LTC-571JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-571JD ist ein hochleistungsfähiges, dreistelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer visuellen numerischen Ausgabe in elektronischen Geräten wie Prüfgeräten, Industrie-Steuerungen, Instrumententafeln und Konsumgeräten. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung der fortschrittlichen AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chip-Technologie, die im Vergleich zu herkömmlichen Materialien eine überlegene Lichtausbeute und Farbreinheit bietet. Dies führt zu den im Datenblatt hervorgehobenen Hauptmerkmalen: hohe Helligkeit, ausgezeichnetes Zeichenbild mit kontinuierlich gleichmäßigen Segmenten, hoher Kontrast und ein großer Betrachtungswinkel. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine gleichbleibende Helligkeit über Produktionschargen hinweg sicherstellt – entscheidend für mehrstellige Anzeigen, bei denen Einheitlichkeit oberste Priorität hat. Der Zielmarkt umfasst Designer und Hersteller von professionellen und industriellen elektronischen Geräten, bei denen Zuverlässigkeit, Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen und eine lange Betriebsdauer kritische Anforderungen sind.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Kennwerte

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität dieser Anzeige. Die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) ist mit einem Minimum von 340 µcd, einem typischen Wert von 700 µcd und ohne Höchstgrenze unter einer Testbedingung von 1mA Durchlassstrom (IF) spezifiziert. Diese hohe Helligkeit gewährleistet gute Sichtbarkeit. Das emittierte Licht liegt im roten Spektrum, mit einer Peak-Emissionswellenlänge (λp) von 656 nm und einer dominanten Wellenlänge (λd) von 640 nm, beide gemessen bei IF=20mA. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 22 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Wichtig ist, dass die Lichtstärke mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen wird, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve nahekommt, um sicherzustellen, dass die Werte der menschlichen visuellen Wahrnehmung entsprechen.

2.2 Elektrische Kennwerte und absolute Grenzwerte

Die elektrischen Grenzwerte des Bauteils definieren seinen sicheren Betriebsbereich. Die absoluten Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Zu den wichtigsten Grenzwerten gehören: eine Verlustleistung pro Segment von 70 mW, ein Spitzen-Durchlassstrom pro Segment von 110 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite) und ein kontinuierlicher Durchlassstrom pro Segment von 25 mA bei 25°C, der oberhalb von 25°C linear mit 0,33 mA/°C entlastet wird. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V. Die Durchlassspannung pro Segment (VF) hat einen typischen Wert von 2,6V mit einem Maximum von 2,6V bei IF=20mA, während der Sperrstrom pro Segment (IR) maximal 100 µA bei VR=5V beträgt. Das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis zwischen den Segmenten ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was eine visuelle Einheitlichkeit über die gesamte Anzeige gewährleistet.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Die Zuverlässigkeit über einen Temperaturbereich ist ein Schlüsselmerkmal. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und einen identischen Lagertemperaturbereich ausgelegt. Dieser weite Bereich macht es für raue Umgebungen geeignet. Für die Montage beträgt die maximale Löttemperatur 260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine Standardrichtlinie für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Gehäuse zu vermeiden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt ausdrücklich an, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies weist auf die Anwendung eines Binning- oder Sortiersystems hin. Bei der LED-Fertigung treten inhärente Schwankungen auf. Binning ist der Prozess, bei dem produzierte LEDs basierend auf spezifischen Messparametern wie Lichtstärke, Durchlassspannung oder dominanter Wellenlänge in Gruppen (Bins) sortiert werden. Für die LTC-571JD ist das primäre Binning-Kriterium die Lichtstärke. Dies stellt sicher, dass Kunden Anzeigen erhalten, bei denen alle Ziffern und Segmente eng übereinstimmende Helligkeitswerte aufweisen, sodass in einer mehrstelligen Einheit keine Ziffer merklich dunkler oder heller erscheint als eine andere. Dies ist entscheidend für die ästhetische und funktionale Einheitlichkeit im Endprodukt. Während das Datenblatt die spezifischen Bin-Codes oder Bereiche nicht detailliert, gewährleistet die Erwähnung der Kategorisierung dem Anwender diesen Qualitätskontrollschritt.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält einen Abschnitt für "Typische elektrische / optische Kennlinien". Diese Diagramme sind für eine vertiefte Designanalyse unerlässlich. Obwohl die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Bauteil Folgendes umfassen:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese zeigt die Beziehung zwischen dem Strom durch die LED und dem Spannungsabfall über ihr. Sie ist nichtlinear, und Designer nutzen sie, um geeignete strombegrenzende Widerstände auszuwählen.Lichtstärke vs. Durchlassstrom (L-I-Kurve):Dieses Diagramm zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Das Verständnis dieser Entlastung ist entscheidend für Designs, die bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden.Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Form und Reinheit des roten Emissionspeaks um 640-656 nm zeigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das mechanische Design gewährleistet eine zuverlässige Montage und elektrische Verbindung. Das Bauteil verfügt über ein Standardgehäuse mit einer Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,2 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer detaillierten Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern und Standardtoleranzen von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Dies ermöglicht ein präzises PCB (Leiterplatten)-Footprint-Design. Das Pinbelegungsdiagramm ist entscheidend für die korrekte Verdrahtung. Die LTC-571JD ist ein Multiplex-Gemeinschaftskathodentyp mit einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Die 12-Pin-Belegung ist wie folgt: Pin 1: Anode E, Pin 2: Anode D, Pin 3: Anode D.P. (Dezimalpunkt), Pin 4: Anode C, Pin 5: Anode G, Pin 6: Kein Anschluss, Pin 7: Anode B, Pin 8: Gemeinsame Kathode für Ziffer 3, Pin 9: Gemeinsame Kathode für Ziffer 2, Pin 10: Anode F, Pin 11: Anode A, Pin 12: Gemeinsame Kathode für Ziffer 1. Das interne Schaltbild zeigt, dass die Segmente jeder Ziffer eine gemeinsame Kathodenverbindung teilen, was für multiplexe Anzeigen Standard ist, um die Anzahl der benötigten Treiberpins zu minimieren.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist für die Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung. Die wichtigste bereitgestellte Richtlinie ist die Löttemperaturgrenze: maximal 260°C für 3 Sekunden bei 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist mit Standard-Lötzinn-freien Reflow-Lötprofilen kompatibel. Designer sollten sicherstellen, dass ihr PCB-Montageprozess diese Grenze einhält, um thermische Belastungen der LED-Chips zu vermeiden, die zu reduzierter Lichtleistung, Farbverschiebung oder katastrophalem Ausfall führen können. Für manuelles Löten sollte ein temperaturgeregeltes Lötgerät mit minimaler Kontaktzeit verwendet werden. Das Bauteil sollte vor der Verwendung in der original Feuchtigkeitssperrbeutel in einer kontrollierten Umgebung (innerhalb des spezifizierten Bereichs von -35°C bis +85°C) gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTC-571JD. Während spezifische Verpackungsdetails (z.B. Band und Rolle, Röhrenmengen) im bereitgestellten Auszug nicht aufgeführt sind, ist es in der Branche üblich, solche Anzeigen in antistatischen Röhren oder Tabletts zu versenden, um die Pins und die Vorderseite zu schützen. Die "Spec No." DS30-2001-188 und das "Effective Date" 06/12/2001 sind Revisionskontrollkennungen. Die Modellbenennungskonvention "LTC-571JD" folgt wahrscheinlich einem internen Codierungssystem, bei dem "LTC" eine Anzeigeproduktlinie bezeichnen kann, "571" die Größe und den Typ angibt und "JD" Farbe, Binning oder andere Varianten anzeigen könnte.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jedes Gerät, das eine klare, mehrstellige numerische Anzeige erfordert. Häufige Anwendungen sind: digitale Multimeter und Zangenamperemeter, Frequenzzähler, Prozess-Timer und -Controller, Netzteil-Anzeigen, medizinische Überwachungsgeräte, Automotive-Diagnosewerkzeuge und Kassenterminals. Ihre hohe Helligkeit und der große Betrachtungswinkel machen sie für Anwendungen geeignet, bei denen die Anzeige aus einem Winkel oder unter hellem Umgebungslicht betrachtet werden kann.

8.2 Designüberlegungen und Schaltungsimplementierung

Das Design mit der LTC-571JD erfordert aufgrund ihrer Gemeinschaftskathodenarchitektur eine Multiplex-Treiberschaltung. Typischerweise wird ein Mikrocontroller oder ein dedizierter Displaytreiber-IC (wie ein MAX7219 oder ähnliches) verwendet. Der Treiber aktiviert sequentiell die gemeinsame Kathode jeder Ziffer (Pins 8, 9, 12) mit einer hohen Frequenz (z.B. 100Hz-1kHz), während er die entsprechenden Segment-Anodendaten (Pins 1,2,3,4,5,7,10,11) für diese Ziffer liefert. Diese Methode reduziert die Anzahl der benötigten I/O-Pins von (7 Segmente + 1 DP) * 3 Ziffern = 24 auf 7 Segmente + 1 DP + 3 Ziffern = 11. Strombegrenzungswiderstände sind für jede Segment-Anodenleitung obligatorisch, um den Durchlassstrom einzustellen (z.B. 10-20 mA pro Segment). Der Widerstandswert kann mit R = (Vcc - Vf) / If berechnet werden, wobei Vf die typische Durchlassspannung (2,6V) ist. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom von 15mA: R = (5 - 2,6) / 0,015 = 160 Ohm. Ein 150- oder 180-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Designer müssen sicherstellen, dass der Spitzenstrom pro Segment den gepulsten Nennwert von 110mA nicht überschreitet und dass die durchschnittliche Verlustleistung pro Segment unter Berücksichtigung des Multiplex-Tastverhältnisses unter 70mW bleibt.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTC-571JD unterscheidet sich hauptsächlich durch die Verwendung der AlInGaP-LED-Technologie. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute. Das bedeutet, dass sie bei gleichem elektrischem Strom mehr Lichtleistung (höhere Helligkeit) erzeugt oder die gleiche Helligkeit bei niedrigerem Strom erreichen kann, was die Energieeffizienz verbessert. Die Bezeichnung "Hi-Eff. Red" unterstreicht diesen Vorteil. Darüber hinaus haben AlInGaP-LEDs im Allgemeinen eine bessere Temperaturstabilität und eine längere Lebensdauer. Das Merkmal "kontinuierlich gleichmäßige Segmente" weist auf ein hochwertiges Masken- oder Diffusordesign hin, das Lücken oder ungleichmäßige Beleuchtung innerhalb jedes Segments eliminiert und ein professionelles, hochwertiges Erscheinungsbild bietet, das Anzeigen mit sichtbar segmentierten oder gepunkteten Mustern überlegen ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Zweck des "Kein Anschluss"-Pins (Pin 6)?

A: Dieser Pin ist mechanisch vorhanden, aber elektrisch isoliert. Er ist wahrscheinlich für mechanische Symmetrie und Stabilität während des Spritzgussprozesses oder zur Aufrechterhaltung eines standardmäßigen Pinabstands enthalten. Er darf nicht mit einer Leiterbahn verbunden werden.

F: Wie berechne ich den durchschnittlichen Strom pro Segment in einer Multiplex-Konfiguration?

A: Der Durchschnittsstrom ist der Spitzenstrom multipliziert mit dem Tastverhältnis. Für ein 3-stelliges Multiplex mit gleicher Zeit pro Ziffer beträgt das Tastverhältnis für jede Ziffer 1/3. Wenn Sie jedes Segment mit 20mA ansteuern, wenn seine Ziffer aktiv ist, beträgt der Durchschnittsstrom pro Segment 20mA * (1/3) ≈ 6,67mA. Dieser Durchschnittsstrom wird für Verlustleistungsberechnungen verwendet.

F: Kann ich diese Anzeige mit einem konstanten (nicht multiplexen) Strom ansteuern?

A: Technisch gesehen ja, indem alle gemeinsamen Kathoden zusammengeschlossen und jede Segmentanode unabhängig angesteuert wird. Dies würde jedoch 11 Treiberleitungen erfordern (8 Anoden + 3 zusammengeschlossene Kathoden) und ist im Hinblick auf Bauteilanzahl und Mikrocontroller-I/O-Nutzung im Vergleich zum Multiplexing weniger effizient. Die elektrischen Nennwerte gelten weiterhin.

F: Was bedeutet "graues Gesicht und weiße Segmente"?

A: Dies beschreibt das Erscheinungsbild der Anzeige, wenn sie ausgeschaltet ist. Das Gesicht (Hintergrund) ist grau, was den Kontrast verbessert, wenn die roten Segmente beleuchtet sind. Die Segmente selbst sind weiß, was die Farbe des diffundierenden Materials oder der Maske ist, durch die das rote LED-Licht scheint und bei Stromversorgung eine leuchtend rote Emission erzeugt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen 3-stelligen Voltmeters mit einem Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC). Der Mikrocontroller liest eine Spannung (0-5V), wandelt sie in eine 3-stellige Zahl (0,00 bis 5,00) um und steuert die LTC-571JD an. Der Treibercode würde Zeitmultiplexing implementieren. In einer Schleife würde er: 1) Das Segmentmuster für die Hunderterstelle auf den Anodenports setzen, dann die Kathode für Ziffer 1 (Pin 12) aktivieren. 2) Eine kurze Verzögerung (z.B. 2ms) warten. 3) Ziffer 1 deaktivieren, das Segmentmuster für die Zehnerstelle setzen und die Kathode für Ziffer 2 (Pin 9) aktivieren. 4) Wiederholen für die Einer-/Dezimalstelle unter Verwendung von Ziffer 3 (Pin 8) und der Dezimalpunkt-Anode (Pin 3). Der Zyklus wiederholt sich schnell und erzeugt die Illusion einer stabilen, kontinuierlich beleuchteten 3-stelligen Zahl. Geeignete strombegrenzende Widerstände an jeder Anodenleitung, berechnet für einen Spitzenstrom von 15-20mA, sind unerlässlich. Dieses Design nutzt effizient nur eine Handvoll der I/O-Pins des Mikrocontrollers.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die LTC-571JD basiert auf der Festkörper-Halbleiter-Lichtemission. Die Kernkomponente ist der AlInGaP-LED-Chip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential der Diode (ca. 2,1-2,6V) übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall rot (~640-656 nm). Die Chips sind auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat montiert, das dazu beiträgt, Licht nach außen zu reflektieren und so die Effizienz zu verbessern. Das Licht der winzigen LED-Chips durchdringt ein geformtes Kunststoffgehäuse mit einem weißen diffundierenden Material für die Segmente und einem grauen Filter für den Hintergrund, wodurch die erkennbaren Siebensegment-Ziffernformen entstehen. Die Gemeinschaftskathoden-Multiplex-Architektur ist eine elektrische Designentscheidung, die alle LEDs einer Ziffer mit einem gemeinsamen Minuspol verbindet und so die individuelle Ziffernsteuerung ermöglicht.

13. Technologietrends und Entwicklung

Während die LTC-571JD eine ausgereifte und zuverlässige Technologie darstellt, entwickelt sich das breitere Feld der Displaytechnologie weiter. Der Trend bei Siebensegmentanzeigen ging in Richtung höherer Effizienz und Integration. Moderne Varianten können noch fortschrittlichere Halbleitermaterialien oder Chip-Scale-Packaging für etwas bessere Leistung oder schmalere Rahmen verwenden. Das grundlegende multiplexe LED-Segmentdisplay bleibt jedoch aufgrund seiner Einfachheit, Robustheit, niedrigen Kosten für rein numerische Ausgaben und ausgezeichneten Sichtbarkeit hochrelevant. Die in diesem Datenblatt verkörperten Kernprinzipien – effiziente Materialien (AlInGaP), sorgfältiges Binning für Einheitlichkeit und klare mechanische/elektrische Spezifikationen – bleiben die Grundlage für zuverlässiges Displaykomponentendesign. Für neue Designs könnten Ingenieure auch vollständig integrierte Module mit eingebauten Controllern bewerten oder Punktmatrix-OLEDs für alphanumerische Flexibilität in Betracht ziehen, aber für rein numerische Anwendungen, die hohe Helligkeit und lange Lebensdauer erfordern, bleiben Anzeigen wie die LTC-571JD eine optimale und bewährte Lösung.