LTC-561JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Rot - 2,6V Durchlassspannung - Geringer Stromverbrauch - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTC-561JD ist ein hochwertiges, dreistelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Der primäre Entwurfsfokus liegt auf der Ermöglichung klarer numerischer Anzeigen in Anwendungen, bei denen Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung ist. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chip-Technologie, die für ihre hohe Lichtausbeute und exzellente Farbreinheit, insbesondere im roten Spektrum, bekannt ist. Dieses spezifische Materialsystem, gewachsen auf einem nicht-transparenten GaAs-Substrat, trägt zur hohen Helligkeit und zum hohen Kontrastverhältnis der Anzeige bei.

Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Segmentmarkierungen, eine Kombination, die gewählt wurde, um Kontrast und Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu maximieren. Eine Schlüsselinnovation dieses Produkts ist seine Optimierung für den Betrieb mit niedrigem Strom. Die Segmente werden sorgfältig getestet und gebinnt, um eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit und Leistung selbst bei Strömen von nur 1 mA pro Segment zu gewährleisten. Dies macht es besonders geeignet für batteriebetriebene Geräte, tragbare Instrumente und alle Systeme, bei denen die Minimierung des Stromverbrauchs wesentlich ist. Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht den RoHS-Umweltrichtlinien.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

• Ziffernhöhe:0,56 Zoll (14,2 mm), bietet eine klare und gut lesbare numerische Anzeige.
• Ausgezeichnete Segmentgleichmäßigkeit:Strenge Tests und Binning gewährleisten eine konsistente Helligkeit und Farbe über alle Segmente und Ziffern hinweg.
• Geringer Leistungsbedarf:Speziell für einen effizienten Betrieb bei sehr niedrigen Treiberströmen ausgelegt, verlängert die Batterielaufzeit.
• Hohe Helligkeit und Kontrast:Die AlInGaP-Technologie und das Grau-Front/Weiß-Segment-Design liefern eine überlegene optische Leistung.
• Großer Betrachtungswinkel:Bietet klare Sichtbarkeit aus einem breiten Blickwinkelbereich.
• Zuverlässigkeit der Festkörpertechnik:LEDs bieten im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien eine lange Betriebsdauer und hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Vibrationen.
• Gebinnt nach Lichtstärke:Produkte werden basierend auf der gemessenen Lichtleistung kategorisiert, was eine präzise Abstimmung in Multi-Display-Anwendungen ermöglicht.
• Bleifreies Gehäuse:Hergestellt in Übereinstimmung mit den RoHS-Vorschriften.

1.2 Bauteilkennzeichnung und Konfiguration

Die Artikelnummer LTC-561JD kennzeichnet eine spezifische Konfiguration: eine multiplexed Common-Anode-Anzeige mit AlInGaP-Hocheffizienz-Rot-LEDs. Sie beinhaltet einen Dezimalpunkt (DP) rechts für jede Ziffer. Diese Common-Anode-Konfiguration ist typisch für Multiplex-Treiber, bei denen die Anoden (gemeinsam für jede Ziffer) sequentiell geschaltet werden, während die entsprechenden Segmentkathoden aktiviert werden.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und beschleunigtem Abbau des LED-Chips führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dieser Wert gilt für kurzzeitige Spitzen, nicht für Dauerbetrieb.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom verringert sich linear um 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Zum Beispiel wäre bei 85°C der maximal zulässige Dauerstrom ungefähr: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA. Diese Reduzierung ist entscheidend für das thermische Management.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.
• Lötbedingungen:Wellen- oder Reflow-Löten sollte durchgeführt werden, wobei sich der Anzeigekörper 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) über der Lötwellen- oder Reflow-Kurve befindet, maximal 3 Sekunden bei 260°C. Die Temperatur des LED-Gehäuses selbst darf während dieses Prozesses seinen Maximalwert nicht überschreiten.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C unter standardisierten Testbedingungen.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):320 bis 700 ucd (Mikrocandela) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Diese große Bandbreite zeigt an, dass das Bauteil gebinnt wird; spezifische Einheiten fallen in eine Teilmenge dieses Bereichs. Der Test bei 1 mA unterstreicht seine Fähigkeit bei niedrigem Strom.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):656 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Leistungsabgabe am größten ist, charakteristisch für tiefrote AlInGaP-LEDs.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):22 nm (typisch). Dies misst die Breite des emittierten Spektrums; ein kleinerer Wert zeigt ein monochromatischeres (reineres) Licht an.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):640 nm (typisch). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die Farbe definiert. Sie ist etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge.
• Durchlassspannung pro Chip (V_F):2,1V bis 2,6V bei I_F=20 mA. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung über diesen gesamten Bereich ausreichend Spannung bereitstellen kann, um den gewünschten Strom zu erreichen. Eine Toleranz von ±0,1V ist spezifiziert.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.Wichtig:Dieser Parameter dient nur Testzwecken. Das Bauteil ist nicht für Dauerbetrieb unter Sperrvorspannung ausgelegt, was Schäden verursachen kann.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:Maximal 2:1 innerhalb eines ähnlichen Lichtleistungs-Bins bei I_F=10 mA. Das bedeutet, das dunkelste Segment sollte nicht weniger als halb so hell sein wie das hellste Segment innerhalb derselben Einheit oder eines abgestimmten Loses, um visuelle Gleichmäßigkeit zu gewährleisten.
• Übersprechen:≤2,5%. Dies bezieht sich auf unerwünschte Beleuchtung eines Segments, wenn ein benachbartes Segment angesteuert wird, verursacht durch interne optische oder elektrische Leckage.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LTC-561JD verwendet ein Binning-System hauptsächlich fürLichtstärke. Wie in den Kenngrößen vermerkt, reicht die mittlere Lichtstärke von 320 bis 700 ucd. Einheiten werden getestet und in spezifische Intensitäts-Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsstufen auszuwählen, was besonders kritisch ist, wenn mehrere Anzeigen nebeneinander in einem einzigen Produkt verwendet werden, um merkliche Helligkeitsunterschiede (Farbton-Ungleichmäßigkeit) zu vermeiden. Das Datenblatt empfiehlt, für Mehrfachanwendungen Anzeigen aus demselben Bin zu wählen. Obwohl für dieses Modell nicht explizit detailliert, kann Binning auch die Durchlassspannung (V_F) bis zu einem gewissen Grad umfassen, angesichts ihrer spezifizierten Toleranz, um eine einfachere Stromabstimmung in Multiplex- oder Parallel-Treiber-Szenarien zu gewährleisten.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnung

Die Anzeige hat einen Standard-Dual-Inline-Package (DIP)-Footprint. Wichtige Abmessungen umfassen eine Gesamtmodulgröße von ungefähr 37,70 mm (Länge) x 15,24 mm (Breite). Die Ziffernhöhe beträgt 14,22 mm (0,560 Zoll). Die Pins haben einen Rastermaß von 2,54 mm (0,100 Zoll), was der Standardabstand für Durchsteckbauteile ist. Die Auflageebene ist klar definiert, und die Zeichnung beinhaltet einen 8-Grad-Schrägzug an den Seiten. Pin 1 ist typischerweise auf dem Gehäuse markiert, und die Artikelnummer, der Datencode und der Bincode sind ebenfalls auf der Oberseite angegeben.

4.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 12-Pin-Konfiguration. Es verwendet ein Multiplexed-Common-Anode-Design. Das interne Schaltbild zeigt drei Common-Anode-Pins, einen für jede Ziffer (Ziffer 1, Ziffer 2, Ziffer 3: Pins 12, 9, 8 jeweils). Die sieben Segmentkathoden (A, B, C, D, E, F, G) und die Dezimalpunkt (DP)-Kathode sind über alle Ziffern hinweg gemeinsam geschaltet und mit ihren jeweiligen Pins verbunden. Pin 6 ist als \"No Connection\" (N/C) gekennzeichnet. Diese Pinbelegung ist Standard, um die Anzeige in einem Zeitmultiplex-Verfahren anzusteuern, bei dem jede Ziffer in schneller Folge beleuchtet wird.

5. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische Leistungskurven, die für detaillierte Entwicklungen wesentlich sind. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht vollständig detailliert sind, würden Standardkurven für ein solches Bauteil typischerweise beinhalten:

• I-V (Strom-Spannungs)-Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung, hebt die Schwellspannung (~2V) und den dynamischen Widerstand der LED hervor.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs I_F):Diese Kurve ist entscheidend, um den benötigten Treiberstrom für eine gewünschte Helligkeit zu bestimmen. Sie ist typischerweise über einen Bereich linear, kann aber bei hohen Strömen sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_Vvs T_a):Zeigt, wie die Lichtleistung abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Dies informiert über thermisches Design und Stromreduzierung.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zeigt das Maximum bei 656 nm und die spektrale Halbwertsbreite von 22 nm.

Entwickler sollten die vollständigen Datenblatt-Graphen konsultieren, um Effizienz, Helligkeit und Langlebigkeit für ihre spezifischen Betriebsbedingungen zu optimieren.

6. Löt-, Montage- und Lagerrichtlinien

6.1 Löten

Die empfohlene Lötbedingung ist maximal 3 Sekunden bei 260°C, wobei sich der Anzeigekörper mindestens 1,6 mm über der Auflageebene befindet. Dies verhindert, dass übermäßige Hitze über die Pins aufsteigt und die internen LED-Chips und das Epoxidharz beschädigt. Standard-Wellen- oder Reflow-Lötprofile für Durchsteckbauteile können verwendet werden, vorausgesetzt, die Gehäusetemperaturgrenze wird nicht überschritten. Vermeiden Sie das Ausüben mechanischer Kräfte auf den Anzeigekörper während der Montage.

6.2 Lagerbedingungen

Für die Langzeitlagerung sollte das Produkt in seiner Originalverpackung bleiben. Die empfohlenen Umgebungsbedingungen sind eine Temperatur zwischen 5°C und 30°C und eine relative Luftfeuchtigkeit unter 60% RH. Lagerung außerhalb dieser Bedingungen, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, kann zur Oxidation der verzinnten Pins führen, was möglicherweise eine erneute Verzinnung vor der Verwendung in automatisierten Montageprozessen erfordert. Kondensation sollte vermieden werden.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Tragbare und batteriebetriebene Geräte:Multimeter, Handmessgeräte, medizinische Monitore, wo niedriger Stromverbrauch oberste Priorität hat.
• Industrielle Instrumentierung:Pultmessgeräte, Prozessregler, Timer-Anzeigen.
• Unterhaltungselektronik:Haushaltsgeräte, Audioequipment, Fitnessgeräte-Displays.
• Automotive Aftermarket-Displays:Wo großer Temperaturbereich und Zuverlässigkeit benötigt werden (vorbehaltlich spezifischer Qualifikation).

7.2 Kritische Designüberlegungen

• Ansteuerungsmethode:Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber Konstantspannungs-Ansteuerung dringend empfohlen. Sie gewährleistet eine konsistente Lichtstärke unabhängig von Schwankungen der Durchlassspannung (V_F) zwischen Segmenten oder Einheiten und über die Temperatur.
• Strombegrenzung:Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass der Strom zu jedem Segment auf einen sicheren Wert begrenzt wird, unter Berücksichtigung sowohl der Dauer- als auch der Spitzenwerte, und muss die thermische Reduzierung bei hohen Umgebungstemperaturen berücksichtigen.
• Multiplex-Schaltung:Für das Common-Anode-Design wird ein geeigneter Treiber-IC (wie ein Multiplex-LED-Treiber oder ein Mikrocontroller mit ausreichender Stromsenken/-quellen-Fähigkeit) benötigt, um sequentiell die Anode jeder Ziffer zu aktivieren, während Strom durch die gewünschten Segmentkathoden gesenkt wird. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein, um wahrnehmbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz).
• Sperrspannungsschutz:Die Treiberschaltung sollte einen Schutz (z.B. Dioden in Reihe oder parallel) enthalten, um das Anlegen von Sperrvorspannung oder Spannungstransienten während des Ein-/Ausschaltens zu verhindern, was zu Metallmigration und Ausfall führen kann.
• Thermisches Management:Während das Bauteil selbst keinen thermischen Pad hat, hilft eine ausreichende Luftzirkulation und die Vermeidung der Platzierung in der Nähe anderer Wärmequellen auf der Leiterplatte, niedrigere Sperrschichttemperaturen aufrechtzuerhalten, was Lichtleistung und Lebensdauer erhält.
• Optische Schnittstelle:Wenn eine Frontplatte oder ein Filter verwendet wird, stellen Sie sicher, dass ein kleiner Luftspalt vorhanden ist, und lassen Sie sie nicht direkt gegen die Oberfläche der Anzeige drücken, insbesondere wenn ein dekorativer Film angebracht ist, da dies dazu führen kann, dass der Film verrutscht.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTC-561JD liegt in ihrerOptimierung für niedrigen Strom. Viele Standard-7-Segment-Anzeigen sind bei 10 mA oder 20 mA charakterisiert. Die Tatsache, dass dieses Bauteil Schlüsselparameter wie Lichtstärke bei 1 mA spezifiziert und Segmentabgleich bei einem so niedrigen Treiberpegel garantiert, ist ein bedeutender Vorteil für stromsparende Designs. Darüber hinaus bietet die Verwendung vonAlInGaP-Technologie eine höhere Effizienz und potenziell bessere Farbstabilität über Temperatur und Lebensdauer im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid)-Rot-LEDs. Ihre Common-Anode-, Multiplex-Pinbelegung ist industrieüblich und gewährleistet Kompatibilität mit einer breiten Palette von Treiberschaltungen und Mikrocontrollern.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nicht direkt für konstante Beleuchtung. Die Durchlassspannung beträgt max. ~2,6V. Ein Vorwiderstand zur Strombegrenzung ist erforderlich. Für Multiplexing benötigen Sie externe Transistoren, um die Common-Anodes zu schalten (die möglicherweise bei höherem Strom liegen), und wahrscheinlich Puffer für die Segmentkathoden, da die Stromgrenzen von Mikrocontroller-Pins oft für mehrere Segmente zu niedrig sind.

F: Was bedeutet \"gebinned für Lichtstärke\" für mein Design?

A: Es bedeutet, dass Sie Teile aus einem spezifischen Helligkeitsbereich bestellen können. Wenn Ihr Design mehrere Anzeigen verwendet, stellt die Bestellung aus demselben Bin-Code sicher, dass alle eine ähnliche Helligkeit haben und ein fleckiges Erscheinungsbild vermieden wird. Für eine einzelne Anzeige funktioniert jedes Bin innerhalb des 320-700 ucd Bereichs, aber die Helligkeit variiert.

F: Der maximale Dauerstrom ist 25mA bei 25°C. Welchen Strom sollte ich für den Normalbetrieb verwenden?

A: Für Zuverlässigkeit und Langlebigkeit ist es üblich, LEDs unterhalb ihres absoluten Maximalwerts zu betreiben. Ein typischer Betriebsstrom könnte 10-20 mA sein, abhängig von der benötigten Helligkeit und der thermischen Umgebung. Verwenden Sie die I_Vvs. I_F-Kurve, um den Strom auszuwählen, der Ihre Zielhelligkeit liefert.

F: Warum ist Sperrvorspannung so gefährlich für LEDs?

A: LEDs sind nicht dafür ausgelegt, Sperrspannung wie normale Dioden zu blockieren. Das Anlegen selbst einer moderaten Sperrspannung (wie die 5V-Testbedingung) kann hohe Leckströme verursachen und mit der Zeit zu Elektromigration innerhalb des Halbleiterchips führen, was Kurzschlüsse verursacht oder die Leckage dauerhaft erhöht.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf eines stromsparenden digitalen Timers

Ein Entwickler erstellt einen batteriebetriebenen Küchentimer, der monatelang mit einem Satz AA-Batterien laufen muss. Die LTC-561JD wird für ihre Anzeige ausgewählt. Der Mikrocontroller arbeitet mit 3,3V. Das Design verwendet einen dedizierten LED-Treiber-IC mit Konstantstromausgängen, die für 2 mA pro Segment konfiguriert sind. Dieser niedrige Strom ist dank der hohen Effizienz der Anzeige bei niedrigem Strom für Innenraumhelligkeit ausreichend. Der Treiber übernimmt das Multiplexing und durchläuft die drei Ziffern mit 200 Hz. Die Common-Anode-Pins werden von den Zifferntreibern des Treibers angesteuert, und die Segmentpins sind mit seinen Konstantstromsenken verbunden. Eine Schottky-Diode ist in Reihe mit der Stromversorgung zu jeder Common-Anode geschaltet, um vor versehentlicher umgekehrter Polarität vom Treiber zu schützen. Der durchschnittliche Stromverbrauch der Anzeige bleibt unter 5 mA, was sie ideal für eine verlängerte Batterielaufzeit macht.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine 7-Segment-LED-Anzeige ist eine Anordnung von Leuchtdioden in einem Achter-Muster. Jedes der sieben Segmente (bezeichnet mit A bis G) ist eine individuelle LED (oder eine Reihen-/Parallel-Kombination von LED-Chips). Eine zusätzliche LED wird für den Dezimalpunkt (DP) verwendet. In einer Common-Anode-Konfiguration wie der LTC-561JD sind die Anoden aller LEDs für eine einzelne Ziffer miteinander verbunden und an einen gemeinsamen Pin angeschlossen. Die Kathoden jedes Segmenttyps (A, B, C, usw.) sind über alle Ziffern hinweg miteinander verbunden. Um ein bestimmtes Segment auf einer bestimmten Ziffer zu beleuchten, wird die Common-Anode für diese Ziffer mit einer positiven Versorgungsspannung verbunden (durch eine strombegrenzende Schaltung), und die Kathode für das gewünschte Segment wird mit Masse verbunden (oder an eine Stromsenke). Um Zahlen anzuzeigen, werden mehrere Segmente gleichzeitig beleuchtet. Um mehrere Ziffern mit weniger Pins zu steuern, wird Multiplexing verwendet: Der Controller durchläuft schnell jede Ziffer und beleuchtet nur während ihres Zeitfensters die entsprechenden Segmente für diese Ziffer. Die Nachbildwirkung des menschlichen Auges verschmilzt diese schnellen Blitze zu einer stabilen, mehrstelligen Zahl.

12. Technologietrends und Entwicklungen

Der Trend in der Displaytechnologie, einschließlich segmentierter LED-Anzeigen, geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, geringeren Stromverbrauchs und verbesserter Integration. Während die Kern-AlInGaP-Technologie für Rot/Orange/Gelb ausgereift ist, bringen Prozessverbesserungen im Laufe der Zeit leicht höhere Effizienz. Es gibt eine wachsende Betonung auf \"Drop-in\"-Kompatibilität und Treiberintegration. Einige neuere Anzeigen können eingebaute strombegrenzende Widerstände oder sogar einfache Logik (wie BCD-zu-7-Segment-Decoder) enthalten, um die Schnittstelle für Mikrocontroller zu vereinfachen. Darüber hinaus treibt die Nachfrage nach breiteren Farbpaletten und neuen Anwendungen (wie ultra-stromsparende IoT-Geräte) Displays voran, die Lesbarkeit bei Sonnenlicht (hoher Kontrast) beibehalten oder noch niedrigere minimale Betriebsströme bieten. Die Prinzipien des Multiplexing und der Ansteuerung bleiben für diese Komponentenklasse jedoch grundsätzlich konsistent.