LTC-2623JD-01 LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Zeichenhöhe - Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTC-2623JD-01 ist ein Vierfach-Sieben-Segment-LED-Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare numerische Anzeigen bei minimalem Stromverbrauch erfordern. Seine Hauptfunktion besteht darin, eine gut lesbare, mehrstellige numerische Anzeige mittels Halbleiter-LED-Technologie bereitzustellen. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Hyperrot-LED-Chips, die im Vergleich zu herkömmlichen Materialien eine überlegene Lichtausbeute und Farbreinheit bieten. Dies führt zu einem hervorragenden Zeichenbild, hoher Helligkeit und hohem Kontrast selbst bei niedrigen Treiberströmen. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, um einheitliche Helligkeitswerte über alle Einheiten hinweg sicherzustellen, und ist in einer bleifreien Bauform verpackt, die den Umweltvorschriften entspricht.

1.1 Hauptmerkmale

• Zeichenhöhe: 0,28 Zoll (7,0 mm).
• Durchgehend gleichmäßige Segmente für ein gleichmäßiges Zeichenbild.
• Geringer Leistungsbedarf, Betrieb mit Treiberströmen von nur 1mA pro Segment möglich.
• Hervorragendes Zeichenbild dank der AlInGaP-Technologie und grauer Front mit weißen Segmenten.
• Hohe Helligkeit & Hoher Kontrast.
• Großer Betrachtungswinkel.
• Zuverlässigkeit durch Halbleitertechnik.
• Nach Lichtstärke kategorisiert (Binning).
• Bleifreies Gehäuse (RoHS-konform).

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-2623JD-01 bezeichnet eine Multiplex-Gemeinsame-Anode-Anzeige mit AlInGaP-Hyperrot-LEDs und einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite.

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 gehalten werden.

• 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). Dieser Wert verringert sich linear oberhalb von 25°C mit einer Rate von 0,28 mA/°C.
• Sperrspannung pro Segment: 5 V.
• Betriebstemperaturbereich: -35°C bis +105°C.
• Lagertemperaturbereich: -35°C bis +105°C.
• Lötbedingungen: 260°C für 3 Sekunden, 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

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

• Mittlere Lichtstärke (Iv): 320 (Min), 850 (Typ) µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA. Dieser außergewöhnlich niedrige Prüfstrom unterstreicht die Effizienz des Bauteils.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp): 650 nm (Typ) bei IF=20mA, was es in das Hyperrot-Spektrum einordnet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): 20 nm (Typ) bei IF=20mA.
• Dominante Wellenlänge (λd): 636 nm (Typ) bei IF=20mA.
• Durchlassspannung pro Segment (VF): 2,1 (Min), 2,6 (Typ) V bei IF=20mA.
• Sperrstrom pro Segment (IR): 100 µA (Max) bei einer Sperrspannung (VR) von 5V.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis: 2:1 (Max) zwischen Segmenten unter ähnlichen Bedingungen (IF=1mA).

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Bauteil verwendet ein Binning-System für die Lichtstärke, um Konsistenz in Anwendungen mit mehreren Anzeigen sicherzustellen. Die Binning-Klasse wird bei einem Durchlassstrom von 10mA definiert.

• Bin F: 321 - 500 µcd
• Bin G: 501 - 800 µcd
• Bin H: 801 - 1300 µcd
• Bin J: 1301 - 2100 µcd
• Bin K: 2101 - 3400 µcd

Die Toleranz der Lichtstärke innerhalb eines spezifischen Bins beträgt ±15%. Für Baugruppen mit mehreren Einheiten wird dringend empfohlen, Anzeigen derselben Binning-Klasse zu verwenden, um sichtbare Helligkeitsunterschiede (Farbton-Ungleichmäßigkeiten) zu vermeiden.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird, sind deren Auswirkungen für das Design entscheidend.

• IV (Strom-Spannungs)-Kurve:Das Verständnis dieser Beziehung ist für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung wesentlich. Die Durchlassspannung hat einen typischen Wert von 2,6V bei 20mA, variiert jedoch mit der Temperatur und zwischen einzelnen LEDs.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Lichtausbeute ist nicht linear proportional zum Strom, insbesondere bei höheren Strömen, wo die Effizienz aufgrund von Erwärmung abfallen kann.
• Temperaturcharakteristiken:Die Durchlassspannung (VF) nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab, während die Lichtausbeute bei hohen Temperaturen ebenfalls abnimmt. Die Reduzierung des Dauer-Durchlassstroms (0,28 mA/°C oberhalb 25°C) ist eine direkte Folge der Anforderungen an das Wärmemanagement.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige folgt einem Standard-Dual-Inline-Gehäuse (DIP)-Footprint. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern.
• Allgemeine Toleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt +0,4 mm, was für Wellenlöten oder Steckverbindungen wichtig ist.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine Multiplex-Gemeinsame-Anode-Konfiguration. Das bedeutet, die Anoden der LEDs für jede Ziffer sind intern miteinander verbunden, während die Kathoden für jeden Segmenttyp (A-G, DP) über die Ziffern hinweg verbunden sind. Dies reduziert die erforderliche Anzahl an Steuerleitungen. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1 (Gemeinsame Anode Ziffer 1), Pin 2 (Kathode C, L3), Pin 3 (Kathode DP), Pin 4 (Keine Verbindung), Pin 5 (Kathode E), Pin 6 (Kathode D), Pin 7 (Kathode G), Pin 8 (Gemeinsame Anode Ziffer 4), Pin 9 (Keine Verbindung), Pin 10 (Kein Pin), Pin 11 (Gemeinsame Anode Ziffer 3), Pin 12 (Gemeinsame Anode für L1, L2, L3), Pin 13 (Kathode A, L1), Pin 14 (Gemeinsame Anode Ziffer 2), Pin 15 (Kathode B, L2), Pin 16 (Kathode F). Ein interner Schaltplan würde die gemeinsamen Anodenknoten für die Ziffern 1-4 und die gemeinsamen Kathodenleitungen für jedes Segment über diese Ziffern hinweg zeigen.

6. Löt-, Montage- & Lagerrichtlinien

6.1 Löten

Die empfohlene Lötbedingung ist 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein typisches Reflow- oder Wellenlötprofil. Das Überschreiten dieser Temperatur oder Dauer kann die internen Bonddrähte oder die LED-Chips selbst beschädigen.

6.2 Lagerbedingungen

Um Pinoxidation zu verhindern und die Leistung zu erhalten, sollte die Anzeige in ihrer original Feuchtigkeitssperrverpackung unter folgenden Bedingungen gelagert werden:

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

Wenn diese Bedingungen nicht eingehalten werden, kann Pinoxidation auftreten, die eine erneute Beschichtung vor der Verwendung erfordert. Es wird empfohlen, den Lagerbestand zügig zu verbrauchen und die Langzeitlagerung großer Mengen zu vermeiden.

7. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

7.1 Treiberschaltungsdesign

• Konstantstrom-Ansteuerung:Wird gegenüber der Konstantspannungs-Ansteuerung dringend empfohlen, um eine gleichmäßige Lichtstärke über alle Segmente und über Temperaturschwankungen hinweg sicherzustellen.
• Strombegrenzung:Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass der Strom zu jedem Segment auf ein sicheres Niveau begrenzt wird, unter Berücksichtigung der maximalen Umgebungstemperatur und unter Verwendung des Derating-Faktors.
• Durchlassspannungsbereich:Die Stromversorgung muss den gesamten Bereich von VF (min 2,1V, typ 2,6V) abdecken, um sicherzustellen, dass der beabsichtigte Treiberstrom stets geliefert wird.
• Sperrspannungsschutz:Die Treiberschaltung sollte einen Schutz (z.B. Dioden in Reihe oder parallel) enthalten, um eine Sperrvorspannung oder transiente Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens zu verhindern, die zu Metallmigration und Ausfall führen können.
• Multiplexing:Als eine gemultiplexten Gemeinsame-Anode-Anzeige erfordert sie einen Treiber-IC oder Mikrocontroller, der in der Lage ist, die gemeinsame Anode jeder Ziffer sequentiell zu aktivieren, während er das korrekte Kathodenmuster für die Segmente dieser Ziffer bereitstellt. Die Trägheit des Auges erzeugt die Illusion, dass alle Ziffern gleichzeitig leuchten.

7.2 Mechanische und Umgebungsüberlegungen

• Kondensation:Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation auf der Anzeigeoberfläche zu verhindern, die elektrische Probleme verursachen könnte.
• Mechanische Belastung:Wenden Sie während der Montage keine ungewöhnliche Kraft auf das Anzeigekörper an. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge.
• Filter/Overlay-Anbringung:Wenn ein Haftfolienfilter (Musterfolie) verwendet wird, stellen Sie sicher, dass er keinen engen Kontakt mit einer Frontplatte hat, da äußere Kräfte ihn verschieben können.
• Vibrations-/Falltest:Wenn das Endprodukt solche Tests erfordert, sollten die Bedingungen im Voraus bewertet werden, um die Kompatibilität der Anzeige sicherzustellen.

8. Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige eignet sich für gewöhnliche elektronische Geräte, die klare, stromsparende numerische Anzeigen benötigen. Dazu gehören, sind aber nicht beschränkt auf:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Netzteile).
• Industrielle Steuerpulte und Timer.
• Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Waschmaschinen).
• Kassenterminals und Taschenrechner.
• Medizinische Überwachungsgeräte (wo außergewöhnliche Zuverlässigkeit nicht der primäre Sicherheitsfaktor ist; für kritische lebenserhaltende Anwendungen ist eine Konsultation mit dem Hersteller zwingend erforderlich).

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Das LTC-2623JD-01 unterscheidet sich hauptsächlich durch seineAlInGaP-Hyperrot-LED-Technologie. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder Standard-Rot-GaP-LEDs bietet AlInGaP:

• Höhere Lichtausbeute:Mehr Lichtausbeute (Lumen) pro Einheit elektrischer Eingangsleistung (Watt), was helle Anzeigen bei sehr niedrigen Strömen wie 1mA ermöglicht.
• Überlegene Farbreinheit:Die dominante Wellenlänge von 636nm sorgt für eine tiefe, gesättigte rote Farbe.
• Bessere Temperaturstabilität:Zeigt im Allgemeinen einen geringeren Effizienzabfall mit steigender Temperatur als ältere Technologien.
• Die Kombination aus niedriger Stromaufnahme, hoher Helligkeit und Binning für Helligkeitskonsistenz macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für batteriebetriebene oder effizienzbewusste Designs, die eine mehrstellige rote Anzeige benötigen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Welcher Mindeststrom wird benötigt, um ein Segment zu beleuchten?

Das Datenblatt gibt eine Prüfbedingung von 1mA für die Lichtstärke an, was darauf hinweist, dass es für einen effektiven Betrieb bei diesem sehr niedrigen Strom ausgelegt ist. Der tatsächliche minimal sichtbare Strom wird niedriger sein, abhängig vom Umgebungslicht.

10.2 Warum wird eine Konstantstrom-Ansteuerung empfohlen?

Die LED-Helligkeit ist primär eine Funktion des Stroms, nicht der Spannung. Die Durchlassspannung (VF) variiert mit der Temperatur und zwischen einzelnen LEDs. Eine Konstantstromquelle stellt sicher, dass die Lichtausbeute trotz dieser Schwankungen stabil bleibt und eine gleichmäßige Helligkeit über alle Segmente und über den Betriebstemperaturbereich hinweg bietet.

10.3 Kann ich sie direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?

Nein, nicht direkt für alle Segmente gleichzeitig. Ein typischer MCU-Pin kann nur 20-40mA liefern oder aufnehmen. Diese Anzeige benötigt bis zu 25mA pro Segment und verwendet Multiplexing. Sie benötigen externe Treiber (z.B. Transistor-Arrays oder dedizierte LED-Treiber-ICs), um den Strom und die Multiplex-Logik zu handhaben.

10.4 Was bedeutet \"Nach Lichtstärke kategorisiert\"?

Es bedeutet, dass die Anzeigen getestet und in Helligkeitsgruppen (Bins F bis K) sortiert werden. Dies ermöglicht es Designern, Anzeigen mit ähnlicher Helligkeit für Anwendungen mit mehreren Einheiten auszuwählen, um zu verhindern, dass einige Ziffern heller oder dunkler erscheinen als andere.

11. Design-in Fallstudienbeispiel

Szenario:Entwurf eines tragbaren, batteriebetriebenen Umweltdatenloggers, der Temperatur- und Feuchtigkeitswerte auf einer 4-stelligen Anzeige anzeigt.

Designentscheidungen mit LTC-2623JD-01:

1. Energieeffizienz:Die Fähigkeit, Segmente mit 1-5mA anzusteuern, verlängert die Batterielebensdauer im Vergleich zu Anzeigen, die 10-20mA benötigen, erheblich.
2. Treiberauswahl:Ein stromsparender, multiplexender LED-Treiber-IC mit Konstantstromausgängen wird ausgewählt. Der Treiberstrom wird auf 3mA pro Segment eingestellt, was gute Sichtbarkeit bietet und deutlich unter dem 25mA-Limit bleibt.
3. Binning:Für die Produktion werden Anzeigen aus Bin G (501-800 µcd @10mA) spezifiziert, um sicherzustellen, dass alle Einheiten eine konsistente, mittlere Helligkeit aufweisen.
4. Schaltungsschutz:Schottky-Dioden werden in Reihe mit jeder gemeinsamen Anodenleitung platziert, um vor versehentlicher Verpolung der Batterie zu schützen.
5. Wärmemanagement:Das Gerät ist in einem Kunststoffgehäuse untergebracht. Die maximale Umgebungstemperatur wird auf 50°C geschätzt. Unter Verwendung des Derating-Faktors (0,28 mA/°C oberhalb 25°C) beträgt der maximal sichere Dauerstrom pro Segment bei 50°C: 25 mA - [0,28 mA/°C * (50°C - 25°C)] = 25 mA - 7 mA = 18 mA. Der gewählte Treiberstrom von 3mA bietet eine große Sicherheitsmarge.

12. Funktionsprinzip

Die Anzeige basiert auf dem Elektrolumineszenzprinzip von Halbleiter-LEDs. Wenn eine Durchlassvorspannung, die die Bandlückenspannung der Diode überschreitet, über den AlInGaP-p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung des AlInGaP-Halbleiters bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall Hyperrot (~636nm). Die sieben Segmente sind einzelne LEDs, die in einer Achterform angeordnet sind. Durch selektives Versorgen verschiedener Kombinationen dieser Segmente können die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben dargestellt werden. Die gemultiplexten Gemeinsame-Anode-Architektur reduziert die erforderliche Anzahl an I/O-Pins von (7 Segmente + 1 DP) * 4 Ziffern = 32 auf 4 gemeinsame Anoden + 8 gemeinsame Kathoden = 12 Steuerleitungen, plus Stromversorgung.

13. Technologietrends

Während Sieben-Segment-Anzeigen grundlegend bleiben, entwickelt sich die zugrundeliegende LED-Technologie weiter. AlInGaP stellt ein fortschrittliches Materialsystem für rote und bernsteinfarbene LEDs dar. Aktuelle Trends, die solche Anzeigen beeinflussen, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung zielt darauf ab, die interne Quanteneffizienz und Lichtextraktion von AlInGaP-LEDs zu verbessern, was möglicherweise noch niedrigere Betriebsströme oder höhere Helligkeiten ermöglicht.
• Miniaturisierung:Es gibt einen Trend zu kleineren Pixelabständen und höherdichten Mehrfachziffernmodulen, obwohl die 0,28-Zoll-Größe ein Standard für Lesbarkeit bleibt.
• Integration:Einige moderne Anzeigen integrieren den Treiber-IC direkt in das Gehäuse, was das externe Schaltungsdesign vereinfacht.
• Alternative Technologien:Für Vollfarb- oder Grafikbedürfnisse werden OLED (Organische LED)-Punktmatrixanzeigen immer häufiger, aber für einfache, hochhelle, stromsparende numerische Anzeigen behalten LED-Sieben-Segment-Anzeigen wie das LTC-2623JD-01, insbesondere mit effizienten Materialien wie AlInGaP, aufgrund ihrer Zuverlässigkeit, Einfachheit und Kosteneffektivität eine starke Position.