LTS-3361JG 7-Segment LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 0,3 Zoll (7,62mm) - Durchlassspannung 2,6V - Grün (572nm) - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-3361JG ist ein einstelliges, 7-Segment alphanumerisches Anzeigemodul, das auf AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie basiert. Die Hauptfunktion dieses Bauteils ist die Bereitstellung einer hochlesbaren numerischen und begrenzt alphanumerischen Ausgabe in elektronischen Geräten. Ihr Haupteinsatzgebiet liegt in Messgeräten, Unterhaltungselektronik, industriellen Bedienfeldern und allen Geräten, die eine klare, helle numerische Anzeige erfordern.

Das Bauteil zeichnet sich durch eine Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm) aus, die einen hervorragenden Kompromiss zwischen Anzeigegröße und Kompaktheit bietet. Es verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, eine Kombination, die für hohen Kontrast und optimale Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen entwickelt wurde. Die Verwendung von AlInGaP-Material, das auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat gewachsen ist, ist entscheidend für seine Leistung und ermöglicht hohe Helligkeit und Effizienz im grünen Wellenlängenbereich.

1.1 Kernvorteile & Zielmarkt

Die LTS-3361JG bietet mehrere deutliche Vorteile, die ihre Marktposition definieren:

• Hohe Helligkeit & Kontrast:Die AlInGaP-Chips erzeugen eine Lichtstärke von 200 bis 800 µcd bei einem niedrigen Treiberstrom von 1mA und gewährleisten so Sichtbarkeit auch in hell beleuchteten Umgebungen.
• Geringer Stromverbrauch:Auf Effizienz ausgelegt, benötigt sie minimal Leistung, was sie für batteriebetriebene oder leistungssensitive Anwendungen geeignet macht.
• Hervorragendes Zeichenbild & Gleichmäßigkeit:Die Segmente sind durchgehend und gleichmäßig, was eine saubere, professionell aussehende Ziffer ohne Lücken oder Unregelmäßigkeiten bietet.
• Großer Betrachtungswinkel:Das optische Design ermöglicht klare Lesbarkeit aus einem breiten Blickwinkelbereich und verbessert die Benutzererfahrung.
• Zuverlässigkeit der Festkörpertechnik:Als LED-basiertes Bauteil bietet sie eine lange Betriebsdauer, Stoßfestigkeit und eine Zuverlässigkeit, die älteren Technologien wie glühfadenbasierten Anzeigen überlegen ist.
• Kategorisierte Lichtstärke:Die Bauteile werden nach Intensität sortiert (gebinned), was Entwicklern ermöglicht, Teile für eine konsistente Helligkeit über mehrere Einheiten in einem Produkt auszuwählen.

Der Zielmarkt umfasst Entwickler von Prüf- und Messgeräten, Automobilarmaturenbrettern (Sekundäranzeigen), Haushaltsgeräten, Medizingeräten und industriellen Steuerungssystemen, wo eine zuverlässige, klare und effiziente numerische Anzeige benötigt wird.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt angegebenen Schlüsselparameter.

2.1 Photometrische & Optische Kenngrößen

Diese Parameter definieren die Lichtausgabe und Farbeigenschaften der Anzeige.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Liegt im Bereich von 200 µcd (Min.) bis 800 µcd (Typ.) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1mA. Dies ist die wahrgenommene Helligkeit, gemessen durch einen Sensor, der auf die photopische Reaktion des menschlichen Auges (CIE-Kurve) gefiltert ist. Der weite Bereich deutet auf einen Binning-Prozess hin; Entwickler müssen diese Variation berücksichtigen oder ein engeres Bin für einheitliches Erscheinungsbild spezifizieren.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):572 nm. Dies ist die wahrgenommene Farbe des Lichts und platziert es im grünen Bereich des Spektrums. Es ist ein Schlüsselparameter für farbspezifische Anwendungen.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):571 nm (Typ.). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist, sehr nahe an der dominanten Wellenlänge, was auf eine spektral reine grüne Ausgabe hindeutet.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (Typ.). Dies misst die spektrale Bandbreite. Ein Wert von 15 nm ist relativ schmal und bestätigt eine gute Farbreinheit für eine grüne LED.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m):2:1 (Max.). Dies ist das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils. Ein Verhältnis von 2:1 oder weniger gewährleistet eine akzeptable Gleichmäßigkeit über die Ziffer.

2.2 Elektrische Kenngrößen

Diese Parameter sind kritisch für Schaltungsdesign und Leistungsmanagement.

• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,6V (Max.) bei I_F=20mA. Der typische Wert liegt bei etwa 2,05V. Dieser Spannungsabfall muss beim Entwurf der strombegrenzenden Schaltung berücksichtigt werden. Die Treiberschaltung muss mindestens 2,6V liefern, um eine ordnungsgemäße Segmentbeleuchtung beim Nennstrom sicherzustellen.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment (I_F):25 mA (Max.) bei 25°C. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich an ein einzelnes Segment angelegt werden kann, ohne Beschädigungsrisiko.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA (Max.) unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dies ermöglicht Multiplexing-Schemata oder kurzes Übersteuern für eine höhere wahrgenommene Helligkeit.
• Strom-Derating:Der maximale Dauerstrom muss für Umgebungstemperaturen (T_a) über 25°C linear um 0,33 mA/°C reduziert werden. Dies ist eine entscheidende Überlegung zum thermischen Management.
• Sperrspannung pro Segment (V_R):5V (Max.). Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den LED-Übergang dauerhaft beschädigen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 µA (Max.) bei V_R=5V. Dies ist der Leckstrom, wenn die LED in Sperrrichtung vorgespannt ist.
• Verlustleistung pro Segment (P_D):70 mW (Max.). Berechnet als V_F* I_F, begrenzt dieser Wert die thermische Belastung jedes Segments.

2.3 Thermische & Umgebungsgrenzwerte

• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist für industrielle und erweiterte kommerzielle Umgebungen geeignet.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Hält maximal 260°C für bis zu 3 Sekunden stand, gemessen 1,6mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene. Dies ist mit Standard-Lötzinn-freien Reflow-Lötprofilen kompatibel.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies impliziert einen Binning-Prozess.

• Lichtstärke-Binning:Der weite I_V-Bereich (200-800 µcd) deutet darauf hin, dass LEDs nach der Produktion in verschiedene Intensitäts-Bins sortiert werden. Für Anwendungen, die eine konsistente Helligkeit über mehrere Anzeigen hinweg erfordern (z.B. eine mehrstellige Anzeige), ist die Spezifikation von Teilen aus demselben Intensitäts-Bin wesentlich.
• Durchlassspannungs-Binning:Obwohl nicht explizit als gebinned angegeben, deutet der angegebene Bereich (2,05V Typ., 2,6V Max.) auf eine natürliche Variation hin. In Präzisionsanwendungen oder großen Arrays kann Spannungsabgleich ebenfalls eine Überlegung für eine gleichmäßige Stromverteilung sein.
• Wellenlängen-Binning:Die dominante Wellenlänge wird als einzelner typischer Wert (572 nm) angegeben. Für dieses Produkt ist das Wellenlängen-Binning wahrscheinlich sehr eng oder kein primäres Sortierkriterium, da eine einzelne grüne Farbe spezifiziert ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Standardkurven für solche Bauteile typischerweise umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt die Beziehung zwischen angelegter Spannung und resultierendem Strom. Die "Knie"-Spannung liegt bei etwa 2,0V, danach steigt der Strom bei kleinen Spannungszunahmen schnell an, was eine Konstantstrom-Ansteuerung für stabile Helligkeit erfordert.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve):Diese Kurve ist über einen weiten Bereich im Allgemeinen linear. Die Lichtstärke ist annähernd proportional zum Durchlassstrom, was eine Helligkeitssteuerung über PWM (Pulsweitenmodulation) oder analoge Stromregelung ermöglicht.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Für AlInGaP-LEDs nimmt die Lichtausgabe typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Derating-Spezifikation für den Durchlassstrom steht in direktem Zusammenhang mit der Steuerung dieses thermischen Effekts, um Helligkeit und Lebensdauer zu erhalten.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die einen Peak nahe 571-572 nm mit der angegebenen 15 nm Halbwertsbreite zeigt.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen

Das Gehäuse hat eine Standardkontur für einstellige 7-Segment LED-Anzeigen. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige Abmessungen umfassen die Gesamthöhe, -breite und -tiefe des Gehäuses, die Ziffernhöhe (7,62mm) und den Abstand zwischen den Segmenten. Der genaue Footprint ist kritisch für das Leiterplattenlayout.

5.2 Pinbelegung & Polaritätsidentifikation

Die LTS-3361JG ist einGemeinsame KathodeBauteil. Das bedeutet, alle LED-Segmentkathoden sind intern mit gemeinsamen Pins (Pin 1 und Pin 6) verbunden, während jede Segmentanode ihren eigenen Pin hat. Um ein Segment zu beleuchten, muss sein entsprechender Anodenpin auf HIGH (positive Spannung über einen strombegrenzenden Widerstand) gesetzt werden, und der gemeinsame Kathodenpin muss mit GROUND (LOW) verbunden werden.

Pin-Verbindung:

1. Gemeinsame Kathode

2. Anode F (oberes rechtes Segment)

3. Anode G (mittleres Segment)

4. Anode E (unteres rechtes Segment)

5. Anode D (unteres Segment)

6. Gemeinsame Kathode

7. Anode DP (Dezimalpunkt)

8. Anode C (unteres linkes Segment)

9. Anode B (oberes linkes Segment)

10. Anode A (oberes Segment)

Hinweis: Pin 1 und Pin 6 sind beide gemeinsame Kathoden und sollten auf der Leiterplatte miteinander verbunden werden, um eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen.

5.3 Internes Schaltbild

Das interne Diagramm zeigt zehn Pins, die mit den acht LED-Elementen (Segmente A-G plus DP) verbunden sind. Die beiden gemeinsamen Kathodenpins (1 & 6) sind intern miteinander verbunden. Diese Konfiguration ist Standard für eine gemeinsame Kathode, einstellige Anzeige.

6. Löt- & Montagerichtlinien

• Reflow-Löten:Kompatibel mit Standard-SMT-Reflow-Prozessen. Die maximal zulässige Löttemperatur beträgt 260°C für 3 Sekunden. Ein Standard-Lötzinn-freies Profil mit einer Spitzentemperatur zwischen 245-250°C wird empfohlen, um innerhalb dieser Grenze zu bleiben.
• Handlöten:Falls manuelles Löten notwendig ist, verwenden Sie eine temperaturgeregelte Lötspitze mit maximal 350°C und begrenzen Sie die Kontaktzeit auf weniger als 3 Sekunden pro Pin, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten zu verhindern.
• Reinigung:Verwenden Sie nur Reinigungsmittel, die mit LED-Epoxidharz und Kunststoffmaterialien kompatibel sind. Vermeiden Sie Ultraschallreinigung, es sei denn, sie wurde für das spezifische Gehäuse als sicher verifiziert.
• ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung):Obwohl nicht explizit angegeben, sind LEDs im Allgemeinen ESD-empfindlich. Handhaben Sie sie mit geeigneten ESD-Vorsichtsmaßnahmen (geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder).
• Lagerbedingungen:Lagern Sie das Bauteil in einer trockenen, antistatischen Umgebung innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-35°C bis +85°C).

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die häufigste Ansteuerungsmethode istMultiplexing. Für mehrstellige Anzeigen aktiviert ein Mikrocontroller sequentiell die gemeinsame Kathode jeder Ziffer, während er das Segmentmuster für diese Ziffer auf den gemeinsamen Anodenleitungen ausgibt. Dies reduziert die benötigte Anzahl an Treiberpins erheblich. Ein Konstantstrom-Treiber-IC oder Transistor-Array wird oft verwendet, um ausreichend Strom für die Segmente bereitzustellen.

Berechnung des Strombegrenzungswiderstands:Wesentlich für Direktansteuerung. Formel: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Beispiel: Für eine 5V-Versorgung, V_F=2,2V und I_F=10mA: R = (5 - 2,2) / 0,01 = 280 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 270 Ω oder 330 Ω). Ein Widerstand wird pro Segmentanode benötigt, wenn direkt angesteuert wird.

7.2 Design-Überlegungen

• Helligkeitssteuerung:Verwenden Sie PWM an den Kathoden- oder Anodentreibern, um die Anzeige zu dimmen. Dies ist effektiver und effizienter als das Variieren des Gleichstroms.
• Betrachtungswinkel:Positionieren Sie die Anzeige unter Berücksichtigung ihres großen Betrachtungswinkels, um eine optimale Sichtbarkeit für den Endbenutzer sicherzustellen.
• Thermisches Management:Halten Sie sich an die Strom-Derating-Richtlinien für Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur. Sorgen Sie für ausreichende Leiterplatten-Kupferfläche oder Belüftung, wenn bei oder nahe den Maximalströmen betrieben wird.
• Entkopplung:Platzieren Sie einen kleinen Keramikkondensator (z.B. 100nF) in der Nähe der Versorgungspins der Anzeige, um Rauschen zu unterdrücken, insbesondere in Multiplexing-Designs.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wieRoten GaAsP-LEDs, bietet die AlInGaP-basierte LTS-3361JG eine deutlich höhere Helligkeit und Effizienz bei einem gegebenen Strom. Im Vergleich zu einigen modernenweißen oder blauen LEDs mit Leuchtstoff, bietet sie eine reine, gesättigte grüne Farbe ohne die Komplexität und den Effizienzverlust der Leuchtstoffkonversion.

Ihre primäre Differenzierung liegt in ihrer spezifischen Kombination:0,3-Zoll Ziffernhöhe, gemeinsame Kathodenkonfiguration, reine grüne AlInGaP-Emission und charakterisierte Intensitäts-Bins. Konkurrenzprodukte könnten unterschiedliche Chip-Technologien verwenden (z.B. InGaN für blau/grün), unterschiedliche Gehäusefarben haben (z.B. schwarze Front) oder gemeinsame Anode sein.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Möglicherweise, aber mit Vorsicht. Die typische V_Fbeträgt 2,05V, und die Ausgangshochspannung eines GPIO-Pins (V_OH) könnte bei 3,3V-Versorgung nur 2,64V betragen. Der Spannungsabstand (3,3V - 2,6V = 0,7V) ist für einen strombegrenzenden Widerstand minimal. Es ist sicherer, einen Transistor oder Treiber-IC zur Schnittstelle zum Mikrocontroller zu verwenden.

F2: Warum gibt es zwei gemeinsame Kathodenpins (1 und 6)?

A: Dies dient der mechanischen Symmetrie und verbesserten Stromverteilung. Das Verbinden beider Pins mit Masse auf Ihrer Leiterplatte hilft, die Stromlast auszugleichen und kann die Segment-Helligkeitsgleichmäßigkeit und Langzeitzuverlässigkeit verbessern.

F3: Was ist der Unterschied zwischen Spitzen-Emissionswellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe der Lichtquelle entspricht. Für eine monochromatische Quelle wie diese grüne LED liegen sie sehr nahe beieinander.

F4: Wie erreiche ich eine konsistente Helligkeit in einem mehrstelligen Design?

A: 1) Verwenden Sie eine Konstantstrom-Treiberschaltung. 2) Implementieren Sie bei Bedarf eine Softwarekalibrierung oder PWM-Anpassung pro Ziffer. 3) Am wichtigsten: Spezifizieren und verwenden Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin von Ihrem Lieferanten.

10. Design-in Fallstudie

Szenario: Entwurf einer einfachen 4-stelligen Voltmeter-Anzeige.

1. Bauteilauswahl:Vier LTS-3361JG-Anzeigen werden aufgrund ihrer Lesbarkeit und grünen Farbe ausgewählt, die oft mit "Ein"- oder "Normal"-Status assoziiert wird.
2. Ansteuerungsschema:Ein Multiplexing-Schema wird gewählt. Ein Mikrocontroller mit 12 I/O-Pins (8 für Segmentanoden A-G, DP und 4 für Ziffernkathoden) kann die gesamte Anzeige ansteuern.
3. Schaltungsentwurf:Die Segmentanodenleitungen sind parallel über alle vier Ziffern verbunden. Die gemeinsamen Kathodenpins (1 & 6) jeder Ziffer sind miteinander verbunden und dann mit einer NPN-Transistor-Senke. Der Mikrocontroller schaltet jeweils einen Transistor (eine Ziffer) ein, während er den entsprechenden 7-Segment-Code auf den Anodenleitungen ausgibt. Die Aktualisierungsrate wird auf über 60 Hz eingestellt, um Flimmern zu vermeiden.
4. Stromberechnung:Für eine multiplexte Anzeige kann der momentane Strom pro Segment höher sein, um dieselbe durchschnittliche Helligkeit zu erreichen. Wenn das Tastverhältnis 1/4 (4 Ziffern) beträgt, um einen durchschnittlichen I_{F_avg}von 5mA zu erhalten, sollte der momentane Strom während seiner aktiven Zeit I_{F_inst}= I_{F_avg}/ Tastverhältnis = 5mA / 0,25 = 20mA betragen. Dies liegt innerhalb des Dauerstromgrenzwerts, muss aber gegen den Spitzenstromgrenzwert für die gewählte Multiplexing-Frequenz geprüft werden.
5. Leiterplattenlayout:Die Anzeigen werden mit präzisem Abstand gemäß der Abmessungszeichnung platziert. Die Leiterbahnen für die gemeinsamen Kathodenverbindungen werden breiter ausgeführt, um den kumulativen Segmentstrom zu bewältigen, wenn eine Ziffer voll beleuchtet ist (z.B. die Zahl '8').

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTS-3361JG basiert aufAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)Halbleitermaterial. Dies ist ein III-V-Verbindungshalbleiter, bei dem Aluminium-, Indium-, Gallium- und Phosphoratome in einem Kristallgitter angeordnet sind. Bei Durchlassvorspannung rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des PN-Übergangs und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Das spezifische Verhältnis von Al, In, Ga und P im Kristall bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts diktiert. Für grüne Emission um 572 nm ist eine präzise Zusammensetzung erforderlich.

Die Chips werden auf einemnicht transparenten GaAs (Galliumarsenid) Substrathergestellt. Dieses Substrat absorbiert einen Teil des erzeugten Lichts, aber das AlInGaP-Materialsystem selbst ist hocheffizient. Das Licht wird von der Oberseite des Chips emittiert. Die graue Front und der weiße Segmentdiffusor des Gehäuses helfen, den Kontrast zu erhöhen, indem sie Umgebungslicht absorbieren bzw. das emittierte grüne Licht vom Chip effizient streuen.

12. Technologietrends

Während dieses spezifische Produkt ausgereifte und zuverlässige AlInGaP-Technologie verwendet, umfassen die breiteren Trends auf dem LED-Anzeigemarkt:

• Höhere Effizienz:Laufende Materialwissenschaftsforschung zielt darauf ab, die interne Quanteneffizienz (IQE) und die Lichtextraktionseffizienz (LEE) aller LED-Farben zu verbessern und so den Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit zu reduzieren.
• Miniaturisierung:Es gibt einen Trend zu kleineren Pixelabständen und höherer Anzeigedichte, obwohl für eigenständige 7-Segment-Bauteile die 0,3-Zoll-Größe ein beliebter Standard für Lesbarkeit bleibt.
• Integration:Immer mehr Anzeigen integrieren den Treiber-IC direkt in das Modulgehäuse, was die externe Schaltung für Entwickler vereinfacht.
• Alternative Technologien:Für Vollfarb- oder Hochauflösungsanwendungen entwickeln sich Technologien wie MicroLED und fortschrittliche OLEDs weiter. Für einfache, robuste, helle und kostengünstige einstellige numerische Anzeigen bleiben jedoch AlInGaP- und InGaN-basierte LEDs aufgrund ihrer Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Einfachheit dominant.

Die LTS-3361JG stellt eine gut optimierte Lösung in ihrer Nische dar, die Leistung, Kosten und Zuverlässigkeit auf Basis etablierter Halbleiterphysik und Gehäusetechniken ausbalanciert.