LTD-6402JS-02 LED-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Gelb - 2,6V Durchlassspannung - Niedrige Leistungsaufnahme - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTD-6402JS-02 ist ein hochwertiges, stromsparendes Sieben-Segment-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer hochlesbaren, zuverlässigen und energieeffizienten Anzeigelösung. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-Galliumphosphid (GaP) eine überlegene Helligkeit und Effizienz bietet. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, was einheitliche Helligkeitsniveaus über Produktionschargen hinweg sicherstellt. Der Zielmarkt umfasst Industriemessgeräte, Unterhaltungselektronik, Prüf- und Messtechnik sowie jedes eingebettete System, das eine kompakte, helle und stromsparende numerische Anzeige benötigt.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Optoelektrische Kenngrößen

Die optoelektrische Leistung ist bei einer Standard-Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Der Schlüsselparameter, die durchschnittliche Lichtstärke (Iv), hat einen typischen Wert von 700 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von nur 1mA pro Segment, was seine außergewöhnliche Niedrigstromfähigkeit unterstreicht. Die Peak-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 588 nm und die dominante Wellenlänge (λd) 587 nm, was das emittierte Licht fest im gelben Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Ein kritischer Parameter für die Gleichmäßigkeit mehrstelliger oder mehrsegmentiger Anzeigen ist das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (IV-m), das bei einem Maximum von 2:1 spezifiziert ist, wenn die Segmente mit 10mA betrieben werden, was eine akzeptable visuelle Konsistenz gewährleistet.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen. Die absoluten Maximalwerte geben einen kontinuierlichen Durchlassstrom pro Segment von 25 mA an, der ab 25°C linear abgeregelt wird. Das Bauteil kann unter Impulsbedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Impulsbreite) einen Spitzen-Durchlassstrom von 100 mA verkraften. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5V. Unter typischen Betriebsbedingungen liegt die Durchlassspannung pro Segment (VF) bei IF=20mA im Bereich von 2,05V bis 2,6V. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 µA bei VR=5V. Die Verlustleistung pro Segment ist mit 75 mW angegeben.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +105°C ausgelegt, mit einem identischen Lagertemperaturbereich. Dieser weite Bereich macht es für raue Umgebungen geeignet. Für die Montage beträgt die maximale Löttemperatur 260°C für eine maximale Dauer von 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Bauteils. Dies ist eine Standardrichtlinie für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt ausdrücklich an, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies deutet auf einen Binning- oder Sortierprozess basierend auf der gemessenen Lichtleistung hin. Obwohl in diesem Dokument keine spezifischen Bin-Codes angegeben sind, stellt diese Praxis sicher, dass Kunden Anzeigen mit einheitlichen Helligkeitsniveaus erhalten. Typischerweise umfasst eine solche Kategorisierung das Testen jeder Einheit bei einem spezifizierten Strom (z.B. 10mA oder 20mA) und das Gruppieren in Bins basierend auf vordefinierten Intensitätsbereichen (z.B. 400-600 µcd, 600-800 µcd). Dies ermöglicht es Entwicklern, einen Bin auszuwählen, der ihren spezifischen Helligkeitsanforderungen entspricht, und gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit in mehrstelligen Anzeigen.

4. Analyse der Kennlinien

Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kennlinien für ein solches Bauteil mehrere wichtige Diagramme umfassen. DieStrom vs. Durchlassspannung (I-V) Kennliniewürde die exponentielle Beziehung zeigen und Entwicklern helfen, die Spannungsanforderungen bei verschiedenen Treiberströmen zu verstehen. DieLichtstärke vs. Durchlassstrom (L-I-Kennlinie)ist entscheidend und zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, oft in einer nahezu linearen Beziehung innerhalb des Betriebsbereichs, bevor sie möglicherweise sättigt.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur-Kurven würden die Abregelung der Lichtleistung bei steigender Temperatur demonstrieren, was für Hochtemperaturanwendungen von entscheidender Bedeutung ist. Schließlich würde eineSpektrale Verteilungskurvedie Peak-Wellenlänge und spektrale Breite visuell darstellen und den gelben Farbpunkt bestätigen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verfügt über ein Standard-Dual-Digit-Sieben-Segment-Anzeigegehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm (0,01") angegeben. Die Schlüsselabmessung ist die Ziffernhöhe, angegeben als 0,56 Zoll (14,22 mm). Die detaillierte mechanische Zeichnung würde die Gesamtlänge, -breite und -höhe des Gehäuses, den Abstand zwischen den Ziffern, die Segmentabmessungen sowie die Position und den Durchmesser der Befestigungsstifte umfassen.

5.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Die LTD-6402JS-02 ist ein Bauteil inGemeinsame-Anode-Konfiguration. Es hat zwei unabhängige gemeinsame Anoden-Pins: Pin 12 für Ziffer 1 und Pin 9 für Ziffer 2. Dies ermöglicht eine separate Multiplexing-Steuerung jeder Ziffer. Die Segment-Kathoden (A bis G, plus Dezimalpunkt) sind für beide Ziffern gemeinsam genutzt. Beispielsweise ist Pin 11 die Kathode für Segment 'A' sowohl für Ziffer 1 als auch für Ziffer 2. Die Pins 6 und 8 sind als "Keine Verbindung" (NC) gekennzeichnet. Der rechte Dezimalpunkt (D.P.) ist enthalten und wird über Pin 3 gesteuert. Die korrekte Identifikation der gemeinsamen Anode ist für einen ordnungsgemäßen Schaltungsentwurf entscheidend, um eine Stromquelle für den gemeinsamen Pin bereitzustellen und den Strom über die einzelnen Segment-Pins abzusenken.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre bereitgestellte Richtlinie ist die Löttemperaturgrenze: maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine Standard-JEDEC-Empfehlung für Durchsteckbauteile, um Schäden am LED-Chip, den Bonddrähten oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Für die Montage sind Standard-Wellenlöt- oder Selektivlötprozesse anwendbar. Es wird empfohlen, die Standard-IPC-Richtlinien für die Reinigung zu befolgen, um Flussmittelrückstände auf der hellgrauen Front zu vermeiden, die den Kontrast und das Erscheinungsbild beeinträchtigen könnten. Ein sachgemäßer Umgang, um mechanische Belastung der Pins zu vermeiden, wird ebenfalls empfohlen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTD-6402JS-02. Das Suffix "JS" bezeichnet oft spezifische Eigenschaften wie Farbe und Gehäusestil. Die "02" kann eine Revision oder einen spezifischen Bin anzeigen. Das Bauteil wird wahrscheinlich in Standard-Antistatik-Röhren oder -Schalen für die automatisierte Montage geliefert. Die Datenblattreferenz ist Spec No.: DS30-2000-040. Entwickler sollten die genaue Verpackung (z.B. Menge pro Röhre, Röhren pro Karton) immer zum Zeitpunkt der Bestellung beim Lieferanten oder Distributor überprüfen.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine oder zwei helle, leicht lesbare Ziffern erfordert. Häufige Verwendungen sind: Panel-Meter für Spannung, Strom oder Temperatur; digitale Uhren und Timer; Anzeigemodule für Punktestände; Bedienfelder von Haushaltsgeräten (z.B. Mikrowellenherde, Waschmaschinen); Anzeigen von Prüfgeräten; und Statusanzeigen von industriellen Steuerungssystemen.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Als Bauteil mit gemeinsamer Anode sollten die Anoden-Pins über eine Strombegrenzungsschaltung mit einer positiven Versorgungsspannung verbunden werden. Jeder Segment-Kathoden-Pin muss mit einer Stromsenke verbunden werden, typischerweise einem Mikrocontroller-I/O-Pin oder einem Treiber-IC. Externe strombegrenzende Widerstände sindabsolut zwingend erforderlichfür jedes Segment oder die gemeinsame Anode, um übermäßigen Strom und die Zerstörung der LEDs zu verhindern. Der Widerstandswert kann mit R = (Vcc - Vf) / If berechnet werden, wobei Vf die Durchlassspannung ist (für Zuverlässigkeit max. 2,6V verwenden) und If der gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 10-20mA für volle Helligkeit, 1-5mA für niedrige Leistungsaufnahme).

Multiplexing:Für den Betrieb mit zwei Ziffern werden die gemeinsamen Anoden (Pins 9 und 12) schnell umgeschaltet, während die entsprechenden Segmentdaten auf die gemeinsamen Kathoden-Pins angelegt werden. Dies reduziert die Anzahl der benötigten Treiber-Pins von 15 (7 Segmente + DP pro Ziffer) auf nur 9 (7 Segmente + DP + 2 gemeinsame Anoden). Eine Bildwiederholfrequenz über 60Hz wird empfohlen, um sichtbares Flackern zu vermeiden.

Betrachtungswinkel:Das Datenblatt gibt einen "Weiten Betrachtungswinkel" an, was für LED-Sieben-Segment-Anzeigen typisch ist. Dies sollte für die mechanische Platzierung der Anzeige im Gehäuse des Endprodukts berücksichtigt werden.

9. Technischer Vergleich

Das Hauptunterscheidungsmerkmal der LTD-6402JS-02 ist die Verwendung vonAlInGaP auf einem nicht transparenten GaAs-Substratfür die gelbe Emission. Im Vergleich zur älteren GaP:Y-Technologie (Galliumphosphid, dotiert mit Stickstoff für Gelb) bieten AlInGaP-LEDs eine deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit bei gleichem Strom, eine bessere Farbreinheit und eine überlegene Leistung über den Temperaturbereich. Im Vergleich zu Standard-roten GaAsP- oder GaP-LEDs bietet die gelbe Farbe einen ausgezeichneten Kontrast vor einem hellgrauen Hintergrund und wird oft als visuell ansprechender und weniger anstrengend bei schwachem Licht empfunden. Ihre Niedrigstromfähigkeit (bis hinunter zu 1mA pro Segment mit nutzbarer Helligkeit) gibt ihr einen Vorteil in batteriebetriebenen oder energiesensitiven Anwendungen gegenüber Anzeigen, die 10-20mA für eine ausreichende Sichtbarkeit benötigen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen gemeinsamer Anode und gemeinsamer Kathode?
A: Bei einer Anzeige mit gemeinsamer Anode sind alle Anoden der LEDs (Segmente) miteinander verbunden und an eine positive Versorgungsspannung angeschlossen. Man schaltet ein Segment ein, indem man seine Kathode auf Masse (logisch Low) legt. Bei einer Anzeige mit gemeinsamer Kathode sind alle Kathoden mit Masse verbunden, und man schaltet ein Segment ein, indem man eine positive Spannung an seine Anode anlegt. Die LTD-6402JS-02 ist ein Bauteil mit gemeinsamer Anode.

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?
A: Sie können Strom von den Segment-Kathoden über einen als Ausgang Low konfigurierten Mikrocontroller-Pin absenken, vorausgesetzt, die maximale Stromsenkenfähigkeit des Pins wird nicht überschritten (prüfen Sie das MCU-Datenblatt). Allerdings können Sie typischerweise nicht genug Strom von einem MCU-Pin beziehen, um die gemeinsame Anode für das Multiplexing direkt zu treiben. Ein Transistor (z.B. ein PNP-Bipolar- oder ein P-Kanal-MOSFET) ist normalerweise erforderlich, um den höheren gemeinsamen Anodenstrom für jede Ziffer zu schalten.

F: Warum gibt es ein 2:1 Lichtstärke-Anpassungsverhältnis?
A: Dies bedeutet, dass das dunkelste Segment in einer Anzeige unter denselben Testbedingungen nicht weniger als halb so hell wie das hellste Segment sein wird. Dieses Verhältnis gewährleistet eine angemessene visuelle Gleichmäßigkeit. Für kritische Anwendungen wird empfohlen, Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin auszuwählen.

F: Was bedeutet "AlInGaP auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat"?
A: Die lichtemittierenden Schichten bestehen aus AlInGaP-Halbleitermaterial. Diese aktive Schicht wird auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Wafer aufgewachsen, der kein Licht durchlässt. Daher wird Licht nur von der Oberseite des Chips emittiert, was eine Standardkonstruktion für hochhelle LEDs ist und zu dem im Datenblatt erwähnten hohen Kontrast beiträgt.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Designfall: Eine einfache zweistellige Voltmeter-Anzeige.
Betrachten Sie den Entwurf einer 0-99V DC-Voltmeter-Anzeige. Ein Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) liest die Eingangsspannung. Die Software skaliert den ADC-Wert auf eine Zahl zwischen 0 und 99. Um die LTD-6402JS-02 anzusteuern:
1. Die beiden gemeinsamen Anoden-Pins werden über kleine PNP-Transistoren (z.B. 2N3906) mit zwei separaten I/O-Pins des MCU verbunden. Die Basen werden über strombegrenzende Widerstände angesteuert.
2. Die acht Segment-Kathoden-Pins (A-G und DP) werden mit acht MCU-I/O-Pins verbunden, jeweils mit einem Reihenstrombegrenzungswiderstand (z.B. 150Ω für ~20mA bei einer 5V-Versorgung, unter Berücksichtigung von Vf~2,6V).
3. In der Firmware wird ein Timer-Interrupt für das Multiplexing eingerichtet. In einem Interrupt-Zyklus führt der MCU folgende Schritte aus:
- Schaltet beide Zifferntransistoren aus.
- Berechnet den 7-Segment-Code für die Zehnerstelle.
- Gibt diesen Code auf den Segment-Pins aus.
- Schaltet den Transistor für die gemeinsame Anode der Zehnerstelle ein.
- Wartet eine kurze Verzögerung (z.B. 5ms).
- Wiederholt den Prozess für die Einerstelle.
Dies erzeugt eine beständige, flimmerfreie zweistellige Anzeige, die die gemessene Spannung anzeigt.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LED-Chips in dieser Anzeige basieren auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), einem III-V-Verbindungshalbleiter. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang dieses Materials angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt, die durch präzise Kontrolle der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor während des Kristallwachstums eingestellt wird. Die gelbe Farbe (~587-588 nm) wird mit einer spezifischen Zusammensetzung erreicht. Das "nicht transparente GaAs-Substrat" dient als mechanische Stütze, absorbiert aber jegliches nach unten emittierte Licht und zwingt so das gesamte nutzbare Licht, durch die Oberseite des Chips auszutreten, was die Richtwirkung und den Kontrast der Anzeige verbessert.

13. Technologietrends

Während Sieben-Segment-Anzeigen nach wie vor ein Grundnahrungsmittel für numerische Anzeigen sind, bewegt sich der breitere Trend in der Displaytechnologie hin zu integrierteren und vielseitigeren Lösungen. Punktmatrix-OLED- und LCD-Displays bieten alphanumerische und grafische Fähigkeiten in ähnlich großen Gehäusen. Für Anwendungen, die extreme Einfachheit, Zuverlässigkeit, einen weiten Temperaturbereich, hohe Helligkeit und niedrige Kosten pro Ziffer erfordern, bleiben LED-Sieben-Segment-Anzeigen wie die LTD-6402JS-02 jedoch weiterhin hochrelevant. Die Entwicklung in diesem Segment selbst konzentriert sich auf die Steigerung der Effizienz (mehr Licht pro mA), die Verbesserung der Betrachtungswinkel, die Verkleinerung der Gehäuseabmessungen (SMD-Versionen) und die Erweiterung der Farboptionen. Die Verwendung von AlInGaP, wie hier zu sehen, stellt einen bedeutenden Schritt in der Effizienz gegenüber älteren Technologien dar und bleibt ein Standard für hochwertige rote, orange und gelbe LEDs.