LTS-10304JD LED-Anzeige Datenblatt - 1,0 Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot 650nm - 24mA Durchlassstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-10304JD ist eine einstellige Siebensegment-LED-Anzeige, die für Anwendungen konzipiert ist, die klare numerische Anzeigen bei geringem Stromverbrauch erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung eines gut sichtbaren, zuverlässigen numerischen Indikators. Der zentrale Vorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) HYPER ROT LED-Chips, die hohe Helligkeit und Effizienz bieten. Diese auf einem GaAs-Substrat gewachsene Technologie ist für ihre überlegene Leistung im roten Spektrum bekannt. Die Anzeige verfügt über eine schwarze Front mit weißen Segmenten, was ein kontrastreiches Erscheinungsbild schafft, das die Lesbarkeit verbessert. Sie ist nach Lichtstärke kategorisiert und wird in einer bleifreien, RoHS-konformen Bauform angeboten, was sie für moderne elektronische Designs mit Umweltaspekten geeignet macht.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität dieser Anzeige. Bei einem Standard-Prüfstrom von 1mA pro Segment liegt die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) zwischen einem Minimum von 410 µcd und einem typischen Wert von 2200 µcd. Diese hohe Helligkeit ist bei sehr niedrigen Treiberströmen erreichbar, ein wesentliches Merkmal. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt typischerweise 639 nm, mit einer Spitzenemissionswellenlänge (λp) von 650 nm, was sie klar im Hyper-Rot-Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Die Lichtstärkeanpassung zwischen den Segmenten ist mit einem maximalen Verhältnis von 2:1 spezifiziert, was ein gleichmäßiges Erscheinungsbild der Ziffer bei identischen Ansteuerbedingungen gewährleistet.

2.2 Elektrische und thermische Grenzwerte

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen. Der absolute maximale Dauer-Durchlassstrom pro Segment beträgt 24 mA bei 25°C, mit einem Derating-Faktor von 0,28 mA/°C bei steigender Temperatur. Ein Spitzen-Durchlassstrom von 90 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Die Durchlassspannung (Vf) pro Segment liegt typischerweise zwischen 4,2V und maximal 5,2V bei einem Treiberstrom von 20mA. Die maximale Sperrspannung beträgt 10V. Die Verlustleistung pro Segment ist mit 134 mW angegeben. Das Bauteil ist für einen Betriebs- und Lagertemperaturbereich von -35°C bis +105°C ausgelegt, was Robustheit für verschiedene Umgebungen anzeigt. Das Löten muss bei einer maximalen Temperatur von 260°C für nicht mehr als 3 Sekunden in einem Abstand von 1,6mm unterhalb der Auflageebene erfolgen.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Physikalische Abmessungen und Zeichnung

Das Bauteil hat eine Ziffernhöhe von 1,0 Zoll (25,4 mm). Die Gehäuseabmessungen sind im Datenblatt mit allen Maßen in Millimetern angegeben. Standardtoleranzen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein spezieller Hinweis weist auf eine Pinspitzenverschiebungstoleranz von +0,4 mm hin, was für das PCB-Layout und die Montageplanung wichtig ist. Die Zeichnung zeigt typischerweise die Gesamtlänge, -breite und -höhe des Gehäuses, die Abmessungen der Ziffersegmente sowie den genauen Abstand und Durchmesser der 14 Pins.

3.2 Pinbelegung und Polaritätskennzeichnung

Die LTS-10304JD ist eine Anzeige mit gemeinsamer Kathode. Sie verfügt über 14 Pins, von denen nicht alle aktiv sind. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1 (Anode E), Pin 2 (Anode D), Pin 3 (Kein Pin), Pin 4 (Gemeinsame Kathode), Pin 5 (Anode C), Pin 6 (Anode D.P. - Dezimalpunkt), Pin 7 (Kein Pin), Pin 8 (Anode B), Pin 9 (Anode A), Pin 10 (Kein Pin), Pin 11 (Gemeinsame Kathode), Pin 12 (Anode F), Pin 13 (Kein Pin), Pin 14 (Anode G). Das Vorhandensein von zwei gemeinsamen Kathodenpins (4 und 11) ermöglicht ein flexibles Schaltungsdesign. Der Dezimalpunkt befindet sich auf der rechten Seite der Ziffer.

3.3 Internes Schaltbild

Das interne Schaltbild zeigt die elektrische Verbindung der sieben Segmente (A bis G) und des Dezimalpunkts (DP). Alle Segmentanoden sind voneinander isoliert, während ihre Kathoden miteinander zu den gemeinsamen Kathodenpins verbunden sind. Diese Konfiguration ist Standard für eine mit gemeinsamer Kathode und multiplexfähige Anzeige, bei der einzelne Segmente durch Anlegen einer positiven Spannung an ihre jeweiligen Anodenpins bei gleichzeitigem Stromsenken über die gemeinsame Kathode leuchten.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektrische und optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Standardkurven für ein solches Bauteil typischerweise Folgendes umfassen:Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kennlinie): Dieser Graph würde zeigen, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom zunimmt, und die hohe Effizienz bei niedrigen Strömen (z.B. 1mA) demonstrieren.Durchlassspannung vs. Durchlassstrom: Veranschaulicht die IV-Kennlinie der Diode, wichtig für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Zeigt, wie die Lichtausgabe mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt, was für das Verständnis des Wärmemanagements entscheidend ist.Spektrale Verteilung: Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert um 650 nm mit der spezifizierten Halbwertsbreite von 20 nm.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Die Montage muss die spezifizierten thermischen Grenzwerte einhalten, um Schäden zu vermeiden. Die maximal zulässige Löttemperatur beträgt 260°C, und das Bauteil sollte dieser Temperatur maximal 3 Sekunden ausgesetzt sein. Diese Messung wird 1,6mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses vorgenommen. Diese Parameter sind mit Standard-Lötreflow-Profilen für bleifreies Löten kompatibel. Es ist entscheidend sicherzustellen, dass das PCB-Pad-Design der empfohlenen Footprint-Abmessung entspricht, um zuverlässige Lötstellen zu erreichen, ohne mechanische Belastung auf die LED-Gehäusepins auszuüben.

6. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für batteriebetriebene oder stromsparende elektronische Geräte, die eine klare numerische Anzeige erfordern. Typische Anwendungen sind tragbare Messgeräte, Unterhaltungselektronik (Uhren, Timer, Waagen), industrielle Bedienfelder, medizinische Geräte und Armaturenbrettanzeigen im Automobilbereich (für Nebenfunktionen). Ihr Niedrigstrombetrieb verlängert die Batterielebensdauer erheblich.

6.2 Schaltungsentwurf und Ansteuerungsmethoden

Um die Niedrigstromfähigkeit zu nutzen, können Entwickler einfache strombegrenzende Widerstände oder Konstantstromtreiber verwenden. Zum Multiplexen mehrerer Ziffern (obwohl dies eine einstellige Einheit ist, gilt das Prinzip für mehrstellige Systeme mit ähnlichen Anzeigen) lässt sich eine Konfiguration mit gemeinsamer Kathode leicht ansteuern, indem der Strom über einen Transistor oder einen speziellen Treiber-IC auf der Kathodenseite gesenkt wird, während die Segmentanoden sequenziell aktiviert werden. Die typische Durchlassspannung von 4,2-5,2V bei 20mA bedeutet, dass die Anzeige für die direkte Ansteuerung mit Widerständen oft eine Versorgungsspannung über 5V benötigt; in 3,3V- oder 5V-Systemen kann ein Aufwärtswandler oder ein spezieller LED-Treiber notwendig sein, um maximale Helligkeit zu erreichen. Bei dem empfohlenen niedrigen Strom von 1mA pro Segment wird der Spannungsabfall geringer sein, was möglicherweise den Betrieb an einer 5V-Schiene ermöglicht.

6.3 Thermische und optische Designhinweise

Obwohl das Bauteil einen weiten Betriebstemperaturbereich hat, erhält eine niedrigere Sperrschichttemperatur die Lichtausgabe und Langzeitzuverlässigkeit. Ausreichender Abstand auf der Leiterplatte und gegebenenfalls thermische Durchkontaktierungen können helfen. Der hohe Kontrast (schwarze Front, weiße Segmente) ist für die direkte Betrachtung optimiert. Für beste Lesbarkeit bei hellem Umgebungslicht sollte sichergestellt werden, dass die Anzeige nicht von externen Lichtquellen überstrahlt wird; ein versenkter Rahmen oder ein Filter kann vorteilhaft sein.

7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der LTS-10304JD liegt in ihrerAlInGaP Hyper-Rot-Technologiekombiniert mitNiedrigstrombetrieb. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder Standard-Rot-GaP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu hellerer Ausgabe bei gleichem Strom oder gleichwertiger Helligkeit bei viel niedrigerem Strom führt. Im Vergleich zu anderen Niedrigstromanzeigen ist ihre Spezifikation für den Betrieb bis hinunter zu 1mA pro Segment mit abgeglichener Intensität ein entscheidender Vorteil für Ultra-Low-Power-Designs. Die bleifreie, RoHS-konforme Bauweise entspricht modernen Fertigungsstandards, anders als einige ältere Komponenten.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nicht direkt für maximale Helligkeit. Bei 20mA liegt die Durchlassspannung (4,2-5,2V) sehr nahe an oder über 5V, was wenig Spannungsabfall für einen strombegrenzenden Widerstand lässt. Sie benötigen eine Treiberschaltung. Bei 1mA ist die Durchlassspannung jedoch niedriger, was es machbarer macht, obwohl ein Treiber-IC für Steuerung und Multiplexen weiterhin empfohlen wird.

F: Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Kathodenpins?

A: Sie sind intern verbunden. Zwei Pins bereitzustellen hilft, den Strom zu verteilen, reduziert die Stromdichte in einem einzelnen Pin/PCB-Leiterbahn und bietet Layout-Flexibilität. Sie können einen oder beide verwenden, aber das Verbinden beider ist generell gute Praxis.

F: Wie wird die Lichtstärke \"kategorisiert\"?

A: Das Datenblatt zeigt an, dass die Bauteile nach Lichtstärke kategorisiert (gebinned) werden. Das bedeutet, dass während der Fertigung Einheiten getestet und in verschiedene Intensitätsgruppen sortiert werden. Das Datenblatt gibt den Min./Typ.-Bereich an (410-2200 µcd @1mA). Für genaue Anpassung in kritischen Anwendungen konsultieren Sie den Hersteller bezüglich spezifischer Binning-Codes.

F: Was bedeutet \"Segmente sind abgeglichen\"?

A: Es bedeutet, dass die elektrischen und optischen Eigenschaften (wie Durchlassspannung und Lichtstärke) von einem Segment zum anderen innerhalb desselben Bauteils eng übereinstimmen. Dies gewährleistet gleichmäßige Helligkeit, wenn alle Segmente mit demselben Strom angesteuert werden, was in minderwertigeren Anzeigen nicht immer garantiert ist.

9. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines stromsparenden Umweltdatenloggers, der die Temperatur auf einer 4-stelligen Anzeige darstellt. Unter Verwendung von vier LTS-10304JD-Anzeigen würde ein Entwickler eine Multiplex-Schaltung erstellen. Ein stromsparer Mikrocontroller würde sequenziell die gemeinsame Kathode jeder Ziffer über einen kleinen NPN-Transistor aktivieren, während er das Segmentmuster für diese Ziffer auf einer Reihe von I/O-Pins ausgibt (möglicherweise über ein Schieberegister oder Port-Expander, um Pins zu sparen). Durch Einstellen des Segmenttreiberstroms auf 2-3mA (deutlich unter dem Maximum) wird eine ausgezeichnete Lesbarkeit erreicht, während der Gesamtsystemstromverbrauch minimiert wird. Der hohe Kontrast gewährleistet, dass die Anzeige sowohl in Innenräumen als auch im schattigen Außenbereich lesbar ist. Der weite Temperaturbereich der Anzeige entspricht der Betriebsspezifikation des Loggers.

10. Einführung in das Funktionsprinzip

Eine Siebensegment-LED-Anzeige ist eine Anordnung mehrerer Leuchtdioden in einem Achter-Muster. Jeder der sieben Balken (Segmente A-G) und der Dezimalpunkt (DP) ist eine einzelne LED. In einer Konfiguration mit gemeinsamer Kathode wie der LTS-10304JD sind die Kathoden all dieser internen LEDs miteinander zu einem oder mehreren gemeinsamen Pins verbunden. Um ein bestimmtes Segment zu beleuchten, muss eine positive Spannung an seinen dedizierten Anodenpin angelegt werden, während die gemeinsame Kathode mit Masse (oder einer niedrigeren Spannung) verbunden ist, wodurch der Stromkreis geschlossen und Stromfluss ermöglicht wird. Durch Steuerung, welche Kombination von Segmenten leuchtet, können die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben dargestellt werden. Das AlInGaP-Materialsystem emittiert Licht, wenn Elektronen und Löcher im aktiven Bereich unter Durchlassvorspannung rekombinieren, wobei die spezifische Legierungszusammensetzung die rote Wellenlänge bestimmt.

11. Technologietrends und Kontext

Die Entwicklung der AlInGaP-LED-Technologie in den 1990er Jahren war ein großer Durchbruch für hochhelle rote, orange und gelbe LEDs. Sie ersetzte weitgehend die weniger effizienten GaAsP- und GaP-Technologien in Anwendungen, die hohe Sichtbarkeit erfordern. Der Trend bei Anzeigekomponenten geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Licht pro Watt), niedrigerer Betriebsspannungen und Integration. Während diskrete Siebensegmentanzeigen für viele Anwendungen entscheidend bleiben, gibt es einen parallelen Trend hin zu integrierten Punktmatrixanzeigen und OLEDs für komplexere Grafiken. Für einfache, hochzuverlässige, stromsparende und helle numerische Anzeigen bleiben jedoch AlInGaP-basierte Siebensegmentanzeigen wie die LTS-10304JD eine bevorzugte und kosteneffektive Lösung, insbesondere in industriellen und automobilen Kontexten, wo Robustheit und lange Lebensdauer von größter Bedeutung sind.