LTP-3362JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen einer zweistelligen, alphanumerischen 17-Segment-Licht emittierenden Diode (LED) mit einer Zeichenhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm). Die Baugruppe ist für eine klare, gut lesbare Zeichendarstellung in Anwendungen konzipiert, die die Anzeige numerischer und begrenzter alphabetischer Informationen erfordern. Ihr Kernaufbau nutzt fortschrittliche AS-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Hyper-Rot-LED-Chips, die auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen sind. Diese Technologiewahl ist entscheidend für das Erreichen der spezifischen Farb- und Leistungsmerkmale, die in diesem Datenblatt beschrieben sind. Das visuelle Design zeichnet sich durch eine schwarze Front mit weißen Segmenten aus, eine Kombination, die für hohen Kontrast und ein ausgezeichnetes Zeichenbild unter verschiedenen Lichtverhältnissen optimiert ist.

1.1 Kernvorteile und Zielanwendungen

Die Anzeige bietet mehrere wesentliche Vorteile, die sie für eine Reihe elektronischer Produkte geeignet macht. Ihr geringer Leistungsbedarf ist ein bedeutender Vorteil für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte. Die hohe Helligkeit und der hohe Kontrast gewährleisten die Lesbarkeit sowohl bei schwachem als auch bei hellem Umgebungslicht. Ein großer Betrachtungswinkel ermöglicht es, die angezeigten Informationen aus verschiedenen Positionen klar zu erkennen, was für Unterhaltungselektronik, Messgeräte und öffentliche Informationsanzeigen entscheidend ist. Die der LED-Technologie inhärente Festkörperzuverlässigkeit gewährleistet eine lange Betriebsdauer und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Stößen und Vibrationen im Vergleich zu anderen Anzeigetechnologien wie Vakuum-Fluoreszenz- oder Glühlampentypen. Diese Anzeige wird nach Lichtstärke kategorisiert, d.h. die Einheiten werden nach ihrer Lichtausbeute gebinnt oder sortiert, um Konsistenz in Produktionsläufen zu ermöglichen. Typische Anwendungen sind digitale Panel-Meter, Prüfgeräte, Medizingeräte, Kassenterminals, Industrie-Bedienfelder und Automobil-Kombiinstrumente, wo eine klare, zuverlässige alphanumerische Ausgabe erforderlich ist.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und physikalischen Parameter, die die Leistung und Grenzen der Anzeige definieren.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte im Schaltungsdesign vermieden werden.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies ist die maximale Leistung, die ein einzelnes LED-Segment als Wärme abführen kann, ohne Beschädigungsrisiko.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA. Dieser Strom ist nur unter spezifischen gepulsten Bedingungen (1 kHz Frequenz, 10 % Tastverhältnis) zulässig, um eine höhere momentane Helligkeit ohne Überhitzung zu erreichen. Er ist nicht für den kontinuierlichen Gleichstrombetrieb vorgesehen.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dies ist der empfohlene Maximalstrom für den stationären Betrieb. Der Derating-Faktor von 0,33 mA/°C zeigt an, dass dieser Maximalstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um Überhitzung zu verhindern.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den LED-Übergang durchschlagen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb und die Lagerung innerhalb dieses Temperaturbereichs ausgelegt.
• Lötbedingung:260°C für 3 Sekunden, wobei die Lötspitze mindestens 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Bauteils gehalten werden muss. Dies ist eine kritische Richtlinie für Wellen- oder Handlötung, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, die unter festgelegten Testbedingungen gemessen werden. Es sind die Werte, die Entwickler für Schaltungsberechnungen und Leistungserwartungen verwenden sollten.

• Mittlere Lichtstärke pro Segment (I_V):200 μcd (min), 600 μcd (typ) bei I_F= 1 mA. Dies ist ein Maß für die Lichtausbeute. Der große Bereich deutet auf einen Binning-Prozess hin; Entwickler müssen den Minimalwert berücksichtigen, um ausreichende Helligkeit sicherzustellen.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (typ) bei I_F= 20 mA. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgangsleistung am stärksten ist, was die Farbe in den Hyper-Rot-Bereich des Spektrums einordnet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typ). Dies gibt die spektrale Reinheit oder die Streuung der um den Peak emittierten Wellenlängen an. Ein Wert von 20 nm ist typisch für AlInGaP-Rot-LEDs.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):639 nm (typ). Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die der Farbe der LED am besten entspricht, leicht unterschiedlich von der Spitzenwellenlänge aufgrund der Empfindlichkeitskurve des Auges.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,0 V (min), 2,6 V (typ) bei I_F= 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über einem LED-Segment im Betrieb. Strombegrenzungswiderstände müssen unter Verwendung des maximal zu erwartenden V_Fberechnet werden, um sicherzustellen, dass der Strom die Grenzwerte nicht überschreitet.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 μA (max) bei V_R= 5 V. Dies ist der geringe Leckstrom, der fließt, wenn die LED innerhalb ihrer Maximalwerte in Sperrrichtung vorgespannt ist.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m):2:1 (max). Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils und gewährleistet so ein einheitliches Erscheinungsbild.

2.3 Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass das Gerät \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies impliziert einen Binning- oder Sortierprozess nach der Fertigung. Während hier keine spezifischen Bin-Codes aufgeführt sind, beinhaltet die Praxis typischerweise das Gruppieren von Anzeigen basierend auf der gemessenen Lichtausbeute (z.B. eine \"helle\" und eine \"Standard\"-Klasse), um Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge zu gewährleisten. Entwickler, die diese Komponente beziehen, sollten nach verfügbaren Klassen fragen, wenn eine enge Helligkeitsgleichmäßigkeit über mehrere Einheiten für ihre Anwendung kritisch ist. Der Durchlassspannungsbereich (V_F) (2,0V bis 2,6V) deutet auch auf ein mögliches Binning der Durchlassspannung hin, was das Netzteil-Design beeinflussen kann.

3. Mechanische, Schnittstellen- und Montageinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen und Pinbelegung

Die Anzeige ist in einem Standard-Zweistellig-LED-Gehäuse untergebracht. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders spezifiziert. Entwickler müssen den genauen Footprint und die Höhe in ihre Leiterplatten- und Gehäusedesigns integrieren. Die Pin-Verbindungstabelle ist für die korrekte Ansteuerung unerlässlich. Das Gerät verwendet eine gemultiplextes gemeinsames Kathoden-Konfiguration: Pin 4 ist die gemeinsame Kathode für Ziffer 1, und Pin 10 ist die gemeinsame Kathode für Ziffer 2. Die verbleibenden Pins (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20) sind Anoden für die einzelnen Segmente (A bis U, einschließlich DP für Dezimalpunkt). Pin 14 ist als \"Keine Verbindung\" (NC) gekennzeichnet. Diese Konfiguration ermöglicht es, die beiden Ziffern unabhängig voneinander mittels Zeitmultiplexing anzusteuern, wodurch die Gesamtzahl der benötigten Treiberpins reduziert wird.

3.2 Internes Schaltbild und Ansteuerungsmethode

Das interne Schaltbild zeigt die gemultiplextes gemeinsame Kathoden-Anordnung. Alle entsprechenden Segment-Anoden (z.B. alle 'A'-Segmente) zwischen den beiden Ziffern sind intern verbunden. Um ein Segment auf einer bestimmten Ziffer zu beleuchten, muss dessen Anoden-Pin auf High-Pegel gesetzt werden (mit entsprechender Strombegrenzung), während die Kathode der Zielziffer auf Low-Pegel gezogen wird. Durch schnelles Durchschalten, welche Ziffernkathode aktiv ist, und Setzen der Anoden für das gewünschte Muster, erscheinen beide Ziffern kontinuierlich beleuchtet. Diese Methode erfordert einen Mikrocontroller oder einen dedizierten Treiber-IC, der Multiplexing beherrscht.

3.3 Löt- und Montagerichtlinien

Die strikte Einhaltung der Lötbedingung (260°C für 3 Sekunden) ist von größter Bedeutung. Das Überschreiten dieser Zeit oder Temperatur kann die internen Bonddrähte beschädigen, das LED-Epoxid verschlechtern oder das Gehäuse delaminieren. Für Reflow-Lötung muss ein Profil verwendet werden, das dieser thermischen Grenze entspricht. Der Hinweis, die Lötspitze unterhalb der Auflageebene zu halten, hilft, eine direkte Wärmeübertragung zum LED-Chip über die Anschlüsse zu verhindern. Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden, um die Halbleiterübergänge zu schützen.

4. Leistungsanalyse und Anwendungsüberlegungen

4.1 Typische Kennlinien

Während die spezifischen Graphen hier nicht im Text wiedergegeben sind, würden typische Kurven für ein solches Gerät Folgendes umfassen:Durchlassstrom (I_F) vs. Durchlassspannung (V_F):Diese exponentielle Kurve zeigt die Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die Kniespannung liegt bei etwa 2,0V, danach steigt der Strom bei kleinen Spannungsänderungen stark an, was die Notwendigkeit einer strombegrenzenden Schaltung unterstreicht.Lichtstärke (I_V) vs. Durchlassstrom (I_F):Diese Kurve ist bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear, kann aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen. Sie hilft Entwicklern, einen Betriebsstrom zu wählen, um die gewünschte Helligkeit effizient zu erreichen.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Dies zeigt die Reduzierung der Lichtausbeute mit steigender Temperatur, was für Designs, die in heißen Umgebungen arbeiten, entscheidend ist.Spektrale Verteilung:Eine Darstellung, die die Intensität des emittierten Lichts über die Wellenlängen zeigt, zentriert um 650 nm mit einer Halbwertsbreite von ~20 nm.

4.2 Designüberlegungen und Anwendungsvorschläge

Strombegrenzung:Ein Reihenwiderstand ist für jede Anodenleitung (oder eine Konstantstromquelle) zwingend erforderlich, um den Durchlassstrom festzulegen. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie den maximalen V_F-Wert (2,6V) aus dem Datenblatt, um sicherzustellen, dass der Strom unter allen Bedingungen den gewählten I_F-Wert (z.B. 20 mA) niemals überschreitet.Multiplexing-Treiber:Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins oder ein dedizierter LED-Treiber-IC (wie ein MAX7219 oder HT16K33) wird benötigt, um die Multiplexing-Sequenz, die Aktualisierungsrate und die Helligkeitssteuerung zu verwalten. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein (>60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.Verlustleistung:Berechnen Sie die Gesamtleistung: Für ein Segment bei 20 mA und 2,6V beträgt P = 52 mW. Bei mehreren eingeschalteten Segmenten muss sichergestellt werden, dass die thermischen Grenzen des Gehäuses nicht überschritten werden, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber berücksichtigen Sie die primäre Betrachtungsrichtung, wenn die Anzeige in einem Gehäuse montiert wird, um Schattenwurf durch den Rahmen zu vermeiden.

4.3 Vergleich und häufige Fragen

Vergleich mit anderen Technologien:Im Vergleich zu 7-Segment-Anzeigen ermöglicht das 17-Segment-Format eine besser lesbare Darstellung alphabetischer Zeichen (A-Z), wenn auch nicht so umfassend wie eine Punktmatrixanzeige. Die AlInGaP-Technologie bietet eine höhere Effizienz und bessere Temperaturstabilität als ältere GaAsP- oder GaP-Rot-LEDs.Typische Anwenderfragen: F: Kann ich diese Anzeige mit einer Konstantspannungsquelle ohne Widerstände betreiben?A: Nein. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (2,0-2,6V). Eine für einen durchschnittlichen V_F-Wert eingestellte Konstantspannung könnte eine LED mit einem niedrigen V_F-Wert überlasten und zu vorzeitigem Ausfall führen. Verwenden Sie immer eine Strombegrenzung.F: Warum ist der Spitzenstrom (90 mA) höher als der Dauerstrom (25 mA)?A: Die LED kann kurze, hochstromige Pulse für Spitzenhelligkeit (z.B. zum Hervorheben) verkraften, weil die thermische Energie keine Zeit hat, sich aufzubauen und den Übergang zu beschädigen. Die mittlere Leistung muss dennoch innerhalb der Grenzen bleiben.F: Was ist der Zweck des \"Keine Verbindung\"-Pins?A: Er dient oft als mechanischer Platzhalter, um die Pinanzahl mit anderen Produkten einer Familie zu standardisieren oder strukturelle Symmetrie zu bieten. Er darf mit keiner Schaltung verbunden werden.

5. Technische Prinzipien und Kontext

5.1 Zugrundeliegende Technologie: AlInGaP auf GaAs

Die kernlichtemittierende Struktur ist ein Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Heteroübergang, der epitaktisch auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen ist. Durch Anpassen der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor im Kristallgitter kann die Bandlückenenergie – und somit die emittierte Wellenlänge – präzise eingestellt werden. Dieses Materialsystem ist besonders effizient für die Herstellung hochheller roter, orangefarbener und gelber LEDs. Die Bezeichnung \"Hyper Rot\" bezieht sich typischerweise auf eine spezifische Zusammensetzung, die eine tiefrote Farbe mit hoher Lichtausbeute ergibt. Das GaAs-Substrat ist für das emittierte Licht undurchsichtig, daher ist die Bauteilstruktur für die Emission durch die Epoxidlinse des Gehäuses von oben ausgelegt.

5.2 Branchenkontext und Trends

Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Datenblatts (2003) stellte die AlInGaP-Technologie einen bedeutenden Fortschritt gegenüber früheren LED-Materialien für rote/orangefarbene LEDs dar. Der Trend bei alphanumerischen Anzeigen hat sich seither zu höherdichten Punktmatrix-Panels und, in jüngerer Zeit, zu organischen LED (OLED)- oder Micro-LED-Anzeigen für mehr Flexibilität und Vollfarbfähigkeit entwickelt. Segmentierte LED-Anzeigen wie diese bleiben jedoch für Anwendungen hochrelevant, die extreme Zuverlässigkeit, lange Lebensdauer, hohe Helligkeit, Einfachheit und niedrige Kosten in monochromen oder begrenzten Farbrollen erfordern. Ihre Festkörpernatur, ihr geringer Stromverbrauch und ihre ausgezeichnete Lesbarkeit gewährleisten ihre weitere Verwendung in industriellen, automobilen und messtechnischen Bereichen, wo diese Eigenschaften von größter Bedeutung sind.