LTC-5836KR-07 LED-Anzeige Datenblatt - 0,52 Zoll Ziffernhöhe - Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTC-5836KR-07 ist ein hochleistungsfähiges, dreistelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Seine Hauptfunktion besteht darin, klare, helle numerische Anzeigen in verschiedenen elektronischen Geräten und Messinstrumenten bereitzustellen. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher AS-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen ist. Diese Technologie liefert eine überragende Lichtausbeute und Farbreinheit im roten Spektrum. Das Ergebnis sind eine ausgezeichnete Segmentgleichmäßigkeit, hohe Helligkeit und ein hoher Kontrast, wodurch die Anzeige selbst unter schwierigen Lichtverhältnissen gut lesbar ist. Das Bauteil ist in einer gemeinsamen Anoden-Konfiguration (Common-Anode) ausgelegt und verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast und die visuelle Attraktivität weiter erhöht. Es wird nach Lichtstärke gebinnt, um eine konsistente Leistung über alle Einheiten hinweg sicherzustellen. Zielanwendungen sind zuverlässige, festkörperbasierte numerische Anzeigen, wie sie in Industrie-Steuerpulten, Prüfgeräten, Haushaltsgeräten und Automobil-Armaturenbrettern benötigt werden, wo niedriger Stromverbrauch, große Betrachtungswinkel und langfristige Zuverlässigkeit entscheidend sind.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität dieser Anzeige. Bei einem Standard-Prüfstrom von 1mA liegt die durchschnittliche Lichtstärke pro Segment zwischen einem Minimum von 320 µcd und einem typischen Wert von 1050 µcd. Dieser hohe Helligkeitspegel gewährleistet eine gute Sichtbarkeit. Das Bauteil emittiert Licht im Super-Rot-Bereich mit einer Peak-Emissionswellenlänge (λp) von 639 nm und einer dominanten Wellenlänge (λd) von 631 nm bei einem Betriebsstrom von 20mA. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm, was auf eine relativ schmale und reine Farbemission hinweist. Ein Schlüsselparameter für Mehrsegment-Anzeigen ist das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis, das mit maximal 2:1 spezifiziert ist. Das bedeutet, dass der Helligkeitsunterschied zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment unter identischen Bedingungen den Faktor zwei nicht überschreitet, was für ein einheitliches Erscheinungsbild aller Ziffern und Segmente sorgt.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und Leistungsanforderungen. Die Durchlassspannung (VF) pro Segment beträgt typischerweise 2,6V mit einem Maximum von 2,6V bei einem Durchlassstrom (IF) von 20mA. Der Sperrstrom (IR) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V, was auf gute Diodeneigenschaften hinweist. Die absoluten Maximalwerte setzen die Betriebsgrenzen: Der zulässige Dauerstrom pro Segment beträgt 25 mA bei 25°C und reduziert sich linear um 0,28 mA/°C mit steigender Temperatur. Der Spitzen-Durchlassstrom kann unter gepulsten Bedingungen (1 kHz, 10% Tastverhältnis) 90 mA erreichen. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist von -35°C bis +105°C spezifiziert, was seine Robustheit für industrielle Umgebungen unterstreicht.

2.3 Thermische Eigenschaften

Obwohl nicht explizit mit Wärmewiderstandsparametern detailliert, wird das thermische Management des Bauteils durch seine Derating-Spezifikationen impliziert. Die lineare Reduzierung des zulässigen Dauerstroms ab 25°C (0,28 mA/°C) ist eine direkte Vorgabe für das thermische Design. Das Überschreiten der maximalen Sperrschichttemperatur, die intrinsisch mit diesen Werten verbunden ist, kann zu beschleunigtem Leistungsabfall oder Ausfall führen. Die spezifizierte Löttemperaturgrenze von 260°C für maximal 3 Sekunden während der Montage ist eine weitere kritische thermische Überlegung, um Schäden an den LED-Chips oder der Gehäuseintegrität zu verhindern.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass das Bauteil "NACH LICHTSTÄRKE GE-BINNT" ist. Dies ist ein Qualitätskontroll- und Sortierprozess. Während der Fertigung führen leichte Schwankungen im epitaktischen Wachstum und der Chipverarbeitung zu Unterschieden in der Lichtausbeute einzelner LED-Segmente. Der Binning-Prozess umfasst die Messung der Lichtstärke jeder Einheit bei einem definierten Prüfstrom (typischerweise 1mA oder 20mA) und deren Sortierung in spezifische Intensitätsbereiche oder "Bins". Durch den Kauf von Bauteilen aus demselben oder einem spezifizierten Bin stellen Entwickler sicher, dass alle Ziffern in einer mehrstelligen Anzeige nahezu identische Helligkeit aufweisen und so ein einheitliches und professionelles Erscheinungsbild bewahrt wird. Das Datenblatt gibt den Intensitätsbereich an (Min. 320 µcd, Typ. 1050 µcd), der die verfügbaren möglichen Bins definiert.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "TYPISCHE ELEKTRISCHE / OPTISCHE KENNLINIEN" auf der letzten Seite. Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen Standardkurven für solche Bauteile typischerweise:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie): Diese Kennlinie zeigt die exponentielle Beziehung und hilft Entwicklern bei der Auswahl geeigneter strombegrenzender Widerstände.Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kennlinie): Diese zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, was bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte oft sublinear wird.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Kurve demonstriert die Abnahme der Lichtausbeute bei steigender Sperrschichttemperatur, was für Anwendungen über einen weiten Temperaturbereich entscheidend ist.Relative spektrale Leistungsverteilung: Ein Diagramm, das die Intensität des emittierten Lichts über die Wellenlängen zeigt, zentriert um den 639 nm Peak, und so die Farbreinheit bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil verfügt über ein Standard-Dual-Inline-Gehäuse (DIP), das sich für die Durchsteckmontage auf Leiterplatten eignet. Die Gehäuseabmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm angegeben. Die Ziffernhöhe ist eine wichtige mechanische Spezifikation und beträgt 0,52 Zoll (13,2 mm). Das Pinbelegungsdiagramm ist für das Leiterplattenlayout essenziell. Es handelt sich um ein 30-poliges Bauteil mit einer spezifischen Anordnung für drei Common-Anode-Ziffern. Das interne Schaltbild zeigt, dass jede Ziffer in einer Common-Anode-Konfiguration aufgebaut ist, was bedeutet, dass alle Anoden der Segmente (A-G, DP) einer einzelnen Ziffer intern mit einem gemeinsamen Pin verbunden sind. Die Kathoden jedes Segments werden auf individuelle Pins geführt. Diese Konfiguration wird typischerweise durch Multiplexing angesteuert, wobei die gemeinsame Anode jeder Ziffer sequentiell mit hoher Frequenz versorgt wird, während die entsprechenden Segmentkathoden geerdet werden, um das gewünschte Muster zu beleuchten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt liefert einen kritischen Parameter für den Montageprozess: die maximal zulässige Löttemperatur. Es spezifiziert, dass das Bauteil eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 3 Sekunden aushalten kann, gemessen an einem Punkt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies ist eine Standardrichtlinie für Wellenlöten oder Handlöten von Durchsteckbauteilen. Das Überschreiten dieses Zeit-Temperatur-Profils kann thermische Spannungen im Epoxidgehäuse verursachen, was möglicherweise zu Rissen, Delaminierung oder Schäden an den internen Bonddrähten und dem Halbleiterchip führt. Ein ordnungsgemäßer Umgang zur Vermeidung elektrostatischer Entladungen (ESD) ist ebenfalls impliziert, da LEDs generell empfindlich auf Spannungsspitzen reagieren.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Der primäre Bestellcode istLTC-5836KR-07. Die Aufschlüsselung der Teilenummer kann wie folgt abgeleitet werden: 'LTC' bezeichnet wahrscheinlich die Produktfamilie, '5836' ist das spezifische Modell, 'K' könnte die Farbe (Super Rot) anzeigen, 'R' könnte die Platzierung des Dezimalpunkts auf der rechten Seite bezeichnen, und '-07' könnte ein Revisions- oder Variantencode sein. Das Bauteil wird typischerweise in antistatischen Röhrchen oder Trays geliefert, um die Pins zu schützen und ESD-Schäden während des Transports und der Handhabung zu verhindern. Die Verpackung enthält Etiketten mit Teilenummer, Menge, Los-Code und möglicherweise dem Lichtstärke-Bin-Code.

8. Anwendungsempfehlungen

Typische Anwendungsszenarien:Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine klare, mehrstellige numerische Anzeige erfordert. Dazu gehören digitale Multimeter, Frequenzzähler, Prozess-Timer, Waagen, Automobil-Instrumententafeln (z.B. Uhr, Kilometerzähler), medizinische Geräte und Haushaltsgeräte wie Öfen oder Mikrowellen. Ihr großer Betriebstemperaturbereich macht sie für industrielle Umgebungen geeignet.

Design-Überlegungen: 1. Ansteuerschaltung:Verwenden Sie eine Multiplexing-Treiber-Schaltung, um die drei Ziffern effizient zu steuern. Dies erfordert Mikrocontroller-GPIO-Pins oder einen dedizierten Display-Treiber-IC (wie einen MAX7219 oder HT16K33), der in der Lage ist, den Segmentstrom zu senken und den Ziffernstrom zu liefern. 2.Strombegrenzung:Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Segmentkathode (oder im Treiber integriert) zwingend erforderlich, um den gewünschten Durchlassstrom einzustellen (z.B. 10-20 mA für volle Helligkeit). Der Widerstandswert wird mit R = (Vcc - VF) / IF berechnet. 3.Verlustleistung:Stellen Sie sicher, dass die berechnete Leistung pro Segment (VF * IF) 70 mW nicht überschreitet, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen. 4.Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ermöglicht flexible Montagepositionen, aber der optimale Kontrast wird bei frontaler Betrachtung erreicht.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der entscheidende differenzierende Vorteil des LTC-5836KR-07 ist die Verwendung vonAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Technologie für die rote Emission. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute. Das bedeutet, es erzeugt mehr Licht (höhere Helligkeit) bei gleichem elektrischem Strom oder kann die gleiche Helligkeit bei niedrigerem Strom erreichen, was zu reduziertem Stromverbrauch und geringerer Wärmeentwicklung führt. Darüber hinaus haben AlInGaP-LEDs generell eine bessere Leistungserhaltung bei erhöhten Temperaturen und bieten eine überlegene Farbsättigung und -reinheit, was zu einer lebendigeren und konsistenteren roten Farbe führt. Das Grau-Front/Weiß-Segment-Design ist ein weiteres Merkmal, das den Kontrast im Vergleich zu Anzeigen mit schwarzen Fronten oder diffundierten Segmenten erhöht.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck des Lichtstärke-Binnings?

A: Binning garantiert visuelle Gleichmäßigkeit über alle Segmente und Ziffern in einer Multi-Unit-Anzeige hinweg. Ohne Binning könnte eine Ziffer merklich heller oder dunkler erscheinen als ihre Nachbarn, was visuell ablenkend und unprofessionell wirkt.

F: Wie steuere ich diese dreistellige Anzeige mit einem Mikrocontroller mit begrenzter Pinanzahl an?

A: Sie müssen Multiplexing verwenden. Ein Mikrocontroller würde bei direkter Ansteuerung mindestens 11 I/O-Pins benötigen (7 Segmente + Dezimalpunkt + 3 Ziffern-Common-Anschlüsse), aber es ist effizienter, einen dedizierten seriell angesteuerten LED-Treiber-IC zu verwenden. Dieser IC übernimmt das Multiplexing und die Stromsteuerung und benötigt nur 2-3 Pins vom Mikrocontroller (z.B. SPI oder I2C).

F: Warum wird der Durchlassstrom mit der Temperatur reduziert (derated)?

A: Wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt, nimmt ihre Fähigkeit, Wärme abzuleiten, ab. Um zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur ihren maximalen sicheren Grenzwert überschreitet (was zu schnellem Ausfall führen würde), muss der maximal zulässige Dauerstrom reduziert werden. Der Derating-Faktor (0,28 mA/°C) liefert die Richtlinie für diese Reduzierung.

F: Kann ich diese Anzeige in einer Außenanwendung verwenden?

A: Der Betriebstemperaturbereich (-35°C bis +105°C) legt nahe, dass sie raue Umgebungen bewältigen kann. Für den direkten Außeneinsatz sollten jedoch zusätzliche, nicht im Datenblatt abgedeckte Faktoren berücksichtigt werden: Das Gehäuse ist nicht von Natur aus wasserdicht, und langfristige UV-Sonneneinstrahlung kann das Kunststoff-Epoxid mit der Zeit abbauen, möglicherweise zu Verfärbungen führen. Eine Schutzabdeckung oder eine Konformal-Beschichtung wäre ratsam.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf einer digitalen Anzeige für ein Labornetzteil

Ein Entwickler baut ein variables Labornetzteil und benötigt eine klare, 3-stellige Spannungsanzeige (z.B. 0,0V bis 30,0V). Das LTC-5836KR-07 wird aufgrund seiner Helligkeit, Lesbarkeit und des rechtsseitigen Dezimalpunkts (perfekt für die Anzeige von Zehntel Volt) ausgewählt. Das Design verwendet einen Mikrocontroller mit einem ADC zur Messung der Ausgangsspannung. Der Mikrocontroller kommuniziert per I2C mit einem LED-Treiber-Chip. Der Treiber-Chip übernimmt das Multiplexing der drei Ziffern: Er schaltet die gemeinsame Anode von Ziffer 1, Ziffer 2 und Ziffer 3 in schneller Folge ein. Gleichzeitig erdet er die Kathoden der Segmente, die für die aktuell versorgte Ziffer leuchten sollen. Die Aktualisierungsrate wird hoch genug eingestellt (z.B. >100 Hz), um sichtbares Flackern zu eliminieren. Strombegrenzungswiderstände sind an den Segmentausgängen des Treibers platziert, um den Durchlassstrom auf 15 mA pro Segment einzustellen, was eine gute Balance zwischen Helligkeit und Stromverbrauch bietet. Die graue Front bietet einen ausgezeichneten Kontrast zum Metallgehäuse des Netzteils.

12. Einführung in das technische Prinzip

Das grundlegende Betriebsprinzip basiert auf der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Die AlInGaP-Epitaxieschichten sind so ausgelegt, dass sie eine spezifische Bandlückenenergie aufweisen. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs (ca. 2,0V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Bereich und Löcher aus dem p-Bereich über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger im aktiven Bereich rekombinieren, geben sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Wellenlänge (Farbe) dieses Lichts wird direkt durch die Bandlückenenergie des AlInGaP-Materials bestimmt, die so eingestellt ist, dass rotes Licht um 639 nm erzeugt wird. Das 7-Segment-Format ist ein standardisiertes Muster, bei dem einzelne LED-Segmente (bezeichnet mit A bis G) selektiv beleuchtet werden können, um beliebige numerische Ziffern von 0 bis 9 zu bilden. Die Common-Anode-Konfiguration vereinfacht die Ansteuerschaltung für Multiplex-Anzeigen.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Während diskrete 7-Segment-LED-Anzeigen für spezifische Anwendungen relevant bleiben, bewegt sich der breitere Trend in der Displaytechnologie hin zu integrierten Lösungen. Dazu gehören:Punktmatrix- und Alphanumerische Displays:Bieten mehr Flexibilität zur Darstellung von Buchstaben, Symbolen und benutzerdefinierten Zeichen.OLED- und Micro-LED-Displays:Bieten höhere Auflösung, besseren Kontrast und dünnere Bauformen, allerdings oft zu höheren Kosten und mit anderen Ansteueranforderungen.Displays mit integriertem Treiber:Module, die das LED-Array mit dem Controller/Treiber-IC auf derselben Leiterplatte kombinieren und so das Schnittstellendesign vereinfachen (oft nur eine serielle Verbindung). Für die spezifische Nische von hochhellen, robusten und einfachen numerischen Anzeigen bieten AlInGaP-basierte Displays wie das LTC-5836KR-07 weiterhin eine optimale Balance aus Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten. Zukünftige Entwicklungen könnten sich auf noch höhere Effizienz, breitere Temperaturbereiche und oberflächenmontierbare Gehäusealternativen zu Durchsteckdesigns konzentrieren.