LTC-5689KY LED-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll Ziffernhöhe - Bernstein Gelb - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTC-5689KY ist ein hochwertiges, dreistelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Seine Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer visuellen numerischen Ausgabe in elektronischen Geräten wie Messgeräten, Industrie-Steuerpulten, Prüfausrüstung und Haushaltsgeräten.

Der Kernvorteil dieser Anzeige liegt in der Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Technologie für die Segmente. Dieses Materialsystem ist bekannt für die Erzeugung hocheffizienter Lichtemission im Bernstein-/Gelbspektrum und bietet überlegene Helligkeit und ausgezeichnete Sichtbarkeit. Das Gerät verfügt über eine schwarze Front mit weißen Segmenten, was für ein kontrastreiches Erscheinungsbild sorgt, das die Lesbarkeit insbesondere bei verschiedenen Umgebungslichtverhältnissen verbessert. Die durchgehenden, gleichmäßigen Segmente gewährleisten ein sauberes und professionelles Zeichenbild.

Die Zielgruppe umfasst Designer und Ingenieure, die an Geräten arbeiten, bei denen Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und klare visuelle Kommunikation von größter Bedeutung sind. Die kategorisierte Lichtstärke und die bleifreie, RoHS-konforme Bauform machen es für moderne, umweltbewusste Elektronikdesigns geeignet.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Bei einem Standard-Prüfstrom von 1 mA beträgt der typische Wert der durchschnittlichen Lichtstärke pro Segment 2222 µcd (Mikrocandela), mit einem spezifizierten Mindestwert von 800 µcd. Dieser hohe Helligkeitspegel stellt sicher, dass die Ziffern gut sichtbar sind. Das emittierte Licht ist durch eine Spitzenwellenlänge (λp) und dominante Wellenlänge (λd) von 595 nm gekennzeichnet, was es eindeutig in den bernsteingelben Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was auf eine relativ reine Farbe mit minimaler Streuung in benachbarte Wellenlängen hinweist. Die Lichtstärkeanpassung zwischen den Segmenten ist mit einem Verhältnis von 2:1 oder besser spezifiziert, was eine gleichmäßige Helligkeit über die gesamte Anzeige für ein konsistentes Erscheinungsbild gewährleistet.

2.2 Elektrische Parameter und Grenzwerte

Das Verständnis der elektrischen Grenzwerte ist entscheidend für einen zuverlässigen Betrieb. Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen:

• Verlustleistung pro Segment:maximal 70 mW.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment (I_F):maximal 25 mA.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:maximal 60 mA, anwendbar unter gepulsten Bedingungen (1 kHz, 10 % Tastverhältnis).
• Durchlassstrom-Derating:Erforderlich über 25°C mit einer Rate von 0,33 mA/°C. Dies ist entscheidend für das thermische Management.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):Typisch 2,6 V bei I_F= 20 mA, maximal 2,6 V. Der Mindestwert beträgt 2,05 V.
• Sperrspannung (V_R):maximal 5 V. Das Überschreiten dieses Wertes kann den LED-Übergang beschädigen.
• Sperrstrom (I_R):maximal 100 µA bei V_R= 5 V.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Gerät ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +105°C und einen identischen Lagertemperaturbereich ausgelegt. Dieser weite Bereich macht es für raue Umgebungen geeignet. Die Löttemperaturbewertung ist entscheidend für die Montage: Die Baugruppe kann 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll unterhalb der Auflageebene widerstehen. Die Einhaltung dieses Profils ist unerlässlich, um Schäden während des Reflow-Lötprozesses zu vermeiden.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Gerät "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies bedeutet, dass die LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung unter Standardtestbedingungen geprüft und sortiert (gebinned) werden. Dieser Prozess stellt sicher, dass Designer Bauteile mit konsistenten Helligkeitspegeln erhalten, was für Anwendungen, in denen mehrere Anzeigen nebeneinander verwendet werden oder eine bestimmte Mindesthelligkeit erforderlich ist, von entscheidender Bedeutung ist. Während die spezifischen Binning-Codes in diesem Auszug nicht detailliert beschrieben sind, geben die typischen (2222 µcd) und minimalen (800 µcd) Werte das Leistungsfenster an.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien", die für detaillierte Designarbeiten unerlässlich sind. Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen solche Kurven typischerweise:

• Durchlassstrom (I_F) gegenüber Durchlassspannung (V_F):Zeigt die nichtlineare Beziehung und hilft bei der Auslegung der strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke (I_V) gegenüber Durchlassstrom (I_F):Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, und unterstützt die Helligkeitskalibrierung und Effizienzberechnungen.
• Lichtstärke gegenüber Umgebungstemperatur:Zeigt das Derating der Lichtleistung bei steigender Temperatur, wichtig für Hochtemperaturanwendungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Grafik, die die relative Intensität über die Wellenlängen zeigt und den 595-nm-Peak und die 15-nm-Halbwertsbreite bestätigt.

Designer sollten für diese Grafiken das vollständige Datenblatt des Herstellers konsultieren, um präzise Berechnungen für ihre spezifischen Betriebsbedingungen durchzuführen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen und Zeichnung

Die Anzeige hat eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,2 mm). Die Gehäuseabmessungen werden in einer Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Wichtige Toleranzen sind ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben, und die Pinspitzenverschiebungstoleranz beträgt +0,4 mm. Diese Informationen sind entscheidend für die Gestaltung des Leiterplatten-Footprints, um einen korrekten Sitz und Ausrichtung während der Montage zu gewährleisten.

5.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das Gerät verwendet ein 14-poliges Dual-Inline-Gehäuse (DIP). Es ist alsmultiplexed common anodeAnzeige konfiguriert. Dies bedeutet, dass die Anoden der LEDs für jede Ziffer intern miteinander verbunden sind (gemeinsam), während die Kathoden für jedes Segment (A-G, DP) über die Ziffern hinweg gemeinsam genutzt werden. Die Pinverbindungstabelle wird bereitgestellt:

• Pins 1-7: Kathoden für die Segmente A, B, C, D, E, F, G jeweils.
• Pin 8: Gemeinsame Kathode für die drei Dezimalpunkte (DP1, DP2, DP3).
• Pins 9, 10, 11: Gemeinsame Anoden für Ziffer 3, Ziffer 2 und Ziffer 1 jeweils.
• Pin 12: Gemeinsame Anode für die beiden rechten Dezimalpunkte (DP4, DP5).
• Pins 13, 14: Kathoden für DP5 bzw. DP4.

Das interne Schaltbild bestätigt diese Multiplex-Anordnung visuell und zeigt drei Sätze von 7-Segment-LEDs, deren Anoden mit den Ziffernleitungen und deren Kathoden mit den Segmentleitungen verbunden sind.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Als Durchsteckbauelement ist die primäre Montagemethode Wellenlöten oder manuelles Löten. Der angegebene kritische Parameter ist das maximale Löttemperaturprofil: 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene. Während der Montage darf die Temperatur des Bauteilkörpers selbst die maximale Lagertemperatur von 105°C nicht überschreiten. Ein sachgemäßer Umgang, um mechanische Belastungen der Pins und des Epoxid-Gehäuses zu vermeiden, wird empfohlen. Bauteile sollten bis zur Verwendung in ihrer original Feuchtigkeitssperrbeutel in einer kontrollierten Umgebung gelagert werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTC-5689KY. Das Suffix "KY" bezeichnet wahrscheinlich die Farbe (Bernstein Gelb) und möglicherweise andere spezifische Attribute. Das Gerät wird als "AlInGaP Bernstein Gelb Multiplex Common Anode Right Hand Decimal"-Anzeige beschrieben. Die Standardverpackung für solche DIP-Bauteile erfolgt typischerweise in antistatischen Röhrchen oder Tabletts. Designer sollten die genaue Verpackungsmenge (z.B. 50 Stück pro Röhrchen) beim Distributor oder Hersteller bestätigen.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Prüf- und Messgeräte:Digitale Multimeter, Frequenzzähler, Netzteile.
• Industriesteuerungen:Pultinstrumente für Temperatur-, Druck-, Geschwindigkeits- oder Zähleranzeigen.
• Haushaltsgeräte:Mikrowellenherde, Audiogeräte, ältere Modelluhren/Timer.
• Automobilzubehör:Instrumente und Anzeigen, bei denen hohe Helligkeit erforderlich ist.

8.2 Kritische Designhinweise

1. Ansteuerschaltung:Da es sich um eine Common-Anode-Multiplex-Anzeige handelt, benötigt sie einen Treiber-IC oder Mikrocontroller, der Senkenstrom (zum Ansteuern der Segmentkathoden) und Quellenstrom (zum Ansteuern der Ziffernanoden) liefern kann. Richtige strombegrenzende Widerstände sind für jede Segmentkathodenleitung zwingend erforderlich.
2. Multiplexing:Die Ziffern werden nacheinander in schneller Folge beleuchtet. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein (typischerweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden. Das Tastverhältnis bestimmt die wahrgenommene Helligkeit; der Spitzenstrom kann gemäß Datenblatt höher sein als der DC-Nennwert.
3. Thermisches Management:Halten Sie sich an die Durchlassstrom-Derating-Kurve über 25°C. Reduzieren Sie in Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur den Betriebsstrom, um innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben.
4. Betrachtungswinkel:Der weite Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber das Leiterplatten-Layout sollte die Anzeige für optimale Sichtlinien des Benutzers positionieren.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren GaP (Galliumphosphid) oder Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) gelben LEDs bietet die AlInGaP-Technologie im LTC-5689KY eine deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit. Dies führt bei gleichem Treiberstrom zu besserer Sichtbarkeit bei hellen Bedingungen oder über größere Entfernungen. Das Schwarz-Weiß-Segment-Design bietet einen höheren Kontrast als vollständig diffuse Gehäuse. Im Vergleich zu modernen SMD (Surface-Mount Device) 7-Segment-Anzeigen ist diese Durchsteckversion einfacher zu prototypisieren und kann für Anwendungen bevorzugt werden, die eine höhere Robustheit gegen Vibrationen oder manuelle Reparatur erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der Spitzen-Durchlassstrom-Bewertung (60 mA bei 1 kHz, 10 % Tastverhältnis)?

A: Diese Bewertung ermöglicht es, die LED während des Multiplexens mit einem höheren Strom zu pulsieren, um eine höhere wahrgenommene Helligkeit zu erreichen. Da jede Ziffer nur für einen Bruchteil der Zeit eingeschaltet ist (z.B. 1/3 Tastverhältnis für 3 Ziffern), bleiben die durchschnittliche Leistung und Wärmeentwicklung innerhalb der Grenzen, während die momentane Lichtleistung heller ist.

F: Wie berechne ich den Wert des strombegrenzenden Widerstands?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5-V-Versorgung, typische V_Fvon 2,6 V und einen gewünschten I_Fvon 20 mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Verwenden Sie für ein konservatives Design immer den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom die Grenzwerte nicht überschreitet.

F: Kann ich diese Anzeige ohne Multiplexing ansteuern?

A: Ja, aber es ist ineffizient. Sie müssten die gemeinsame Anode jeder Ziffer mit V_versorgungverbinden und jede Segmentkathode für alle drei Ziffern gleichzeitig unabhängig steuern. Dies erfordert viel mehr Mikrocontroller-Pins oder Treiberkanäle (7 Segmente x 3 Ziffern = 21 Leitungen gegenüber 7+3=10 Leitungen beim Multiplexing).

11. Praktisches Design- und Verwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen 3-stelligen Voltmeters. Ein Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) liest eine Spannung. Die Firmware skaliert diesen Wert und bestimmt, welche Segmente für jede Ziffer (Hunderter, Zehner, Einer) zu beleuchten sind. Anschließend verwendet sie eine Multiplex-Routine: Sie setzt das Segmentmuster auf den Kathoden-Pins 1-7 und 8/13/14 für Dezimalpunkte, aktiviert dann die Anode für Ziffer 1 (Pin 11) für einige Millisekunden. Dann ändert sie das Segmentmuster für die nächste Zahl und aktiviert die Anode von Ziffer 2 (Pin 10) usw., in einem kontinuierlichen Zyklus. Die strombegrenzenden Widerstände sind in Reihe mit jeder der 7 Hauptsegmentkathodenleitungen (Pins 1-7) geschaltet. Die Helligkeit kann durch Variation des Tastverhältnisses oder des Werts der strombegrenzenden Widerstände innerhalb der spezifizierten Grenzen eingestellt werden.

12. Einführung in das technische Prinzip

Eine 7-Segment-Anzeige ist eine Anordnung von Leuchtdioden (LEDs) in einem Achter-Muster. Durch selektives Beleuchten bestimmter Segmente (bezeichnet mit A bis G) kann jede Ziffer von 0 bis 9 dargestellt werden. Das LTC-5689KY enthält drei solcher Ziffernanordnungen in einem Gehäuse. Multiplexing ist eine Technik, bei der diese Ziffern denselben Satz von Segmentsteuerleitungen gemeinsam nutzen. Zu jedem Zeitpunkt ist nur eine Ziffer eingeschaltet, aber durch schnelles Durchschalten nimmt das menschliche Auge alle Ziffern als kontinuierlich beleuchtet wahr. Dies reduziert die Anzahl der erforderlichen Steuerpins und den Stromverbrauch erheblich. Das verwendete AlInGaP-Halbleitermaterial emittiert Licht, wenn Elektronen mit Löchern über die Bandlücke des Materials rekombinieren, die so ausgelegt ist, dass sie Photonen mit einer Wellenlänge von etwa 595 nm (bernsteingelb) entspricht.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend in der Displaytechnologie geht stark in Richtung Oberflächenmontage-Bauteile (SMDs) für automatisierte Montage, höhere Dichte und flachere Designs. Während Durchsteckanzeigen wie das LTC-5689KY für Robustheit, Servicefreundlichkeit und bestimmte industrielle Anwendungen nach wie vor wichtig sind, entscheiden sich neue Designs oft für SMD-7-Segment-Module oder zunehmend für Punktmatrix-OLED- oder LCD-Displays, die alphanumerische und grafische Fähigkeiten bieten. Für rein numerische Ausgaben, bei denen extreme Helligkeit, ein breiter Temperaturbereich und Einfachheit entscheidend sind, haben LED-7-Segment-Anzeigen, insbesondere solche mit effizienten Materialien wie AlInGaP, jedoch weiterhin eine stabile Marktposition. Entwicklungen konzentrieren sich auf die Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt), die Verbesserung der Kontrastverhältnisse und die Bereitstellung größerer Betrachtungswinkel in kleineren Bauformen.