTC-5837JD ist die Verwendung von AlInGaP Hyper Rot LED-Technologie. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Eingangsstrom oder gleicher Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Es bietet typischerweise auch eine bessere Wellenlängenstabilität über Temperatur und Lebensdauer. Die 0,52-Zoll Ziffernhöhe ist eine Standardgröße, aber die Kombination aus hoher Helligkeit, Kontrast und dem spezifischen Grau/Weiß-Design kann es von anderen Anzeigen seiner Klasse unterscheiden.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der Bezeichnung "Hyper Rot"?

A: Sie gibt an, dass die LED Licht mit einer längeren Wellenlänge (~650nm) emittiert im Vergleich zu Standard-Rot-LEDs (~630nm). Dieses tiefere Rot kann lebendiger erscheinen und in bestimmten optischen Filtersystemen eine bessere Leistung aufweisen.

F: Kann ich diese Anzeige mit einem 5V-Mikrocontroller ohne externe Treiber ansteuern?

A: Möglicherweise, aber mit Vorsicht. Die typische VF beträgt 2,6V. Bei einer 5V-Versorgung ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich. Der Widerstandswert R = (Vcc - VF) / IF. Für IF=10mA, R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohm. Sie müssen auch sicherstellen, dass die I/O-Pins des Mikrocontrollers den kumulativen Segmentstrom führen können, wenn mehrere Segmente in einer Ziffer während des Multiplexens leuchten.

F: Was bedeutet "Gemeinsame Anode" für meinen Schaltungsentwurf?

A: Es bedeutet, dass alle Anoden (positive Seiten) der LEDs für eine Ziffer miteinander verbunden sind. Um ein Segment zum Leuchten zu bringen, legen Sie eine positive Spannung an den gemeinsamen Anoden-Pin dieser Ziffer an und verbinden den gewünschten Kathoden-Pin des Segments mit Masse (über einen Strombegrenzer). Dies ist das Gegenteil einer gemeinsamen Kathoden-Anzeige.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Entwurf einer 4-stelligen Voltmeter-Anzeige.Ein Designer baut ein Labornetzteil und benötigt eine klare Spannungsanzeige. Er wählt das LTC-5837JD aufgrund seiner Helligkeit und Größe. Der Mikrocontroller (z.B. ein ARM Cortex-M oder PIC) hat begrenzte I/Os. Unter Verwendung des Multiplex-Schemas benötigt er nur 4 Pins für die Ziffernanoden (gesteuert über NPN-Transistoren oder MOSFETs) und 8 Pins für die Segmentkathoden (7 Segmente + Dezimalpunkt). Die Firmware scannt schnell durch die Ziffern 1-4. Der Analog-Digital-Wandler liest die Spannung, wandelt sie in ein BCD-Format um, und die Firmware sucht die entsprechenden Segmentmuster aus einer Tabelle und gibt sie synchron mit der Aktivierung der Anode aus. Strombegrenzungswiderstände befinden sich auf den Kathodenleitungen. Die graue Front verleiht dem Instrumentenpanel ein professionelles Aussehen.

12. Prinzipielle Einführung

Eine 7-Segment-Anzeige ist eine Anordnung von Leuchtdioden (LEDs) in einer Achterform. Jedes der sieben Segmente (bezeichnet mit A bis G) ist eine einzelne LED. Durch das Leuchten spezifischer Kombinationen dieser Segmente können alle Dezimalziffern (0-9) und einige Buchstaben dargestellt werden. In einer mehrstelligen Anzeige wie dieser ist jede Ziffer ein separater Satz von Segmenten, aber die entsprechenden Segmente (z.B. alle 'A'-Segmente) sind oft elektrisch unabhängig, um eine Multiplex-Steuerung zu ermöglichen, was die Gesamtzahl der benötigten Anschlusspins reduziert.

13. Entwicklungstrends

Der Trend bei 7-Segment-LED-Anzeigen geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, was hellere Anzeigen bei geringerem Stromverbrauch ermöglicht, was für batteriebetriebene Geräte entscheidend ist. Integration ist ein weiterer Trend, wobei Anzeigetreiberschaltungen, manchmal sogar einschließlich eines Mikrocontrollers, in das Anzeigemodul selbst integriert werden, was den Systementwurf vereinfacht. Es gibt auch eine Bewegung hin zu einem breiteren Farbraum und der Verwendung fortschrittlicher Materialien wie AlInGaP und InGaN (für Blau/Grün), um Leistung und Zuverlässigkeit zu verbessern. Für viele industrielle und messtechnische Anwendungen bleibt jedoch das klassische Durchsteck-Design mit hochhelligem Rot aufgrund seiner bewährten Zuverlässigkeit, seines ausgezeichneten Kontrasts und seiner einfachen Integration beliebt.