LTD-3506KR Datenblatt - Dual-Digit 7-Segment LED-Anzeige - Ziffernhöhe 7,62mm - Durchlassspannung 2,6V - Leistung 75mW - Super Rot

1. Produktübersicht

Das Bauteil ist ein zweistelliges, siebensegmentiges Leuchtdioden (LED)-Anzeigemodul. Seine Hauptfunktion besteht darin, eine klare, lesbare numerische Anzeige in verschiedenen elektronischen Anwendungen bereitzustellen. Die Kernkomponente nutzt fortschrittliche Halbleitermaterialien, um ihre optische Leistung zu erreichen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Diese Anzeige bietet mehrere Schlüsselvorteile, die sie für eine Reihe von Anwendungen geeignet machen. Sie verfügt über ein kontinuierliches und gleichmäßiges Segmentdesign, welches das Erscheinungsbild und die Lesbarkeit der Zeichen verbessert. Das Bauteil arbeitet mit geringem Leistungsbedarf und trägt so zur Energieeffizienz in Endprodukten bei. Es liefert eine hohe Helligkeit und einen hohen Kontrast, was die Sichtbarkeit auch bei guter Beleuchtung gewährleistet. Ein großer Betrachtungswinkel ermöglicht es, die Anzeige aus verschiedenen Positionen abzulesen. Die Festkörperbauweise bietet inhärente Zuverlässigkeit und eine lange Betriebsdauer. Die Lichtstärke ist kategorisiert, was eine Konsistenz der Helligkeit über Produktionschargen hinweg ermöglicht. Schließlich entspricht das Gehäuse den bleifreien Anforderungen.

Der Zielmarkt für diese Komponente umfasst Unterhaltungselektronik, Industriemessgeräte, Automobilarmaturenbretter, Prüf- und Messtechnik sowie alle Geräte, die eine kompakte, zuverlässige numerische Anzeige benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter des Bauteils, wie in seinem Datenblatt definiert.

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktion der Anzeige. Die primäre emittierte Farbe liegt im roten Spektrum, erreicht durch spezifische Halbleitermaterialien. Die typische Spitzenemissionswellenlänge beträgt etwa 639 Nanometer (nm) bei einem Durchlassstrom von 20 Milliampere (mA). Die dominante Wellenlänge ist mit 631 nm spezifiziert. Die spektrale Halbwertsbreite, welche die Reinheit oder Breite der emittierten Farbe angibt, beträgt 240 nm. Die durchschnittliche Lichtstärke, ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit, ist kategorisiert. Bei einem Durchlassstrom von 1 mA reicht die Intensität von einem Minimum von 350 Mikrocandela (μcd) bis zu einem Maximum von 860 μcd. Bei einem höheren Treiberstrom von 10 mA wird ein typischer Wert von 11150 μcd angegeben. Ein Lichtstärke-Anpassungsverhältnis von 2:1 (Maximum zu Minimum) ist für Segmente innerhalb derselben Lichtfläche bei 1 mA spezifiziert, was visuelle Gleichmäßigkeit sicherstellt.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsbedingungen und Grenzwerte für das Bauteil. Die absoluten Maximalwerte setzen die Grenzen für einen sicheren Betrieb. Die Verlustleistung pro Segment darf 75 Milliwatt (mW) nicht überschreiten. Der Spitzendurchlassstrom pro Segment ist unter gepulsten Bedingungen (1 kHz, 10% Tastverhältnis) auf 90 mA begrenzt. Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment ist bei 25°C mit 25 mA bewertet, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA pro Grad Celsius über 25°C. Die Durchlassspannung pro Segment, gemessen bei 20 mA, hat einen typischen Wert von 2,6 Volt (V) und ein Maximum von 2,6 V (mit einem Minimum von 2,0 V). Der Sperrstrom pro Segment ist bei einer Sperrspannung von 5V auf maximal 100 Mikroampere (μA) begrenzt; es ist entscheidend zu beachten, dass dies eine Prüfbedingung ist und das Bauteil nicht für einen kontinuierlichen Sperrspannungsbetrieb vorgesehen ist.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für den Betrieb in einem Umgebungstemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt. Der Lagertemperaturbereich ist identisch. Diese Bewertungen gewährleisten die Funktionalität sowohl in rauen als auch in Standardumgebungen. Spezifische Löttemperaturprofile werden bereitgestellt, um Schäden während der Montage zu verhindern: Wellenlöten sollte 260°C für maximal 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene, nicht überschreiten, während Handlöten am gleichen Referenzpunkt 295°C ±5°C für maximal 3 Sekunden nicht überschreiten sollte.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass die Bauteile nach ihrer Lichtstärke kategorisiert werden. Dies ist eine gängige Binning-Praxis, bei der LEDs aus einer Produktionscharge basierend auf der gemessenen Lichtleistung sortiert (gebinned) werden. Dies stellt sicher, dass Kunden Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsniveaus erhalten. Die Spezifikation eines maximalen zu minimalen Intensitätsverhältnisses von 2:1 für die Segmente garantiert weiterhin eine visuelle Gleichmäßigkeit innerhalb eines einzelnen Bauteils. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit für Wellenlänge oder Durchlassspannung detailliert, werden solche Parameter in der Fertigung oft streng kontrolliert, um die veröffentlichten typischen und maximalen/minimalen Werte einzuhalten.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische und optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, würden Standardkurven für solche Bauteile typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke (zeigt den Lichtleistungsanstieg mit dem Strom), die Beziehung zwischen Durchlassspannung und Durchlassstrom sowie die Variation der Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur veranschaulichen. Diese Kurven sind für Designer essenziell, um die Treiberbedingungen für die gewünschte Helligkeit und Effizienz zu optimieren, während sie innerhalb der Betriebsgrenzen des Bauteils bleiben.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen und Toleranzen

Das Bauteil hat eine Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm). Die Gehäuseabmessungen sind in einer Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Standardtoleranzen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Zusätzliche mechanische Hinweise umfassen eine Pinspitzenverschiebungstoleranz von ±0,4 mm, Grenzwerte für Fremdmaterial und Tintenverschmutzung auf der Segmentoberfläche, eine Begrenzung der Biegung des Reflektors und eine Begrenzung von Blasen innerhalb des Segmentmaterials. Ein Leiterplatten (PCB)-Lochdurchmesser von 1,0 mm wird für die beste Passform empfohlen.

5.2 Pin-Konfiguration und Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil hat 10 Pins in einer Dual-In-Line-Gehäusebauweise. Es verfügt über eine Common-Cathode-Architektur, mit einer gemeinsamen Kathode für jede Ziffer (Ziffer 1 und Ziffer 2). Das interne Schaltbild zeigt die Verbindung der Segmentanoden (A, B, C, D, E, F, G) und Dezimalpunkte (DP) für beide Ziffern zu den spezifischen Pinnummern. Die Pinverbindungstabelle bildet jede Pinnummer klar ihrer Funktion zu (z.B. Pin 1: Anode für G1,G2; Pin 4: Gemeinsame Kathode für Ziffer 2; Pin 7: Gemeinsame Kathode für Ziffer 1). Diese Information ist entscheidend für korrekte PCB-Layouts und Systemanbindung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Wie in den thermischen Spezifikationen erwähnt, ist die strikte Einhaltung der Löttemperatur- und Zeitgrenzen von größter Bedeutung, um thermische Schäden an den LED-Chips, Bonddrähten oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Die empfohlene PCB-Lochgröße (1,0 mm) sollte verwendet werden, um eine korrekte mechanische Ausrichtung und Lötstellenbildung zu gewährleisten. Designer sollten während der Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (elektrostatische Entladung) befolgen. Für die Lagerung sollte der spezifizierte Temperaturbereich von -35°C bis +85°C in einer trockenen Umgebung eingehalten werden.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese zweistellige Anzeige ist ideal für Anwendungen, die eine kompakte, zweistellige numerische Anzeige benötigen. Häufige Verwendungen sind: digitale Multimeter, Frequenzzähler, Uhrdisplays (Minuten oder Sekunden anzeigend), Temperaturregler, kleine Waagen, Batterieladezustandsanzeigen und Statusdisplays auf Bedienfeldern.

7.2 Designüberlegungen und Hinweise

Bei der Integration dieser Anzeige müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden.Strombegrenzung:Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede Segmentanode oder gemeinsame Kathodenleitung zwingend erforderlich, um die gewünschte Helligkeit einzustellen und sicherzustellen, dass der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment 25 mA (temperaturabgeleitet) nicht überschreitet. Der Wert kann unter Verwendung der Versorgungsspannung, der LED-Durchlassspannung (Vf ~2,6V) und des Zielstroms berechnet werden.Treiberschaltung:Ein Mikrocontroller oder ein spezieller Displaytreiber-IC wird benötigt, um die beiden Ziffern zu multiplexen. Dies beinhaltet das sequentielle Aktivieren einer gemeinsamen Kathode zu einem Zeitpunkt, während die Segmentdaten für diese Ziffer mit einer Frequenz präsentiert werden, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden (typischerweise >60 Hz).Übersprechen:Das Datenblatt spezifiziert eine Übersprech-Spezifikation von ≤2,5%. Dies bezieht sich auf die unbeabsichtigte Beleuchtung eines Segments in der nicht ausgewählten Ziffer aufgrund von Leckage oder kapazitiver Kopplung. Eine korrekte Multiplexing-Timing und Treiberstärke hilft, diesen Effekt zu minimieren.Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, sollte jedoch während des mechanischen Gehäusedesigns berücksichtigt werden, um ihn mit der typischen Blicklinie des Benutzers auszurichten.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie einfarbigen GaP-LEDs bietet die Verwendung von AlInGaP-Material eine überlegene Helligkeit und Effizienz für rote Emission. Die graue Fläche mit weißen Segmenten ist eine Designwahl, die den Kontrast im Vergleich zu komplett schwarzen oder grauen Flächen verbessert, insbesondere bei Umgebungslicht. Die Kategorisierung der Lichtstärke ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal, das vorhersehbare Helligkeitsniveaus bietet, was bei nicht gebinnten Anzeigen nicht immer garantiert ist. Das bleifreie Gehäuse stellt die Einhaltung moderner Umweltvorschriften (RoHS) sicher.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstandswert sollte ich verwenden, um ein Segment mit 10 mA aus einer 5V-Versorgung zu betreiben?

A: Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes: R = (Vversorgung - Vf) / I. R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohm. Ein Standard-240Ω- oder 220Ω-Widerstand wäre angemessen.

F: Kann ich diese Anzeige mit einer konstanten Spannung ohne Strombegrenzung betreiben?

A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Das Anlegen einer konstanten Spannung nahe oder über Vf ohne einen Reihenwiderstand führt zu übermäßigem Strom, der möglicherweise den absoluten Maximalwert überschreitet und das Segment zerstört.

F: Was bedeutet "Common Cathode" für mein Schaltungsdesign?

A: Bei einer Common-Cathode-Anzeige sind alle Kathoden (negative Anschlüsse) der LEDs für eine Ziffer intern miteinander verbunden. Um eine Ziffer zu beleuchten, müssen Sie ihren gemeinsamen Kathodenpin mit Masse (logisch niedrig) verbinden und eine positive Spannung (über einen strombegrenzenden Widerstand) an die Anode des Segments anlegen, das Sie leuchten lassen möchten. Dies ist das Gegenteil einer Common-Anode-Anzeige.

F: Wie erreiche ich Dezimalpunkte?

A: Das interne Schaltbild zeigt Dezimalpunkt (DP)-Anoden für jede Ziffer. Diese werden unabhängig gesteuert, genau wie die Hauptsegmente (A-G). Um einen Dezimalpunkt zu beleuchten, müssen Sie seinen entsprechenden Anodenpin ansteuern, während die gemeinsame Kathode für seine Ziffer aktiv ist.

10. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen zweistelligen Zählers mit einem Mikrocontroller. Die I/O-Pins des Mikrocontrollers würden über strombegrenzende Widerstände mit den Segmentanoden (A1/A2 bis G1/G2 und DP1/DP2) verbunden. Zwei andere I/O-Pins würden mit den beiden gemeinsamen Kathodenpins (Ziffer 1 und Ziffer 2 Kathode) verbunden. Die Firmware würde eine Multiplexing-Routine implementieren: Setzen des Segmentmusters für Ziffer 1 auf den Anodenleitungen, Aktivieren (Masse) des Ziffer-1-Kathodenpins für einige Millisekunden, dann Deaktivieren. Als nächstes das Segmentmuster für Ziffer 2 setzen, den Ziffer-2-Kathodenpin aktivieren und wiederholen. Der Zyklus muss schnell genug sein, um für das menschliche Auge als eine stetige, zweistellige Zahl zu erscheinen. Der Strom pro Segment muss basierend auf dem Widerstandswert und dem Tastverhältnis des Multiplexings berechnet werden, um sicherzustellen, dass die durchschnittliche Verlustleistung innerhalb der Grenzen bleibt.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet (die Durchlassspannung Vf), werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In einer AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-LED setzt dieses Rekombinationsereignis Energie in Form von Photonen (Licht) im roten Wellenlängenbereich frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten bestimmt die genaue Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts. Jedes Segment der Anzeige enthält einen oder mehrere dieser winzigen LED-Chips. Das Kunststoffgehäuse dient dazu, die Chips zu verkapseln, mechanischen Schutz zu bieten und als Linse zu wirken, um den Lichtausgang für eine optimale Betrachtung zu formen.

12. Technologietrends und Entwicklungen

Während dieses spezifische Bauteil AlInGaP-Technologie für rote Emission verwendet, entwickelt sich der breitere LED-Anzeigemarkt weiter. Trends umfassen die Entwicklung noch effizienterer Materialien, was zu einem geringeren Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit führt. Es gibt einen Trend zu höherer Pixeldichte und Vollfarbfähigkeit in Mehrsegment- und Punktmatrixanzeigen. Die Integration von Treiberelektronik direkt in das Anzeigepaket ("intelligente Displays") vereinfacht das Systemdesign. Darüber hinaus zielen Fortschritte bei Verpackungsmaterialien auf ein verbessertes Wärmemanagement ab, das höhere Treiberströme und Helligkeit sowie eine verbesserte Zuverlässigkeit über einen breiteren Temperaturbereich ermöglicht. Das grundlegende Prinzip der Festkörperlichtemission bleibt bestehen, aber die Leistungs- und Integrationsniveaus nehmen weiter zu.