LTS-3403LJS LED-Anzeige Datenblatt - 0,8-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Gelb - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-3403LJS ist ein einstelliges, alphanumerisches Siebensegment-Anzeigemodul für Anwendungen, die eine klare, energieeffiziente numerische Anzeige erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer gut lesbaren digitalen Anzeige. Der zentrale Vorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gefertigt sind. Diese spezifische Materialkombination ist darauf ausgelegt, eine charakteristische gelbe Lichtemission zu erzeugen. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Sie ist als Common-Cathode-Typ (gemeinsame Kathode) kategorisiert, eine Standardkonfiguration zur Vereinfachung des Multiplexens in mehrstelligen Anwendungen. Der Zielmarkt für diese Komponente umfasst Industrie-Bedienfelder, Prüf- und Messgeräte, Haushaltsgeräte, Automobil-Armaturenbretter (für nicht-kritische Anzeigen) und jedes eingebettete System, das eine zuverlässige, einstellige numerische Anzeige benötigt.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Lichttechnische und optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Der Schlüsselparameter, die durchschnittliche Lichtstärke (Iv), ist mit einem Minimum von 320 µcd, einem typischen Wert von 900 µcd und keinem angegebenen Maximum spezifiziert, wenn sie mit einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA betrieben wird. Dies deutet auf eine helle Ausgabe hin, die für den Innenbereich geeignet ist. Die Lichtausgabe ist durch eine Peak-Emissionswellenlänge (λp) von 588 nm und eine dominante Wellenlänge (λd) von 587 nm bei IF=20 mA gekennzeichnet, was ihre Emission fest im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was eine relativ reine Farbe mit minimaler spektraler Streuung bedeutet. Die Lichtstärkeanpassung zwischen den Segmenten ist garantiert innerhalb eines Verhältnisses von 2:1, was eine gleichmäßige Helligkeit über die Ziffer hinweg sicherstellt – entscheidend für Ästhetik und Lesbarkeit. Alle photometrischen Messungen sind an die CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) Standard-Helladaptationskurve des Auges angepasst.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für einen zuverlässigen Einsatz. Die Absolute Maximalbelastbarkeit setzt die harten Grenzen: eine Verlustleistung von 70 mW pro Segment, ein Spitzen-Durchlassstrom von 60 mA pro Segment (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) und ein kontinuierlicher Durchlassstrom von 25 mA pro Segment bei 25°C, der linear mit 0,33 mA/°C abnimmt. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V. Unter Standardbetriebsbedingungen (Ta=25°C) liegt die Durchlassspannung (VF) pro Segment zwischen 2,05 V (min) und 2,6 V (max) bei einem Prüfstrom von 10 mA. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 µA bei der vollen Sperrspannung von 5 V, was auf gute Diodeneigenschaften hindeutet.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt, mit einem identischen Lagertemperaturbereich. Dieser weite Bereich macht es für Anwendungen in nicht klimatisierten Umgebungen geeignet. Ein kritischer Montageparameter ist die Löttemperatur-Bewertung: Das Bauteil kann 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,59 mm) unterhalb der Auflageebene aushalten. Dies ist eine Standardbewertung für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse, jedoch muss darauf geachtet werden, dieses thermische Profil nicht zu überschreiten.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass die Bauteile "nach Lichtstärke kategorisiert" sind. Dies impliziert einen Binning-Prozess, bei dem Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe unter Standardtestbedingungen (wahrscheinlich IF=1 mA) sortiert und gekennzeichnet werden. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit konsistenter Helligkeit für eine bestimmte Anwendung oder über eine Produktionscharge hinweg auszuwählen, um visuelle Gleichmäßigkeit in mehrstelligen Anzeigen sicherzustellen. Obwohl in diesem speziellen Dokument nicht detailliert beschrieben, kann typisches Binning für solche Anzeigen die Sortierung in Intensitätsbereiche (z.B. Iv > 500 µcd, Iv > 700 µcd) beinhalten. Das enge 2:1 Lichtstärke-Anpassungsverhältnis ist eine weitere Form der Leistungskategorisierung innerhalb eines einzelnen Bauteils.

4. Analyse der Kennlinien

Während der bereitgestellte Datenblattauszug auf "Typische elektrische / optische Kennlinien" verweist, sind die spezifischen Grafiken nicht im Text enthalten. Typischerweise würden solche Kurven für eine LED-Anzeige Folgendes umfassen:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie): Diese Grafik zeigt die exponentielle Beziehung und hilft Entwicklern bei der Auswahl geeigneter Vorwiderstände. Die Kniespannung liegt bei etwa der typischen VF von 2,6 V.Lichtstärke vs. Durchlassstrom (L-I-Kennlinie): Diese zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom bis zu den maximalen Nennwerten ansteigt. Sie ist im normalen Betriebsbereich im Allgemeinen linear.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Kurve würde den Rückgang der Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur zeigen, wichtig für Hochtemperatur- oder Hochstromanwendungen.Relative spektrale Leistungsverteilung: Eine Darstellung, die die Intensität des emittierten Lichts über die Wellenlängen zeigt, zentriert um 587-588 nm mit der angegebenen Halbwertsbreite von 15 nm.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LTS-3403LJS ist in einem Standard-Dual-Inline-Gehäuse (DIP) erhältlich, das für die Durchsteckmontage auf einer Leiterplatte (PCB) oder den Einsatz in einer Fassung geeignet ist. Die Gehäuseabmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm angegeben. Wichtige mechanische Merkmale sind die 0,8-Zoll (20,32 mm) Ziffernhöhe, die die physikalische Größe des angezeigten Zeichens definiert. Die graue Front und die weißen Segmente sind Teil des Gehäuseforms. Die Pin-Anordnung ist für die Kompatibilität mit Standard-PCB-Layouts und Fassungen ausgelegt.

6. Pin-Belegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 17-Pin-Konfiguration, obwohl nicht alle Pins aktiv sind. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 2: Anode für Segment A, Pin 3: Anode für Segment F, Pins 4, 6, 12, 17: Gemeinsame Kathode (alle intern verbunden), Pin 5: Anode für Segment E, Pin 7: Anode für linken Dezimalpunkt (L.D.P), Pin 10: Anode für rechten Dezimalpunkt (R.D.P), Pin 11: Anode für Segment D, Pin 13: Anode für Segment C, Pin 14: Anode für Segment G, Pin 15: Anode für Segment B. Die Pins 1, 8, 9 und 16 sind als "NO PIN" (nicht angeschlossen) aufgeführt. Das interne Schaltbild zeigt eine Common-Cathode-Konfiguration, bei der alle LED-Segmentkathoden intern mit den gemeinsamen Kathoden-Pins verbunden sind. Jede Segmentanode ist einzeln zugänglich. Die beiden Dezimalpunkte (links und rechts) sind ebenfalls separate LEDs mit eigenen Anoden.

7. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre bereitgestellte Richtlinie ist das absolute maximale Löttemperaturprofil: 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1,59 mm (1/16") unterhalb der Auflageebene. Dies ist kritisch für Wellenlötprozesse. Für manuelles Löten sollte eine temperaturgeregelte Lötspitze verwendet werden, und die Kontaktzeit pro Pin sollte minimiert werden, um Hitzeschäden am internen Chip und am Kunststoffgehäuse zu verhindern. Das Bauteil sollte im spezifizierten Temperaturbereich (-35°C bis +85°C) in einer trockenen Umgebung gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die bei Reflow-Löten zu "Popcorning" führen kann, wenn es vor der Verwendung nicht ordnungsgemäß getrocknet wird.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für Anwendungen, die eine einzelne, gut sichtbare numerische Ziffer erfordern. Beispiele sind:Messtechnik: Panel-Meter, Frequenzzähler, Timer.Unterhaltungselektronik: Mikrowellenherd-Uhr, Thermostat-Anzeige, Badezimmerwaage.IndustriesteuerungenAutomobil-Zubehör: Zusatzinstrumente (Spannung, Temperatur).Lehrbaukästen: Zum Unterrichten digitaler Elektronik und Mikrocontroller-Schnittstellen.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung: Jede Segmentanode muss über einen strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden. Der Widerstandswert (R) wird mit R = (Vcc - VF) / IF berechnet, wobei Vcc die Versorgungsspannung, VF die Durchlassspannung (für Zuverlässigkeit den Maximalwert verwenden) und IF der gewünschte Durchlassstrom (nicht mehr als 25 mA DC) ist. Für eine 5V-Versorgung und IF=10 mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohm.Treiberschaltung: Da es sich um eine gemeinsame Kathode handelt, sind die Kathoden typischerweise mit Masse verbunden (oder einem Schalttransistor für Multiplexing), und die Anoden werden auf HIGH gesetzt, um ein Segment zu beleuchten. Häufig werden Mikrocontroller oder dedizierte Anzeigetreiber-ICs (wie 74HC595 Schieberegister oder MAX7219) verwendet.Multiplexing: Für mehrstellige Anzeigen können mehrere LTS-3403LJS-Einheiten multiplexed werden, indem die gemeinsame Kathode jeder Ziffer sequentiell aktiviert wird, während gleichzeitig die Segmentdaten für diese Ziffer angelegt werden. Dies reduziert die benötigten I/O-Pins.Betrachtungswinkel: Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen die Anzeige aus schrägen Positionen betrachtet werden kann.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTS-3403LJS differenziert sich hauptsächlich durch die Verwendung vonAlInGaP-Gelb-LED-Technologie. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP (das eine weniger effiziente, grünlichere Gelb erzeugt) oder gefiltertem Licht bietet AlInGaP eine höhere Lichtausbeute und eine gesättigtere, reine gelbe Farbe. Diegraue Front mit weißen Segmentenbietet einen ausgezeichneten Kontrast, wenn die LEDs ausgeschaltet sind, wodurch die Ziffernumrisse immer sichtbar sind, im Gegensatz zu komplett schwarzen Fronten. Ihrgeringer Stromverbrauch(ermöglicht durch effiziente LEDs und niedrige VF) macht sie für batteriebetriebene Geräte geeignet. DieKategorisierung nach Lichtstärkeist ein wichtiger Qualitätsunterschied, der Helligkeitskonsistenz sicherstellt, was bei kostengünstigeren Anzeigen nicht immer garantiert ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen gemeinsamer Kathode und gemeinsamer Anode?

A: Bei einer Common-Cathode-Anzeige sind alle LED-Kathoden miteinander verbunden. Um ein Segment zu beleuchten, wird seine Anode auf HIGH (auf Vcc) gesetzt, während die gemeinsame Kathode auf LOW (Masse) gelegt wird. Bei Common-Anode ist es umgekehrt. Die LTS-3403LJS ist Common Cathode.

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Ja, aber mit wichtigen Einschränkungen. Ein Mikrocontroller-Pin kann nur einen begrenzten Strom liefern/aufnehmen (oft 20-25 mA). Sie müssen für jedes Segment, das Sie ansteuern, einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Wenn Sie mehrere Segmente gleichzeitig von einem Port aus ansteuern, stellen Sie sicher, dass der Gesamtstrom die Gesamtport- oder Chip-Stromgrenze des Mikrocontrollers nicht überschreitet. Die Verwendung eines Treiber-ICs ist oft sicherer.

F: Was bedeutet "I.C. Compatible"?

A: Es bedeutet, dass die elektrischen Eigenschaften (Durchlassspannung, Stromanforderungen) der Anzeige innerhalb der Ausgangsspannung und der Stromquellen-/Senken-Fähigkeiten von Standard-IC-Ausgängen liegen, wie z.B. von TTL- oder CMOS-Logikfamilien oder Mikrocontrollern, insbesondere bei Verwendung mit geeigneten strombegrenzenden Widerständen.

F: Wie berechne ich den Widerstandswert für ein Segment?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Versorgungsspannung - LED-Durchlassspannung) / Gewünschter LED-Strom. Verwenden Sie für ein konservatives Design, das sicherstellt, dass der Strom selbst bei Bauteiltoleranzen nie überschritten wird, immer den maximalen VF-Wert aus dem Datenblatt (2,6 V).

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallstudie: Bau eines einstelligen Zählers mit einem Arduino.Das Ziel ist es, einen Zähler zu erstellen, der von 0 bis 9 zählt.Komponenten: Arduino Uno, LTS-3403LJS, acht 220-Ω-Widerstände (einer für die Segmente A-G und den Dezimalpunkt), ein Steckbrett und Jumper-Kabel.Verdrahtung: Verbinden Sie die gemeinsamen Kathoden-Pins (4,6,12,17) der Anzeige mit Arduino GND. Verbinden Sie jede Segmentanode (Pins 2,3,5,7,10,11,13,14,15) über einen 220-Ω-strombegrenzenden Widerstand mit einem individuellen Arduino-Digitalpin (z.B. 2 bis 10).Software: Definieren Sie im Arduino-Sketch ein Array, das Ziffern (0-9) der Kombination von zu beleuchtenden Segmenten zuordnet (eine "Segmenttabelle"). In der Hauptschleife durchlaufen Sie die Ziffern 0-9, verwenden die Segmenttabelle, um die korrekten Arduino-Pins auf HIGH zu setzen und die entsprechenden Segmente zu beleuchten, warten eine Sekunde, löschen dann die Anzeige und gehen zur nächsten Ziffer über. Dieses Beispiel demonstriert Direktansteuerung, Strombegrenzung und die Verwendung einer gemeinsamen Kathode.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTS-3403LJS basiert aufLeuchtdiode (LED)-Technologie. Eine LED ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Bei Durchlassvorspannung (positive Spannung an der p-Seite relativ zur n-Seite) werden Elektronen aus dem n-Bereich und Löcher aus dem p-Bereich in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einer Standard-Siliziumdiode wird diese Energie als Wärme freigesetzt. In einem direkten Bandabstand-Halbleiter wie AlInGaP wird ein erheblicher Teil dieser Energie als Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandabstandsenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP-Legierungen sind so ausgelegt, dass sie einen Bandabstand haben, der der Lichtemission im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelben Bereich des Spektrums entspricht. Das im Datenblatt erwähnte "nicht transparente GaAs-Substrat" ist der Grundwafer, auf dem die AlInGaP-Schichten aufgewachsen werden. Seine nicht transparente Natur hilft, Licht nach oben zu reflektieren und verbessert so die gesamte Lichtextraktionseffizienz von der Oberseite des Chips.

13. Technologietrends und Kontext

Während dieses spezifische Datenblatt aus dem Jahr 2001 stammt, repräsentierte die zugrundeliegende AlInGaP-Technologie zu dieser Zeit einen bedeutenden Fortschritt bei der Herstellung von hochhellen gelben, orangen und roten LEDs. Sie ersetzte weitgehend ältere, weniger effiziente Technologien wie GaAsP und GaP für diese Farben. Im breiteren Display-Technologieumfeld wurden diskrete Siebensegment-LED-Anzeigen wie die LTS-3403LJS in neuen Designs weitgehend durch integriertere Lösungen verdrängt. Dazu gehören:LED-PunktmatrixanzeigenundOLED-Displays, die vollständige alphanumerische und grafische Fähigkeiten bieten.Integrierte Displaymodulemit eingebauten Controllern (I2C, SPI), die die Schnittstelle vereinfachen.LCDsfür Anwendungen mit extrem niedrigem Stromverbrauch. Dennoch bleiben diskrete Siebensegment-LEDs in Nischen relevant, in denen ihre spezifischen Vorteile entscheidend sind: extreme Einfachheit, sehr hohe Helligkeit und Kontrast, große Betrachtungswinkel, Robustheit, niedrige Kosten für einstellige Anforderungen und das manchmal gewünschte charakteristische "Retro"-Design. Sie sind auch grundlegende Lehrmittel für das Erlernen digitaler Elektronik.