LTC-4624JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Zeichenhöhe - Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-4624JD ist ein kompaktes, leistungsstarkes dreistelliges numerisches Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Kernfunktion besteht darin, Zahlen von 0 bis 9 auf jeder ihrer drei Ziffern mithilfe individuell ansteuerbarer LED-Segmente visuell darzustellen.

Dieses Bauteil gehört zur Kategorie der Displays mit gemeinsamer Anode und Multiplex-Betrieb. Es nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für seine Leuchtelemente, speziell in einer Hyper-Rot-Farbe. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Das primäre Designziel ist es, eine zuverlässige, energieeffiziente und visuell einheitliche Lösung für Instrumententafeln, Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerungen und andere eingebettete Systeme zu bieten, bei denen die Darstellung numerischer Daten entscheidend ist.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

• Zifferngröße:Besitzt eine Zeichenhöhe von 0,40 Zoll (10,0 mm), was sie für mittlere Betrachtungsabstände geeignet macht.
• Optische Qualität:Bietet eine kontinuierliche, gleichmäßige Lichtemission über jedes Segment hinweg, eliminiert dunkle Stellen und gewährleistet ein einheitliches Erscheinungsbild der Zeichen.
• Effizienz:Auf AlInGaP-Technologie basierend, benötigt sie einen relativ niedrigen Treiberstrom, um hohe Helligkeit zu erreichen, was zu einem geringeren Gesamtstromverbrauch des Systems beiträgt.
• Visuelle Leistung:Konzipiert für hohe Helligkeit und hohen Kontrast vor ihrem grauen Hintergrund, was zu einer ausgezeichneten Lesbarkeit führt. Sie bietet zudem einen weiten Betrachtungswinkel, wodurch die Anzeige aus verschiedenen Positionen lesbar ist.
• Zuverlässigkeit:Als Festkörperbauelement bietet sie im Vergleich zu mechanischen Anzeigen eine hohe Zuverlässigkeit, lange Betriebsdauer und Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen.
• Konformität:Das Produkt ist als bleifreies Gehäuse konstruiert und entspricht den RoHS-Umweltrichtlinien (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTC-4624JD bezeichnet ein Bauteil mit AlInGaP-Hyper-Rot-LEDs in einer Multiplex-Konfiguration mit gemeinsamer Anode, das einen Dezimalpunkt auf der rechten Seite enthält. Diese Namenskonvention ermöglicht eine klare Identifizierung der Technologie, Farbe, elektrischen Konfiguration und besonderen Merkmale.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies ist die maximale Leistung, die sicher von einem einzelnen LED-Segment abgeführt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert reduziert sich linear um 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, d.h. der sichere Dauerstrom verringert sich in heißeren Umgebungen.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch führen.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Hält maximal 260°C für bis zu 3 Sekunden in einem Abstand von 1,6 mm unterhalb der Auflageebene während der Montage stand.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter festgelegten Testbedingungen (Ta=25°C).

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Liegt im Bereich von 200 bis 650 µcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Dies gibt die vom menschlichen Auge wahrgenommene Lichtleistung an.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):Typischerweise 2,6V, maximal 2,6V bei I_F=20mA. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung über diesen Bereich hinweg ausreichend Spannung bereitstellen kann.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die emittierte Lichtintensität am höchsten ist, und definiert ihre Hyper-Rot-Farbe.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge der Farbe.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm. Dieser Parameter beschreibt die Breite des emittierten Spektrums um die Spitzenwellenlänge herum.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis:Maximal 2:1. Dies stellt sicher, dass die Helligkeitsvariation zwischen Segmenten innerhalb derselben Anzeige kontrolliert wird und ein einheitliches Erscheinungsbild bietet.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Die LTC-4624JD ist im Standard-Durchsteck-DIP-Format (Dual In-line Package) erhältlich. Alle kritischen Abmessungen für das Leiterplatten-Layout (PCB) und Frontplattenausschnitte sind in der detaillierten mechanischen Zeichnung angegeben. Alle Maße sind in Millimetern mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Entwickler müssen auf diese Zeichnung für genaue Bohrungsabstände, Segmentfensterposition und Pinabstände verweisen, um einen korrekten mechanischen Sitz zu gewährleisten.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 15-Pin-Konfiguration (wobei mehrere Pins als \"No Pin\" gekennzeichnet sind). Sie verwendet ein Multiplex-Schema mit gemeinsamer Anode.

• Gemeinsame Anoden:Die Pins 1 (Ziffer 1), 5 (Ziffer 2), 7 (Ziffer 3) und 14 (Gemeinsam für LEDs L1, L2, L3) sind die positiven Versorgungsanschlüsse für die Ziffern und Indikator-LEDs.
• Segment-Kathoden:Die Pins 2 (E), 3 (C, L3), 4 (D), 6 (DP), 8 (G), 11 (B, L2), 12 (A, L1) und 15 (F) sind die negativen Anschlüsse für die einzelnen Segmente und den rechten Dezimalpunkt (DP). Die Segmente A-G bilden die Hauptziffer, während L1-L3 separate Indikator-LEDs sind.
• Schaltplan:Der interne Schaltplan zeigt, dass die Segmente jeder Ziffer eine gemeinsame Anodenverbindung teilen. Um ein bestimmtes Segment einer bestimmten Ziffer zu beleuchten, muss der entsprechende Kathoden-Pin auf niedriges Potential (Masse) gezogen werden, während der gemeinsame Anoden-Pin der Ziffer auf hohes Potential gesetzt wird. Diese Multiplex-Technik reduziert die Gesamtzahl der benötigten Treiber-Pins.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für eine detaillierte Designanalyse unerlässlich sind.

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese Kurve zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen der an einer LED anliegenden Spannung und dem resultierenden Strom. Sie ist entscheidend für die Auslegung des strombegrenzenden Aspekts der Treiberschaltung, da LEDs stromgesteuerte Bauelemente sind.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieses Diagramm veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt. Es ist typischerweise über einen Bereich linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Entwickler nutzen dies, um einen Arbeitspunkt zu wählen, der Helligkeit mit Effizienz und Lebensdauer in Einklang bringt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt die Reduzierung der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur der LED. Sie unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements, insbesondere bei Hochtemperatur- oder Hochstromanwendungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung, die die relative Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um das 650-nm-Maximum. Dies definiert die präzisen Farbcharakteristiken der Hyper-Rot-Emission.

5. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

5.1 Treiberschaltungs-Design

• Konstantstrom-Treiber:Wird gegenüber Konstantspannungs-Treibern dringend empfohlen. LEDs sind stromempfindlich; eine Konstantstromquelle gewährleistet gleichmäßige Helligkeit und schützt vor thermischem Durchgehen, selbst wenn sich die Durchlassspannung zwischen Bauteilen oder mit der Temperatur ändert.
• Spannungsreserve:Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten Bereich der LED-Durchlassspannung (V_F) von Minimum bis Maximum abdeckt, um unter allen Bedingungen den Zielstrom zu liefern.
• Strombegrenzung:Der sichere Betriebsstrom muss basierend auf der maximal erwarteten Umgebungstemperatur unter Anwendung des Reduktionsfaktors von 0,33 mA/°C über 25°C ausgewählt werden.
• Sperrspannungsschutz:Die Schaltung sollte einen Schutz enthalten (z.B. parallel zu den Anzeige-Pins geschaltete Dioden), um das Anlegen von Sperrspannung oder Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens zu verhindern, was zu Metallmigration und Bauteilausfall führen kann.
• Multiplex-Implementierung:Da es sich um eine Multiplex-Anzeige mit gemeinsamer Anode handelt, muss ein Mikrocontroller oder ein spezieller Treiber-IC sequentiell die Anode jeder Ziffer aktivieren, während gleichzeitig die Segmentdaten für diese Ziffer auf den Kathodenleitungen bereitgestellt werden. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz).

5.2 Thermische und Umgebungsbedingungen

• Überlastung vermeiden:Das Überschreiten des empfohlenen Treiberstroms oder der Betriebstemperatur beschleunigt den Helligkeitsabfall (Lichtstromdegradation) und kann zu vorzeitigem katastrophalem Ausfall führen.
• Kondensationsvermeidung:Vermeiden Sie es, die Anzeige schnellen Temperaturwechseln auszusetzen, insbesondere in feuchten Umgebungen, da sich auf der LED-Oberfläche bildendes Kondenswasser elektrische oder optische Probleme verursachen kann.
• Mechanische Handhabung:Wenden Sie während der Montage keine ungewöhnliche Kraft auf das Anzeigekörper an. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge und Methoden, um Risse in der Epoxid-Linse oder Beschädigungen der internen Bonddrähte zu vermeiden.

5.3 Montage- und Integrationshinweise

• Filter-/Abdeckfolien:Wenn Sie eine selbstklebende Folie (für Farbfilter oder Muster) verwenden, stellen Sie sicher, dass sie nicht gewaltsam mit der Frontplatte in Kontakt kommt, da dies dazu führen kann, dass sich die Folie von ihrer vorgesehenen Position verschiebt.
• Binning für Mehrfachanzeigen:Wenn Sie zwei oder mehr Anzeigen in einer Baugruppe verwenden (z.B. eine mehrstellige Anzeigetafel), wird dringend empfohlen, Anzeigen aus demselben Produktions-Bin zu beziehen, um auffällige Unterschiede in Farbton oder Helligkeit zwischen den Einheiten zu vermeiden.
• Zuverlässigkeitstests:Wenn das Endprodukt, das diese Anzeige enthält, bestimmten Fall- oder Vibrationstests unterzogen werden muss, sollten die Testbedingungen im Voraus bewertet werden, um die Kompatibilität sicherzustellen.

6. Lagerung und Handhabung

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit und Leistung zu erhalten.

• Standard-Lagerbedingungen:Für die Durchsteckanzeige in ihrer Originalverpackung ist eine Umgebung von 5°C bis 30°C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 60 % RH empfohlen.
• Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Wenn das Produkt nicht in einer Feuchtigkeitsschutzbeutel gelagert wurde oder der Beutel länger als 6 Monate geöffnet war, wird empfohlen, die Bauteile vor der Verwendung bei 60°C für 48 Stunden zu trocknen. Die Montage sollte innerhalb einer Woche nach dem Trocknen abgeschlossen sein.
• Lagerverwaltung:Um Pin-Oxidation zu verhindern, wird vorgeschlagen, niedrige Lagerbestände zu halten und die Bauteile so schnell wie möglich zu verwenden. Längere Lagerung unter nicht idealen Bedingungen kann ein erneutes Verzinnen der Anschlüsse vor dem Löten erforderlich machen.

7. Typische Anwendungsszenarien

Die LTC-4624JD eignet sich gut für eine Vielzahl von Anwendungen, die klare, zuverlässige numerische Anzeigen erfordern:

• Test- und Messgeräte:Digitale Multimeter, Frequenzzähler, Netzteile, wo ihre Helligkeit und Lesbarkeit entscheidend sind.
• Industriesteuerungen:Prozesstimer, Zähleranzeigen, Temperaturanzeigen auf Maschinensteuerpaneelen.
• Unterhaltungselektronik:Audio-Geräte (Verstärker-Pegelanzeigen), ältere Uhrenmodelle und Gerätesteuerungen.
• Automobilzubehör:Instrumente und Diagnosewerkzeuge (jedoch nicht für primäre automobil Sicherheitssysteme ohne vorherige Absprache).
• Eingebettete Systeme & Prototyping:Bildungskits und Hobbyprojekte aufgrund ihrer einfachen Multiplex-Schnittstelle.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

8.1 Was ist der Unterschied zwischen gemeinsamer Anode und gemeinsamer Kathode?

Bei einer Anzeige mit gemeinsamer Anode sind alle Anoden (positive Seiten) der LEDs einer Ziffer miteinander verbunden. Sie schalten ein Segment ein, indem Sie eine niedrige Spannung (Masse) an seine Kathode anlegen. Bei einer Anzeige mit gemeinsamer Kathode sind die Kathoden gemeinsam, und Sie legen eine hohe Spannung an die Anode an, um ein Segment einzuschalten. Die LTC-4624JD ist ein Typ mit gemeinsamer Anode.

8.2 Wie berechne ich den Wert des strombegrenzenden Widerstands?

Für eine Konstantspannungs-Treiber (nicht als primäre Methode empfohlen) verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie die maximale V_Faus dem Datenblatt (2,6V) und Ihren gewünschten I_F(z.B. 20mA). Wenn V_versorgung=5V, dann R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist eine robustere Lösung.

8.3 Warum wird Multiplexing verwendet?

Multiplexing reduziert die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins oder Treiber-IC-Kanäle erheblich. Eine nicht multiplexierte 3-stellige 7-Segment-Anzeige würde 3*7=21 Pins benötigen. Diese multiplexierte Version benötigt nur 3 (Ziffernanoden) + 8 (Segmentkathoden) = 11 Pins, wobei einige für Indikatoren gemeinsam genutzt werden.

8.4 Was bedeutet \"Hyper Rot\"?

Hyper Rot bezieht sich auf einen spezifischen, tiefen Rotton, der von AlInGaP-LEDs mit einer dominanten Wellenlänge um 639-650 nm emittiert wird. Er ist oft heller und effizienter als Standard-Rot-LEDs und wird aufgrund seiner hohen Sichtbarkeit und Kontrast gewählt.

9. Technologiehintergrund und Trends

9.1 AlInGaP-Technologie

Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) ist ein Halbleitermaterial, das speziell für hocheffiziente Lichtemission im roten, orangen und gelben Wellenlängenbereich entwickelt wurde. Auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gewachsen, bietet es im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP eine überlegene Lichtausbeute und thermische Stabilität, was zu der hohen Helligkeit und Zuverlässigkeit führt, die bei der LTC-4624JD zu sehen ist.

9.2 Kontext der Display-Technologie

Während Siebensegment-LED-Anzeigen wie die LTC-4624JD aufgrund ihrer Einfachheit, Helligkeit und niedrigen Kosten ein Grundbaustein für dedizierte numerische Anzeigen bleiben, sind sie Teil eines größeren Ökosystems. Punktmatrix-LED-Anzeigen bieten alphanumerische und grafische Fähigkeiten. Für komplexe Informationen werden häufig LCDs (Flüssigkristallanzeigen) und OLEDs (Organische Leuchtdioden) verwendet. Die Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen an Betrachtungswinkel, Helligkeit, Stromverbrauch, Informationskomplexität und Kosten ab.