LTD-322JG LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll Ziffernhöhe - Grün (571nm) - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTD-322JG ist eine hochleistungsfähige, festkörperbasierte numerische Anzeigekomponente, die für Anwendungen konzipiert ist, die klare, helle und zuverlässige numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung numerischer Daten, typischerweise der Ziffern 0 bis 9, mithilfe einer Sieben-Segment-Konfiguration. Die Kerntechnologie basiert auf dem Halbleitermaterial Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), das speziell für hocheffiziente Lichtemission im grün-gelben Spektrum entwickelt wurde. Dieses Bauteil wird als Duplex-Anzeige mit gemeinsamer Kathode kategorisiert, was bedeutet, dass es zwei unabhängige Ziffernelemente in einem einzigen Gehäuse enthält, die jeweils einen gemeinsamen Kathodenanschlusspunkt teilen. Dies vereinfacht den Schaltungsentwurf für Multiplexing-Anwendungen erheblich.

Die Anzeige verfügt über ein schwarzes Ziffernblatt mit weißen Segmenten, eine Designwahl, die den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen, selbst in hell erleuchteten Umgebungen, signifikant verbessert. Die Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm) bietet einen optimalen Kompromiss zwischen guter Lesbarkeit aus angemessener Entfernung und einem kompakten Formfaktor, der sich für die Integration in platzbeschränkte elektronische Baugruppen wie Prüfgeräte, Industrie-Steuerpulte, Messinstrumente, Haushaltsgeräte und Kassenterminals eignet.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Optische Eigenschaften

Die optische Leistung wird durch mehrere Schlüsselparameter definiert, die unter standardisierten Testbedingungen gemessen werden. DieMittlere Lichtstärke (Iv)wird mit einem typischen Wert von 800 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA spezifiziert. Dieser Parameter gibt die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit der beleuchteten Segmente an. Der weite Bereich (Min: 320 µcd, Typ: 800 µcd) deutet auf ein Binning-System für die Intensität hin, das in der LED-Fertigung üblich ist, um Bauteile mit ähnlicher Ausgangsleistung zu gruppieren.

DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt 571 Nanometer (nm), und diedominante Wellenlänge (λd)beträgt 572 nm, beide gemessen bei IF=20mA. Diese Werte ordnen das emittierte Licht eindeutig in den grünen Farbbereich ein. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 15 nm, was die spektrale Reinheit oder die Bandbreite der emittierten Wellenlängen beschreibt; eine schmalere Halbwertsbreite deutet auf eine monochromatischere, reine grüne Farbe hin. DasLichtstärke-Anpassungsverhältnisist mit maximal 2:1 spezifiziert. Dies ist ein kritischer Parameter für mehrstellige oder mehrsegmentige Anzeigen, der sicherstellt, dass die Helligkeitsvariation zwischen verschiedenen Segmenten oder Ziffern ein Verhältnis von 2:1 nicht überschreitet und somit ein einheitliches visuelles Erscheinungsbild gewährleistet.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Bauteil. DieAbsolute Maximalwertelegen die Grenzen für den sicheren Betrieb fest. DerDauer-Durchlassstrom pro Segmentist bei 25°C mit 25 mA bewertet, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Dies bedeutet, dass der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C abnimmt, um thermische Schäden zu verhindern. Für den Pulsbetrieb ist einSpitzen-Durchlassstromvon 60 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Pulsbreite von 0,1 ms zulässig, was für Multiplexing-Verfahren nützlich ist, um eine höhere Spitzenhelligkeit zu erreichen.

DieDurchlassspannung pro Segment (VF)hat einen typischen Wert von 2,6V bei IF=20mA (Max: 2,6V, Min: 2,05V). Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie Strom führt, und ist wesentlich für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. DieSperrspannung (VR)ist mit 5V bewertet und gibt die maximale Spannung an, die in Sperrrichtung angelegt werden kann, ohne einen Durchbruch zu verursachen. DerSperrstrom (IR)ist ein Leckage-Parameter, der mit maximal 100 µA bei VR=5V spezifiziert ist.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das Bauteil ist für einenBetriebstemperaturbereichvon -35°C bis +85°C und einen identischenLagertemperaturbereichausgelegt. Dieser weite Bereich gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb unter rauen Umweltbedingungen, von Industriegefrierschränken bis hin zu heißen Motorräumen. DieVerlustleistung pro Segmentbeträgt 70 mW, was zusammen mit der Durchlassspannung und dem -strom die thermische Belastung bestimmt. Die spezifizierteLöttemperaturbeträgt maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein kritischer Parameter für Wellenlöt- oder Reflow-Lötprozesse, um Schäden an den LED-Chips oder dem Epoxid-Gehäuse zu verhindern.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Während das Datenblatt keine komplexe Binning-Matrix explizit detailliert, implizieren die Spezifikationsbereiche für Schlüsselparameter einen Kategorisierungsprozess. Das primäre Binning erfolgt wahrscheinlich für dieLichtstärke, wie in den Merkmalen vermerkt ("KATEGORISIERT FÜR LICHTSTÄRKE"). Bauteile werden getestet und anhand ihrer gemessenen Iv bei 1 mA in Bins sortiert, um sicherzustellen, dass Kunden Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsstufen erhalten. Es kann auch ein implizites Spannungs-Binning geben, da die Durchlassspannung einen spezifizierten Bereich (2,05V bis 2,6V) aufweist. Für farbkritische Anwendungen wirkt die enge Spezifikation der Spitzen-/dominanten Wellenlänge (571-572 nm) als de facto Ein-Bin-System für die Farbe und gewährleistet einen konsistenten Grünton über alle Einheiten.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist aufTypische elektrische / optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Kurven im Text nicht bereitgestellt werden, können Standard-LED-Kurven abgeleitet werden und sind für den Entwurf entscheidend. DieStrom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve)würde die exponentielle Beziehung zeigen und die Einschaltspannung (~2V) sowie den Arbeitsbereich hervorheben. DieLichtstärke-Durchlassstrom-Kennlinie (Iv-IF-Kurve)ist typischerweise über einen Bereich linear und zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom ansteigt. Das Verständnis dieser Beziehung ist entscheidend, um die LED bei der gewünschten Helligkeitsstufe zu betreiben, während die Leistungsgrenzen eingehalten werden. DieLichtstärke-Umgebungstemperatur-Kennlinie (Iv-Ta-Kurve)würde einen Rückgang der Ausgangsleistung bei steigender Temperatur zeigen, was für die Entwicklung von Systemen, die über den spezifizierten Temperaturbereich konsistent arbeiten, von entscheidender Bedeutung ist. DieSpektrale Verteilungskurvewürde die Spitzenwellenlänge und die spektrale Halbwertsbreite visuell darstellen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das Bauteil wird in einem Standard-LED-Anzeigegehäuse geliefert. DieGehäuseabmessungensind in einer Zeichnung referenziert, wobei alle Maße in Millimetern und mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm angegeben sind, sofern nicht anders vermerkt. Diese Zeichnung ist für das Leiterplatten-Layout-Design unerlässlich, um die korrekte Lochplatzierung, Pad-Größe und Bauteilabstände sicherzustellen. DiePinbelegungtabelle liefert die kritische Schnittstellendefinition. Es handelt sich um eine 10-Pin-Konfiguration: Pin 5 ist die gemeinsame Kathode für Ziffer 2, Pin 10 ist die gemeinsame Kathode für Ziffer 1, und die Pins 1, 3, 4, 6, 7, 8 und 9 sind die Anoden für die Segmente G, A, F, D, E, C bzw. B. Pin 2 ist als "Kein Pin" vermerkt, was bedeutet, dass es sich um einen mechanischen Platzhalter oder einen nicht verbundenen Pin handelt. DasInterne Schaltbildbestätigt visuell die Architektur mit gemeinsamer Kathode und Duplex-Aufbau. Es zeigt, wie die entsprechenden Segmente der beiden Ziffern (z.B. Segment "A" von Ziffer 1 und Ziffer 2) intern mit einem einzigen Anodenpin verbunden sind, was für multiplexfähige Anzeigen Standard ist.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung der spezifiziertenLöttemperatur-Grenze (max. 260°C für 3 Sekunden) ist von größter Bedeutung. Dies gilt typischerweise für Wellenlötprozesse. Für Reflow-Löten sollte ein Standard-Lötzinnprofil für bleifreies Lot mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C verwendet werden, wobei die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur kontrolliert werden muss. Längere Exposition bei hoher Temperatur kann zu einem Ausfall der internen Bonddrähte, Rissen im Epoxid oder einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften des LED-Chips führen. Es wird empfohlen, mechanische Belastung der Pins während des Einbaus zu vermeiden. Das Bauteil sollte bis zur Verwendung in seiner original Feuchtigkeitssperrbeutel aufbewahrt werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Lötens zu "Popcorning" führen kann.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine kompakte, helle und zuverlässige numerische Anzeige erfordert. Häufige Einsatzgebiete sind: digitale Multimeter und Prüfgeräte, industrielle Prozessregler und Timer, Anzeigen für Medizingeräte, Armaturenbrett-Anzeigen in Fahrzeugen (für nicht-kritische Informationen), Haushaltsgeräte (Öfen, Mikrowellen, Waschmaschinen) und kommerzielle Geräte wie Registrierkassen oder Waagen.

7.2 Entwurfsüberlegungen

Strombegrenzung:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Für jede Anode muss ein serieller strombegrenzender Widerstand verwendet oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung implementiert werden. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die Durchlassspannung (für die Worst-Case-Stromberechnung den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom ist.

Multiplexing:Das Design mit gemeinsamer Kathode und Duplex-Aufbau ist für den Multiplex-Betrieb vorgesehen. Durch sequentielles Aktivieren einer Kathode (Ziffer) und gleichzeitiges Anlegen der Segmentdaten für diese Ziffer an die Anodenleitungen können mehrere Ziffern mit einer reduzierten Anzahl von I/O-Pins eines Mikrocontrollers gesteuert werden. Die Spitzenstrom-Bewertung ermöglicht höhere gepulste Ströme, um das reduzierte Tastverhältnis zu kompensieren und die wahrgenommene Helligkeit aufrechtzuerhalten.

Betrachtungswinkel:Das Merkmal des weiten Betrachtungswinkels stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Positionen lesbar bleibt, was für frontmontierte Geräte wichtig ist.

8. Technischer Vergleich

Das primäre Unterscheidungsmerkmal der LTD-322JG ist die Verwendung vonAlInGaP-Technologie für die grüne Emission. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Galliumphosphid (GaP) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Das Design mit schwarzem Ziffernblatt/weißen Segmenten bietet einen überlegenen Kontrast im Vergleich zu Anzeigen mit diffundierten oder grauen Ziffernblättern. Die Ziffernhöhe von 0,3 Zoll ist eine Standardgröße, aber ihre spezifische Kombination aus hoher Helligkeit, Kontrast und AlInGaP-Effizienz kann einen Vorteil gegenüber ähnlich großen Anzeigen mit weniger fortschrittlichen Halbleitermaterialien bieten.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck des "Kein Pin"-Anschlusses?

A: Pin 2 ist physisch vorhanden, aber elektrisch nicht verbunden. Er dient wahrscheinlich als mechanischer Schlüssel, um die korrekte Ausrichtung während des automatischen Einbaus zu gewährleisten, oder um strukturelle Symmetrie zu bieten.

F: Wie erreiche ich unterschiedliche Helligkeitsstufen?

A: Die Helligkeit wird primär durch den Durchlassstrom (IF) gesteuert. Sie können den Wert des strombegrenzenden Widerstands anpassen oder ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation) an der Anode oder Kathode verwenden. PWM ist sehr effektiv, da sie das optimale Durchlassspannungs/-strom-Verhältnis beibehält, während das Tastverhältnis moduliert wird.

F: Kann ich die beiden gemeinsamen Kathoden miteinander verbinden?

A: Nein, sie müssen für ein korrektes Multiplexing separat angesteuert werden. Ein Zusammenführen würde dazu führen, dass beide Ziffern gleichzeitig das gleiche Segmentmuster anzeigen, was den Zweck einer Duplex-Anzeige zunichtemachen würde.

F: Was bedeutet das 2:1 Lichtstärke-Anpassungsverhältnis für meinen Entwurf?

A: Es garantiert, dass alle Segmente innerhalb eines Bauteils eine angemessen einheitliche Helligkeit aufweisen. Sie müssen keine individuellen Stromanpassungen für jedes Segment entwerfen, um große intrinsische Variationen auszugleichen.

10. Praktischer Entwurf und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers mit einem Mikrocontroller. Der Mikrocontroller hätte 7 I/O-Pins, die mit den Segmentanoden (A-G) verbunden sind, und 2 I/O-Pins, die mit den Ziffernkathoden verbunden sind (über NPN-Transistoren oder MOSFETs als Stromsenken). Die Firmware würde eine Multiplexing-Routine implementieren: Transistor für Ziffer 1 einschalten, Segmentmuster für die erste Ziffer an die Anodenpins ausgeben, kurze Pause (z.B. 5ms), dann Ziffer 1 ausschalten, Ziffer 2 einschalten, Muster für die zweite Ziffer ausgeben und wiederholen. Der Strom für jedes Segment würde durch einen einzigen strombegrenzenden Widerstand an der gemeinsamen Anodenleitung (bei Verwendung einer gemeinsamen positiven Versorgung) oder durch individuelle Widerstände an jedem Mikrocontroller-Pin eingestellt, berechnet auf Basis des gewünschten Durchschnittsstroms und unter Berücksichtigung des 1/2 Tastverhältnisses in diesem zweistelligen Beispiel.

11. Prinzipielle Einführung

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip derElektrolumineszenzin einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das AlInGaP-Material ist ein Halbleiter mit direkter Bandlücke. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-Bereich und Löcher aus dem p-Bereich über den Übergang injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der Aluminium-, Indium-, Gallium- und Phosphid-Atome bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht. In diesem Fall ist die Zusammensetzung so abgestimmt, dass Photonen mit einer Wellenlänge von etwa 571-572 nm emittiert werden, die als grünes Licht wahrgenommen werden. Das nicht transparente GaAs-Substrat hilft, mehr des erzeugten Lichts durch die Oberseite des Bauteils zu leiten und verbessert so die externe Effizienz.

12. Entwicklungstrends

Im Bereich der Anzeige- und Display-LEDs sind laufende Trends:Erhöhte Effizienz:Fortlaufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft (z.B. fortschrittlichere epitaktische Strukturen), um mehr Licht pro Einheit elektrischer Eingangsleistung zu extrahieren.Miniaturisierung:Entwicklung von Anzeigen mit kleineren Ziffernhöhen oder höheren Pixeldichten für tragbare Geräte.Integration:Kombination der LED-Anzeige mit Treiber-ICs und Controllern zu kompletteren Modullösungen, um den Entwurf für den Endanwender zu vereinfachen.Farbexpansion:Während es sich hier um ein monochromes grünes Bauteil handelt, gibt es einen breiten Trend hin zu vollfarbigen, adressierbaren LED-Matrizen und Displays. Bei Standard-Sieben-Segment-Anzeigen liegt der Fokus weiterhin auf Zuverlässigkeit, Kostenreduzierung und der Erzielung noch höherer Helligkeit und Kontrastverhältnisse für sonnenlichtlesbare Anwendungen.