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

1. Produktübersicht

Die LTC-4627JD ist eine vierstellige Siebensegment-LED-Anzeige, die für Anwendungen entwickelt wurde, die klare numerische Anzeigen erfordern. Jede Ziffer hat eine Höhe von 0,4 Zoll (10,0 mm) und bietet eine gute Sichtbarkeit. Das Bauteil nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie, um eine Hyper-Rot-Emission zu erzeugen. Die Anzeige hat eine graue Front mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit verbessert. Sie ist als Multiplex-Gemeinsame-Anode-Typ aufgebaut, eine Standardkonfiguration für mehrstellige Anzeigen, um die Anzahl der benötigten Treiberpins zu minimieren.

1.1 Hauptmerkmale

• 0,4 Zoll (10,0 mm) Ziffernhöhe.
• Durchgehend gleichmäßige Segmente für ein konsistentes Zeichenbild.
• Geringer Leistungsbedarf, geeignet für batteriebetriebene Geräte.
• Hervorragendes Zeichenbild mit hoher Helligkeit und hohem Kontrast.
• Großer Betrachtungswinkel für Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen.
• Zuverlässigkeit in Festkörperbauweise ohne bewegliche Teile.
• Die Lichtstärke ist kategorisiert (gebinned) für eine einheitliche Leistung über alle Einheiten.
• Bleifreies Gehäuse, konform mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-4627JD bezeichnet speziell eine Hyper-Rot-Multiplex-Gemeinsame-Anode-Anzeige mit einer rechtsseitigen Dezimalpunkt-Konfiguration.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 90 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 25 mA bei 25°C. Dieser Wert reduziert sich linear um 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt.
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Bauteils.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):200 µcd (min), 650 µcd (typ) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Die Intensität wird mit einem Filter gemessen, der der photopischen Empfindlichkeit des menschlichen Auges (CIE-Kurve) entspricht.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (typ) bei I_F=20mA.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typ) bei I_F=20mA, was die spektrale Reinheit des roten Lichts angibt.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm (typ) bei I_F=20mA, definiert die wahrgenommene Farbe.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,1V (min), 2,6V (typ) bei I_F=20mA. Entwickler müssen diesen Bereich berücksichtigen, um einen korrekten Stromantrieb sicherzustellen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 µA (max) bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Hinweis: Das Bauteil ist nicht für Dauerbetrieb unter Sperrspannung vorgesehen.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (I_V-m):2:1 (max) bei I_F=1mA. Dies spezifiziert die maximal zulässige Helligkeitsvariation zwischen Segmenten innerhalb einer Anzeige.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass die Lichtstärke kategorisiert ist. Das bedeutet, Anzeigen werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standardteststrom sortiert (gebinned). Die Verwendung von Anzeigen aus demselben Intensitäts-Bin innerhalb einer Anwendung wird dringend empfohlen, um merkliche Helligkeitsunterschiede (Farbton-Ungleichmäßigkeit) zwischen benachbarten Ziffern oder Einheiten zu vermeiden. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit für Wellenlänge oder Durchlassspannung detailliert, ist ein solches Binning in der LED-Fertigung gängige Praxis, um Farb- und elektrische Konsistenz sicherzustellen.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Diese grafischen Darstellungen sind für das Design entscheidend:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassspannung und Durchlassstrom, essentiell für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt, und hilft bei der Auswahl eines Arbeitspunkts für gewünschte Helligkeit und Effizienz.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Temperatur abnimmt, was für das thermische Management in Hochtemperaturumgebungen kritisch ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die dominante und die Spitzenwellenlänge sowie die spektrale Breite bestätigt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige ist in einem Standard-Dual-Inline-Gehäuse (DIP) ausgeführt. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die detaillierte mechanische Zeichnung zeigt die Gesamtlänge, -breite, -höhe, den Pinabstand und den Ziffernabstand.

5.2 Pinbelegung & Polarität

Das Bauteil hat eine 16-Pin-Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt, dass es sich um eine multiplexte Gemeinsame-Anode-Anzeige handelt. Das bedeutet, die Anoden der LEDs für jede Ziffer sind intern miteinander verbunden, während die Kathoden für jeden Segmenttyp (A-G, DP) über alle Ziffern hinweg verbunden sind. Die Pinbelegung ist 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 Doppelpunkt oder andere Markierungen)
• 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 Segmente C und L3
• Pin 14: Kathode für Segmente A und L1
• Pin 15: Kathode für Segment G
• Pin 16: Kathode für Segmente B und L2

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Lötparameter

Die maximale Löttemperatur beträgt 260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden. Dies gilt typischerweise für Wellen- oder Handlötung, gemessen an einem Punkt 1,6 mm unterhalb des Anzeigekörpers. Für Reflow-Lötung sollte ein Standard-Bleifrei-Profil mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C verwendet werden.

6.2 Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist wesentlich, um eine Oxidation der Pins zu verhindern.

• Für DIP-Anzeigen (LTC-4627JD):Im Originalverpackung bei 5°C bis 30°C mit einer Luftfeuchtigkeit unter 60 % r.F. lagern. Wenn die Feuchtigkeitssperrbeutel länger als 6 Monate geöffnet war, wird empfohlen, die Bauteile vor der Verwendung 48 Stunden bei 60°C zu temperen, wobei die Montage innerhalb einer Woche nach dem Tempern abgeschlossen sein sollte.
• Allgemeiner Hinweis:Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern. Wenden Sie während der Montage keine ungewöhnlichen mechanischen Kräfte an.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist geeignet für gewöhnliche elektronische Geräte, die numerische Anzeigen erfordern, wie z.B.:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Zähler).
• Industrielle Steuerpulte und Timer.
• Konsumgeräte (Mikrowellen, Waagen, Audiogeräte).
• Kassenterminals und einfache Informationsanzeigen.

Wichtiger Hinweis:Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass es für gewöhnliche Geräte bestimmt ist. Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern (Luftfahrt, Medizin, Verkehrssicherheit), erfordern vorherige Absprache.

7.2 Design-Überlegungen

• Treiber-Schaltung:Konstantstrom-Ansteuerung wird für gleichmäßige Helligkeit und lange Lebensdauer empfohlen. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten Bereich der Durchlassspannung (2,1V bis 2,6V) berücksichtigt.
• Strombegrenzung:Der Betriebsstrom muss basierend auf der maximalen Umgebungstemperatur gewählt werden, unter Berücksichtigung der Stromreduzierung um 0,33 mA/°C über 25°C.
• Schutz:Die Treiberschaltung sollte Schutz gegen Sperrspannungen und Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens enthalten, um Schäden zu verhindern.
• Multiplexing:Als eine multiplexte Gemeinsame-Anode-Anzeige muss ein Mikrocontroller oder ein dedizierter Treiber-IC sequentiell die gemeinsame Anode jeder Ziffer aktivieren, während er das korrekte Segment-Kathodenmuster für diese Ziffer liefert. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein, um Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz).
• Mechanische Integration:Wenn eine Frontplatte oder Folie verwendet wird, stellen Sie sicher, dass kein Druck ausgeübt wird, der gedruckte Overlays verschieben oder den Anzeigekörper beschädigen könnte.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die Hauptunterscheidungsmerkmale der LTC-4627JD sind die Verwendung von AlInGaP-Technologie für Hyper-Rot-Emission und ihr spezifisches mechanisches/elektrisches Format. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-roten LEDs bietet AlInGaP höhere Effizienz, bessere Helligkeit und stabilere Wellenlänge über die Temperatur. Die 0,4-Zoll-Ziffernhöhe füllt eine Nische zwischen kleineren (0,3-Zoll) und größeren (0,5-Zoll oder 0,56-Zoll) Anzeigen. Das multiplexte Gemeinsame-Anode-Design ist Industriestandard für mehrstellige Anzeigen und gleicht Pinanzahl und Treiberkomplexität aus.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Zweck des "Lichtstärke-Abgleichverhältnisses"?

Dieses Verhältnis (max. 2:1) stellt sicher, dass innerhalb einer einzelnen Anzeigeeinheit kein Segment unter gleichen Bedingungen mehr als doppelt so hell ist wie ein anderes. Dies garantiert ein gleichmäßiges Erscheinungsbild der gebildeten Zeichen.

9.2 Warum wird Konstantstrom-Ansteuerung gegenüber Konstantspannung empfohlen?

Die LED-Helligkeit ist primär eine Funktion des Stroms. Die Durchlassspannung (V_F) hat einen Toleranzbereich (2,1V-2,6V). Eine Konstantspannungsquelle mit einem einfachen Widerstand würde zu unterschiedlichen Strömen (und damit unterschiedlichen Helligkeitsstufen) für Anzeigen mit unterschiedlicher V_F führen. Eine Konstantstromquelle stellt identischen Strom und damit konsistente Helligkeit sicher, unabhängig von V_F variations.

9.3 Kann ich diese Anzeige direkt mit einem 5V-Mikrocontroller ansteuern?

Nein. Der maximale Dauer-Durchlassstrom pro Segment beträgt 25mA, und ein direkt angeschlossener Mikrocontroller-GPIO-Pin würde versuchen, einen viel höheren Strom zu liefern/aufzunehmen, wenn die V_F des Segments ~2,6V beträgt, was den Mikrocontroller möglicherweise beschädigt. Sie müssen externe Transistoren (für die gemeinsamen Anoden) und strombegrenzende Widerstände oder einen dedizierten LED-Treiber-IC verwenden.

9.4 Was bedeutet "Rechtsseitiger Dezimalpunkt" in der Bauteilbeschreibung?

Es gibt die Position der Dezimalpunkt-LED an. In diesem Fall befindet sich der Dezimalpunkt rechts von der Ziffer. Einige Anzeigen bieten möglicherweise linksseitige oder zentrierte Dezimalpunkte.

10. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer 4-stelligen Voltmeter-Anzeige mit der LTC-4627JD, betrieben von einem 5V-System mit einem Mikrocontroller.

1. Treiber-Auswahl:Wählen Sie einen dedizierten Multiplex-LED-Treiber-IC (z.B. MAX7219, TM1637) oder implementieren Sie das Multiplexing in Software über die GPIOs des Mikrocontrollers.
2. Stromeinstellung:Für gute Helligkeit und lange Lebensdauer wählen Sie einen Segmentstrom von 10-15 mA. Prüfen Sie, dass dieser innerhalb des reduzierten Grenzwerts für Ihre maximal erwartete Umgebungstemperatur liegt.
3. Schaltungsentwurf:Bei Verwendung eines Treiber-ICs folgen Sie dessen Datenblatt. Bei Verwendung diskreter Transistoren verwenden Sie PNP- oder P-Kanal-MOSFETs zum Schalten der gemeinsamen Anodenpins (an 5V angeschlossen) und NPN- oder N-Kanal-MOSFETs/Widerstände auf der Kathodenseite, gesteuert vom Mikrocontroller. Berechnen Sie die strombegrenzenden Widerstände: R = (V_CC- V_F- V_CE(sat)) / I_F. Verwenden Sie für eine Worst-Case- (hellste) Berechnung die maximale V_F(2,6V).
4. Software:Implementieren Sie einen Timer-Interrupt zur Aktualisierung der Anzeige. Die Routine sollte alle Ziffern ausschalten, das Segmentmuster für die nächste Ziffer setzen, die gemeinsame Anode dieser Ziffer einschalten und dann auf das Multiplex-Zeitscheibenintervall warten.
5. Thermisch & Mechanisch:Sorgen Sie für ausreichende Belüftung. Entwerfen Sie die Frontplatte mit einer klaren Öffnung, die etwas größer als der Sichtbereich der Anzeige ist, um Druck auf die Front zu vermeiden.

11. Funktionsprinzip

Die LTC-4627JD basiert auf AlInGaP-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Dioden-Sperrschichtpotenzial übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten bestimmt die Bandlückenenergie, die der emittierten roten Lichtwellenlänge (~639-650 nm) entspricht. Jedes der sieben Segmente (A bis G) und der Dezimalpunkt (DP) ist eine separate LED oder eine Gruppe von LED-Chips. In einer multiplexten Gemeinsame-Anode-Konfiguration ist eine Seite (Anode) aller LEDs einer einzelnen Ziffer verbunden, wodurch die gesamte Ziffer durch Anlegen einer positiven Spannung an diesen gemeinsamen Knoten aktiviert werden kann. Die anderen Seiten (Kathoden) jedes Segmenttyps sind über alle Ziffern hinweg verbunden, wodurch gesteuert werden kann, welche Segmente in der aktivierten Ziffer leuchten.

12. Technologietrends

Während traditionelle Siebensegment-LED-Anzeigen wie die LTC-4627JD aufgrund ihrer Einfachheit, hohen Helligkeit und großen Betrachtungswinkels für spezifische Anwendungen wichtig bleiben, entwickelt sich der breitere Displaymarkt weiter. Es gibt einen Trend zu höherer Integration, wie z.B. Anzeigen mit eingebauten Controllern (I2C- oder SPI-Schnittstelle), die die Aufgabe des Host-Mikrocontrollers vereinfachen. Punktmatrix- und Grafik-OLED/LCD-Displays werden für Anwendungen, die alphanumerische oder grafische Ausgaben erfordern, kostengünstiger. Für reine numerische Anzeigen in rauen Umgebungen (großer Temperaturbereich, hohe Helligkeit erforderlich) bietet die LED-Siebensegment-Technologie, insbesondere mit effizienten Materialien wie AlInGaP, jedoch weiterhin eine robuste und zuverlässige Lösung. Zukünftige Entwicklungen könnten sich auf noch höhere Effizienz, geringeren Stromverbrauch und möglicherweise integrierte Smart-Features konzentrieren, während das klassische Formfaktor für Abwärtskompatibilität beibehalten wird.