LTC-561JG LED-Display Datenblatt - 0,56-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Grün - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTC-561JG ist ein hochleistungsfähiges, stromsparendes dreistelliges 7-Segment-Displaymodul. Seine Hauptanwendung liegt in Geräten, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern, wie z. B. Messgeräte, industrielle Steuerpulte, Instrumentierung und Unterhaltungselektronik. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die im Vergleich zu herkömmlichen Materialien eine überlegene Lichtausbeute und Farbreinheit bietet.

Das Display verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,2 mm) und bietet eine ausgezeichnete Lesbarkeit. Es ist als Multiplex-Gemeinsame-Anode-Konfiguration ausgelegt, was die Ansteuerungselektronik bei der Verbindung mit Mikrocontrollern oder Display-Treibern vereinfacht. Ein wesentliches Entwicklungsziel war die Erzielung einer hervorragenden Leistung bei sehr niedrigen Treiberströmen, was es für batteriebetriebene oder energieempfindliche Anwendungen geeignet macht. Die Segmente sind durchgehend und gleichmäßig, und das Bauteil wird nach Lichtstärke kategorisiert, um die Konsistenz in Produktionschargen sicherzustellen.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität dieses Displays. Bei einem Standard-Prüfstrom von 1 mA pro Segment beträgt der typische Wert der mittleren Lichtstärke (Iv) 577 µcd, mit einem spezifizierten Mindestwert von 200 µcd. Dies stellt sicher, dass das Display für die meisten Innenbeleuchtungsbedingungen ausreichend hell ist. Die Lichtemission ist durch eine Spitzenwellenlänge (λp) von 571 nm und eine dominante Wellenlänge (λd) von 572 nm gekennzeichnet, was es eindeutig im rein grünen Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was auf eine relativ schmale und klar definierte Farbausgabe hinweist.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Elektrische Parameter definieren die Betriebsgrenzen und Leistungsanforderungen. Die absoluten Maximalwerte geben die Grenzen für den sicheren Betrieb vor: eine maximale Verlustleistung von 70 mW pro Segment, ein Spitzendurchlassstrom von 60 mA (unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10) und ein Dauerdurchlassstrom von 25 mA bei 25°C, der oberhalb dieser Temperatur linear um 0,33 mA/°C abnimmt. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V.

Unter typischen Betriebsbedingungen (Ta=25°C) beträgt die Durchlassspannung (Vf) pro Segment 2,6 V bei einem Treiberstrom von 20 mA. Ein im Datenblatt hervorgehobenes Schlüsselmerkmal sind die ausgezeichneten Niedrigstrom-Eigenschaften des Bauteils; es wird geprüft und selektiert, um auch mit einem Treiberstrom von nur 1 mA pro Segment gut zu funktionieren, was den Gesamtsystemstromverbrauch erheblich reduziert. Der Sperrstrom (Ir) ist mit maximal 100 µA bei voller 5-V-Sperrvorspannung spezifiziert.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +105°C und einen identischen Lagertemperaturbereich ausgelegt. Dieser weite Bereich macht es für den Einsatz in rauen Umgebungen geeignet, von Industriekühlschränken bis hin zu Geräten in der Nähe von Wärmequellen. Das Datenblatt enthält auch spezifische Lötrichtlinien: Das Bauteil kann Wellen- oder Reflow-Lötprozessen unterzogen werden, wobei die Temperatur 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflagefläche 3 Sekunden lang 260°C nicht überschreiten darf. Diese Information ist für die Leiterplattenbestückung entscheidend, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern.

3. Binning- und Abgleichsystem

Das LTC-561JG wird nach Lichtstärke kategorisiert. Das bedeutet, die Einheiten werden unter Standardtestbedingungen (typischerweise 1 mA) geprüft und anhand ihrer gemessenen Lichtleistung in Bins sortiert. Dieser Binning-Prozess stellt sicher, dass Entwickler Displays mit konsistenten Helligkeitsstufen erhalten, was für mehrstellige Displays oder Produkte, in denen mehrere Einheiten nebeneinander verwendet werden, von entscheidender Bedeutung ist. Das Datenblatt spezifiziert ein maximales Lichtstärke-Abgleichverhältnis (für ähnliche beleuchtete Fläche) von 2:1. Dieses Verhältnis definiert die zulässige Helligkeitsvariation zwischen den Segmenten eines einzelnen Bauteils und gewährleistet so eine visuelle Gleichmäßigkeit der angezeigten Zahl.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Bauteil Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese Kurve zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Strom durch die LED und der Spannung an ihr. Sie ist für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung wesentlich.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieser Graph zeigt, wie die Helligkeit mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist typischerweise sublinear, was bedeutet, dass die Effizienz bei sehr hohen Strömen abnimmt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt die thermische Reduzierung der Lichtleistung. Mit steigender Temperatur nimmt die Lichtausbeute im Allgemeinen ab.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die den schmalen Peak um 571-572 nm zeigt.

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, die Treiberbedingungen für eine spezifische Anwendung zu optimieren und dabei Helligkeit, Stromverbrauch und Lebensdauer des Bauteils abzuwägen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Gehäuse ist ein Standard-Durchstecktyp. Alle kritischen Abmessungen sind in Millimetern angegeben. Toleranzen für die meisten Abmessungen betragen ±0,25 mm, was die Kompatibilität mit Standard-Leiterplattenlayouts und Sockeln gewährleistet. Ein spezieller Hinweis erwähnt eine Pinspitzenverschiebungstoleranz von +0,4 mm, was für automatische Bestückungsgeräte wichtig ist.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 12-polige Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt, dass es sich um ein gemultiplextes Gemeinsame-Anode-Display handelt. Die drei Ziffern teilen sich ihre Segmentkathoden, und jede Ziffer hat ihren eigenen gemeinsamen Anodenpin (Pins 12, 9 und 8 für Ziffer 1, 2 bzw. 3). Dies ermöglicht es dem Mikrocontroller, jeweils eine Ziffer zu beleuchten, indem er deren Anode einschaltet und Strom über die entsprechenden Segmentkathodenpins zieht. Die Pinbelegung ist: 1:E, 2:D, 3:DP (Dezimalpunkt), 4:C, 5:G, 6:NC (Keine Verbindung), 7:B, 8:Anode Ziffer 3, 9:Anode Ziffer 2, 10:F, 11:A, 12:Anode Ziffer 1.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Wie in den thermischen Spezifikationen erwähnt, beträgt die maximal zulässige Löttemperatur 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflagefläche. Die Einhaltung ist entscheidend, um ein Verziehen des Kunststoffgehäuses oder ein Versagen der internen Bonddrähte zu verhindern. Für Reflow-Löten wird ein Profil mit einer Spitzentemperatur unter 260°C und begrenzter Zeit oberhalb der Liquidustemperatur empfohlen. Für manuelles Löten sollte ein temperaturgeregeltes Lötgerät mit minimaler Kontaktzeit verwendet werden. Das Bauteil sollte bis zur Verwendung in seiner original Feuchtigkeitssperrbeutel aufbewahrt werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu \"Popcorning\" führen kann.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Das gemultiplexte Gemeinsame-Anode-Design erfordert eine Treiberschaltung. Dies beinhaltet typischerweise die Verwendung eines Mikrocontrollers mit ausreichend I/O-Pins oder eines dedizierten LED-Display-Treiber-ICs (wie MAX7219 oder TM1637). Der Treiber aktiviert sequentiell die Anode jeder Ziffer (über einen Transistorschalter), während er das Muster für die Segmente ausgibt, die auf dieser Ziffer leuchten sollen. Ein strombegrenzender Widerstand ist in Reihe mit jeder Segmentkathodenleitung erforderlich (oder im Treiber-IC integriert). Der Wert dieses Widerstands wird basierend auf dem gewünschten Segmentstrom und der Durchlassspannung der LED berechnet. Beispiel: Bei einer 5-V-Versorgung und einem gewünschten Strom von 5 mA: R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2,6V) / 0,005A = 480Ω (ein 470Ω-Standardwiderstand würde verwendet).

7.2 Designüberlegungen

• Aktualisierungsrate:Beim Multiplexen muss die Aktualisierungsrate hoch genug sein (typischerweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.
• Strombegrenzung:Immer strombegrenzende Widerstände verwenden. Das direkte Ansteuern der LEDs von einem Mikrocontroller-Pin kann sowohl die LED als auch den Mikrocontroller beschädigen.
• Einschaltreihenfolge:Vermeiden Sie das Anlegen von Sperrspannung oder das Überschreiten der absoluten Maximalwerte.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber die Montageposition sollte dennoch in Bezug auf die typische Blickrichtung des Benutzers berücksichtigt werden.

8. Technischer Vergleich und Vorteile

Das primäre Unterscheidungsmerkmal des LTC-561JG ist die Verwendung von AlInGaP-Technologie für grüne Emission. Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaP (Galliumphosphid) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu helleren Displays bei gleichem Strom oder gleicher Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Die \"geringen Leistungsanforderungen\" und die Fähigkeit, mit nur 1 mA pro Segment zu arbeiten, sind direkte Ergebnisse dieses Materialvorteils. Darüber hinaus verbessert die \"graue Fläche und weiße Segmente\"-Konstruktion den Kontrast, wodurch die beleuchteten grünen Segmente vor dem Hintergrund, insbesondere bei hoher Umgebungsbeleuchtung, deutlicher hervortreten.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welcher Mindeststrom ist für eine sichtbare Anzeige erforderlich?

A: Das Bauteil ist bis hinunter zu 1 mA pro Segment charakterisiert, was eine sichtbare Ausgabe erzeugt (mindestens 200 µcd). Für Anwendungen mit sehr geringem Stromverbrauch sind Ströme im Bereich von 1-2 mA nutzbar.

F: Kann ich dieses Display mit einem 3,3-V-Mikrocontroller ansteuern?

A: Ja. Die typische Durchlassspannung beträgt 2,6 V. Bei einer 3,3-V-Versorgung fallen 0,7 V am strombegrenzenden Widerstand ab, was für eine stabile Stromregelung bei niedrigen bis mittleren Strömen (z. B. 5-10 mA) ausreicht.

F: Warum gibt es einen \"Keine Verbindung\"-Pin (Pin 6)?

A: Dies ist bei Displaygehäusen üblich, um eine standardisierte Pinanzahl und Bauform über verschiedene Produktvarianten hinweg beizubehalten (z. B. mit oder ohne Dezimalpunkt, verschiedene Farben). Es bietet mechanische Stabilität, sollte aber nicht elektrisch verbunden werden.

F: Wie erreiche ich eine gleichmäßige Helligkeit über alle drei Ziffern?

A: Im Multiplexbetrieb muss sichergestellt werden, dass die Einschaltzeit (Tastverhältnis) für jede Ziffer gleich ist. Verwenden Sie außerdem die Lichtstärke-Binning-Informationen; die Spezifikation einer engen Bin-Kategorie bei Ihrem Lieferanten hilft.

10. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Tragbares Multimeter-Display

Ein Entwickler entwirft ein handgehaltenes Digitalmultimeter. Wichtige Anforderungen sind: Batteriebetrieb (9 V), klare Lesbarkeit im Freien/Innenbereich und geringer Stromverbrauch für eine lange Batterielebensdauer. Das LTC-561JG ist ein idealer Kandidat. Der Entwickler entscheidet sich, jedes Segment mit 2 mA zu betreiben. Unter Verwendung eines Multiplex-Treiber-ICs, der von der 9-V-Batterie gespeist wird (für die Logik auf 5 V heruntergeregelt), kann der durchschnittliche Stromverbrauch für eine voll beleuchtete \"888\"-Anzeige berechnet werden. Mit 3 Ziffern * 7 Segmente = 21 beleuchteten Segmenten, aber aufgrund des Multiplexens ist jeweils nur eine Ziffer eingeschaltet. Der Spitzenstrom pro Ziffer beträgt 7 Segmente * 2 mA = 14 mA. Bei einem Tastverhältnis von 1/3 beträgt der Durchschnittsstrom ~4,7 mA. Addiert man den Ruhestrom des Treibers, liegt der Gesamtstrom deutlich unter 10 mA, was Hunderte von Betriebsstunden mit einer Standard-9-V-Batterie ermöglicht. Die hohe Helligkeit und der Kontrast gewährleisten die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen.

11. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet (für dieses AlInGaP-Bauteil etwa 2,05 V), rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet im aktiven Bereich. Bei AlInGaP setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form von Photonen im grünen Wellenlängenbereich (um 572 nm) frei. Jedes der sieben Segmente (A bis G) und der Dezimalpunkt (DP) enthält einen oder mehrere dieser LED-Chips. In der Gemeinsame-Anode-Konfiguration sind alle Anoden der LEDs für eine bestimmte Ziffer intern miteinander verbunden. Um ein Segment zu beleuchten, wird seine Kathode mit einer niedrigeren Spannung verbunden (Masse über einen Widerstand), während die gemeinsame Anode seiner Ziffer mit einer positiven Versorgungsspannung verbunden wird.

12. Technologietrends

Während 7-Segment-Displays für numerische Anzeigen allgegenwärtig bleiben, entwickelt sich die zugrunde liegende LED-Technologie weiter. AlInGaP stellt ein ausgereiftes und hocheffizientes Materialsystem für rote, orange, gelbe und grüne LEDs dar. Aktuelle Trends in der Displaytechnologie umfassen einen Wechsel zu vollständig siliziumbasierten Mikro-LEDs und weitere Miniaturisierung. Für Durchsteck-Displays mit mittlerer Zifferngröße bietet AlInGaP jedoch eine ausgezeichnete Balance aus Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten. Der Trend zu geringerem Stromverbrauch in allen elektronischen Geräten passt perfekt zur Fähigkeit dieses Displays, bei sehr niedrigen Strömen zu arbeiten. Darüber hinaus spiegelt die im Datenblatt erwähnte RoHS-Konformität (bleifreies Gehäuse) den branchenweiten Schritt zu umweltfreundlichen Fertigungsprozessen wider.