LTC-5685TBZ LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Ziffernhöhe - Blaue Farbe - 3,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-5685TBZ ist ein dreistelliges, alphanumerisches 7-Segment-Anzeigemodul, das auf blauer Leuchtdioden (LED)-Technologie basiert. Sie ist für Anwendungen konzipiert, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Das Bauteil verfügt über eine schwarze Front mit weißen Segmentdiffusoren, was einen hohen Kontrast für eine ausgezeichnete Lesbarkeit der Zeichen bietet. Der primäre Aufbau umfasst InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Epitaxieschichten, die auf einem Saphirsubstrat gewachsen sind – ein Standardverfahren für die Herstellung blauer LEDs. Dieses Festkörperdesign bietet inhärente Zuverlässigkeitsvorteile gegenüber anderen Display-Technologien.

1.1 Hauptmerkmale und Bauteilkennzeichnung

Die Anzeige bietet mehrere deutliche Vorteile für die Integration in elektronische Systeme. Ihre Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm) stellt einen Kompromiss zwischen Sichtbarkeit und Kompaktheit dar und eignet sich für Panel-Messgeräte, Instrumentierung und Unterhaltungselektronik. Das Bauteil arbeitet mit geringem Leistungsbedarf und trägt so zu energieeffizienten Designs bei. Eine hohe Helligkeit in Kombination mit der schwarzen Front gewährleistet ein hohes Kontrastverhältnis, wodurch die Ziffern auch bei guter Beleuchtung leicht lesbar sind. Der Betrachtungswinkel ist weit, sodass die Anzeige aus verschiedenen Positionen klar zu sehen ist. Die Komponenten werden nach Lichtstärke gebinnt, d.h. LEDs werden sortiert und gruppiert, um eine konsistente Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen, was für ein einheitliches Erscheinungsbild mehrstelliger Anzeigen entscheidend ist. Darüber hinaus entspricht das Gehäuse den bleifreien Fertigungsstandards gemäß der RoHS-Richtlinie.

Die spezifische Artikelnummer LTC-5685TBZ kennzeichnet dieses Bauteil als eine Konfiguration mit gemeinsamer Anode (Common Anode) und einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Das Suffix "TBZ" bezeichnet typischerweise die Farbe (Blau) und einen spezifischen Gehäusetyp oder Funktionsumfang.

2. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die physikalischen Abmessungen der Anzeige sind entscheidend für das Leiterplattenlayout (PCB) und das Gehäusedesign. Während die genaue Maßzeichnung im Originaldokument referenziert ist, werden hier wichtige Toleranzen und Montagehinweise bereitgestellt. Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Für die Leiterplattenmontage wird ein Lochdurchmesser von 1,00 mm für die Pins empfohlen. Die Pinspitzen haben eine Positionsverschiebungstoleranz von ±0,40 mm, die Designer in ihrem Pad-Layout berücksichtigen müssen. Qualitätskontrollparameter sind ebenfalls definiert und begrenzen Fremdmaterial, Blasen im Segmentbereich und Oberflächenschmutz jeweils auf 10 mils (ca. 0,254 mm).

3. Elektrische Konfiguration und Pinbelegung

3.1 Internes Schaltbild

Das interne Schaltbild zeigt die elektrische Struktur der Anzeige. Jedes Segment (A bis G und der Dezimalpunkt für jede Ziffer) wird durch einen oder mehrere blaue LED-Chips gebildet. Eine kritische Komponente in der Schaltung ist eine Zenerdiode, die parallel zu den LED-Chips geschaltet ist. Diese Diode dient als Schutzelement, hilft transiente Spannungsspitzen zu begrenzen und bietet einen gewissen Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD), was mit der spezifizierten hohen ESD-Schwelle übereinstimmt. Die LED-Chips haben eine dominante Wellenlänge (λd) von 470 nm, was die Emission in den blauen Bereich des sichtbaren Spektrums platziert.

3.2 Pinbelegung

Das Bauteil verfügt über 11 Pins in einer einreihigen Konfiguration. Die Pinbelegung ist wie folgt:
Pin 1: Kathode für Ziffer 1, Segment A und Dezimalpunkt
Pin 2: Kathode für Ziffer 2, Segment B
Pin 3: Kathode für Ziffer 3, Segment C
Pin 4: Kathode für Ziffer 4, Segment D
Pin 5: Kathode für Ziffer 1, Segment E
Pin 6: Kathode für Ziffer 2, Segment F
Pin 7: Kathode für Segment G (gemeinsam für alle Ziffern, aber über die Anodenauswahl gesteuert)
Pin 8: Gemeinsame Anode für Ziffer 4
Pin 9: Gemeinsame Anode für Ziffer 3
Pin 10: Gemeinsame Anode für Ziffer 2
Pin 11: Gemeinsame Anode für Ziffer 1
Diese Common-Anode-Konfiguration bedeutet, dass zur Aktivierung eines Segments der entsprechende Kathodenpin auf niedriges Potential (Masse) gezogen werden muss, während die Anode der gewünschten Ziffer auf hohes Potential gesetzt wird. Multiplexing wird verwendet, um die drei Ziffern unabhängig zu steuern, indem nacheinander die Anode jeder Ziffer aktiviert wird, während gleichzeitig die Segmentdaten für diese Ziffer auf den Kathodenleitungen bereitgestellt werden.

4. Absolute Maximalwerte und Betriebsgrenzen

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.
Verlustleistung:Die maximale Verlustleistung pro LED-Chip beträgt 70 mW. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und schnellem Leistungsabfall führen.
Durchlassstrom:Der zulässige kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt bei 25°C 20 mA. Dieser Wert verringert sich oberhalb von 25°C linear mit einer Rate von 0,21 mA/°C. Bei 85°C wäre der maximale Dauerstrom beispielsweise niedriger. Ein Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (15% Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), was für Multiplexing oder das Erreichen einer höheren momentanen Helligkeit nützlich ist.
Temperaturbereich:Das Bauteil kann innerhalb eines Temperaturbereichs von -35°C bis +85°C betrieben und gelagert werden.
Elektrostatische Entladung (ESD):Die ESD-Schwelle nach dem Human Body Model (HBM) beträgt 8000 V, was auf einen guten inhärenten Schutz hindeutet. Dennoch sind geeignete ESD-Handhabungsverfahren erforderlich.
Löten:Das Bauteil kann Wellen- oder Reflow-Löten standhalten, unter der Bedingung, dass die Temperatur am Bauteilkörper während der Montage den Maximalwert nicht überschreitet. Eine spezifische Richtlinie ist das Löten für 3 Sekunden bei 260°C, gemessen 1/16 Zoll (≈1,59 mm) unterhalb der Auflageebene.

5. Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung unter normalen Betriebsbedingungen.

5.1 Gleichstrom-Kenngrößen

Lichtstärke (I_V):Die durchschnittliche Lichtstärke pro Segment liegt zwischen 5400 µcd (Minimum) und 9000 µcd (typisch), wenn sie mit einem Durchlassstrom (I_F) von 10 mA betrieben wird. Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit, gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Empfindlichkeitskurve entspricht.
Durchlassspannung (V_F):Der Spannungsabfall über einem Segment bei einem Strom von 20 mA beträgt typischerweise 3,6 V, mit einem Minimum von 3,3 V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Auslegung der Versorgungsspannung und der strombegrenzenden Widerstände der Ansteuerschaltung.
Sperrstrom (I_R):Bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V beträgt der Leckstrom maximal 100 µA. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass dieser Sperrspannungszustand nur zu Testzwecken dient und das Bauteil nicht kontinuierlich unter Sperrvorspannung betrieben werden darf.

5.2 Spektrale Kenngrößen

Spitzenwellenlänge (λ_p):Die Wellenlänge, bei der die Emissionsintensität am höchsten ist, beträgt 468 nm (bei I_F=20mA).
Dominante Wellenlänge (λ_d):Dies ist die einzelne Wellenlänge, die den gleichen Farbeindruck erzeugen würde wie das breite Spektrum der LED. Sie liegt im Bereich von 470 nm bis 475 nm.
Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Dies ist die Breite des Emissionsspektrums bei halber Maximalintensität, typischerweise 15 nm. Eine geringere Halbwertsbreite deutet auf eine spektral reinere Farbe hin.

5.3 Abgleich und Binning

Lichtstärke-Abgleichsverhältnis:Für Segmente innerhalb eines "ähnlichen Lichtbereichs" sollte das Verhältnis des hellsten zum dunkelsten Segment bei einer niedrigen Messstromstärke von 1 mA den Wert 2:1 nicht überschreiten. Diese Spezifikation, kombiniert mit dem werkseitigen Binning-Prozess, gewährleistet eine visuelle Gleichmäßigkeit über alle Segmente der Anzeige hinweg.

6. Anwendungsrichtlinien und Hinweise

Dieser Abschnitt enthält kritische Informationen für die zuverlässige Integration der Anzeige in ein Endprodukt.

6.1 Design- und Verwendungshinweise

Bestimmungsgemäße Verwendung:Die Anzeige ist für Standard-Anwendungen in der kommerziellen und industriellen Elektronik konzipiert. Sie ist ohne vorherige Konsultation und Bewertung nicht für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme usw.) zertifiziert.
Ansteuerungsmethode:Eine Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber einer Konstantspannungs-Ansteuerung dringend empfohlen. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit und schützt die LEDs vor thermischem Durchgehen, da die Durchlassspannung von LEDs mit steigender Temperatur abnimmt. Die Ansteuerschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten Bereich von V_F(3,3V bis 3,6V) abdeckt, um zu garantieren, dass der Zielstrom immer geliefert wird.
Stromreduzierung (Derating):Der Betriebsstrom muss basierend auf der maximal erwarteten Umgebungstemperatur in der Anwendung gewählt werden, unter Berücksichtigung der in den absoluten Maximalwerten spezifizierten Reduzierung.
Sperrspannungsschutz:Das Schaltungsdesign muss aktiv verhindern, dass während des Ein- und Ausschaltens eine Sperrvorspannung oder große transiente Spannungsspitzen angelegt werden, da dies zu Metallmigration und erhöhtem Leckstrom oder Kurzschlüssen führen kann.
Thermische und Umgebungsbedingungen:Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern. Wenden Sie während der Montage keine mechanische Kraft auf das Anzeigekörper an.
Optische Gleichmäßigkeit:Wenn mehrere Anzeigen in einer Baugruppe verwendet werden, wird empfohlen, Bauteile aus derselben Produktionscharge (Bin) zu verwenden, um merkliche Unterschiede in Farbton oder Helligkeit zu vermeiden.
Prüfung:Wenn das Endprodukt erfordert, dass die Anzeige Fall- oder Vibrationstests unterzogen wird, sollten die spezifischen Bedingungen zur Bewertung mitgeteilt werden, da mechanische Belastungen die internen Verbindungen beeinflussen können.

6.2 Lager- und Handhabungsbedingungen

Für die Langzeitlagerung sollte das Produkt in seiner Originalverpackung verbleiben. Die empfohlene Lagerumgebung liegt innerhalb eines Temperaturbereichs von 5°C bis 30°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 60%. Eine Lagerung außerhalb dieser Bedingungen, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, kann zur Oxidation der Bauteilanschlüsse (Pins) führen, was eine Nachbearbeitung vor der Verwendung erforderlich machen und die Lötbarkeit beeinträchtigen kann. Daher wird empfohlen, den Lagerbestand so zu verwalten, dass eine längere Lagerung vermieden und die Bauteile zeitnah verbaut werden.

7. Analyse der Kennlinien

Während die spezifischen Graphen im Datenblatt referenziert sind, würden typische Kurven für solche LEDs Folgendes umfassen:
Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese exponentielle Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem Strom durch die LED und der Spannung darüber. Sie unterstreicht die Notwendigkeit der Strombegrenzung.
Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve ist bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear, kann jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen. Sie hilft Designern, einen Arbeitspunkt für die gewünschte Helligkeit im Verhältnis zur Effizienz zu wählen.
Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese zeigt die Reduzierung der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements.
Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~468 nm und die Halbwertsbreite von ~15 nm zeigt und somit die blauen Farbcharakteristiken bestätigt.

8. Typische Anwendungsszenarien

Die LTC-5685TBZ eignet sich gut für eine Vielzahl von Anwendungen, die eine klare, zuverlässige numerische Anzeige erfordern. Dazu gehören:
• Digitale Panel-Messgeräte für Spannungs-, Strom- oder Temperaturanzeigen.
• Kassensysteme und Registrierkassen.
• Industrielle Steuerpanels und Timer-Anzeigen.
• Prüf- und Messgeräte.
• Konsumgeräte wie Mikrowellenherde, Audioverstärker oder Radiowecker.
Ihre blaue Farbe bietet eine moderne Ästhetik und kann in schwach beleuchteten Umgebungen angenehmer für die Augen sein als sehr helle grüne oder rote Displays.

9. Designüberlegungen und Vergleich

Bei der Auswahl dieser Anzeige sollten Designer ihre Common-Anode-Konfiguration berücksichtigen, die im Vergleich zu Common-Cathode-Typen möglicherweise andere Treiber-ICs oder Mikrocontroller-Port-Konfigurationen erfordert. Die typische Durchlassspannung von 3,6 V bedeutet, dass typischerweise eine Versorgungsspannung von mindestens 5 V verwendet wird, um den Spannungsabfall über dem strombegrenzenden Widerstand und der Treiberschaltung zu berücksichtigen. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Vakuum-Fluoreszenz-Displays (VFDs) oder einfacheren Glühlampenanzeigen bietet diese LED-Anzeige einen geringeren Stromverbrauch, eine längere Lebensdauer und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen. Im Vergleich zu LCDs bietet sie eine überlegene Helligkeit und Betrachtungswinkel ohne Hintergrundbeleuchtung, verbraucht jedoch möglicherweise mehr Leistung, wenn viele Segmente gleichzeitig leuchten.