Inhaltsverzeichnis
- 1. Produktübersicht
- 1.1 Hauptmerkmale und Vorteile
- 1.2 Bauteilkonfiguration
- 2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Analyse
- 2.1 Absolute Maximalwerte
- 2.2 Elektrische und optische Kenngrößen
- 3. Erklärung des Binning-Systems
- 4. Analyse der Leistungskurven
- 5. Mechanische und Verpackungsinformationen
- 5.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen
- 5.2 Pinbelegung und Schaltplan
- 6. Löt-, Montage- und Lagerrichtlinien
- 6.1 Löten und Montage
- 6.2 Lagerbedingungen
- 7. Anwendungsempfehlungen und Designüberlegungen
- 7.1 Best Practices für den Schaltungsentwurf
- 7.2 Typische Anwendungsszenarien
- 8. Technischer Vergleich und Differenzierung
- 9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
- 10. Design- und Anwendungsfallstudie
- 11. Funktionsprinzip
- 12. Technologietrends und Kontext
1. Produktübersicht
Die LTS-6980HR ist ein hochleistungsfähiges, siebensegmentiges numerisches LED-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion besteht darin, klare, helle numerische Anzeigen in einer Vielzahl von elektronischen Geräten bereitzustellen. Die Kerntechnologie nutzt fortschrittliche LED-Chips, speziell GaP-Epitaxie auf GaP-Substrat und AlInGaP auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat, um ihre charakteristische hocheffiziente rote Emission zu erreichen. Das Bauteil verfügt über eine rote Front und rote Segmente, was einen ausgezeichneten Kontrast und eine gute Sichtbarkeit gewährleistet.
1.1 Hauptmerkmale und Vorteile
Die Anzeige ist mit mehreren Schlüsselmerkmalen ausgestattet, die sie für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht:
- 0,56 Zoll Zeichenhöhe (14,22 mm):Bietet eine Zeichengröße, die aus der Entfernung gut lesbar ist, ideal für Instrumententafeln, Industrie-Steuerungen und Unterhaltungselektronik.
- Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente:Die Segmente sind für visuelle Konsistenz ausgelegt und vermeiden Lücken oder Unregelmäßigkeiten, die die Lesbarkeit beeinträchtigen könnten.
- Geringer Leistungsbedarf:Auf Effizienz ausgelegt, ermöglicht sie die Integration in batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte.
- Hohe Helligkeit & Hoher Kontrast:Die Kombination aus hellroter Emission und roter Front erzeugt eine hochkontrastreiche Anzeige, die unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen sichtbar bleibt.
- Großer Betrachtungswinkel:Das optische Design stellt sicher, dass die angezeigten Zeichen auch bei Betrachtung aus schrägen Winkeln lesbar bleiben.
- Festkörper-Zuverlässigkeit:Als LED-basiertes Bauteil bietet sie im Vergleich zu anderen Display-Technologien eine lange Lebensdauer, Stoßfestigkeit und Vibrationsbeständigkeit.
- Kategorisierung nach Lichtstärke:Die Bauteile werden nach ihrer Lichtausbeute sortiert (gebinnt), was Entwicklern ermöglicht, Einheiten mit konsistenter Helligkeit für mehrstellige Anzeigen auszuwählen.
- Bleifreies Gehäuse (RoHS-konform):Hergestellt in Übereinstimmung mit Umweltvorschriften, geeignet für den weltweiten Markt.
1.2 Bauteilkonfiguration
Die LTS-6980HR ist als Common-Cathode-Anzeige konfiguriert. Das bedeutet, die Kathoden aller LED-Segmente sind intern miteinander verbunden. Die spezifische Teilenummer bezeichnet eine rote Anzeige mit einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Zum Ansteuern einer Common-Cathode-Anzeige müssen typischerweise die gemeinsamen Kathoden-Pins mit Masse verbunden und eine positive Spannung (über einen Vorwiderstand) an die einzelnen Anoden-Pins der zu beleuchtenden Segmente angelegt werden.
2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Analyse
Dieser Abschnitt bietet einen detaillierten, objektiven Überblick über die Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils. Das Verständnis dieser Parameter ist entscheidend für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und um sicherzustellen, dass die Anzeige innerhalb ihrer spezifizierten Lebensdauer betrieben wird.
2.1 Absolute Maximalwerte
Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte im Normalbetrieb vermieden werden.
- Verlustleistung pro Segment:Maximal 75 mW. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und beschleunigtem Abbau des LED-Chips führen.
- Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:100 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dieser Wert gilt für kurze, hochstromige Pulse, wie sie in Multiplex-Verfahren verwendet werden, nicht für Dauerbetrieb.
- Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom verringert sich linear mit einer Rate von 0,33 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise wäre bei 85°C der maximal zulässige Dauerstrom etwa: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 5,2 mA.
- Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil kann in diesem gesamten Bereich gelagert oder betrieben werden.
- Lötbedingungen:Das Bauteil hält Wellenlöten stand, wobei sich das Lötbad 1/16 Zoll (≈1,6mm) unter der Auflageebene befindet, für 3 Sekunden bei 260°C. Die Temperatur des Bauteilkörpers selbst darf während der Montage den maximalen Temperaturwert nicht überschreiten.
2.2 Elektrische und optische Kenngrößen
Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standard-Testbedingungen (Ta=25°C). Sie definieren, wie sich das Bauteil in einer korrekt ausgelegten Schaltung verhält.
- Mittlere Lichtstärke (Iv):Liegt zwischen 800 µcd (Minimum) und 2400 µcd (typisch) bei einem Durchlassstrom (IF) von 10 mA. Dies ist das primäre Maß für die Helligkeit.
- Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):Typisch 635 nm bei IF=20mA. Dies ist die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am größten ist.
- Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typisch 40 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine schmalere Halbwertsbreite bedeutet ein monochromatischeres (reineres) Licht.
- Dominante Wellenlänge (λd):Typisch 623 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die der Farbe des Lichts am besten entspricht.
- Durchlassspannung pro Segment (VF):Liegt zwischen 2,0 V (Minimum) und 2,6 V (typisch) bei IF=20mA. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Ansteuerschaltung ausreichend Spannung liefern kann, um den gewünschten Strom über diesen Bereich zu erreichen. Eine Toleranz von ±0,1V wird angegeben.
- Sperrstrom pro Segment (IR):Maximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; das Bauteil ist nicht für Dauerbetrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
- Lichtstärke-Abgleichverhältnis (Iv-m):Maximal 2:1 zwischen Segmenten bei IF=10mA. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit über alle Segmente einer einzelnen Ziffer.
- Übersprechen:Spezifiziert als ≤ 2,5%. Dies bezieht sich auf unerwünschtes Aufleuchten eines Segments aufgrund von elektrischem Leckstrom oder optischer Kopplung, wenn ein benachbartes Segment angesteuert wird.
3. Erklärung des Binning-Systems
Das Datenblatt gibt an, dass die Bauteilenach Lichtstärke kategorisiertwerden. Dies ist eine kritische Qualitätskontroll- und Designüberlegung. Bei der LED-Fertigung gibt es natürliche Schwankungen in der Ausgangsleistung. Um Konsistenz in Endprodukten zu gewährleisten, werden LEDs getestet und basierend auf spezifischen Parametern in verschiedene "Bins" (Kategorien) sortiert.
Für die LTS-6980HR ist das primäre Binning-Kriterium die Lichtstärke (Iv). Bei der Entwicklung einer Anwendung, die zwei oder mehr dieser Anzeigen zusammen verwendet (z.B. ein mehrstelliger Zähler), wirddringend empfohlen, Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin auszuwählen. Die Verwendung von Anzeigen aus verschiedenen Bins kann zu merklichen Helligkeitsunterschieden zwischen den Ziffern führen, was ein ungleichmäßiges und unprofessionelles Erscheinungsbild zur Folge hat. Entwickler sollten mit ihrem Lieferanten die Bin-Anforderungen für ihre Bestellungen abstimmen, um dieses "Farbton-Ungleichmäßigkeits"-Problem zu vermeiden, wie in den Anwendungshinweisen gewarnt wird.
4. Analyse der Leistungskurven
Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Leistungskurven für ein solches Bauteil Folgendes umfassen:
- Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt die Beziehung zwischen der an der LED anliegenden Spannung und dem resultierenden Strom. Sie ist wesentlich für die Auswahl des geeigneten Vorwiderstandswerts.
- Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve):Diese zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei hohen Strömen.
- Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausbeute abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Sie unterstreicht die Bedeutung des thermischen Managements, insbesondere bei Betrieb mit hohen Strömen oder in warmen Umgebungen.
- Spektrale Leistungsverteilung:Ein Graph, der die relative optische Leistung über das Wellenlängenspektrum zeigt, zentriert um die dominante und die Spitzenwellenlänge.
Diese Kurven ermöglichen es Entwicklern, die Leistung unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme, Temperaturen) vorherzusagen und ihr Design für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.
5. Mechanische und Verpackungsinformationen
5.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen
Die Anzeige hat einen definierten physischen Platzbedarf. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:
- Alle Abmessungen sind in Millimetern.
- Allgemeine Toleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
- Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm.
- Spezifische Qualitätskontrollen sind für die Anzeigefront vorhanden: Fremdmaterial auf einem Segment muss ≤10 mils sein, Tintenverschmutzung auf der Oberfläche ≤20 mils und Blasen innerhalb eines Segments ≤10 mils.
- Reflektorverbiegung muss ≤ 1% seiner Länge betragen.
- Für die Pins wird eine Leiterplattenlochdurchmesser (PCB) von 1,0 mm empfohlen.
5.2 Pinbelegung und Schaltplan
Das Bauteil hat eine standardmäßige 10-Pin-Einzelreihenkonfiguration. Der interne Schaltplan zeigt eine Common-Cathode-Architektur. Die Pinbelegung ist wie folgt:
- Pin 1: Anode für Segment E
- Pin 2: Anode für Segment D
- Pin 3: Gemeinsame Kathode 1
- Pin 4: Anode für Segment C
- Pin 5: Anode für rechten Dezimalpunkt (R.D.P.)
- Pin 6: Anode für Segment B
- Pin 7: Anode für Segment A
- Pin 8: Gemeinsame Kathode 2
- Pin 9: Anode für Segment F
- Pin 10: Anode für Segment G
Beide gemeinsamen Kathoden-Pins (3 und 8) sind intern verbunden. Das Verbinden eines oder beider mit Masse aktiviert die Anzeige.
6. Löt-, Montage- und Lagerrichtlinien
6.1 Löten und Montage
Die maximale Reflow-Lötbedingung ist spezifiziert. Während der Montage:
- Vermeiden Sie die Verwendung ungeeigneter Werkzeuge oder Methoden, die ungewöhnliche Kräfte auf den Anzeigekörper ausüben, da dies physische Schäden verursachen kann.
- Wenn ein dekorativer Film oder eine Abdeckung mit Haftkleber auf die Anzeigeoberfläche aufgebracht wird, wird nicht empfohlen, diese Filmseite in engem Kontakt mit der Frontplatte oder Abdeckung sein zu lassen. Externe Kräfte könnten dazu führen, dass der Film von seiner ursprünglichen Position verschoben wird.
6.2 Lagerbedingungen
Eine ordnungsgemäße Lagerung ist wesentlich, um Abbau, insbesondere Oxidation der Pins, zu verhindern.
- Standardlagerung (in Originalverpackung):Temperatur: 5°C bis 30°C. Luftfeuchtigkeit: Unter 60% RH.
- Wenn diese Bedingungen nicht eingehalten werden, kann Pin-Oxidation auftreten, die ein erneutes Verzinken vor der Verwendung erforderlich macht. Eine langfristige Lagerung großer Bestände wird nicht empfohlen.
- Wenn die Feuchtigkeitssperrbeutel länger als 6 Monate geöffnet sind, wird empfohlen, die Bauteile bei 60°C für 48 Stunden zu backen und die Montage innerhalb einer Woche abzuschließen.
7. Anwendungsempfehlungen und Designüberlegungen
Die LTS-6980HR ist für gewöhnliche elektronische Geräte in Büro-, Kommunikations- und Haushaltsanwendungen vorgesehen. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall die Sicherheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizin, etc.), wird eine spezifische Beratung empfohlen.
7.1 Best Practices für den Schaltungsentwurf
- Absolute Maximalwerte einhalten:Der Schaltungsentwurf muss die Grenzwerte für Strom, Leistung und Temperatur strikt einhalten.
- Übersteuerung verhindern:Übermäßiger Strom oder hohe Betriebstemperatur führen zu schwerwiegendem Helligkeitsabfall oder vorzeitigem Ausfall.
- Schutz vor Sperrspannung und Transienten:Die Ansteuerschaltung sollte Schutzmaßnahmen (z.B. Dioden) enthalten, um Schäden durch Sperrspannungen oder Spannungsspitzen beim Ein-/Ausschalten zu verhindern.
- Konstantstrom-Ansteuerung verwenden:Dies ist die empfohlene Methode, um eine konsistente Lichtstärke und Farbe unabhängig von Schwankungen der Durchlassspannung zu gewährleisten.
- Durchlassspannungsbereich berücksichtigen:Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den beabsichtigten Treiberstrom auch dann liefert, wenn die VF der LED am maximal spezifizierten Wert liegt (2,6V typisch + Toleranz).
- Thermisches Derating:Der gewählte Betriebsstrom muss für die maximal erwartete Umgebungstemperatur sicher sein, unter Berücksichtigung des Strom-Derating-Faktors von 0,33 mA/°C.
- Sperrvorspannung vermeiden:Selbst kleine Sperrvorspannungen können Metallmigration innerhalb des LED-Chips verursachen, was den Leckstrom erhöht oder einen Kurzschluss verursacht.
- Umgebungsbedingungen managen:Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, um die Bildung von Kondenswasser auf der Anzeige zu verhindern.
7.2 Typische Anwendungsszenarien
Diese Anzeige eignet sich gut für eine breite Palette von Anwendungen, die klare, zuverlässige numerische Anzeigen erfordern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:
- Test- und Messgeräte (Multimeter, Frequenzzähler)
- Industrielle Steuerungstafeln und Prozesszeitgeber
- Konsumgeräte (Mikrowellen, Öfen, Audiogeräte)
- Point-of-Sale-Terminals und Taschenrechner
- Automotive Zubehörinstrumente und -anzeigen
8. Technischer Vergleich und Differenzierung
Während ein direkter Vergleich mit spezifischen Konkurrenzbauteilen im Datenblatt nicht gegeben ist, positionieren die Spezifikationen der LTS-6980HR sie wettbewerbsfähig. Ihre Hauptunterscheidungsmerkmale umfassen wahrscheinlich:
- Materialtechnologie:Die Verwendung von sowohl GaP- als auch AlInGaP-Chip-Technologien kann eine Leistungsbalance bieten und potenziell gute Effizienz und einen wünschenswerten Rotpunkt liefern.
- Hohe Helligkeit & Kontrast:Der spezifizierte Lichtstärkebereich (bis zu 2400 µcd @10mA) und das Rot-auf-Rot-Design zielen auf Anwendungen ab, die eine ausgezeichnete Sichtbarkeit erfordern.
- Robuste Konstruktion und Spezifikationen:Detaillierte Grenzwerte für Leistung, Strom-Derating und Umgebungstoleranz deuten auf ein auf Zuverlässigkeit fokussiertes Design hin.
- Umfassende Anwendungsanleitung:Die Aufnahme detaillierter Warnhinweise und Lagerrichtlinien unterstützt Entwickler bei der korrekten Implementierung des Bauteils und kann möglicherweise Ausfälle im Feld reduzieren.
9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)
F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (635nm) und dominanter Wellenlänge (623nm)?
A1: Die Spitzenwellenlänge ist die Stelle, an der die optische Leistung physikalisch am höchsten ist. Die dominante Wellenlänge ist ein berechneter Wert basierend auf der menschlichen Farbwahrnehmung (CIE-Standard), der die Farbe, die wir sehen, am besten repräsentiert. Es ist üblich, dass sie sich leicht unterscheiden.
F2: Kann ich diese Anzeige direkt mit einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?
A2: Nein. Sie müssen einen Vorwiderstand in Reihe mit jeder Segment-Anode verwenden. Der Wert hängt von Ihrer Versorgungsspannung (z.B. 5V), der Durchlassspannung der LED (~2,0-2,6V) und Ihrem gewünschten Durchlassstrom (z.B. 10-20mA) ab. Beispiel: Bei 5V, 2,3V Vf und 15mA: R = (5V - 2,3V) / 0,015A ≈ 180 Ω.
F3: Warum gibt es zwei gemeinsame Kathoden-Pins (3 und 8)?
A3: Sie sind intern verbunden. Dieses Design ermöglicht eine flexiblere Leiterplattenlayoutführung oder kann verwendet werden, um den Masse-Strom aufzuteilen, wenn alle Segmente gleichzeitig mit hohem Strom angesteuert werden, was möglicherweise die Leistung verbessert.
F4: Was bedeutet "Lichtstärke-Abgleichverhältnis ≤ 2:1"?
A4: Es bedeutet, dass innerhalb eines einzelnen Bauteils das hellste Segment unter gleichen Bedingungen nicht mehr als doppelt so hell wie das dunkelste Segment sein wird. Dies gewährleistet Gleichmäßigkeit.
F5: Wie kritisch ist die Lagerfeuchtespezifikation?
A5: Sehr kritisch für die Langzeitlagerung. Exposition gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit kann zur Oxidation der verzinnten Pins führen, was zu schlechter Lötbarkeit führt. Die Einhaltung der Lager- und Backempfehlungen ist für eine zuverlässige Montage wesentlich.
10. Design- und Anwendungsfallstudie
Szenario: Entwurf einer 4-stelligen Voltmeter-Anzeige.
Ein Entwickler entwirft ein Tisch-Digitalvoltmeter. Er wählt vier LTS-6980HR-Anzeigen. Wichtige Designschritte basierend auf diesem Datenblatt würden umfassen:
- Ansteuerungsmethode:Um Mikrocontroller-I/O-Pins zu minimieren, wählt er Multiplexing. Er verbindet alle entsprechenden Segment-Anoden (A, B, C...) der vier Anzeigen zusammen. Die gemeinsamen Kathoden-Pins jeder Anzeige werden mit einem separaten, vom MCU gesteuerten Transistor verbunden.
- Stromberechnung:Für gute Sichtbarkeit strebt er 15mA pro Segment an. Unter Verwendung der maximalen Vf von 2,6V und einer 5V-Versorgung berechnet er den ungünstigsten Vorwiderstand: R_min = (5V - 2,6V) / 0,015A ≈ 160 Ω. Er wählt einen Standard-150-Ω-Widerstand, wissend, dass der tatsächliche Strom leicht mit der Vf variieren wird.
- Spitzenstromprüfung:In einem multiplexen Design ist jede Ziffer nur 1/4 der Zeit eingeschaltet (25% Tastverhältnis). Um einenmittlerenStrom von 15mA zu erreichen, muss derSpitzenstrom während seiner EIN-Zeit 15mA / 0,25 = 60mA betragen. Er muss prüfen, ob dieser 60mA-Puls innerhalb der 100mA-Spitzenstromgrenze liegt und dass das Tastverhältnis ≤10% ist, wenn 100mA erreicht werden.
- Thermische Betrachtung:Das Gehäuse soll maximal 50°C erreichen. Der reduzierte Dauerstrom pro Segment beträgt: 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 16,75 mA. Sein Designstrom von 15mA (Mittelwert) ist sicher.
- Beschaffung:Er gibt seinem Lieferanten vor, dass alle vier Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin stammen müssen, um eine gleichmäßige Helligkeit über die Anzeige zu gewährleisten.
- Leiterplattenlayout:Er verwendet die empfohlenen 1,0mm Löcher für die Pins und stellt sicher, dass das Layout keine mechanische Belastung auf den Anzeigekörper ausübt.
11. Funktionsprinzip
Die LTS-6980HR arbeitet nach dem grundlegenden Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine ausreichende Durchlassspannung über den p-n-Übergang eines LED-Chips angelegt wird (seine Bandlückenspannung überschreitend), rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Farbe (Wellenlänge) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials bestimmt. In diesem Bauteil werden GaP- und AlInGaP-Materialien verwendet, um rotes Licht zu erzeugen. Die sieben Segmente sind einzelne LEDs, die in einer Achterform angeordnet sind. Durch selektives Anlegen von Strom an verschiedene Kombinationen dieser Segmente können die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben gebildet werden.
12. Technologietrends und Kontext
Die LTS-6980HR repräsentiert eine ausgereifte und zuverlässige Segmentanzeigentechnologie. Im weiteren Kontext der Display-Technologietrends:
- Festkörper-Vorteil:LED-Anzeigen behalten weiterhin Vorteile in Umgebungen, die Robustheit, weiten Temperaturbereich und lange Lebensdauer erfordern, im Vergleich zu LCDs oder VFDs.
- Materialentwicklung:Die Verwendung von AlInGaP stellt einen Fortschritt gegenüber älteren GaAsP-LEDs dar und bietet höhere Effizienz und bessere Farbstabilität.
- Marktnische:Während Punktmatrix-OLEDs und LCDs größere Flexibilität für Grafiken und alphanumerische Zeichen bieten, bleiben 7-Segment-LED-Anzeigen aufgrund ihrer Einfachheit, hohen Helligkeit, niedrigen Kosten und ausgezeichneten Lesbarkeit bei direktem Sonnenlicht oder Dunkelheit die optimale Wahl für dedizierte numerische Anzeigen.
- Integrationstrends:Es gibt einen Trend zu oberflächenmontierbaren (SMD) Versionen solcher Anzeigen für automatisierte Montage. Die Durchsteckbauweise der LTS-6980HR eignet sich für Anwendungen, bei denen manuelle Montage oder Reparatur üblich ist oder wo höhere Leistungsfähigkeit benötigt wird.
- Treiberintegration:Moderne Designs kombinieren oft diskrete Anzeigen wie diese mit speziellen LED-Treiber-ICs, die Multiplexing, Stromregelung und Schnittstellenhandhabung übernehmen, was die Mikrocontroller-Software- und Hardwareentwicklung vereinfacht.
LED-Spezifikations-Terminologie
Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe
Photoelektrische Leistung
| Begriff | Einheit/Darstellung | Einfache Erklärung | Warum wichtig |
|---|---|---|---|
| Lichtausbeute | lm/W (Lumen pro Watt) | Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. | Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten. |
| Lichtstrom | lm (Lumen) | Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. | Bestimmt, ob das Licht hell genug ist. |
| Betrachtungswinkel | ° (Grad), z.B. 120° | Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. | Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit. |
| Farbtemperatur | K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K | Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. | Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien. |
| Farbwiedergabeindex | Einheitenlos, 0–100 | Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. | Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet. |
| Farborttoleranz | MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" | Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. | Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs. |
| Dominante Wellenlänge | nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) | Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. | Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs. |
| Spektralverteilung | Wellenlänge vs. Intensitätskurve | Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. | Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität. |
Elektrische Parameter
| Begriff | Symbol | Einfache Erklärung | Design-Überlegungen |
|---|---|---|---|
| Flussspannung | Vf | Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". | Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs. |
| Flussstrom | If | Stromwert für normalen LED-Betrieb. | Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer. |
| Max. Pulsstrom | Ifp | Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. | Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden. |
| Sperrspannung | Vr | Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. | Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten. |
| Wärmewiderstand | Rth (°C/W) | Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. | Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung. |
| ESD-Immunität | V (HBM), z.B. 1000V | Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. | In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs. |
Wärmemanagement & Zuverlässigkeit
| Begriff | Schlüsselmetrik | Einfache Erklärung | Auswirkung |
|---|---|---|---|
| Sperrschichttemperatur | Tj (°C) | Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. | Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung. |
| Lichtstromrückgang | L70 / L80 (Stunden) | Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. | Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED. |
| Lichtstromerhaltung | % (z.B. 70%) | Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. | Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten. |
| Farbverschiebung | Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse | Grad der Farbänderung während der Verwendung. | Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen. |
| Thermisches Altern | Materialabbau | Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. | Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen. |
Verpackung & Materialien
| Begriff | Gängige Typen | Einfache Erklärung | Merkmale & Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Gehäusetyp | EMC, PPA, Keramik | Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. | EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer. |
| Chip-Struktur | Front, Flip-Chip | Chip-Elektrodenanordnung. | Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung. |
| Phosphorbeschichtung | YAG, Silikat, Nitrid | Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. | Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI. |
| Linse/Optik | Flach, Mikrolinse, TIR | Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. | Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve. |
Qualitätskontrolle & Binning
| Begriff | Binning-Inhalt | Einfache Erklärung | Zweck |
|---|---|---|---|
| Lichtstrom-Bin | Code z.B. 2G, 2H | Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. | Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge. |
| Spannungs-Bin | Code z.B. 6W, 6X | Nach Flussspannungsbereich gruppiert. | Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz. |
| Farb-Bin | 5-Schritt MacAdam-Ellipse | Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. | Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte. |
| CCT-Bin | 2700K, 3000K usw. | Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. | Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen. |
Prüfung & Zertifizierung
| Begriff | Standard/Test | Einfache Erklärung | Bedeutung |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Lichtstromerhaltungstest | Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. | Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet. |
| TM-21 | Lebensdauerschätzstandard | Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. | Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage. |
| IESNA | Beleuchtungstechnische Gesellschaft | Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. | Industrieanerkannte Testbasis. |
| RoHS / REACH | Umweltzertifizierung | Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. | Marktzugangsvoraussetzung international. |
| ENERGY STAR / DLC | Energieeffizienzzertifizierung | Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. | Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit. |