LTD-323JF LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll (7,62mm) Ziffernhöhe - AlInGaP Gelborange - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das Bauteil ist eine alphanumerische LED-Anzeige mit einer Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm). Es ist darauf ausgelegt, klare, gut sichtbare numerische oder begrenzt alphanumerische Informationen in kompakter Bauform bereitzustellen. Die Kerntechnologie nutzt den Halbleiterwerkstoff Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), um eine gelborange Lichtemission zu erzeugen. Die Anzeige verfügt über ein schwarzes Ziffernblatt für hohen Kontrast und weiße Segmente für optimale Lichtstreuung und Erscheinungsbild. Es handelt sich um eine Duplex-Gemeinsame-Anode-Anzeige, was bedeutet, dass zwei Ziffern gemeinsame Anodenanschlüsse teilen – eine gängige Konfiguration für Multiplexing in Treiberschaltungen zur Reduzierung der Pinanzahl.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt angegebenen wichtigsten elektrischen und optischen Parameter.

2.1 Optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist zentral für die Funktion der Anzeige. DieMittlere Lichtstärke (Iv)wird mit 320 μcd (Minimum) bis 800 μcd (typisch) bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA angegeben. Dieser Parameter gibt die wahrgenommene Helligkeit der leuchtenden Segmente an. Entwickler sollten dasLichtstärke-Abgleichverhältnis (Iv-m)von maximal 2:1 beachten. Dieses Verhältnis definiert die zulässige Helligkeitsschwankung zwischen verschiedenen Segmenten derselben Ziffer oder zwischen Ziffern und gewährleistet so visuelle Gleichmäßigkeit. Ein niedrigeres Verhältnis weist auf eine bessere Konsistenz hin.

Die Farbcharakteristika werden durch die Wellenlänge definiert. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt 611 nm (typisch), während dieDominante Wellenlänge (λd)bei IF=20mA 605 nm (typisch) beträgt. Die dominante Wellenlänge ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert (in diesem Fall gelborange). DieSpektrale Halbwertsbreite (Δλ)von 17 nm (typisch) gibt die spektrale Reinheit oder Schmalheit des emittierten Lichtbands an; ein kleinerer Wert weist auf eine monochromatischere Lichtquelle hin.

2.2 Elektrische Kenngrößen

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsbedingungen und Leistungsanforderungen. Der Schlüsselparameter ist dieDurchlassspannung pro Segment (VF), die bei einem Durchlassstrom von 20 mA typisch 2,6V beträgt. Dieser Wert ist entscheidend für die Auslegung des in Reihe mit jedem Segment geschalteten Strombegrenzungswiderstands. DerSperrstrom pro Segment (IR)wird mit maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V angegeben und zeigt die Leckageeigenschaften des Bauteils im ausgeschalteten Zustand.

2.3 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Sie gelten nicht für den Normalbetrieb.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies begrenzt den kombinierten Effekt aus Durchlassstrom und Spannungsabfall über dem Segment.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Das bedeutet, dass der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C abnimmt.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dies ist für Multiplex-Treiberkonzepte relevant.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Eine Überschreitung kann den LED-Übergang zerstören.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist kritisch für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt ausdrücklich an, dass das Bauteil"nach Lichtstärke kategorisiert"ist. Dies deutet auf ein Binning-System hin. Bei der LED-Fertigung treten natürliche Schwankungen auf. Binning ist der Prozess, bei dem LEDs basierend auf Schlüsselparametern wie Lichtstärke und manchmal auch Durchlassspannung oder dominanter Wellenlänge in Gruppen (Bins) sortiert werden. Durch den Kauf eines gebinnten Produkts stellen Entwickler eine größere Konsistenz der Helligkeit über alle in einer Baugruppe verwendeten Anzeigen sicher, was für die Produktqualität entscheidend ist. Der im Datenblatt angegebene Iv-Bereich (320-800 μcd) repräsentiert wahrscheinlich die Streuung über die verfügbaren verschiedenen Bins.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, enthalten typische LED-Datenblätter für das Design entscheidende Graphen.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese Kurve zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die Durchlassspannung steigt logarithmisch mit dem Strom. Der angegebene typische VF-Wert (2,6V @ 20mA) ist ein Punkt auf dieser Kurve. Entwickler nutzen dies, um sicherzustellen, dass die Treiberschaltung ausreichend Spannung bereitstellen kann, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, bei denen VF ansteigt.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Dieser Graph zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom skaliert. Sie ist über einen weiten Bereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei sehr hohen Strömen. Er hilft bei der Bestimmung des benötigten Betriebsstroms, um ein gewünschtes Helligkeitsniveau zu erreichen.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute einer LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve ist entscheidend für das Wärmemanagement-Design. Wenn die Anzeige in einer Hochtemperaturumgebung oder mit unzureichender Wärmeableitung betrieben wird, ist die Helligkeit geringer als bei 25°C spezifiziert.

4.4 Spektrale Verteilung

Ein Graph, der die relative Intensität über die Wellenlängen darstellt, würde das Maximum (611 nm) und die Halbwertsbreite (17 nm) visualisieren und den gelborangen Farbpunkt bestätigen.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

Das Bauteil hat einen spezifischen physischen Footprint und eine Pinanordnung. DieGehäuseabmessungen-Zeichnung (referenziert, aber im Text nicht gezeigt) liefert alle kritischen mechanischen Maße in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm. Diese Zeichnung ist für das PCB-Layout essenziell, um sicherzustellen, dass der Footprint und die Sperrbereiche korrekt ausgelegt sind.

5.1 Pinbelegung und interner Schaltkreis

DiePinbelegungist angegeben. Es handelt sich um ein 10-poliges Bauteil. Das interne Schaltbild zeigt eine Duplex-Gemeinsame-Anode-Konfiguration. Die Pins 5 und 10 sind die gemeinsamen Anoden für Ziffer 2 bzw. Ziffer 1. Die anderen Pins (1, 3, 4, 6, 7, 8, 9) sind die Kathoden für die einzelnen Segmente (G, A, F, D, E, C, B). Pin 2 ist als "No Pin" vermerkt, was wahrscheinlich bedeutet, dass es sich um einen mechanischen Platzhalter ohne elektrische Verbindung handelt. Die Segmentbezeichnung (A-G) folgt der Standardkonvention für 7-Segment-Anzeigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste angegebene Richtlinie ist dieLöttemperatur-Bewertung: maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine Standardbewertung für Wellen- oder Reflow-Löten. Die Einhaltung ist entscheidend, um thermische Schäden an den LED-Chips, dem Epoxid-Vergussmaterial oder den internen Bonddrähten zu verhindern. Längere Exposition gegenüber hoher Temperatur kann Delamination, Verfärbung oder katastrophales Versagen verursachen.

Allgemeine Handhabungshinweise:Obwohl nicht explizit angegeben, sollten während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden, da LED-Übergänge empfindlich gegenüber statischer Elektrizität sind. Die Lagerung sollte innerhalb der spezifizierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereiche erfolgen, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Lötens zu "Popcorning" führen kann.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist eindeutig alsLTD-323JFidentifiziert. Diese Namenskonvention kodiert wahrscheinlich Schlüsselattribute: "LTD" könnte einen Anzeigetyp bedeuten, "32" könnte sich auf die 0,32-Zoll-Größe (Annäherung an 0,3 Zoll) beziehen, und "JF" könnte die Farbe (gelborange) und das Gehäuse anzeigen. Die Datenblattreferenz istSpec No.: DS30-2001-410. Für die Bestellung muss die genaue Artikelnummer verwendet werden. Details zur Bandverpackung, Bandbreite oder Ausrichtung finden sich typischerweise auf separaten Verpackungsspezifikationsblättern.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige eignet sich für Anwendungen, die kompakte, helle und zuverlässige numerische Anzeige erfordern. Typische Einsatzgebiete sind:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Frequenzzähler).
• Industrielle Bedienfelder und Instrumentenanzeigen.
• Konsumgeräte (Mikrowellen, Audiogeräte).
• Automotive Aftermarket-Armaturenbrettanzeigen.
• Point-of-Sale-Terminals.

8.2 Designüberlegungen

• Treiber-Schaltung:Verwenden Sie eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle mit einem in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand für jede Segmentkathode. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (Versorgungsspannung - VF) / IF. Für ein 5V-System und einen Zielstrom von 20mA: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ω.
• Multiplexing:Die Gemeinsame-Anode-Struktur ist ideal für Multiplexing. Durch sequentielles Aktivieren einer gemeinsamen Anode (Ziffer) und Ansteuern der entsprechenden Segmentkathoden können mehrere Ziffern mit weniger I/O-Pins gesteuert werden. Die Spitzenstrom-Bewertung (60mA) ermöglicht höhere gepulste Ströme, um das reduzierte Tastverhältnis zu kompensieren und die wahrgenommene Helligkeit aufrechtzuerhalten.
• Betrachtungswinkel:Das Datenblatt gibt einen "Weiten Betrachtungswinkel" an, was für Anwendungen vorteilhaft ist, bei denen die Anzeige aus schrägen Positionen betrachtet werden kann.
• Kontrast:Das schwarze Ziffernblatt bietet hohen Kontrast sowohl in hell erleuchteter als auch in dunkler Umgebung.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu anderen zum Zeitpunkt seiner Einführung (2001) verfügbaren LED-Anzeigetechnologien bot das in der LTD-323JF verwendete AlInGaP-Materialsystem deutliche Vorteile gegenüber älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid):

• Höhere Helligkeit & Effizienz:AlInGaP-LEDs sind deutlich heller und effizienter als GaAsP-LEDs, insbesondere im roten bis gelborangen Spektrum.
• Bessere Temperaturstabilität:AlInGaP zeigt im Vergleich zu GaAsP im Allgemeinen einen geringeren Lichtstärkeabfall mit steigender Temperatur.
• Überlegene Zuverlässigkeit:Die Behauptung "Solid State Reliability" wird durch die robuste Natur von AlInGaP-Chips und die ausgereifte Verpackungstechnologie gestützt.
• Im Vergleich zu zeitgenössischen Alternativen wie Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs) ist diese LED-Anzeige einfacher anzusteuern, hat eine längere Lebensdauer und arbeitet mit niedrigeren Spannungen, kann jedoch unter bestimmten Bedingungen eine geringere Helligkeit aufweisen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstand sollte ich verwenden, um ein Segment mit 20mA aus einer 5V-Versorgung anzusteuern?

A: Unter Verwendung des typischen VF von 2,6V: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 120 Ω oder 150 Ω) und überprüfen Sie den tatsächlichen Strom.

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

A: Möglicherweise, aber Sie müssen die Durchlassspannung überprüfen. Bei 20mA beträgt VF typisch 2,6V, sodass nur 0,7V für den Strombegrenzungswiderstand übrig bleiben. Dies erfordert einen sehr kleinen Widerstandswert (35 Ω), wodurch der Strom empfindlich auf VF-Schwankungen reagiert. Es ist besser, mit einem niedrigeren Strom (z.B. 5-10mA) zu arbeiten oder einen speziellen LED-Treiber-IC mit Aufwärtswandler zu verwenden.

F: Was bedeutet das 2:1 Lichtstärke-Abgleichverhältnis?

A: Es bedeutet, dass das hellste Segment/die hellste Ziffer nicht mehr als doppelt so hell sein sollte wie das dunkelste Segment/die dunkelste Ziffer innerhalb derselben Anzeigeeinheit. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit.

F: Wie interpretiere ich das Derating für den Dauer-Durchlassstrom?

A: Der maximale Dauerstrom nimmt für jedes Grad Celsius über 25°C um 0,33 mA ab. Bei 85°C (der maximalen Betriebstemperatur) beträgt das Derating (85-25)*0,33mA ≈ 19,8 mA. Daher beträgt der maximal zulässige Dauerstrom bei 85°C 25 mA - 19,8 mA = 5,2 mA pro Segment.

11. Praktisches Designbeispiel

Szenario:Entwurf einer einfachen 2-stelligen Voltmeter-Anzeige mit einem Mikrocontroller.

1. Schaltungsentwurf:Verbinden Sie die beiden gemeinsamen Anoden (Pins 5 & 10) mit zwei separaten Mikrocontroller-I/O-Pins, die als Open-Drain/Low-Side-Schalter konfiguriert sind. Verbinden Sie alle sieben Segmentkathoden (Pins 1,3,4,6,7,8,9) über 120 Ω Strombegrenzungswiderstände (für ein 5V-System) mit sieben anderen I/O-Pins.
2. Software (Multiplexing):In einer Timer-Interrupt-Routine (z.B. bei 100Hz):
   
   a. Schalten Sie beide gemeinsamen Anoden-Pins aus (hochohmig setzen oder logisch hoch, wenn ein PNP-Transistor verwendet wird).
   
   b. Setzen Sie die Segmentkathoden-Pins auf das Muster für Ziffer 1.
   
   c. Aktivieren Sie (auf Low ziehen) die gemeinsame Anode für Ziffer 1 (Pin 10).
   
   d. Warten Sie eine kurze Verzögerung (z.B. 5ms).
   
   e. Schalten Sie die Anode von Ziffer 1 aus.
   
   f. Setzen Sie die Segmentkathoden-Pins auf das Muster für Ziffer 2.
   
   g. Aktivieren Sie die gemeinsame Anode für Ziffer 2 (Pin 5).
   
   h. Warten Sie 5ms.
   
   i. Wiederholen. Das menschliche Auge nimmt beide Ziffern als kontinuierlich leuchtend wahr.
3. Stromberechnung:Jedes Segment ist mit einem Tastverhältnis von 50% eingeschaltet (immer eine Ziffer gleichzeitig). Um einen Durchschnittsstrom von 10mA pro Segment zu erreichen, sollte der gepulste Strom während seiner aktiven Zeit 20mA betragen. Dies liegt innerhalb der 60mA Spitzenstrom-Bewertung.

12. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip derElektrolumineszenzin einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Material ist AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall gelborange (~605-611 nm). Das schwarze Ziffernblatt absorbiert Umgebungslicht, um den Kontrast zu verbessern, während das weiße Segmentmaterial hilft, das emittierte Licht des darunterliegenden LED-Chips zu streuen und gleichmäßig zu verteilen.

13. Entwicklungstrends

Obwohl es sich um ein Legacy-Produkt handelt, zeigt das Verständnis seines Kontexts Trends in der Display-Technologie auf. Seit seiner Einführung haben sich mehrere Schlüsseltrends entwickelt:

• Wechsel zu SMD-Gehäusen:Moderne Äquivalente sind fast ausschließlich SMD-Typen, die im Vergleich zu Durchsteckmontage-Anzeigen wie der LTD-323JF automatisierte Pick-and-Place-Montage, kleinere Footprints und niedrigere Bauhöhen ermöglichen.
• Höhere Dichte & Vollfarbigkeit:Anzeigen haben sich in Richtung höherer Pixeldichte (Punktmatrix, OLED) und Vollfarbfähigkeit (RGB-LEDs) entwickelt, was Grafiken und einen breiteren Farbraum ermöglicht.
• Verbesserte Effizienz:Neuere LED-Materialien und Leuchtstoffsysteme (wie sie in weißen LEDs verwendet werden) bieten eine deutlich höhere Lichtausbeute (Lumen pro Watt) und reduzieren so den Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit.
• Integrierte Treiber:Viele moderne Display-Module verfügen über integrierte Treiber-ICs (I2C-, SPI-Schnittstelle), was die Schnittstelle für Mikrocontroller vereinfacht und die Anzahl der benötigten I/O-Pins reduziert.
• Alternative Technologien:Für kleine, stromsparende numerische Anzeigen bieten Segmente aus OLED-Technologie (Organische LED) ultradünne Bauformen, sehr hohen Kontrast und weite Betrachtungswinkel, wobei Lebensdauer- und Kostenaspekte variieren.

Die LTD-323JF stellt eine zuverlässige, ausgereifte Lösung für Anwendungen dar, bei denen ihre spezifische Bauform, Helligkeit und einfache Schnittstelle vollkommen ausreichend sind, insbesondere in kosten- oder lebensdauersensitiven Designs.