LTC-5689KD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot (650nm) - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-5689KD ist ein hochleistungsfähiges, dreistelliges Siebensegment-LED-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare numerische Anzeigen erfordern. Sie zeichnet sich durch eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,2 mm) aus, was eine ausgezeichnete Sichtbarkeit gewährleistet. Die Anzeige nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) HYPER ROT LED-Chips, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind. Diese Technologie wurde aufgrund ihrer hohen Effizienz und überlegenen Farbreinheit im roten Spektrum gewählt. Das Bauteil bietet ein kontrastreiches Erscheinungsbild mit schwarzem Ziffernblatt und weißen Segmenten, was die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Es ist nach Leuchtstärke kategorisiert (gebinned) und wird in einer bleifreien Bauform angeboten, die den RoHS-Richtlinien entspricht, wodurch es sich für moderne elektronische Designs mit Umweltaspekten eignet.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die LTC-5689KD bietet mehrere deutliche Vorteile, die sie zu einer zuverlässigen Wahl für Entwickler machen:

• Optische Leistung:Liefert hohe Helligkeit und hohen Kontrast, wodurch die Anzeige leicht lesbar ist. Sie verfügt über einen breiten Betrachtungswinkel, was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen der Betrachter nicht direkt vor der Anzeige steht.
• Energieeffizienz:Hat einen geringen Leistungsbedarf, was für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte vorteilhaft ist.
• Ästhetik und Bauqualität:Bietet durchgehend gleichmäßige Segmente, was zu einem hervorragenden Zeichenbild ohne visuelle Unterbrechungen oder Lücken in den beleuchteten Segmenten beiträgt. Die Festkörperbauweise gewährleistet hohe Zuverlässigkeit und lange Betriebsdauer.
• Designflexibilität:Die Multiplex-Gemeinsame-Anode-Konfiguration vereinfacht die Treiberschaltung für mehrstellige Anzeigen und reduziert die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins.
• Qualitätssicherung:Bauteile sind nach Leuchtstärke kategorisiert (gebinned), was eine konsistente Helligkeitsabstimmung ermöglicht, wenn mehrere Anzeigen in einer Baugruppe verwendet werden.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb der Anzeige unter diesen Bedingungen wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C.
• Lötbedingungen:Das Bauteil kann das Löten bei 260°C für 3 Sekunden aushalten, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6mm) unterhalb der Auflageebene.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

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

• Mittlere Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von 320 μcd (Minimum) bis 1250 μcd (Maximum), mit einem angegebenen typischen Wert, bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):650 nm (bei IF=20mA). Dies definiert den Farbpunkt der HYPER ROT-Emission.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (bei IF=20mA), was die spektrale Reinheit angibt.
• Dominante Wellenlänge (λd):639 nm (bei IF=20mA).
• Durchlassspannung pro Chip (VF):Typischerweise 2,60V, mit einem Bereich von 2,10V bis 2,60V bei IF=20mA. Die Schaltungsauslegung muss diese Variation berücksichtigen.
• Sperrstrom pro Segment (IR):Maximal 100 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; ein Dauerbetrieb mit Sperrvorspannung ist untersagt.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:Maximal 2:1 für Segmente innerhalb einer ähnlichen Lichtfläche bei IF=1mA, um Gleichmäßigkeit zu gewährleisten.
• Übersprechen (Cross Talk):Die Spezifikation liegt unter 1,0%, um unerwünschte Beleuchtung benachbarter Segmente zu minimieren.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen

Die mechanische Zeichnung liefert kritische Abmessungen für das PCB-Layout und das Gehäusedesign. Alle Hauptabmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Wichtige Hinweise für die Montage sind: Fremdmaterial oder Blasen auf einem Segment dürfen 10 mils nicht überschreiten; die Verbiegung des Reflektors muss weniger als 1% seiner Länge betragen; Oberflächen-Tintenverschmutzung muss unter 20 mils liegen. Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm. Für zuverlässiges Löten wird eine PCB-Lochdurchmesser von 1,0 mm empfohlen.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 14-polige Konfiguration. Es handelt sich um einen Multiplex-Gemeinsame-Anode-Typ. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pins 1-7 sind die Kathoden für die Segmente A bis G. Pin 8 ist die gemeinsame Kathode für die Dezimalpunkte DP1, DP2 und DP3. Pins 9, 10 und 11 sind die gemeinsamen Anoden für die Ziffern 3, 2 bzw. 1. Pin 12 ist die gemeinsame Anode für die Dezimalpunkte DP4 und DP5. Pins 13 und 14 sind die Kathoden für DP5 bzw. DP4. Das interne Schaltbild zeigt deutlich, wie die drei Ziffern und fünf Dezimalpunkte miteinander verbunden sind, was für die Entwicklung der korrekten Multiplex-Treiberabfolge wesentlich ist.

4. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

4.1 Kritische Anwendungshinweise

Die Einhaltung dieser Richtlinien ist für einen zuverlässigen Betrieb entscheidend:

• Betriebsgrenzen:Überschreiten Sie niemals die absoluten Maximalwerte für Strom, Leistung oder Temperatur, da dies zu schwerwiegender Lichtleistungsabnahme oder katastrophalem Ausfall führen wird.
• Treiberschaltungsdesign:Konstantstrom-Ansteuerung wird dringend empfohlen, um gleichmäßige Helligkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten spezifizierten Bereich der Durchlassspannung (VF) berücksichtigt. Ein Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens ist zwingend erforderlich, um Schäden zu verhindern.
• Thermisches Management:Der Treiberstrom muss basierend auf der maximalen Umgebungstemperatur in der Anwendungsumgebung reduziert werden, um Überhitzung zu verhindern.
• Umweltfaktoren: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.
• Verwendung mit Overlays:Wenn eine Druck-/Musterfolie mit Haftkleber aufgebracht wird, vermeiden Sie, dass sie direkt gegen eine Frontplatte drückt, da äußere Kräfte sie verschieben können.
• Mehrfachanzeigen-Abgleich:Für Baugruppen, die zwei oder mehr Anzeigen verwenden, wählen Sie Einheiten aus demselben Lichtstärke-Bin, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.
• Mechanische Belastungstests:Wenn das Endprodukt Fall- oder Vibrationstests erfordert, müssen die Bedingungen im Voraus bewertet werden, um die Kompatibilität der Anzeige sicherzustellen.

4.2 Lagerungsbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung erhält die Lötbarkeit und Leistung der Anzeige. Die empfohlenen Lagerbedingungen, während sich das Produkt in seiner original Feuchtigkeitssperrverpackung befindet, sind eine Temperatur zwischen 5°C und 30°C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 60% RH. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind oder wenn die Sperrbeutel länger als sechs Monate geöffnet ist, können die Pins oxidieren. In solchen Fällen können vor der Verwendung eine Neubeschichtung und Neusortierung erforderlich sein. Es wird empfohlen, den Lagerbestand so zu verwalten, dass eine Langzeitlagerung vermieden und Produkte zeitnah verbraucht werden.

5. Leistungskurven und Kennlinienanalyse

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die für die detaillierte Designanalyse wesentlich sind. Während die spezifischen Grafiken im Text nicht reproduziert sind, umfassen sie typischerweise:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die Beziehung zwischen Treiberstrom und dem Spannungsabfall über dem LED-Chip, entscheidend für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt, und hilft bei der Auswahl des geeigneten Arbeitspunkts für die gewünschte Helligkeit.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtleistung bei steigender Temperatur und liefert Informationen für thermische Designentscheidungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Grafik der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die spektrale Halbwertsbreite bestätigt.

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme oder Temperaturen) vorherzusagen und das Design hinsichtlich Effizienz und Zuverlässigkeit zu optimieren.

6. Typische Anwendungsszenarien und Designhinweise

Die LTC-5689KD ist für gewöhnliche elektronische Geräte bestimmt, einschließlich Geräten der Büroautomatisierung, Kommunikationsgeräten und Haushaltsgeräten. Ihre klare numerische Anzeige macht sie geeignet für:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Netzteile).
• Industrielle Steuerungspanels und Timer.
• Konsumgeräte wie Mikrowellenherde, Audioempfänger oder Klimasteuerungssysteme.
• Point-of-Sale-Terminals und Informationsanzeigen.

Designhinweis:Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit beeinträchtigen könnte (z.B. Luftfahrt, Medizingeräte, Verkehrssteuerungen), ist eine Vorabkonsultation erforderlich, um die Eignung zu bewerten. Die Treiber-Mikrocontroller-Firmware muss eine korrekte Multiplex-Routine implementieren, die nacheinander die gemeinsamen Anoden (Pins 9, 10, 11, 12) aktiviert, während die entsprechenden Segmentkathoden auf Low gezogen werden, um die gewünschten Segmente für jede Ziffer zu beleuchten. Der Nachbild-Effekt erzeugt die Illusion, dass alle Ziffern kontinuierlich leuchten.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP- oder GaP-roten LEDs bieten die AlInGaP-HYPER-ROT-Chips in der LTC-5689KD eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Die Farbe ist ein tieferes, gesättigteres Rot (650nm Spitze) im Vergleich zum orange-roten Ton von Standard-Rot-LEDs. Das Multiplex-Gemeinsame-Anode-Design ist ein wichtiger Unterscheidungsfaktor gegenüber statisch angesteuerten Anzeigen und bietet eine erhebliche Reduzierung der benötigten Treiberpins (von 26+ bei statischer Ansteuerung auf 14 bei Multiplex), vereinfacht das PCB-Layout und reduziert den Mikrocontroller-Ressourcenbedarf, allerdings auf Kosten einer dedizierten Scan-Treiberroutine.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der Lichtstärke-Binnung?

A: Die Binnung gewährleistet Konsistenz. Wenn mehrere Anzeigen nebeneinander verwendet werden, garantiert die Auswahl aus demselben Bin minimale sichtbare Helligkeitsunterschiede zwischen den Einheiten und schafft ein professionelles, einheitliches Erscheinungsbild.

F: Warum wird Konstantstrom-Ansteuerung gegenüber Konstantspannung empfohlen?

A: Die LED-Durchlassspannung (VF) hat eine Toleranz (z.B. 2,1V bis 2,6V). Eine Konstantspannungsquelle würde zu erheblichen Schwankungen im Strom (und damit der Helligkeit) von einem Segment oder einer Anzeige zur anderen führen. Eine Konstantstromquelle stellt sicher, dass unabhängig von der VF-Variation derselbe Strom fließt und garantiert so gleichmäßige Helligkeit.

F: Kann ich diese Anzeige direkt mit einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand oder vorzugsweise einen speziellen Konstantstrom-Treiber-IC verwenden. Das direkte Anschließen eines 5V-Pins an eine Segmentkathode (bei gespeister Anode) würde wahrscheinlich den absoluten maximalen Dauerstrom (25mA) überschreiten und die LED zerstören. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung, der VF der LED und dem gewünschten Durchlassstrom (IF) berechnet werden.

F: Was bedeutet "lineare Reduzierung ab 25°C" für den Dauer-Durchlassstrom?

A: Es bedeutet, dass für jedes Grad Celsius, um das die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, der maximal zulässige Dauerstrom um 0,28 mA abnimmt. Zum Beispiel wäre bei 50°C (25°C darüber) der maximale Strom 25 mA - (25 * 0,28 mA) = 25 mA - 7 mA = 18 mA pro Segment.

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff	Einheit/Darstellung	Einfache Erklärung	Warum wichtig
Lichtausbeute	lm/W (Lumen pro Watt)	Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter.	Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom	lm (Lumen)	Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt.	Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel	° (Grad), z.B. 120°	Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite.	Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur	K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K	Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl.	Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex	Einheitenlos, 0–100	Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut.	Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz	MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt"	Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe.	Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge	nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot)	Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht.	Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung	Wellenlänge vs. Intensitätskurve	Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen.	Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff	Symbol	Einfache Erklärung	Design-Überlegungen
Flussspannung	Vf	Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle".	Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom	If	Stromwert für normalen LED-Betrieb.	Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom	Ifp	Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet.	Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung	Vr	Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen.	Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand	Rth (°C/W)	Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser.	Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität	V (HBM), z.B. 1000V	Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig.	In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff	Schlüsselmetrik	Einfache Erklärung	Auswirkung
Sperrschichttemperatur	Tj (°C)	Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip.	Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang	L70 / L80 (Stunden)	Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt.	Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung	% (z.B. 70%)	Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit.	Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung	Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse	Grad der Farbänderung während der Verwendung.	Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern	Materialabbau	Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur.	Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff	Gängige Typen	Einfache Erklärung	Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp	EMC, PPA, Keramik	Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle.	EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur	Front, Flip-Chip	Chip-Elektrodenanordnung.	Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung	YAG, Silikat, Nitrid	Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß.	Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik	Flach, Mikrolinse, TIR	Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert.	Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff	Binning-Inhalt	Einfache Erklärung	Zweck
Lichtstrom-Bin	Code z.B. 2G, 2H	Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte.	Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin	Code z.B. 6W, 6X	Nach Flussspannungsbereich gruppiert.	Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin	5-Schritt MacAdam-Ellipse	Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich.	Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin	2700K, 3000K usw.	Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich.	Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff	Standard/Test	Einfache Erklärung	Bedeutung
LM-80	Lichtstromerhaltungstest	Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall.	Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21	Lebensdauerschätzstandard	Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten.	Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA	Beleuchtungstechnische Gesellschaft	Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab.	Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH	Umweltzertifizierung	Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind.	Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC	Energieeffizienzzertifizierung	Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte.	Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.