LTD-322JF LED-Display Datenblatt - 0,3-Zoll Ziffernhöhe - Gelb-Orange Farbe - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTD-322JF ist ein hochleistungsfähiges Siebensegment-LED-Displaymodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Seine Hauptfunktion besteht darin, eine gut lesbare digitale Anzeige in kompakter Bauform bereitzustellen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Dieses Bauteil ist mit mehreren Schlüsselvorteilen entwickelt, die es für eine Vielzahl von industriellen, kommerziellen und messtechnischen Anwendungen geeignet machen. Seine Kernstärken umfassen hohe Helligkeit und exzellenten Kontrast, was die Lesbarkeit selbst in gut beleuchteten Umgebungen sicherstellt. Der große Betrachtungswinkel ermöglicht eine klare Sicht auf die Anzeige aus verschiedenen Positionen. Darüber hinaus bietet es Zuverlässigkeit in Festkörperbauweise, was bedeutet, dass es keine beweglichen Teile gibt und eine lange Betriebsdauer mit minimalem Wartungsaufwand. Der geringe Leistungsbedarf macht es energieeffizient. Der Zielmarkt umfasst Prüf- und Messgeräte, industrielle Bedienfelder, medizinische Geräte, Automobilarmaturenbretter und Konsumgeräte, bei denen eine zuverlässige numerische Anzeige entscheidend ist.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Lichttechnische und optische Kennwerte

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Das Bauteil nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial, das auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gewachsen ist, was für seine charakteristische gelb-orange Emission verantwortlich ist. Die typische mittlere Lichtstärke (Iv) beträgt 320 bis 800 Mikrocandela (μcd) bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 611 Nanometer (nm), und die dominante Wellenlänge (λd) beträgt 605 nm, was den gelb-orangen Farbpunkt präzise definiert. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 17 nm, was auf eine relativ reine, gesättigte Farbemission hinweist. Die Lichtstärkeanpassung zwischen den Segmenten ist mit einem maximalen Verhältnis von 2:1 spezifiziert, was ein gleichmäßiges Erscheinungsbild der Ziffer gewährleistet.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsbedingungen und Leistungsanforderungen. Die Durchlassspannung (VF) pro Segment beträgt typischerweise 2,6 Volt, maximal 2,6V bei einem Prüfstrom von 20mA. Dies ist ein kritischer Parameter für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. Die absoluten Grenzwerte geben die Grenzen für den sicheren Betrieb an: Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA, und die Verlustleistung pro Segment darf 70 mW nicht überschreiten. Ein Derating-Faktor von 0,33 mA/°C gilt für den kontinuierlichen Strom oberhalb einer Umgebungstemperatur von 25°C. Das Bauteil kann eine Sperrspannung (VR) von bis zu 5 Volt pro Segment aushalten, und der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 μA bei dieser Spannung.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Die Zuverlässigkeit unter verschiedenen Umgebungsbedingungen ist entscheidend. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt. Der Lagertemperaturbereich ist identisch. Dieser weite Bereich gewährleistet die Funktionalität in rauen Umgebungen. Ein kritischer Montageparameter ist die Löttemperatur: Das Bauteil kann maximal 260°C für maximal 3 Sekunden aushalten, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Diese Information ist entscheidend für die Definition des Reflow-Lötprofils während der Leiterplattenmontage.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass die Bauteile \"nach Lichtstärke kategorisiert\" sind. Dies weist auf einen Binning-Prozess hin, bei dem Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung unter Standardtestbedingungen (typischerweise IF=1mA) sortiert und gekennzeichnet werden. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen, um auffällige Variationen in der Anzeigehelligkeit zwischen verschiedenen Einheiten oder Produktionschargen zu verhindern. Während die spezifischen Bin-Codes in diesem Auszug nicht detailliert sind, stellt diese Praxis die Produktkonsistenz sicher.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische / optische Kennlinien\". Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht bereitgestellt werden, würden Standardkennlinien für solche Bauteile typischerweise umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie):Zeigt den nichtlinearen Zusammenhang, entscheidend für die Bestimmung der erforderlichen Treiberspannung für einen gewünschten Strom.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom bis zu den maximalen Nennwerten ansteigt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtleistung bei steigender Temperatur, was für Hochtemperaturanwendungen wichtig ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die visuell die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die spektrale Breite bestätigt.

Diese Kurven sind für das detaillierte Schaltungsdesign und das Verständnis der Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen unerlässlich.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen und Umriss

Das Bauteil verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer Zeichnung angegeben (referenziert, aber im Text nicht gezeigt), wobei alle Abmessungen in Millimetern und mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm angegeben sind, sofern nicht anders vermerkt. Die physikalische Konstruktion umfasst eine schwarze Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast erheblich verbessert, wenn die LEDs ausgeschaltet sind, und die Gesamtlesbarkeit erhöht.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das LTD-322JF ist ein Duplex-Gemeinschaftskathoden-Display, was bedeutet, dass es zwei Ziffern (Ziffer 1 und Ziffer 2) mit getrennt verbundenen Kathoden hat. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Anode G, Pin 3: Anode A, Pin 4: Anode F, Pin 5: Gemeinschaftskathode (Ziffer 2), Pin 6: Anode D, Pin 7: Anode E, Pin 8: Anode C, Pin 9: Anode B, Pin 10: Gemeinschaftskathode (Ziffer 1). Die Pins 2 und eine Position für Pin 11 sind als \"Keine Verbindung\" oder \"Kein Pin\" vermerkt. Ein internes Schaltbild zeigt das Standard-Siebensegment-Plus-Dezimalpunkt-Layout, mit separaten Anoden für jedes Segment und gemeinsamen Kathoden für jede Ziffer, was ein multiplexes Ansteuern ermöglicht.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Wie in den absoluten Grenzwerten erwähnt, ist der kritische Parameter für die Montage die Lötwärmebeständigkeit. Die Komponente kann eine Spitzentemperatur von 260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden aushalten, gemessen an einem Punkt 1,6 mm unterhalb des Gehäusekörpers. Dies definiert die Obergrenze für ein Standard-Blei-freies Reflow-Lötprofil. Konstrukteure und Montagetechniker müssen sicherstellen, dass das thermische Profil diesen Grenzwert nicht überschreitet, um Schäden an den LED-Chips oder den internen Bonddrähten zu verhindern. Während der Montage sollten immer ordnungsgemäße ESD (Elektrostatische Entladung) Handhabungsverfahren befolgt werden.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Die Kombination aus hoher Helligkeit, Kontrast, großem Betrachtungswinkel und Zuverlässigkeit macht das LTD-322JF ideal für:

• Industriesteuerungen:Pultmessgeräte, Prozessanzeigen, Timer-Displays.
• Prüf- und Messgeräte:Multimeter, Frequenzzähler, Netzteile.
• Automobilzubehör:Messgeräte, Displays für Diagnosewerkzeuge.
• Konsumgeräte:Mikrowellenherde, Waschmaschinen, Audiogeräte.
• Medizinische Geräte:Tragbare Monitore, Diagnosegeräte (wo die spezifische Farbe möglicherweise für bessere Lesbarkeit gewählt wird).

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets Reihenstrombegrenzungswiderstände für jede Segmentanode. Der Widerstandswert wird basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der LED-Durchlassspannung (Vf ~2,6V) und dem gewünschten Durchlassstrom (z.B. 10-20 mA für gute Helligkeit) berechnet. Formel: R = (Vcc - Vf) / If.
• Multiplexing:Für mehrstellige Displays wie dieses ist Multiplexing die Standard-Ansteuerungstechnik. Dies beinhaltet das sequentielle Einschalten der Gemeinschaftskathode einer Ziffer, während gleichzeitig die Segmentdaten für diese Ziffer angelegt werden. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins erheblich.
• Verlustleistung:Stellen Sie sicher, dass die berechnete Leistung pro Segment (Vf * If) 70 mW nicht überschreitet, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen, wo Derating angewendet wird.
• Betrachtungswinkel:Positionieren Sie die Anzeige unter Berücksichtigung ihres großen Betrachtungswinkels, um die Sichtbarkeit für den Endbenutzer zu maximieren.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP- oder GaP-roten LEDs bietet das im LTD-322JF verwendete AlInGaP-Material eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Treiberstrom führt. Die gelb-orange Farbe (605-611 nm) kann unter bestimmten Lichtverhältnissen im Vergleich zu tiefrot eine bessere wahrgenommene Helligkeit und Kontrast für das menschliche Auge bieten. Im Vergleich zu blauen oder weißen LEDs mit Phosphor-Konversion haben AlInGaP-Bauteile typischerweise eine schmalere spektrale Ausgabe und eine höhere Effizienz für ihre spezifische Farbe. Die Ziffernhöhe von 0,3 Zoll platziert es in einer gängigen Größenkategorie für frontplattenmontierte Displays und bietet eine gute Balance zwischen Lesbarkeit und Platzbedarf.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was bedeutet der Hinweis \"nach Lichtstärke kategorisiert\"?

A: Es bedeutet, dass die LEDs basierend auf ihrer Lichtleistung sortiert (gebinned) werden. Sie können Bauteile aus einer bestimmten Helligkeitskategorie bestellen, um Konsistenz über alle Displays in Ihrem Produkt hinweg sicherzustellen.

F: Kann ich dieses Display direkt mit einem 5V-Mikrocontroller ansteuern?

A: Nein. Sie müssen strombegrenzende Widerstände verwenden. Das direkte Anschließen einer 5V-Quelle an eine LED-Anode würde einen übermäßigen Strom verursachen und das Segment zerstören. Berechnen Sie den Widerstandswert wie in den Designüberlegungen beschrieben.

F: Was bedeutet \"Duplex-Gemeinschaftskathode\" für die Ansteuerung des Displays?

A: Es bedeutet, dass die beiden Ziffern die Segmentanoden teilen, aber separate Kathodenpins haben. Dies ermöglicht Ihnen die Verwendung von Multiplexing: Schalten Sie die Kathode von Ziffer 1 ein und beleuchten Sie ihre Segmente, dann schalten Sie sie aus, schalten Sie die Kathode von Ziffer 2 ein und beleuchten Sie ihre Segmente, und wiederholen Sie dies schnell. Das menschliche Auge nimmt beide Ziffern als kontinuierlich beleuchtet wahr.

F: Ist der Dezimalpunkt enthalten?

A: Das interne Schaltbild und die Pinbeschreibung (Anode DP) zeigen an, dass ein Dezimalpunktsegment vorhanden ist und unabhängig gesteuert werden kann, genau wie die Hauptsegmente (A-G).

10. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines einfachen zweistelligen Temperaturmessgeräts.Ein Mikrocontroller liest einen Temperatursensor. Der Wert (von 0 bis 99) muss angezeigt werden. Das LTD-322JF wird aufgrund seiner Klarheit und Benutzerfreundlichkeit gewählt. Das Design verwendet 8 Mikrocontroller-Pins: 7 für die Segmentanoden (A-G, DP optional) und 1 für die Ziffernkathoden (unter Verwendung eines Transistors, um den höheren kombinierten Kathodenstrom abzusenken). Die Firmware implementiert Multiplexing und aktualisiert die Anzeige 50-100 Mal pro Sekunde, um Flackern zu vermeiden. Strombegrenzungswiderstände sind auf jeder der 7 Segmentleitungen platziert. Die schwarze Front der Anzeige bietet einen ausgezeichneten Kontrast zum Instrumentenpanel, wenn die Anzeige ausgeschaltet ist.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die Kerntechnologie basiert auf dem AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterialsystem. Bei Vorspannung in Durchlassrichtung werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des LED-Chips injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzen. Die spezifische Zusammensetzung von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor im Kristallgitter bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht. Für das LTD-322JF ist diese Zusammensetzung so eingestellt, dass Photonen im Bereich von 605-611 nm erzeugt werden, die als gelb-orange wahrgenommen werden. Die Verwendung eines nicht transparenten GaAs-Substrats hilft dabei, das Licht durch die Oberseite des Bauteils zu lenken, was die Gesamtlichtextraktionseffizienz im Vergleich zu einigen älteren Designs verbessert.

12. Branchentrends und Kontext

Die AlInGaP-Technologie stellt eine ausgereifte und hochoptimierte Lösung für hochhelle rote, orange, bernsteinfarbene und gelbe LEDs dar. Sie ist aufgrund ihrer hohen Effizienz und Zuverlässigkeit seit Jahrzehnten das dominierende Material für diese Farben in Anzeige- und Displayanwendungen. Aktuelle Trends in der Displaytechnologie für Unterhaltungselektronik werden von Vollfarb-, pixelbasierten Lösungen wie OLEDs und Micro-LEDs dominiert. Für dedizierte, einfache numerische und alphanumerische Displays, die hohe Zuverlässigkeit, weite Betriebstemperaturbereiche und lange Lebensdauer erfordern – insbesondere in industriellen, automobilen und Gerätesektoren – bleiben Bauteile wie das LTD-322JF jedoch hochrelevant. Der Trend hier geht zu noch höherer Effizienz und möglicherweise der Integration von Treiberelektronik innerhalb des Displaygehäuses (\"intelligente Displays\"), obwohl das grundlegende Siebensegment-Format weiterhin weit verbreitet ist.