LTD-322KD-31 LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTD-322KD-31 ist ein doppelstelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul für numerische Anzeigeanwendungen. Es zeichnet sich durch eine Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm) aus und bietet klare, gut lesbare Zeichen für eine Vielzahl elektronischer Geräte. Das Bauteil nutzt AlInGaP-Halbleitertechnologie (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) zur Erzeugung einer Hyper Rot-Emission, die durch hohe Helligkeit und ausgezeichnete Farbreinheit gekennzeichnet ist. Die Anzeige hat eine schwarze Front mit weißen Segmenten, was für ein kontrastreiches Erscheinungsbild sorgt und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Sie ist mit einem speziellen Reflektormaterial konstruiert, das Hochtemperatur-Lötprozesse aushält, und somit robust für Standard-Fertigungsstraßen. Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie.

1.1 Hauptmerkmale

• 0,3 Zoll (7,62 mm) Ziffernhöhe für klare Sichtbarkeit.
• Verwendet AlInGaP Hyper Rot LED-Chips für hohe Helligkeit und Effizienz.
• Kontinuierlich gleichmäßige Segmente gewährleisten ein einheitliches Zeichenbild.
• Geringer Leistungsbedarf, geeignet für batteriebetriebene Geräte.
• Ausgezeichnetes Zeichenbild mit hohem Kontrast (schwarze Front, weiße Segmente).
• Großer Betrachtungswinkel für flexible Montage und Benutzerpositionierung.
• Hohe Zuverlässigkeit durch Festkörperbauweise.
• Die Lichtstärke ist kategorisiert (gebinnt) für konsistente Leistungsabstimmung.
• Bleifreies Gehäuse, konform mit Umweltvorschriften.

1.2 Bauteilbeschreibung

Die Artikelnummer LTD-322KD-31 bezeichnet speziell eine Duplex-Anzeige (doppelstellig) mit gemeinsamer Kathode und einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Die gemeinsame Kathoden-Konfiguration vereinfacht die Ansteuerschaltung, da alle Segment-LEDs einer Ziffer eine gemeinsame Masseverbindung teilen. Der rechte Dezimalpunkt ist für die Anzeige von Bruchwerten integriert.

2. Mechanische und Verpackungsinformationen

2.1 Gehäuseabmessungen

Die mechanische Kontur der Anzeige ist im Datenblatt definiert, alle Maße sind in Millimetern angegeben. Wichtige Maßhinweise umfassen:

• Allgemeine Maßtoleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm.
• Spezifische Qualitätskriterien sind für den Segmentbereich definiert: Fremdmaterial ≤10 mil, Tintenverunreinigung ≤20 mil, Blasen ≤10 mil.
• Die Verbiegung des Reflektors ist auf 1 % seiner Länge begrenzt.
• Für eine optimale Montage wird eine Leiterplattenlochdurchmesser von 1,0 mm empfohlen.

2.2 Physisches Erscheinungsbild und Polaritätskennzeichnung

Die Anzeige hat eine schwarze Front. Vier Seiten des Gehäuses sind mit Tinte schwarz lackiert, während eine spezifische Seite mit einem schwarzen Stift lackiert ist, was einen leichten visuellen Unterschied ergibt. Diese Seite dient als physischer Marker für die Polarität oder Ausrichtung während der Montage. Die Pinbelegungen sind klar definiert, um eine falsche Einsteckung zu verhindern.

3. Elektrische und optische Eigenschaften

3.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert.

• Verlustleistung pro Segment: 70 mW
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment: 90 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite)
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment: 25 mA (ab 25°C linear um 0,33 mA/°C reduziert)
• Betriebstemperaturbereich: -35°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich: -35°C bis +85°C
• Lötbedingung: 265 ±5°C für 5 Sekunden, wobei die Lötspitze 1/16 Zoll unter der Auflageebene positioniert wird.

3.2 Elektrische/Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Betriebsparameter, gemessen bei Ta=25°C.

• Mittlere Lichtstärke pro Segment (IV):
  • MIN: 320 µcd, TYP: 900 µcd bei IF=1mA
  • TYP: 11700 µcd bei IF=10mA
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp): 650 nm (bei IF=20mA)
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): 20 nm (bei IF=20mA)
• Dominante Wellenlänge (λd): 639 nm (Toleranz ±1 nm) (bei IF=20mA)
• Durchlassspannung pro Chip (VF): TYP 2,6V, Bereich 2,1V bis 2,6V (Toleranz ±0,1V) (bei IF=20mA)
• Sperrstrom pro Segment (IR): MAX 100 µA (bei VR=5V) - Hinweis: Dies dient nur zum Test, nicht für Dauerbetrieb.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis: MAX 2:1 (zwischen Segmenten in ähnlichem Lichtbereich bei IF=1mA)
• Übersprech-Spezifikation: ≤ 2,5 %

3.3 Bin-Bereichsverteilung (Sortiersystem)

Die Lichtstärke der LEDs wird in Bins kategorisiert, um Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Die Bin-Codes (F, G, H, J, K) entsprechen spezifischen Minimal- und Maximalwerten der Lichtstärke in Mikrocandela (µcd), jeweils mit einer Toleranz von ±15 %. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Anzeigen mit abgestimmten Helligkeitsstufen auszuwählen.

4. Interner Schaltkreis und Pin-Belegung

4.1 Internes Schaltbild

Die Anzeige hat einen internen Schaltkreis, bei dem jedes der sieben Segmente (A bis G) und der Dezimalpunkt (DP) in jeder Ziffer eine individuelle LED ist. Die Kathoden aller Segmente für Ziffer 1 sind miteinander zu einem gemeinsamen Pin verbunden, ebenso für Ziffer 2. Dies bildet die gemeinsame Kathoden-Konfiguration für jede Ziffer.

4.2 Pin-Belegungstabelle

Das Bauteil hat eine 10-Pin-Konfiguration. Die Pinbelegung ist wie folgt:

• Pin 1: Anode G (Segment G)
• Pin 2: Keine Verbindung (N/C)
• Pin 3: Anode A (Segment A)
• Pin 4: Anode F (Segment F)
• Pin 5: Gemeinsame Kathode für Ziffer 2
• Pin 6: Anode D (Segment D)
• Pin 7: Anode E (Segment E)
• Pin 8: Anode C (Segment C)
• Pin 9: Anode B (Segment B)
• Pin 10: Gemeinsame Kathode für Ziffer 1

Diese Anordnung ermöglicht eine multiplexe Ansteuerung, bei der die beiden Ziffern abwechselnd mit hoher Frequenz angesteuert werden, um den Eindruck zu erwecken, dass beide gleichzeitig leuchten.

5. Anwendungsrichtlinien und Vorsichtsmaßnahmen

5.1 Bestimmungsgemäße Verwendung und Konstruktionsüberlegungen

Diese Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte konzipiert, einschließlich Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsanwendungen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (z. B. Luftfahrt, Medizinsysteme), ist vor der Verwendung eine Beratung erforderlich. Wichtige Konstruktionsüberlegungen umfassen:

• Ansteuerschaltung:Konstantstrom-Ansteuerung wird dringend empfohlen, um konsistente Lichtausgabe und Langlebigkeit zu gewährleisten. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten Bereich der Durchlassspannung (VF: 2,1V bis 2,6V) abdeckt, um unter allen Bedingungen den Ziel-Ansteuerstrom zu liefern.
• Strom- und Temperaturmanagement:Der Betrieb der Anzeige über dem empfohlenen Strom oder der Umgebungstemperatur führt zu beschleunigtem Helligkeitsabfall und möglichem vorzeitigem Ausfall. Der Ansteuerstrom muss für höhere Umgebungstemperaturen reduziert werden.
• Schutzschaltungen:Die Ansteuerschaltung sollte Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen enthalten, die beim Einschalten oder Abschalten auftreten können, da diese die LED-Chips beschädigen können.
• Vermeidung von Sperrvorspannung:Dauerhafte Sperrvorspannung sollte vermieden werden, da sie Metallmigration innerhalb des Halbleiters verursachen kann, was zu erhöhtem Leckstrom oder Kurzschlüssen führt.

5.2 Montage- und Handhabungshinweise

• Löten:Halten Sie sich strikt an die spezifizierte Lötbedingung (265°C ±5°C für 5 Sekunden). Die Temperatur des Anzeigekörpers selbst darf während der Montage die Maximalwerte nicht überschreiten.
• Mechanische Belastung:Wenden Sie während der Montage keine ungewöhnliche Kraft auf den Anzeigekörper an. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge und Methoden.
• Umgebungsbedingungen:Vermeiden Sie schnelle Änderungen der Umgebungstemperatur, insbesondere in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, um zu verhindern, dass sich Kondenswasser auf der LED-Oberfläche bildet, was die Leistung beeinträchtigen oder Schäden verursachen könnte.
• Lagerung:Lagern Sie innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs (-35°C bis +85°C). Zusätzliche Lagerbedingungen warnen vor Umgebungen, die zu Feuchtigkeitseintritt oder mechanischer Belastung führen könnten.
• Frontplatten-/Filter-Interaktion:Wenn eine Druckfolie oder ein Musterfilter mit Haftkleber auf der Anzeigeoberfläche angebracht wird, wird nicht empfohlen, diese Seite in engem Kontakt mit der Frontplatte oder Abdeckung zu lassen. Druck oder Reibung können dazu führen, dass sich die Folie von ihrer ursprünglichen Position verschiebt.

6. Leistungsanalyse und technischer Vergleich

6.1 Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Kurven im Datenblatt referenziert werden, kann die typische Leistung von AlInGaP Hyper Rot LEDs abgeleitet werden:

• IV-Kurve (Strom-Spannungs-Kennlinie):Zeigt eine Standard-Diodencharakteristik mit einer Durchlassspannung von typischerweise etwa 2,6V bei 20mA. Die Kurve ist relativ steil, was auf eine gute Leitfähigkeit nach Erreichen der Einschaltspannung hinweist.
• Lichtstärke vs. Strom (LI-I):Die Lichtausgabe steigt bei niedrigeren Strömen überlinear und wird bei höheren Strömen linearer. Der Betrieb bei 10mA liefert, wie in den Spezifikationen angegeben, eine deutlich höhere Helligkeit als bei 1mA.
• Temperaturabhängigkeit:Die Durchlassspannung (VF) hat einen negativen Temperaturkoeffizienten (nimmt mit steigender Temperatur ab). Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab, weshalb Wärmemanagement und Stromreduzierung kritisch sind.
• Spektrale Verteilung:Die Spitzenwellenlänge von 650 nm und die dominante Wellenlänge von 639 nm platzieren diese LED im tiefroten/hyperroten Bereich des Spektrums. Die schmale spektrale Halbwertsbreite (20 nm) deutet auf eine gute Farbreinheit hin.

6.2 Abgrenzung zu anderen Technologien

Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder Standard-Rot-GaP-LEDs bietet die AlInGaP-Technologie mehrere Vorteile:

• Höhere Effizienz und Helligkeit:AlInGaP bietet eine überlegene Lichtausbeute, was zu einer höheren Lichtleistung bei gleichem Ansteuerstrom führt.
• Bessere Temperaturstabilität:Obwohl immer noch temperaturabhängig, behält AlInGaP bei erhöhten Temperaturen im Allgemeinen die Leistung besser als ältere Technologien.
• Überlegene Farbe:Die Hyper-Rot-Farbe wird oft als lebendiger und gesättigter wahrgenommen.
• Die Verwendung eines nicht transparenten GaAs-Substrats hilft, das Licht nach vorne zu lenken, und verbessert die Gesamteffizienz im Vergleich zu einigen transparenten Substratdesigns.

7. Typische Anwendungsszenarien und Designbeispiel

7.1 Anwendungsszenarien

Die LTD-322KD-31 ist ideal für jedes Gerät, das eine kompakte, helle und zuverlässige numerische Anzeige benötigt. Häufige Anwendungen sind:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Netzteile).
• Unterhaltungselektronik (Audioverstärker, Radiowecker, Küchengeräte).
• Industrielle Steuerpanele und Timer.
• POS-Terminals und Taschenrechner.
• Automotive Zubehör (z. B. Spannungsmonitore).

7.2 Designbeispiel: Multiplex-Ansteuerschaltung

Ein typisches Design verwendet einen Mikrocontroller, um diese Anzeige in einer Multiplex-Konfiguration anzusteuern. Der Mikrocontroller hätte zwei Sätze von 8 Ausgängen (7 Segmente + Dezimalpunkt), die mit den Segment-Anoden (Pins 1,3,4,6,7,8,9 und ggf. der Dezimalpunkt-Anode) verbunden sind. Zwei zusätzliche Mikrocontroller-Pins, als Open-Drain konfiguriert oder über Transistoren angeschlossen, würden die gemeinsamen Kathoden-Pins (5 und 10) steuern. Die Software-Routine würde:

1. Beide gemeinsamen Kathoden-Treiber ausschalten.
2. Das Segmentmuster für Ziffer 1 an die Segmentleitungen ausgeben.
3. Die gemeinsame Kathode für Ziffer 1 kurz aktivieren (auf Masse legen).
4. Nach einer kurzen Verzögerung (z. B. 5-10 ms) die Kathode von Ziffer 1 ausschalten.
5. Das Segmentmuster für Ziffer 2 ausgeben.
6. Die gemeinsame Kathode für Ziffer 2 kurz aktivieren.
7. Den Zyklus mit einer Frequenz wiederholen, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz).

Strombegrenzungswiderstände sind in Reihe mit jeder Segment-Anodenleitung erforderlich. Ihr Wert wird basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der LED-Durchlassspannung (VF ~2,6V) und dem gewünschten Segmentstrom (z. B. 10mA für hohe Helligkeit) berechnet: R = (Vcc - VF) / I_Segment. Anstelle von Widerständen kann ein Konstantstrom-Treiber-IC für eine präzisere und stabilere Helligkeitssteuerung verwendet werden.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

8.1 Was ist der Zweck der gebinnten Lichtstärke?

Das Binning stellt Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicher. Wenn mehrere Anzeigen in einem einzigen Produkt verwendet werden (wie ein mehrstelliges Panel), garantiert die Angabe des gleichen Bin-Codes, dass alle Ziffern eng abgestimmte Helligkeiten haben, und verhindert, dass einige Ziffern dunkler oder heller erscheinen als andere.

8.2 Kann ich diese Anzeige mit einer Konstantspannungsquelle ansteuern?

Es wird nicht empfohlen. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Eine Konstantspannungsquelle mit einem Vorwiderstand ist eine gängige Näherung, aber für optimale Leistung und Langlebigkeit, insbesondere über einen weiten Temperaturbereich, ist ein echter Konstantstrom-Treiber überlegen.

8.3 Warum gibt es einen "Keine Verbindung"-Pin?

Das 10-Pin-Gehäuse ist wahrscheinlich ein Standard-Footprint. Pin 2 ist in dieser spezifischen Bauteilvariante als Keine Verbindung (N/C) belassen. Er sollte nicht mit einer Leiterbahn verbunden werden.

8.4 Wie interpretiere ich die "Übersprech-Spezifikation ≤ 2,5 %"?

Übersprechen bezieht sich auf die unerwünschte Beleuchtung eines Segments, das ausgeschaltet sein soll, verursacht durch Leckströme oder kapazitive Kopplung von benachbarten angesteuerten Segmenten. Ein Wert von ≤2,5 % bedeutet, dass die Lichtstärke eines "ausgeschalteten" Segments unter spezifizierten Bedingungen nicht mehr als 2,5 % der Intensität eines vollständig "eingeschalteten" Segments betragen sollte, was einen guten Kontrast zwischen aktiven und inaktiven Segmenten gewährleistet.

8.5 Was bedeutet "Hyper Rot" im Vergleich zu Standard-Rot?

Hyper Rot bezeichnet typischerweise eine LED mit einer dominanten Wellenlänge, die länger ist als die von Standard-Rot-LEDs, oft im Bereich von 630-660 nm. Sie erscheint als ein tieferer, gesättigterer Rotton. Die dominante Wellenlänge der LTD-322KD-31 von 639 nm fällt in diese Kategorie und bietet hohe visuelle Wirkung und gute Leistung in Anwendungen, bei denen Farbunterscheidung wichtig ist.