LTS-5703AKF 0,56-Zoll Gelb-Orange 7-Segment LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 14,22mm - Durchlassspannung 2,6V - Verlustleistung 70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-5703AKF ist ein hochleistungsfähiges, einstelliges Siebensegment-LED-Anzeigemodul, das für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Es zeichnet sich durch eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm) aus, was es für mittelgroße Bedienfelder und Instrumentierung geeignet macht, bei denen Lesbarkeit aus mäßiger Entfernung entscheidend ist. Das Bauteil nutzt fortschrittliche Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitertechnologie auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat, um ein markantes gelb-oranges Licht zu erzeugen. Dieses Materialsystem ist für seine hohe Effizienz und ausgezeichnete Helligkeit bekannt. Die Anzeige hat eine hellgraue Front mit weißen Segmenten, was für einen hohen Kontrast und ein optimales Erscheinungsbild der Zeichen unter verschiedenen Lichtverhältnissen sorgt.

Ihre Kernvorteile umfassen geringen Leistungsbedarf, hohe Helligkeit, großen Betrachtungswinkel und die Zuverlässigkeit von Festkörperbauteilen. Die Segmente sind kontinuierlich und gleichmäßig gestaltet, um eine konsistente und professionelle visuelle Ausgabe zu gewährleisten. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert und wird in einer bleifreien Ausführung angeboten, die der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht, was es für moderne elektronische Designs mit Umweltaspekten geeignet macht.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Elektrische Eigenschaften

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für einen zuverlässigen Einsatz. Die absoluten Maximalwerte geben die Grenzen an, die nicht überschritten werden dürfen, um dauerhafte Schäden zu verhindern. Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment ist bei 25°C mit 25 mA spezifiziert, mit einem linearen Derating-Faktor von 0,33 mA/°C bei steigender Umgebungstemperatur. Der Spitzendurchlassstrom, der unter gepulsten Bedingungen zulässig ist (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), beträgt 60 mA. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Die Sperrspannungsfestigkeit beträgt 5 V. Die Durchlassspannung (V_F) pro Segment liegt typischerweise im Bereich von 2,05 V bis 2,6 V, wenn sie mit einem Standardteststrom von 20 mA betrieben wird. Der Sperrstrom (I_R) ist mit maximal 100 µA spezifiziert, wenn eine Sperrvorspannung von 5 V angelegt wird.

2.2 Optische Eigenschaften

Die optische Leistung steht im Mittelpunkt ihrer Funktion. Die durchschnittliche Lichtstärke (I_V) ist eine Schlüsselmetrik mit einem Minimum von 800 µcd, einem typischen Wert von 1667 µcd und keinem spezifizierten Maximum unter einer Testbedingung von I_F= 1 mA. Diese hohe Helligkeit gewährleistet gute Sichtbarkeit. Die Farbcharakteristika werden durch die Wellenlänge definiert: Die Spitzenemissionswellenlänge (λ_p) beträgt typischerweise 611 nm, und die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt typischerweise 605 nm, beide gemessen bei I_F= 20 mA, was die Ausgabe klar im gelb-orangen Spektrum verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt etwa 17 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Die Lichtstärkeanpassung zwischen den Segmenten (für ähnlich beleuchtete Flächen) hat ein maximales Verhältnis von 2:1, was für Gleichmäßigkeit über die Ziffer hinweg sorgt.

2.3 Thermische und Umgebungswerte

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und einen Lagertemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt. Dieser weite Bereich macht es für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen geeignet, von Industrie-Steuerungen bis hin zu Unterhaltungselektronik. Für die Montage ist die Löttemperatur mit 260°C für 3 Sekunden spezifiziert, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,59 mm) unterhalb der Auflageebene, was ein Standardreferenzwert für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies impliziert einen Binning- oder Sortierprozess basierend auf der gemessenen Lichtleistung. In der LED-Fertigung werden Bins erstellt, um Komponenten mit ähnlichen Leistungsmerkmalen wie Lichtstärke (Helligkeit), Durchlassspannung und dominanter Wellenlänge zu gruppieren. Durch den Bezug aus einem spezifischen Bin können Entwickler eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Anzeigen in einem Produkt hinweg sicherstellen und auffällige Unterschiede zwischen Ziffern oder Einheiten vermeiden. Obwohl die spezifischen Bincodes oder Bereiche in diesem Dokument nicht detailliert sind, sollten Entwickler für die Produktionsplanung die detaillierte Binning-Dokumentation des Herstellers konsultieren, um visuelle Einheitlichkeit in ihrer Anwendung zu gewährleisten.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, sind solche Kurven in der LED-Dokumentation Standard und für das Design entscheidend. Typischerweise umfassen sie:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Dieser Graph zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom ansteigt. Er ist typischerweise nichtlinear, wobei die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte abnimmt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Dies zeigt die IV-Charakteristik der Diode, die für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung wesentlich ist.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt, und unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements in Hochhelligkeits- oder Anwendungen mit hohem Tastverhältnis.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Form und Reinheit der emittierten Farbe zeigt.

Entwickler sollten diese Kurven nutzen, um geeignete Treiberströme auszuwählen, thermische Derating-Effekte zu verstehen und die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil wird in einem Standard-LED-Anzeigegehäuse geliefert. Die Zeichnung der Gehäuseabmessungen (im Text referenziert, aber nicht detailliert) würde typischerweise die Gesamtlänge, -breite und -höhe des Moduls, die Abmessungen der Segmentfenster und den genauen Abstand und Durchmesser der zehn Pins zeigen. Wichtige mechanische Hinweise umfassen: Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Eine zusätzliche Toleranz von ±0,4 mm ist für die Pinspitzenverschiebung zulässig, was für das PCB-Footprint-Design und automatisierte Bestückungsprozesse wichtig ist. Das Pinbelegungsdiagramm ist klar dargestellt und identifiziert die Funktion jedes der zehn Pins für die Segmente A-G, den Dezimalpunkt (D.P.) und die beiden gemeinsamen Kathodenpins.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre Montagerichtlinie ist die Spezifikation der Löttemperatur: Das Bauteil kann einer Temperatur von 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1,59 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene standhalten. Dies ist ein kritischer Parameter für Reflow-Lötprofile. Entwickler müssen sicherstellen, dass ihr Reflow-Ofenprofil diese Temperatur-Zeit-Kombination an den Bauteilanschlüssen nicht überschreitet, um Schäden an den internen Bonddrähten oder dem LED-Chip zu vermeiden. Standardvorsichtsmaßnahmen für elektrostatisch empfindliche Bauteile sollten beachtet werden. Der weite Lagertemperaturbereich (-35°C bis +85°C) ermöglicht Flexibilität in der Lagerverwaltung.

7. Interner Schaltkreis und Pin-Konfiguration

Das interne Schaltbild zeigt eine gemeinsame Kathodenkonfiguration. Das bedeutet, alle Kathoden (negative Anschlüsse) der LED-Segmente sind intern miteinander verbunden. Die LTS-5703AKF hat zwei gemeinsame Kathodenpins (Pin 3 und Pin 8), die intern verbunden sind. Dies ermöglicht Flexibilität im PCB-Layout. Die Anoden (positive Anschlüsse) für jedes Segment (A, B, C, D, E, F, G) und den Dezimalpunkt (D.P.) sind auf separate Pins herausgeführt. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: E, Pin 2: D, Pin 3: Gemeinsame Kathode, Pin 4: C, Pin 5: D.P., Pin 6: B, Pin 7: A, Pin 8: Gemeinsame Kathode, Pin 9: F, Pin 10: G. Um ein Segment zu beleuchten, muss eine positive Spannung (über einen strombegrenzenden Widerstand) an den jeweiligen Anodenpin angelegt werden, während der/die gemeinsame(n) Kathodenpin(s) mit Masse verbunden sein müssen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jedes Gerät, das eine klare, einstellige numerische Anzeige erfordert. Häufige Anwendungen sind: Test- und Messgeräte (Multimeter, Frequenzzähler), Industrie-Bedienfelder, Medizingeräte, Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Kaffeemaschinen), Automobil-Cockpitdisplays (für Bordcomputer, Klimasteuerung) und Kassenterminals.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihenwiderstand für jede Segmentanode (oder einen Widerstand an der gemeinsamen Kathode für Multiplexing), um den Durchlassstrom einzustellen. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der LED-Durchlassspannung (V_F~2,6 V max.) und dem gewünschten Strom (z.B. 10-20 mA für gute Helligkeit). Formel: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Multiplexing:Für mehrstellige Anzeigen wird ein Multiplexing-Schema verwendet, bei dem die Ziffern nacheinander schnell beleuchtet werden. Das gemeinsame Kathoden-Design der LTS-5703AKF ist hierfür gut geeignet. Die Spitzenstrombelastbarkeit (60 mA) ermöglicht höhere gepulste Ströme während des Multiplexings, um eine wahrgenommene Helligkeit zu erreichen, die mit einem kontinuierlich betriebenen Segment vergleichbar ist.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel gewährleistet Lesbarkeit aus verschiedenen Positionen, was für frontmontierte Geräte entscheidend ist.
• Thermisches Management:Obwohl das Bauteil einen guten Betriebstemperaturbereich hat, sorgen Sie für ausreichende Belüftung, wenn es bei hohen Umgebungstemperaturen oder mit hohen Dauerströmen betrieben wird, um Langlebigkeit und stabile Lichtleistung zu erhalten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LTS-5703AKF liegen in ihrer Materialtechnologie und spezifischen Leistungscharakteristika. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-Galliumphosphid (GaP) roten oder grünen LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu viel helleren Anzeigen bei gleichem Treiberstrom führt. Im Vergleich zu einigen hochhelligen weißen oder blauen LEDs auf InGaN-Basis hat die gelb-orange Farbe deutliche ästhetische und funktionale Anwendungen, die oft für spezifische Panel-Farbschemata oder wegen ihrer wahrgenommenen Wärme und Klarheit gewählt wird. Die 0,56-Zoll-Größe füllt eine Nische zwischen kleineren (0,3-Zoll) Anzeigen für kompakte Geräte und größeren (1-Zoll+) Anzeigen für die Fernsicht. Ihre RoHS-Konformität ist ein Standard-, aber wesentliches Merkmal für moderne globale Märkte.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Zweck von zwei gemeinsamen Kathodenpins?

A: Die beiden Pins (3 und 8) sind intern verbunden. Dies bietet Layout-Flexibilität auf der Leiterplatte, sodass die Masseverbindung von beiden Seiten des Gehäuses aus erfolgen kann, was die Leitungsführung vereinfacht, insbesondere bei dichten Designs oder bei Verwendung von einseitigen Leiterplatten.

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Sie müssen stets einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Ein Mikrocontroller-Pin kann typischerweise nicht sicher 20 mA liefern, und selbst wenn, würde die LED ohne Widerstand versuchen, übermäßigen Strom zu ziehen, was sowohl die LED als auch den Mikrocontroller beschädigen könnte. Berechnen Sie den geeigneten Reihenwiderstandswert.

F: Was bedeutet "Lichtstärkeanpassungsverhältnis von 2:1"?

A: Es bedeutet, dass das dunkelste Segment in einem Bauteil nicht weniger als halb so hell wie das hellste Segment sein wird (unter gleichen Testbedingungen). Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit über die Ziffer hinweg.

F: Ist diese Anzeige für den Außeneinsatz geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich auf -35°C, was viele Außenbedingungen abdeckt. Das Datenblatt spezifiziert jedoch keine Schutzart (IP) gegen Staub und Wasser. Für den Außeneinsatz müsste die Anzeige wahrscheinlich hinter einer abgedichteten Scheibe oder in einem geschützten Gehäuse untergebracht werden.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf einer einfachen digitalen Timer-Anzeige.Ein Entwickler entwirft einen Countdown-Timer mit einer einstelligen Anzeige. Er wählt die LTS-5703AKF aufgrund ihrer Klarheit und Größe. Er verwendet einen Mikrocontroller mit 5V-Logik. Für einen Zielsegmentstrom von 15 mA berechnet er den strombegrenzenden Widerstand: R = (5V - 2,4V) / 0,015A ≈ 173 Ohm. Er wählt einen Standard-180-Ohm-Widerstand. Er verbindet die beiden gemeinsamen Kathodenpins über einen NPN-Transistor (zum Schalten/Multiplexen, falls später mehr Ziffern hinzugefügt werden) mit einem Massepin des Mikrocontrollers. Die sieben Segmentanodenpins sind jeweils über ihren eigenen 180-Ohm-Widerstand mit den Mikrocontroller-I/O-Pins verbunden. Der Dezimalpunkt wird in diesem Design nicht verwendet. Die Software durchläuft die Anzeige der Zahlen 9 bis 0. Der hohe Kontrast und die Helligkeit stellen sicher, dass die Zahl in einem gut beleuchteten Raum leicht ablesbar ist.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LTS-5703AKF basiert auf einer Halbleiter-Leuchtdiode (LED). Das aktive Material ist Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), das auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen ist. Wenn eine Durchlassspannung, die die Schwellenspannung der Diode (ca. 2 V) überschreitet, angelegt wird, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Halbleiterschichten in den aktiven Bereich injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt – in diesem Fall gelb-orange (~605-611 nm). Jedes Segment der Anzeige enthält einen oder mehrere dieser winzigen LED-Chips. Die gemeinsame Kathodenkonfiguration verbindet intern alle negativen Seiten dieser Chips, was die externe Treiberschaltung vereinfacht.

13. Technologietrends und Kontext

Die AlInGaP-LED-Technologie stellt eine ausgereifte und hochoptimierte Lösung für die Emission von rotem, orangem, bernsteinfarbenem und gelbem Licht dar. Sie ist seit Jahrzehnten das dominierende Materialsystem für diese Farben in Hochhelligkeitsanwendungen aufgrund ihrer überlegenen Effizienz und Zuverlässigkeit im Vergleich zu älteren Technologien. Aktuelle Trends in der Displaytechnologie umfassen die Entwicklung noch effizienterer Mikro-LEDs und die weit verbreitete Einführung organischer LEDs (OLEDs) für Vollfarb- und flexible Displays. Für monochrome, segmentierte Ziffernanzeigen, die sehr hohe Helligkeit, lange Lebensdauer und Stabilität über einen weiten Temperaturbereich erfordern – insbesondere in industriellen, automobilen und instrumentellen Kontexten – bleiben AlInGaP-basierte LEDs wie die in diesem Datenblatt eine bevorzugte und kosteneffektive Wahl. Der Übergang zu bleifreier (RoHS) Verpackung, wie hier zu sehen, ist eine standardmäßige, branchenweite Entwicklung, die durch Umweltvorschriften vorangetrieben wird.