LTD-5307AG LED-Sieben-Segment-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll (14,22 mm) Ziffernhöhe - Grüne Segmente - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTD-5307AG ist ein hochwertiges, einstelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion besteht darin, in elektronischen Geräten eine klare, helle numerische oder begrenzte alphanumerische Zeichenausgabe bereitzustellen. Die Kernanwendungsbereiche umfassen Instrumententafeln, Displays für Unterhaltungselektronik, Anzeigen für industrielle Steuerungen und Prüfgeräte, bei denen ein kompakter, zuverlässiger und leicht lesbarer numerischer Indikator erforderlich ist.

Die zentrale Positionierung des Bauteils liegt in seiner ausgewogenen Kombination aus Größe, Lesbarkeit und Energieeffizienz. Es ist für Ingenieure und Produktentwickler konzipiert, die eine zuverlässige Anzeigekomponente benötigen, die sich dank ihrer einfachen gemeinsamen Kathodenkonfiguration nahtlos in digitale Schaltkreise integrieren lässt, ohne komplexe Ansteuerelektronik zu erfordern.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Das Bauteil verwendet Galliumphosphid (GaP)-LED-Chips auf einem transparenten GaP-Substrat, eine bewährte Technologie zur Erzeugung effizienter grüner Lichtemission.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Liegt im Bereich von 800 μcd (min) bis 2400 μcd (typ), wenn sie mit einem Durchlassstrom (I_F) von 10mA betrieben wird. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit. Der typische Wert von 2400 μcd kennzeichnet eine helle Anzeige, die für gut beleuchtete Umgebungen geeignet ist.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):565 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert, was sie eindeutig in den grünen Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):569 nm. Diese Wellenlänge entspricht der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Farbe des Lichts, einem leicht gelblichen Grün.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):30 nm. Dieser Wert gibt die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten Lichts an. Ein Wert von 30 nm ist typisch für Standard-GaP-Grün-LEDs und führt zu einer gesättigten grünen Farbe.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (I_V-m):Maximal 2:1. Diese kritische Spezifikation gewährleistet eine visuelle Gleichmäßigkeit über die gesamte Anzeige. Sie bedeutet, dass die Helligkeit des dunkelsten Segments unter denselben Betriebsbedingungen nicht weniger als die Hälfte der Helligkeit des hellsten Segments beträgt, was ein ungleichmäßiges Erscheinungsbild verhindert.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Die elektrischen Parameter definieren die Schnittstelle zwischen der Anzeige und der Ansteuerschaltung.

• Durchlassspannung pro Segment (V_F):Typischerweise 2,6V, maximal 2,6V bei I_F=20mA. Dies ist ein entscheidender Parameter für die Auslegung des Vorwiderstandswerts in Reihe mit jedem Segment. Bei einer Standard-5V-Logikversorgung wäre ein typischer Vorwiderstandswert (5V - 2,6V) / 0,02A = 120Ω.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment (I_F):Maximal 25 mA. Das Überschreiten dieses Stroms verringert die Lebensdauer und die Lichtausbeute der LED. Das Datenblatt gibt einen linearen Derating-Faktor von 0,28 mA/°C über 25°C Umgebungstemperatur an, was bedeutet, dass der maximal zulässige Strom mit steigender Temperatur abnimmt.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 100 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (0,1ms Pulsbreite, 1/10 Tastverhältnis). Dies ermöglicht eine kurzfristige Übersteuerung, um in gemultiplexten Anwendungen eine höhere momentane Helligkeit zu erreichen.
• Sperrspannung pro Segment (V_R):Maximal 5V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann zu einem sofortigen und katastrophalen Ausfall des LED-Übergangs führen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 μA bei V_R=5V. Dies ist der Leckstrom, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Aspekte

Diese Werte definieren die Betriebsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung pro Segment:75 mW. Dies wird berechnet als V_F* I_F. Bei der typischen V_F von 2,6V beträgt der maximale Dauerstrom etwa 75mW / 2,6V ≈ 28,8 mA, was mit der Nennung des Dauerstroms von 25mA übereinstimmt.
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Dieser weite Bereich macht das Bauteil für Anwendungen in rauen Umgebungen geeignet, von Industriekühlschränken bis hin zu Automobil-Motorräumen.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C.
• Löttemperatur:Das Bauteil kann einer Löttemperatur von 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (≈1,6mm) unterhalb der Auflageebene standhalten. Dies ist eine Standardspezifikation für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt gibt ausdrücklich an, dass die Bauteile "nach Lichtstärke kategorisiert" sind. Dies deutet auf einen Produktions-Binning-Prozess hin. Obwohl in diesem Auszug keine spezifischen Bin-Codes angegeben sind, umfasst die typische Kategorisierung für solche Anzeigen die Gruppierung von Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei einem Standard-Teststrom (z.B. 10mA). Dies stellt sicher, dass Entwickler Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Produkte auswählen oder Anzeigen aus demselben Intensitäts-Bin innerhalb eines einzelnen Produkts verwenden können, um ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Ziffern hinweg zu gewährleisten.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht enthalten sind, können wir ihren Standardinhalt und ihre Bedeutung anhand der aufgeführten Parameter ableiten:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese Grafik würde die für eine Diode typische exponentielle Beziehung zeigen. Sie ist wesentlich, um den Spannungsabfall über die LED bei verschiedenen Betriebsströmen zu verstehen, was für ein präzises Treiberdesign entscheidend ist.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom ansteigt. Sie ist typischerweise über einen Bereich linear, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte abfällt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Grafik würde die Reduzierung der Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur demonstrieren. Die LED-Effizienz nimmt mit steigender Temperatur ab.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei 565nm und die Halbwertsbreite von 30nm zeigt und damit die grünen Farbcharakteristiken bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen

Das Bauteil hat eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll, was 14,22 Millimetern entspricht. Dies ist eine Standardgröße, die eine gute Balance zwischen Lesbarkeit und Leiterplattenplatzbedarf bietet. Die Zeichnung der Gehäuseabmessungen (im Text erwähnt, aber nicht detailliert) würde typischerweise die Gesamtlänge, -breite und -höhe des Moduls, die Ziffern- und Segmentabmessungen sowie den Anschlussabstand zeigen. Alle Abmessungen haben eine Standardtoleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die LTD-5307AG ist eine zweistellige Anzeige mit gemeinsamer Kathode in einem Gehäuse. Die Pinbelegungstabelle ist angegeben:

• Konfiguration:Gemeinsame Kathode. Dies bedeutet, dass alle Kathoden (negative Anschlüsse) der Segmente jeder Ziffer intern miteinander verbunden sind. Um ein Segment zu beleuchten, muss sein entsprechender Anoden-Pin auf High-Potential (über einen Vorwiderstand) gelegt werden, während der gemeinsame Kathoden-Pin seiner Ziffer auf Low-Potential gezogen wird.
• Pinbelegung:Das 18-polige Bauteil hat eine spezifische Zuordnung für die Anoden der Segmente A-G und des Dezimalpunkts (D.P.) für zwei Ziffern (Ziffer 1 und Ziffer 2) zusammen mit ihren jeweiligen gemeinsamen Kathoden-Pins (Pins 13 und 14). Die Pins 1, 2, 16, 17, 18 sind als "Keine Verbindung" (N.C.) gekennzeichnet.
• Internes Schaltbild:Im Datenblatt referenziert, würde es visuell die Verbindung der 14 LED-Segmente (7 pro Ziffer) und der beiden gemeinsamen Kathodenknoten darstellen und den elektrischen Aufbau verdeutlichen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Basierend auf den absoluten Maximalwerten:

• Löten:Das Bauteil ist mit Standard-Leiterplatten-Montageprozessen kompatibel. Die kritische Spezifikation ist 260°C für 3 Sekunden in 1,6mm Abstand unterhalb des Gehäuses. Für Reflow-Löten ist ein Standard-bleifreies Profil mit einer Spitzentemperatur um 260°C akzeptabel, sofern die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur kontrolliert wird.
• Handhabung:Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden, da LED-Chips empfindlich gegenüber statischer Elektrizität sind.
• Reinigung:Wenn nach dem Löten eine Reinigung erforderlich ist, sollten Methoden und Lösungsmittel verwendet werden, die mit dem Kunststoffgehäuse und der Epoxid-Vergussmasse des Bauteils kompatibel sind.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gemeinsame Kathodenkonfiguration ist direkt kompatibel mit Standard-Mikrocontroller-I/O-Pins oder Decoder/Treiber-ICs (wie dem 74HC595-Schieberegister oder speziellen LED-Treiberchips). Eine typische Ansteuerschaltung umfasst:

1. Jede Segmentanode über einen individuellen Vorwiderstand mit einer positiven Versorgungsspannung (z.B. 3,3V oder 5V) verbinden.
2. Die gemeinsamen Kathoden-Pins über einen Low-Side-Schalter (z.B. einen NPN-Transistor oder einen MOSFET) mit Masse verbinden. Der Schalter wird von einem Mikrocontroller gesteuert, um auszuwählen, welche Ziffer aktiv ist.
3. Für die Zweistellen-Multiplex-Ansteuerung schaltet der Mikrocontroller schnell zwischen der Aktivierung von Ziffer 1 und Ziffer 2 um und aktualisiert dabei entsprechend die Segmentmuster. Dies reduziert die Anzahl der benötigten I/O-Pins erheblich.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Immer Vorwiderstände für jede Segmentanode verwenden. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung, V_F=2,6V und I_F=10mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240Ω. Ein 220Ω- oder 270Ω-Standardwiderstand wäre geeignet.
• Multiplex-Frequenz:Beim Multiplexen mehrerer Ziffern eine Aktualisierungsrate verwenden, die hoch genug ist, um sichtbares Flackern zu vermeiden, typischerweise über 60 Hz pro Ziffer. Für zwei Ziffern wird eine Zyklusfrequenz >120 Hz empfohlen.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte bei Verwendung mehrerer Anzeigen auf engem Raum, insbesondere nahe der oberen Grenze des Betriebstemperaturbereichs, für ausreichende Belüftung gesorgt werden.
• Betrachtungswinkel:Das Datenblatt hebt einen "großen Betrachtungswinkel" hervor. Dies sollte während des mechanischen Designs berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Anzeige für den Endbenutzer korrekt ausgerichtet ist.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Möglicherweise, aber Sie müssen die Durchlassspannung überprüfen. Die typische V_F beträgt 2,6V. Ein 3,3V-Pin könnte nur 3,3V - 2,6V = 0,7V über dem Vorwiderstand bereitstellen, was den maximalen Strom und damit die Helligkeit begrenzt. Es ist im Allgemeinen sicherer, eine Treiberschaltung oder eine höhere Versorgungsspannung für die Anodenseite zu verwenden.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (565nm) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Dominante Wellenlänge (569nm) ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die Ausgabe der LED hätte. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbwahrnehmung relevanter.

F: Wie erreiche ich eine gleichmäßige Helligkeit über alle Segmente?

A: Verwenden Sie für alle Segmente identische Vorwiderstandswerte. Das eingebaute Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (max. 2:1) stellt sicher, dass selbst bei identischen Treiberströmen die Segmente in der Helligkeit nicht um mehr als den Faktor zwei variieren. Für kritische Anwendungen sollten Anzeigen aus demselben Intensitäts-Bin ausgewählt werden.

9. Funktionsprinzip

Die LTD-5307AG arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-PN-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet (für dieses GaP-Bauteil etwa 2,1-2,6V), rekombinieren Elektronen aus dem N-Typ-Material mit Löchern aus dem P-Typ-Material in der Sperrschicht. In Galliumphosphid (GaP)-LEDs setzt dieses Rekombinationsereignis Energie in Form von Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge frei, die der Bandlückenenergie des Materials entspricht, die im grünen Bereich des Spektrums liegt. Das transparente GaP-Substrat ermöglicht es, mehr dieses intern erzeugten Lichts austreten zu lassen, was zu einer höheren Effizienz beiträgt. Die spezifischen Segmente werden beleuchtet, indem selektiv eine Durchlassvorspannung an die Anode des gewünschten Segments angelegt wird, während die gemeinsame Kathode der entsprechenden Ziffer geerdet wird.

10. Technologiekontext und Trends

Die LTD-5307AG repräsentiert eine ausgereifte und zuverlässige Technologie auf GaP-Basis. Während neuere Displaytechnologien wie OLEDs, Micro-LEDs und hocheffiziente InGaN-basierte LEDs Vorteile in Bezug auf Farbraum, Effizienz und Auflösung für komplexe Grafiken bieten, bleiben traditionelle 7-Segment-LED-Anzeigen wie diese hochrelevant. Ihre Vorteile umfassen extreme Einfachheit der Steuerung, sehr hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit, ausgezeichnete Helligkeit und Kontrast, einen weiten Betriebstemperaturbereich und niedrige Kosten. Sie sind die optimale Wahl für Anwendungen, bei denen nur numerische oder einfache alphanumerische Informationen unter verschiedenen Umweltbedingungen klar und zuverlässig angezeigt werden müssen, wie z.B. in industriellen Steuerungen, medizinischen Geräten, Automobilarmaturenbrettern (für Sekundärfunktionen) und Haushaltsgeräten. Der Trend in diesem Segment geht zu höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA), niedrigeren Durchlassspannungen für eine bessere Kompatibilität mit moderner Niederspannungslogik und potenziell kleineren Gehäusegrößen bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der Lesbarkeit.