LTS-3361JF LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll (7,62mm) Ziffernhöhe - Gelborange Farbe - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Der LTS-3361JF ist ein einstelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul mit Dezimalpunkt. Seine Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer klaren, hellen numerischen und begrenzten alphanumerischen Anzeige in elektronischen Geräten. Die Kerntechnologie basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial, das speziell für die Lichtemission im gelborangen Spektrum entwickelt wurde. Dieses Materialsystem ist für seinen hohen Wirkungsgrad und gute Sichtbarkeit bekannt. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, die ein kontrastreiches Erscheinungsbild bieten, wenn die Segmente beleuchtet sind. Sie ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine Auswahl basierend auf Helligkeitsanforderungen ermöglicht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Das Bauteil bietet mehrere Schlüsselvorteile, die es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet machen. Es verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm), was eine gute Balance zwischen Lesbarkeit und kompakter Bauweise bietet. Die Segmente sind kontinuierlich und gleichmäßig gestaltet, was ein konsistentes und professionelles visuelles Erscheinungsbild gewährleistet. Es arbeitet mit geringem Leistungsbedarf, was zur Energieeffizienz im Endprodukt beiträgt. Die Anzeige bietet hohe Helligkeit und hohen Kontrast, kombiniert mit einem großen Betrachtungswinkel, was die Lesbarkeit aus verschiedenen Perspektiven erleichtert. Seine Festkörperbauweise gewährleistet hohe Zuverlässigkeit und lange Betriebsdauer. Diese Eigenschaften machen den LTS-3361JF ideal für Unterhaltungselektronik, Industriemessgeräte, Test- und Messgeräte, Automobilarmaturenbretter (Sekundäranzeigen) und jede Anwendung, die einen zuverlässigen, hellen numerischen Indikator erfordert.

2. Technische Parameter im Detail

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

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die primären optischen Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Diemittlere Lichtstärke (Iv)ist mit einem Minimum von 200 µcd, einem typischen Wert und einem Maximum von 600 µcd spezifiziert, wenn sie mit einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA betrieben wird. Dieser Parameter, gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht, gibt die wahrgenommene Helligkeit an. DiePeak-Emissionswellenlänge (λp)beträgt 611 nm, während diedominante Wellenlänge (λd)bei IF=20mA 605 nm beträgt. Der leichte Unterschied zwischen Peak- und dominanter Wellenlänge ist typisch und bezieht sich auf die Form des Emissionsspektrums. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 17 nm und gibt die Farbreinheit an; eine schmalere Breite würde ein monochromatischeres Licht anzeigen. DasLichtstärke-Anpassungsverhältnisist mit maximal 2:1 spezifiziert, was bedeutet, dass der Helligkeitsunterschied zwischen dem dunkelsten und hellsten Segment in einem Bauteil dieses Verhältnis nicht überschreiten sollte, um Gleichmäßigkeit zu gewährleisten.

2.2 Elektrische Parameter

Der wichtigste elektrische Parameter ist dieDurchlassspannung pro Segment (VF), die einen typischen Wert von 2,6V bei IF=20mA hat, mit einem Minimum von 2,05V. Dieser Wert ist entscheidend für das Design der strombegrenzenden Schaltung. DerSperrstrom pro Segment (IR)beträgt maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V und gibt den Leckstrom im ausgeschalteten Zustand an. Derkontinuierliche Durchlassstrom pro Segmentist bei 25°C mit 25 mA bewertet, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Dies bedeutet, dass der maximal zulässige kontinuierliche Strom abnimmt, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um Überhitzung zu verhindern. EinSpitzen-Durchlassstromvon 90 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), was für Multiplexing oder zum Erreichen höherer momentaner Helligkeit verwendet werden kann.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Aspekte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. DieVerlustleistung pro Segmentbeträgt 70 mW. Das Überschreiten dieses Wertes, insbesondere in Kombination mit hoher Umgebungstemperatur, kann zu beschleunigtem Abbau oder Ausfall führen. DerBetriebs- und Lagertemperaturbereichreicht von -35°C bis +85°C und definiert die Umweltbedingungen für zuverlässigen Betrieb und Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand. DieLöttemperatur-Spezifikation ist kritisch für die Montage: Das Bauteil kann maximal 260°C für bis zu 3 Sekunden aushalten, gemessen 1,6mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses. Dies gibt Richtlinien für die Einstellung des Reflow-Lötprofils.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt explizit an, dass das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiertist. Dies bezieht sich auf einen Binning- oder Sortiervorgang nach der Fertigung. Aufgrund inhärenter Schwankungen im Halbleiterepitaxiewachstum und der Chipverarbeitung können LEDs aus derselben Produktionscharge leicht unterschiedliche Helligkeitswerte aufweisen. Hersteller messen die Lichtstärke jeder Einheit und sortieren sie basierend auf vordefinierten Intensitätsbereichen (z.B. 200-300 µcd, 300-400 µcd usw.) in verschiedene "Bins" oder Kategorien. Dies ermöglicht es Kunden, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitskonsistenzanforderungen für ihre Anwendung erfüllen, um ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Anzeigen in einem Produkt hinweg sicherzustellen. Das Datenblatt gibt den gesamten Min./Typ./Max.-Bereich (200-600 µcd) an, aber bestellte Bauteile fallen typischerweise in einen engeren Teilbereich.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Bauteil Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt die Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der Spannung darüber. Das "Knie" dieser Kurve liegt um die typische Durchlassspannung (2,6V). Designer verwenden dies, um die notwendige Versorgungsspannung und den Vorwiderstandswert für eine ordnungsgemäße Stromregelung zu bestimmen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve):Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, wird aber bei sehr hohen Strömen aufgrund von thermischem und Effizienzabfall sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve demonstriert den thermischen Quencheffekt. Wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt, nimmt ihre Lichtausgabe typischerweise ab. Der Derating-Faktor für den kontinuierlichen Strom (0,33 mA/°C) steht in direktem Zusammenhang mit der Steuerung dieses Effekts.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die relative Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um 611 nm (Peak) mit einer Halbwertsbreite von 17 nm.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil wird in einem Standard-LED-Anzeigegehäuse geliefert. DieZiffernhöhebeträgt 0,3 Zoll (7,62 mm). Das Gehäuse umfasst einegraue Frontundweiße Segmentefür optimalen Kontrast im unbeleuchteten und beleuchteten Zustand. Eine detaillierte Maßzeichnung wird im Datenblatt referenziert (SEITE 2 von 5), mit allen Maßen in Millimetern und Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Diese Zeichnung ist wesentlich für das PCB-Footprint-Design und die Gewährleistung eines korrekten Sitzes im Produktgehäuse.

5.1 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Der LTS-3361JF ist eingemeinsame Kathode-Bauteil. Dies bedeutet, dass alle Kathoden (negative Anschlüsse) der einzelnen LED-Segmente intern miteinander verbunden sind. Die Pinverbindungstabelle ist wie folgt: Pin 1 und Pin 6 sind beide gemeinsame Kathodenanschlüsse. Die Anoden (positive Anschlüsse) für die Segmente A, B, C, D, E, F, G und den Dezimalpunkt (DP) sind mit den Pins 10, 9, 8, 5, 4, 2, 3 bzw. 7 verbunden. Die Verwendung einer gemeinsamen Kathodenkonfiguration vereinfacht das Multiplexing beim Ansteuern mehrerer Ziffern, da die Kathoden sequentiell auf Masse geschaltet werden können.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste bereitgestellte Richtlinie betrifft die Löttemperatur: Der Bauteilkörper darf während des Reflow-Prozesses nicht Temperaturen ausgesetzt werden, die260°C für mehr als 3 Sekundenüberschreiten, gemessen an einem Punkt 1,6 mm unterhalb der Gehäuseauflageebene. Dies ist eine Standardbewertung für bleifreie Lötprozesse. Designer müssen sicherstellen, dass ihr Reflow-Ofenprofil dieser Grenze entspricht, um Schäden an den internen Bonddrähten oder dem Epoxidgehäuse zu verhindern. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden. Für die Lagerung ist der spezifizierte Bereich -35°C bis +85°C in einer trockenen Umgebung.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist die Verwendung einesseriellen strombegrenzenden Widerstandsfür jede Segmentanode. Der Widerstandswert (R) wird mit der Formel berechnet: R = (Vcc - Vf) / If, wobei Vcc die Versorgungsspannung, Vf die Durchlassspannung des LED-Segments (typischerweise 2,6V verwenden) und If der gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 10-20 mA für gute Helligkeit). Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung und einem Zielstrom von 15 mA: R = (5 - 2,6) / 0,015 = 160 Ohm. Ein 150- oder 180-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Für mehrstellige Anwendungen wird eineMultiplexing-Technikeingesetzt. Ein Mikrocontroller aktiviert sequentiell die gemeinsame Kathode jeder Ziffer, während er das Segmentmuster für diese Ziffer auf den gemeinsamen Anodenleitungen ausgibt. Dies reduziert die Anzahl der benötigten I/O-Pins erheblich.

7.2 Designüberlegungen

• Strommanagement:Überschreiten Sie nicht den absoluten maximalen kontinuierlichen Strom (25 mA bei 25°C). Verwenden Sie den Derating-Faktor in Hochtemperaturumgebungen. Für Multiplex-Designs stellen Sie sicher, dass der Spitzenpulsstrom (max. 90 mA) nicht überschritten wird, wenn der momentane Strom während der kurzen EIN-Zeit berechnet wird.
• Wärmeableitung:Während die Verlustleistung pro Segment gering ist, sollten Sie in einem Multiplex-Design mit mehreren gleichzeitig eingeschalteten Segmenten oder bei hohen Umgebungstemperaturen die Gesamtleistung berücksichtigen und für ausreichende Belüftung sorgen.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber für optimale Lesbarkeit sollte die Anzeige senkrecht zur primären Blicklinie des Benutzers ausgerichtet sein.
• Helligkeitskonsistenz:Wenn eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten hinweg kritisch ist, geben Sie Bauteile aus demselben Lichtstärke-Bin des Herstellers an.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der primäre Unterscheidungsfaktor des LTS-3361JF ist seine Verwendung vonAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Technologie für gelborangefarbene Emission. Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu hellerer Ausgabe bei gleichem Strom oder gleicher Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Es bietet im Allgemeinen auch bessere Temperaturstabilität und längere Lebensdauer. Im Vergleich zu Anzeigen, die wellenlängenkonvertierende Leuchtstoffe verwenden (wie einige weiße LEDs), bietet AlInGaP eine reinere, gesättigtere Farbe direkt aus der Halbleitersperrschicht. Die gemeinsame Kathodenkonfiguration ist Standard, bietet aber einen Vorteil in der Einfachheit für mikrocontrollerbasiertes Multiplexing im Vergleich zu gemeinsamer Anode in einigen Systemarchitekturen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck von zwei gemeinsamen Kathodenpins (Pin 1 und Pin 6)?

A: Dies dient hauptsächlich der mechanischen und Layout-Symmetrie auf der Leiterplatte. Elektrisch sind sie intern verbunden. Die Verwendung beider Pins hilft bei der Stromverteilung, wenn viele Segmente gleichzeitig leuchten, und bietet eine bessere mechanische Stabilität beim Löten.

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

A: Möglicherweise, aber mit Einschränkungen. Die typische Vf beträgt 2,6V, was bei 3,3V nur 0,7V für den strombegrenzenden Widerstand lässt. Dies erfordert einen sehr kleinen Widerstandswert (z.B. ~47 Ohm für 15mA), der mehr Strom ziehen kann, als der MCU-Pin liefern kann (oft max. 20-25mA pro Pin). Es ist sicherer, einen Transistor oder Treiber-IC zu verwenden.

F: Was bedeutet "Lichtstärke-Anpassungsverhältnis 2:1" in der Praxis?

A: Es bedeutet, dass innerhalb einer einzelnen Anzeigeeinheit das dunkelste Segment nicht weniger als halb so hell wie das hellste Segment sein wird. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit, wenn alle Segmente leuchten.

F: Wie interpretiere ich die Spitzen-Durchlassstrom-Bewertung für Multiplexing?

A: Wenn Sie 4 Ziffern mit einem Tastverhältnis von 1/4 multiplexen, könnten Sie jede Ziffer mit dem 4-fachen des gewünschten Durchschnittsstroms für 1/4 der Zeit ansteuern. Wenn Sie eine durchschnittliche Helligkeit entsprechend 10mA wünschen, könnten Sie mit 40mA pulsieren. Dies liegt innerhalb der 90mA-Spitzenbewertung, aber Sie müssen sicherstellen, dass die Pulsbreite (EIN-Zeit pro Zyklus) 0,1ms oder weniger beträgt, gemäß der Bewertungsbedingung, oder die resultierende Sperrschichttemperatur berechnen.

10. Design- und Anwendungsbeispiel

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

Ein Designer erstellt ein Tisch-Netzteil, das eine 4-stellige Spannungsanzeige (0,000 bis 19,99V) benötigt. Er wählt vier LTS-3361JF-Anzeigen. Um die Mikrocontroller-I/O-Pins zu minimieren, verwendet er ein Multiplexing-Schema. Die vier gemeinsamen Kathodenpins (zwei pro Ziffer) sind mit vier NPN-Transistoren verbunden, gesteuert von vier MCU-Pins. Die acht Segmentanodenleitungen (A-G, DP) sind über 180-Ohm-strombegrenzende Widerstände (für ein 5V-System) mit acht MCU-Pins verbunden. Der MCU führt alle 5ms einen Timer-Interrupt aus. In jedem Interrupt schaltet er den Transistor der vorherigen Ziffer aus, berechnet das Segmentmuster für die nächste Ziffer basierend auf der gemessenen Spannung, gibt dieses Muster an die Anodenpins aus und schaltet dann den Transistor für diese Ziffer ein. Dieser Zyklus läuft kontinuierlich und erzeugt eine stabile, flimmerfreie Anzeige. Die gelborangefarbene Farbe wurde für gute Sichtbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen gewählt. Der Designer stellt sicher, dass die gesamte EIN-Zeit pro Ziffer und der momentane Strom pro Segment innerhalb der absoluten Maximalwerte bleiben.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Der LTS-3361JF basiert aufLeuchtdiode (LED)-Technologie. Eine LED ist eine Halbleiter-p-n-Sperrschichtdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in den Sperrschichtbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einer Standard-Siliciumdiode wird diese Energie hauptsächlich als Wärme freigesetzt. In einem direkten Bandlückenhalbleiter wie AlInGaP wird ein erheblicher Teil dieser Energie als Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. AlInGaP-Legierungen ermöglichen es Ingenieuren, die Bandlücke "abzustimmen", um Licht im roten, orangen, bernsteinfarbenen und gelbgrünen Teil des Spektrums zu erzeugen. Das Bauteil verwendet ein nicht transparentes GaAs-Substrat, das einen Teil des emittierten Lichts absorbiert, aber das Design und die Materialeffizienz ergeben dennoch hohe Helligkeit. Jedes Segment der Anzeige ist ein separater LED-Chip oder ein Satz von Chips, die intern mit den entsprechenden Pins verbunden sind.

12. Technologietrends

Während AlInGaP eine Hochleistungstechnologie für rote bis gelbe Farben bleibt, zeigt der breitere LED-Anzeigemarkt mehrere Trends. Es gibt einen kontinuierlichen Drang zuhöherer Effizienz(mehr Lumen pro Watt), was den Stromverbrauch in batteriebetriebenen Geräten reduziert.Miniaturisierungist ein weiterer Trend, mit kleineren Ziffernhöhen und Pixelabständen, die für dichtere Informationsanzeigen verfügbar werden. Die Entwicklung vonDirektsicht-MicroLEDsverspricht noch höhere Helligkeit, Kontrast und Zuverlässigkeit für zukünftige Ultrahochauflösungsdisplays, obwohl sich diese Technologie derzeit auf kleinere Pixel als 7-Segment-Ziffern konzentriert. Für alphanumerische Anzeigen gibt es auch einen Trend zur Integration, wobei Treiber-ICs, Mikrocontroller und manchmal sogar Sensoren mit dem Anzeigemodul zu einer einzigen, intelligenten Komponente kombiniert werden, um das Endproduktdesign zu vereinfachen. Für standardmäßige, kostengünstige, einstellige numerische Indikatoren wie den LTS-3361JF bietet die etablierte AlInGaP-Technologie jedoch eine ausgezeichnete Balance aus Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten.