LTD-323JS 0,3-Zoll Gelbe LED-Ziffernanzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 7,62mm - Durchlassspannung 2,6V - Verlustleistung 70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das Bauteil ist ein Anzeigemodul mit einer Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm). Es ist darauf ausgelegt, in einem kompakten Formfaktor eine klare, gut sichtbare numerische Ausgabe zu liefern. Die Kerntechnologie nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) gelbe LED-Chips. Diese Chips werden auf einem nicht transparenten GaAs (Galliumarsenid)-Substrat gefertigt, was zum Kontrast und zur Leistung der Anzeige beiträgt. Das visuelle Design zeichnet sich durch ein schwarzes Ziffernblatt mit weißen Segmenten aus, wodurch die Lesbarkeit durch einen verbesserten Kontrast zwischen beleuchteten und unbeleuchteten Bereichen optimiert wird.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Anzeige bietet mehrere wesentliche Vorteile, die sie für eine Reihe von Anwendungen geeignet machen. Ihre primären Vorzüge umfassen einen geringen Leistungsbedarf, was für batteriebetriebene oder energieeffiziente Geräte entscheidend ist. Sie bietet hohe Helligkeit und hohen Kontrast, was selbst in gut beleuchteten Umgebungen für gute Lesbarkeit sorgt. Der weite Betrachtungswinkel ermöglicht es, die angezeigten Informationen aus verschiedenen Positionen abzulesen. Das Bauteil verfügt über die Zuverlässigkeit von Festkörperbauelementen, was bedeutet, dass es keine beweglichen Teile gibt und die Betriebsdauer im Vergleich zu anderen Displaytechnologien typischerweise länger ist. Es ist nach Lichtstärke kategorisiert, was auf eine konsistente Leistung und Qualitätskontrolle hinweist. Die durchgehend einheitlichen Segmente tragen zu einem hervorragenden Zeichenerscheinungsbild bei. Diese Kombination von Eigenschaften macht die Anzeige ideal für Anwendungen wie Instrumententafeln, Prüfgeräte, Unterhaltungselektronik, industrielle Steuerungen und alle Geräte, die eine zuverlässige, klare und effiziente numerische Anzeige erfordern.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Photoelektrische Eigenschaften

Die photometrische und kolorimetrische Leistung wird unter spezifischen Testbedingungen definiert. Die mittlere Lichtstärke (Iv) ist mit einem Minimum von 320 µcd, einem typischen Wert von 800 µcd und keinem angegebenen Maximum spezifiziert, gemessen bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA. Dieser Parameter gibt die wahrgenommene Helligkeit der beleuchteten Segmente an. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) beträgt 588 nm, gemessen bei IF=20mA, was die Ausgabe eindeutig in den gelben Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm (bei IF=20mA) und beschreibt die spektrale Reinheit oder die Schmalheit des emittierten Lichtwellenlängenbands; ein kleinerer Wert zeigt eine monochromatischere Farbe an. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt 587 nm (bei IF=20mA), das ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Übereinstimmung mit der Lichtfarbe wahrnimmt. Die Lichtstärke wird mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht, um sicherzustellen, dass die Messung mit dem menschlichen Sehvermögen korreliert.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen. Die Durchlassspannung pro Segment (VF) hat einen typischen Wert von 2,6V und ein Maximum von 2,6V, wenn der Durchlassstrom 20mA beträgt. Dies ist der Spannungsabfall über einem LED-Segment, wenn es leitet. Der Sperrstrom pro Segment (IR) hat ein Maximum von 100 µA, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird, was den Leckstrompegel angibt, wenn die LED in Sperrrichtung vorgespannt ist. Das Lichtstärke-Abgleichverhältnis (IV-m) ist mit 2:1 (bei IF=1mA) spezifiziert. Dieses Verhältnis definiert die maximal zulässige Helligkeitsvariation zwischen verschiedenen Segmenten derselben Ziffer oder zwischen Ziffern und gewährleistet so eine visuelle Gleichmäßigkeit.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Eigenschaften

Diese Werte spezifizieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Der Spitzen-Durchlassstrom pro Segment beträgt 60 mA, dies ist jedoch nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA bei 25°C. Wichtig ist, dass dieser Strom linear um 0,33 mA für jedes Grad Celsius über 25°C reduziert werden muss. Zum Beispiel wäre bei 50°C der maximale Dauerstrom 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA. Diese Reduzierung ist für einen zuverlässigen Betrieb bei erhöhten Temperaturen entscheidend. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich reicht von -35°C bis +85°C. Die maximale Löttemperatur beträgt 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6mm unterhalb der Auflageebene des Bauteils.

3. Erläuterung des Klassifizierungssystems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil nach Lichtstärke kategorisiert ist. Dies impliziert einen Binning- oder Klassifizierungsprozess, bei dem Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtausbeute bei einem Standardteststrom (wahrscheinlich 1mA oder 20mA) sortiert werden. Dies stellt sicher, dass Kunden Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsstufen erhalten. Obwohl spezifische Bin-Codes oder Bereiche in diesem Dokument nicht detailliert sind, beinhaltet ein solches System typischerweise die Gruppierung von Bauteilen in Kategorien (z.B. Hochhelligkeit, Standardhelligkeit), um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden oder ein Mindestleistungsniveau zu garantieren. Das 2:1 Lichtstärke-Abgleichverhältnis ist eine verwandte Spezifikation, die die Variation innerhalb eines einzelnen Bauteils kontrolliert.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, würden Standardkurven für solche Bauteile typischerweise Folgendes umfassen:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve): Diese zeigt die Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der Spannung darüber. Sie ist nichtlinear, mit einer charakteristischen "Knie"-Spannung (um den typischen Vf von 2,6V), oberhalb derer der Strom bei kleinen Spannungserhöhungen schnell ansteigt.Lichtstärke vs. Durchlassstrom (L-I-Kurve): Diese Darstellung zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigendem Treiberstrom zunimmt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, kann aber bei sehr hohen Strömen sättigen.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements und der Stromreduzierung.Spektrale Verteilung: Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei 588 nm und die 15 nm Halbwertsbreite zeigt und die gelbe Lichtemission bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Maßzeichnung

Die Gehäuseabmessungen werden in einer Zeichnung angegeben (referenziert, aber im Text nicht detailliert). Alle Maße sind in Millimetern (mm) angegeben. Die Standardtoleranz für diese Maße beträgt ±0,25 mm (was ±0,01 Zoll entspricht), sofern nicht eine spezifische Merkmalanmerkung etwas anderes angibt. Diese Zeichnung ist entscheidend für das PCB (Leiterplatten)-Layout, um sicherzustellen, dass der Footprint und die Lochmuster mit dem physischen Bauteil übereinstimmen.

5.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das Bauteil hat eine 10-Pin-Konfiguration. Es handelt sich um eine Duplex (zweistellige) Common-Anode-Anzeige. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Kathode G; Pin 2: Kein Pin (wahrscheinlich ein mechanischer Platzhalter oder unbenutzt); Pin 3: Kathode A; Pin 4: Kathode F; Pin 5: Gemeinsame Anode (Ziffer 2); Pin 6: Kathode D; Pin 7: Kathode E; Pin 8: Kathode C; Pin 9: Kathode B; Pin 10: Gemeinsame Anode (Ziffer 1). Die "Common-Anode"-Konfiguration bedeutet, dass die Anoden der LEDs für jede Ziffer intern miteinander verbunden sind. Um ein Segment zu beleuchten, muss sein entsprechender Kathoden-Pin auf Low-Potential (Masse oder eine Stromsenke) gezogen werden, während der Common-Anode-Pin seiner Ziffer auf High-Potential (über einen strombegrenzenden Widerstand an die positive Versorgung) gelegt wird.

5.3 Internes Schaltbild

Ein internes Schaltbild wird referenziert. Für eine Common-Anode, zweistellige, 7-Segment-Anzeige würde dieses Diagramm typischerweise zeigen: Zwei gemeinsame Anodenknoten, einen für jede Ziffer (Pins 10 und 5). Sieben Kathodenleitungen (A, B, C, D, E, F, G), die jeweils mit dem entsprechenden Segment-LED in beiden Ziffern verbunden sind. Jede Segment-LED (z.B. Segment "A" von Ziffer 1 und Segment "A" von Ziffer 2) teilt sich denselben Kathoden-Pin, hat aber ihre Anode mit der jeweiligen gemeinsamen Anode ihrer Ziffer verbunden. Diese Multiplex-Anordnung reduziert die Gesamtzahl der zur Steuerung der Anzeige benötigten Pins.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste bereitgestellte Montagespezifikation betrifft den Lötprozess. Das Bauteil kann einer maximalen Löttemperatur von 260°C standhalten. Diese Belastung muss auf eine maximale Dauer von 3 Sekunden begrenzt werden. Die Temperatur wird 1,6mm unterhalb der Auflageebene des Bauteils auf der Leiterplatte gemessen. Diese Richtlinie ist entscheidend für Wellenlöt- oder Reflow-Lötprozesse, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Für manuelles Löten sollte ein temperaturgeregelter Lötkolben mit minimaler Kontaktzeit verwendet werden. Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD (Elektrostatische Entladung)-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, um die Halbleiterübergänge zu schützen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige eignet sich gut für jede Anwendung, die eine klare, zuverlässige numerische Anzeige erfordert. Beispiele sind: Digitale Multimeter und Oszilloskope. Panel-Meter für Spannung, Strom oder Temperatur. Konsumgeräte wie Mikrowellenherde, Digitaluhren oder Audiogeräte. Industrielle Steuerungs- und Automatisierungspanels. Prüf- und Messgeräte. Nachrüst-Tachometer für Automobile (unter Berücksichtigung des Betriebstemperaturbereichs). Tragbare batteriebetriebene Geräte aufgrund des geringen Leistungsbedarfs.

7.2 Designüberlegungen und Schaltungsimplementierung

Beim Entwurf einer Treiberschaltung sind mehrere Faktoren entscheidend:Strombegrenzung: Jedes Segment muss einen seriellen strombegrenzenden Widerstand haben. Der Widerstandswert wird basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der LED-Durchlassspannung (Vf, typ. 2,6V) und dem gewünschten Durchlassstrom (If) berechnet. Zum Beispiel, um ein Segment mit 20mA bei einer 5V-Versorgung zu betreiben: R = (Vcc - Vf) / If = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohm.Multiplexing: Für mehrstellige Common-Anode-Anzeigen wird Multiplexing verwendet. Der Mikrocontroller aktiviert sequentiell jeweils die gemeinsame Anode einer Ziffer, während er gleichzeitig das Segmentmuster für diese Ziffer auf die Kathodenleitungen ausgibt. Das Schalten muss schnell genug sein (typischerweise >60Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.Treiber-ICs: Die Verwendung dedizierter LED-Anzeigetreiber-ICs (z.B. MAX7219, TM1637) vereinfacht die Steuerung, bietet Konstantstrombetrieb und übernimmt das Multiplexing intern.Thermisches Management: Halten Sie sich an die Stromreduzierkurve über 25°C. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung, wenn sich die Anzeige in einem geschlossenen Raum oder in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten befindet.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu anderen numerischen Anzeigetechnologien bietet diese AlInGaP gelbe LED-Anzeige deutliche Vorteile:vs. Rote GaAsP/GaP LEDs: AlInGaP-Technologie bietet im Allgemeinen höhere Effizienz und Helligkeit sowie bessere Temperaturstabilität als ältere rote LED-Materialien. Die gelbe Farbe kann in einigen Anwendungen eine bessere Sichtbarkeit oder ästhetische Präferenz bieten.vs. LCDs (Flüssigkristallanzeigen): LEDs sind selbstleuchtend (erzeugen ihr eigenes Licht), was sie bei schlechten Lichtverhältnissen ohne Hintergrundbeleuchtung gut sichtbar macht, während reflektive LCDs Umgebungslicht benötigen. LEDs haben einen viel weiteren Betrachtungswinkel und eine schnellere Ansprechzeit. Allerdings verbrauchen LCDs für statische Anzeigen typischerweise deutlich weniger Leistung.vs. VFDs (Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen): LEDs sind Festkörperbauelemente, robuster, haben eine längere Lebensdauer und benötigen einfachere, niedrigere Treiberspannungen im Vergleich zu VFDs, die eine relativ hohe Anodenspannung benötigen. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale dieses spezifischen Bauteils sind seine 0,3-Zoll-Ziffernhöhe, das AlInGaP-Material für gelbe Emission, die Common-Anode-Konfiguration und seine spezifizierte Leistung in Bezug auf Helligkeit, Kontrast und Betrachtungswinkel.

9. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Was ist der Zweck des "kein Pin" auf Pin 2?

A: Dies ist typischerweise ein mechanischer Platzhalter, der zur Ausrichtung während des Fertigungsprozesses verwendet wird oder um sicherzustellen, dass das Gehäuse eine symmetrische Pinanzahl für Stabilität auf der Leiterplatte hat. Es ist nicht elektrisch verbunden.

Q: Wie berechne ich den passenden strombegrenzenden Widerstand?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Versorgungsspannung - LED-Durchlassspannung) / Gewünschter Durchlassstrom. Verwenden Sie in Ihrer Berechnung immer die maximale Durchlassspannung aus dem Datenblatt (2,6V), um sicherzustellen, dass der Strom sichere Grenzen nicht überschreitet, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen.

Q: Kann ich diese Anzeige mit einem 3,3V-Mikrocontroller ansteuern?

A: Ja, aber der Spielraum ist gering. Bei einem Vf von 2,6V bleiben nur 0,7V für den strombegrenzenden Widerstand übrig. Bei 20mA erfordert dies einen Widerstand von nur 35 Ohm. Die Helligkeit kann etwas geringer sein. Oft ist es besser, einen niedrigeren Treiberstrom (z.B. 10-15mA) zu verwenden oder einen Treiber-IC zu verwenden, der eine höhere Spannungsquelle bereitstellen kann.

Q: Was bedeutet "nach Lichtstärke kategorisiert" für mein Design?

A: Es bedeutet, dass die Anzeigen nach Helligkeit getestet und sortiert werden. Beim Kauf erhalten Sie möglicherweise Einheiten aus einem bestimmten Helligkeits-"Bin". Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einem Produkt ist es wichtig, anzugeben, ob Sie eine bestimmte Helligkeitsklasse benötigen oder alle Einheiten für eine Produktionscharge aus derselben Herstellercharge beziehen.

Q: Warum ist eine Stromreduzierung notwendig?

A: Der Wirkungsgrad von LEDs nimmt mit steigender Temperatur ab. Das Betreiben einer LED mit demselben Strom bei einer höheren Sperrschichttemperatur erzeugt mehr Wärme, nicht mehr Licht, was möglicherweise zu thermischem Durchgehen und Ausfall führen kann. Die Reduzierung des Stroms verringert die Verlustleistung und Wärmeentwicklung bei hohen Umgebungstemperaturen und gewährleistet so langfristige Zuverlässigkeit.

10. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Entwurf einer zweistelligen Voltmeter-Anzeige

Ein Designer erstellt eine einfache 0-99V DC-Voltmeter-Anzeige. Er wählt diese Anzeige aufgrund ihrer Klarheit und Größe. Das System verwendet einen Mikrocontroller mit einem ADC zur Spannungsmessung. Die I/O-Pins des Mikrocontrollers können nicht genug Strom für die LEDs liefern/aufnehmen. Der Designer wählt einen dedizierten LED-Treiber-IC mit Konstantstromausgängen und Multiplexing-Unterstützung. Der Treiber ist mit der Anzeige verbunden: Die Segmentausgänge des Treibers sind mit den Kathoden-Pins (A-G) der Anzeige verbunden, und die beiden Zifferntreiber des Treibers sind mit den Common-Anode-Pins (10 und 5) verbunden. Der Mikrocontroller kommuniziert über eine serielle Schnittstelle (z.B. SPI oder I2C) mit dem Treiber-IC und sendet die Ziffernwerte. Der Treiber-IC übernimmt das Multiplexing und aktualisiert jede Ziffer mit 500Hz, um Flackern zu vermeiden. Die Strombegrenzung ist innerhalb des Treiber-ICs auf 15mA pro Segment eingestellt, um Helligkeit und Leistungsaufnahme auszugleichen und dabei deutlich unterhalb des 25mA-Dauerstromgrenzwerts bei der erwarteten Betriebstemperatur zu bleiben. Das PCB-Layout enthält den exakten Footprint aus der Maßzeichnung, mit thermischen Entlastungen an den Pads für die Common-Anode-Pins, die einen höheren Durchschnittsstrom führen können.

11. Prinzipielle Einführung

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Die AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Struktur bildet einen p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Sperrschichtspannung (die Durchlassspannung, Vf) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einem direkten Bandabstandshalbleiter wie AlInGaP wird diese Energie hauptsächlich in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandabstandsenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt. Für dieses Bauteil ist die Zusammensetzung so eingestellt, dass Photonen mit einer Wellenlänge von etwa 588 nm erzeugt werden, die als gelbes Licht wahrgenommen werden. Das nicht transparente GaAs-Substrat hilft, Streulicht zu absorbieren und verbessert den Kontrast, indem es interne Reflexionen verhindert, die unbeleuchtete Segmente schwach beleuchtet erscheinen lassen könnten.

12. Entwicklungstrends

Die Entwicklung von LED-Anzeigetechnologien wie dieser folgt mehreren Branchentrends:Erhöhte Effizienz: Laufende Materialforschungen zielen darauf ab, die interne Quanteneffizienz (IQE) und die Lichteinkopplungseffizienz von AlInGaP und anderen LED-Materialien zu verbessern, was zu höherer Helligkeit bei niedrigeren Strömen führt.Miniaturisierung: Es gibt einen ständigen Drang zu kleineren Pixel-/Ziffernabständen und flacheren Gehäusen bei gleichbleibender oder verbesserter optischer Leistung.Verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer: Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien, Die-Attach-Methoden und Leuchtstofftechnologien (für weiße LEDs) verlängern weiterhin die Betriebslebensdauer und Stabilität über Temperatur und Zeit.Integration: Trends umfassen die Integration von Treiberschaltungen, Strombegrenzern oder sogar Mikrocontrollern direkt mit dem Anzeigemodul, was den Designprozess für den Endbenutzer vereinfacht.Breitere Farbgamuts und neue Materialien: Während dieses Bauteil AlInGaP für Gelb verwendet, hat die Forschung an Materialien wie GaN (Galliumnitrid) und seinen Legierungen (InGaN, AlGaN) hocheffiziente blaue, grüne und weiße LEDs ermöglicht. Die Suche nach effizienten roten und bernsteinfarbenen LEDs mit anderen Materialsystemen bleibt aktiv. Für numerische Anzeigen geht der Trend zu flacheren, vielseitigeren Modulen, die leicht in moderne Produktdesigns integriert werden können.