LTC-4624JF LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Gelb-Orange - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-4624JF ist ein hochwertiges dreistelliges Siebensegment-LED-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung numerischer Daten mit hoher Klarheit und Zuverlässigkeit. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP eine überlegene Lichtausbeute und Farbreinheit bietet. Der Zielmarkt umfasst Industriemessgeräte, Prüf- und Messtechnik, Kassensysteme, Automobilarmaturenbretter (für Nachrüst- oder Sekundäranzeigen) sowie jedes eingebettete System, das eine kompakte, helle und einfach anzuschließende numerische Anzeige benötigt.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Lichttechnische und optische Kennwerte

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Das Bauteil nutzt AlInGaP-Chips auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat, die im gelb-orangen Spektrum emittieren. Diemittlere Lichtstärke (Iv)wird mit einem Minimum von 200 µcd bis zu einem typischen Wert von 650 µcd bei einem Standard-Prüfstrom von 1mA angegeben. Diese hohe Helligkeit, kombiniert mit einer grauen Frontplatte und weißen Segmenten, gewährleistet einen ausgezeichneten Kontrast und ein klares Erscheinungsbild der Zeichen. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt typischerweise 611 nm, mit einerdominanten Wellenlänge (λd)von 605 nm, was die Ausgabe eindeutig im gelb-orangen Bereich verortet. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)liegt bei etwa 17 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hindeutet. EinLichtstärke-Anpassungsverhältnisvon 2:1 (max.) gewährleistet eine angemessene Gleichmäßigkeit der Segmenthelligkeit über die gesamte Anzeige.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und Bedingungen für einen zuverlässigen Einsatz. DieDurchlassspannung pro Segment (VF)hat einen typischen Wert von 2,6V bei einem Durchlassstrom (IF) von 20mA, mit einem Maximum von 2,6V. DieSperrspannung pro Segmentist mit maximal 5V spezifiziert. Derkontinuierliche Durchlassstrom pro Segmentbeträgt 25 mA bei 25°C, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C für Umgebungstemperaturen über 25°C. Für gepulsten Betrieb ist einSpitzen-Durchlassstromvon 90 mA unter bestimmten Bedingungen erlaubt (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). DerSperrstrom pro Segment (IR)beträgt maximal 100 µA bei der vollen Sperrspannung von 5V.

2.3 Thermische und absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. DieVerlustleistung pro Segmentdarf 70 mW nicht überschreiten. Das Bauteil ist für einenBetriebstemperaturbereichvon -35°C bis +85°C ausgelegt, mit einem identischenLagertemperaturbereich. Für die Montage beträgt die maximaleLöttemperatur260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden, gemessen 1,6mm unterhalb der Auflageebene des Bauteils. Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist für die Langzeitzuverlässigkeit entscheidend.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiertwird. Das bedeutet, die LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung unter Standardtestbedingungen (wahrscheinlich IF=1mA) sortiert (gebinned). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen und so auffällige Schwankungen der Anzeigehelligkeit zwischen verschiedenen Einheiten oder Produktionschargen zu vermeiden. Während das Dokument keine spezifischen Bin-Codes detailliert, stellt diese Praxis sicher, dass eine minimale Lichtstärke von 200 µcd erreicht wird.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt fürtypische elektrische / optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, zeigen solche Diagramme typischerweise den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF), den Zusammenhang zwischen Lichtstärke (Iv) und Durchlassstrom (IF) sowie wie sich die Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur ändert. Diese Kurven sind für Entwickler unschätzbar, um den Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit zu optimieren, dabei die Verlustleistung zu managen und die Leistung unter nicht standardmäßigen Temperaturbedingungen zu verstehen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen

Das Bauteil hat eine Ziffernhöhe von 0,4 Zoll (10,0 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer detaillierten Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Die Toleranzen betragen in der Regel ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Diese Informationen sind entscheidend für das Leiterplatten-Layout und die Gewährleistung eines korrekten Einbaus im Gehäuse des Endprodukts.

5.2 Pinbelegung und Anschlussplan

Die LTC-4624JF ist einemultiplexed, gemeinsame AnodeAnzeige. Sie hat 15 Pins, wobei nicht alle genutzt werden. Der interne Schaltplan und die Pin-Verbindungstabelle zeigen, wie die drei gemeinsamen Anoden-Pins (für Ziffer 1, Ziffer 2 und Ziffer 3) und die 14 Segment-Kathoden (A, B, C, D, E, F, G, DP und drei separate LEDs L1, L2, L3) angeordnet sind. Ein dedizierter gemeinsamer Anoden-Pin (Pin 14) existiert für die separaten LEDs (L1, L2, L3). Dieses multiplexed Design ermöglicht die Ansteuerung von 3 Ziffern und zusätzlichen Indikatoren mit einer reduzierten Anzahl von Mikrocontroller-I/O-Pins.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste Richtlinie ist die Löttemperaturgrenze: maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein Standardparameter für Reflow-Löten. Es ist entscheidend, das empfohlene Reflow-Profil für bleifreie Lötprozesse einzuhalten, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Das Bauteil sollte vor der Verwendung innerhalb seines spezifizierten Temperaturbereichs (-35°C bis +85°C) in einer trockenen Umgebung gelagert werden.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Als eine gemeinsame Anode, multiplexed Anzeige, benötigt sie eine externe Treiberschaltung. Typischerweise werden die gemeinsamen Anoden-Pins mit dem Kollektor (oder Drain) von PNP-Transistoren (oder P-Kanal-MOSFETs) verbunden, die von einem Mikrocontroller geschaltet werden. Die Segment-Kathoden-Pins werden mit Vorwiderständen und dann mit den Ausgängen einer Senken-Treiber-IC (wie einem 74HC595 Schieberegister oder einem dedizierten LED-Treiber) oder direkt mit Mikrocontroller-Pins mit ausreichender Senken-Stromfähigkeit verbunden. Das Multiplexing wird erreicht, indem nacheinander die gemeinsame Anode einer Ziffer aktiviert wird, während gleichzeitig die Segmentdaten für diese Ziffer ausgegeben werden, und dieser Zyklus schnell genug durch alle Ziffern läuft, um ein stehendes Bild zu erzeugen (typischerweise >60 Hz).

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Essentiell, um das Überschreiten des maximalen kontinuierlichen Durchlassstroms (25mA/Segment) zu verhindern. Widerstände müssen basierend auf der Versorgungsspannung, der LED-Durchlassspannung (VF) und dem gewünschten Strom berechnet werden.
• Multiplexing-Frequenz:Muss hoch genug sein, um sichtbares Flackern zu vermeiden. Eine Bildwiederholfrequenz von 100-200 Hz pro Ziffer ist üblich.
• Spitzenstrom:In einem multiplexed Aufbau wird der Momentanstrom pro Segment während seiner kurzen Einschaltzeit höher sein als der Durchschnittsstrom. Sicherstellen, dass der Spitzenstrom den Nennwert von 90mA für das gewählte Tastverhältnis nicht überschreitet.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen die Anzeige aus nicht zentrierten Positionen betrachtet werden kann.
• ESD-Schutz:LEDs sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Bei der Montage mit entsprechenden ESD-Vorkehrungen handhaben.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal der LTC-4624JF ist die Verwendung vonAlInGaPTechnologie. Im Vergleich zu traditionellen roten GaAsP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bedeutet: hellere Ausgabe bei gleichem Treiberstrom oder gleiche Helligkeit bei geringerer Leistung. Es bietet auch eine bessere Farbsättigung und Stabilität über Temperatur und Lebensdauer. Das Grau/Weiß-Design verbessert den Kontrast. Ihre 0,4-Zoll-Ziffernhöhe bietet eine gute Balance zwischen Größe und Lesbarkeit und passt zwischen kleinere 0,3-Zoll- und größere 0,5- oder 0,56-Zoll-Anzeigen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der separaten LEDs L1, L2, L3?

A: Dies sind einzelne LED-Indikatoren, getrennt von den Siebensegment-Ziffern. Sie können für Statusanzeigen, Doppelpunkte in einer Uhr oder andere symbolische Funktionen verwendet werden und bieten so zusätzliche Funktionalität über reine Zahlen hinaus.

F: Wie berechne ich den Wert des Vorwiderstands?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_Versorgung - VF) / I_gewünscht. Für eine 5V-Versorgung, eine VF von 2,6V und einen gewünschten Strom von 15mA: R = (5 - 2,6) / 0,015 = 160 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 150 oder 180 Ohm).

F: Kann ich diese Anzeige ohne Multiplexing ansteuern?

A: Technisch ja, indem alle gemeinsamen Anoden zusammengeschlossen und jede Segment-Kathode unabhängig angesteuert wird. Dies würde jedoch 11 Ansteuerleitungen (8 Segmente + DP + 3 LEDs) anstelle der reduzierten Anzahl im Multiplex-Schema erfordern, was die Mikrocontroller-Pin-Nutzung ineffizient macht.

F: Was bedeutet \"nach Lichtstärke kategorisiert\" für mein Design?

A: Es gewährleistet Helligkeitskonsistenz. Für kritische Anwendungen, bei denen ein einheitliches Erscheinungsbild entscheidend ist, können Sie beim Hersteller einen engeren Bin-Code anfordern, falls verfügbar. Für die meisten Anwendungen ist die Standardkategorisierung ausreichend.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf einer einfachen 3-stelligen Voltmeter-Anzeige.Ein Mikrocontroller mit einem ADC misst eine Spannung. Die Firmware wandelt den Messwert in drei BCD-Ziffern um. Ein Timer-Interrupt löst eine Multiplexing-Routine mit 150 Hz aus. Die Routine: 1) Schaltet alle Ziffern-Anoden-Treiber aus. 2) Gibt das Segmentmuster für Ziffer 1 an den Kathoden-Treiber-IC aus. 3) Aktiviert den Transistor für die Anode von Ziffer 1. 4) Wartet eine kurze Zeit. 5) Wiederholt für Ziffer 2 und 3. Die separaten LEDs (L1, L2, L3) könnten verwendet werden, um den Messbereich anzuzeigen (z.B. mV, V, Auto-Bereich). Die hohe Helligkeit und der Kontrast gewährleisten die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen im Labor oder im Feld.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die Kerntechnologie ist dieAlInGaP-LED. AlInGaP ist eine III-V-Halbleiterverbindung, bei der Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor in spezifischen Verhältnissen kombiniert werden, um ein Material mit direkter Bandlücke zu schaffen, das Licht im roten bis gelb-grünen Spektrum emittiert. Das erwähnte \"nicht transparente GaAs-Substrat\" bedeutet, dass das Wachstumssubstrat einen Teil des erzeugten Lichts absorbiert, aber die AlInGaP-Aktivschicht selbst ist hocheffizient. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall gelb-orange.

12. Technologietrends und Kontext

Während neuere Display-Technologien wie OLED und hochauflösende LCDs die Unterhaltungselektronik dominieren, bleiben Siebensegment-LED-Anzeigen in industriellen, kommerziellen und eingebetteten Kontexten aufgrund ihrer extremen Einfachheit, Robustheit, hohen Helligkeit, breiten Betriebstemperaturbereich und niedrigen Kosten für rein numerische Anwendungen hochrelevant. Der Trend in diesem Segment geht zu effizienteren Materialien (wie AlInGaP ersetzt GaAsP), kleineren Gehäusegrößen, niedrigeren Betriebsspannungen und der Integration von Treiberschaltungen. Die grundlegende multiplexed, gemeinsame-Anode-Architektur von Modulen wie der LTC-4624JF hat sich jedoch aufgrund ihrer elektrischen und konzeptionellen Einfachheit über Jahrzehnte hinweg als dauerhaft effektiv erwiesen.