ELD-426UYOWB/S530-A3 7-Segment-Anzeige Datenblatt - 10,16mm Ziffernhöhe - Orange 605nm - 2,4V Max - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die ELD-426UYOWB/S530-A3 ist eine für Durchsteckmontage konzipierte siebensegmentige alphanumerische Anzeige, die für klare digitale Anzeigen entwickelt wurde. Sie verfügt über eine standardisierte Industriegröße mit einer Ziffernhöhe von 10,16 mm (0,4 Zoll), was sie für Anwendungen geeignet macht, in denen mittelgroße numerische oder begrenzte alphanumerische Informationen dargestellt werden müssen. Das Bauteil ist mit weißen lichtemittierenden Segmenten vor einem schwarzen Hintergrund konstruiert, was einen hohen Kontrast und eine ausgezeichnete Lesbarkeit selbst bei heller Umgebungsbeleuchtung bietet. Diese Designwahl minimiert Blendung und verbessert die Fähigkeit des Nutzers, die beleuchteten Zeichen zu erkennen.

Die Kerntechnologie nutzt AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial für die lichtemittierenden Chips. Dieses Material ist effizient bei der Erzeugung von Licht im orange-roten Spektrum. Das emittierte orange Licht mit einer dominanten Wellenlänge von 605 nm bietet gute Sichtbarkeit und wird häufig für Anzeigetafeln und Instrumentierung gewählt. Das für die Einkapselung verwendete Harz ist vom weißen diffusiven Typ, was hilft, das Licht der einzelnen LED-Segmente gleichmäßig zu streuen und so ein homogenes und konsistentes Erscheinungsbild über alle Teile des Zeichens hinweg zu erzeugen.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die Anzeige bietet mehrere wesentliche Vorteile für Entwickler und Hersteller. Ihr Hauptmerkmal ist der niedrige Stromverbrauch, der für batteriebetriebene Geräte oder Systeme, bei denen Energieeffizienz Priorität hat, entscheidend ist. Die Komponenten sind nach Lichtstärke kategorisiert (gebinned). Das bedeutet, Anzeigen werden nach ihrer gemessenen Lichtleistung sortiert und gekennzeichnet, was eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten in einem einzigen Produkt ermöglicht – ein wesentlicher Faktor für mehrstellige Anzeigen oder Panels, die mehrere solcher Bauteile verwenden.

Das Bauteil entspricht den Richtlinien für bleifreie und RoHS-konforme (Beschränkung gefährlicher Stoffe) Produktion, was es für den Einsatz in Produkten geeignet macht, die in Märkten mit strengen Umweltvorschriften verkauft werden. Ihr Durchsteckdesign bietet robuste mechanische Verbindungen, was sie für Anwendungen zuverlässig macht, die Vibrationen oder physikalischer Belastung ausgesetzt sind. Der industrielle Standard-Footprint stellt sicher, dass sie mit gängigen PCB-Layouts und automatischen Bestückungsgeräten kompatibel ist.

1.2 Zielanwendungen und Markt

Diese Siebensegmentanzeige ist für eine breite Palette elektronischer Anwendungen konzipiert, die eine zuverlässige und klare numerische Schnittstelle erfordern. Ihre primären Anwendungsbereiche umfassen Haushaltsgeräte wie Öfen, Mikrowellen, Waschmaschinen und Klimaanlagen, wo sie Einstellungen, Timer oder Statuscodes anzeigen kann. Sie ist ebenso geeignet für Instrumententafeln in Industrieanlagen, Automobilarmaturenbretter (für Sekundäranzeigen) sowie Prüf- und Messgeräte.

Eine weitere bedeutende Anwendung sind digitale Anzeigen für Waagen, Zähler, Timer und einfache Bedienfelder. Die orange Farbe wird oft in Umgebungen bevorzugt, in denen die Anzeige leicht erkennbar sein muss oder als Warn- oder Statusindikator dient. Die Robustheit und Standardgröße machen sie zu einer vielseitigen Wahl für sowohl Konsum- als auch Industrie-Elektronikprodukte.

2. Technische Parameter und Spezifikationen

Ein detailliertes Verständnis der Grenzwerte und Betriebseigenschaften des Bauteils ist für eine zuverlässige Schaltungsauslegung und langfristige Leistung entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese Werte dürfen während des Betriebs oder der Handhabung niemals, auch nicht kurzzeitig, überschritten werden. Für die ELD-426UYOWB/S530-A3 beträgt die maximale Sperrspannung (V_R) 5V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den LED-Übergang zerstören. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (I_F) beträgt 25 mA. Das Überschreiten dieses Stroms erzeugt übermäßige Hitze, was die interne Struktur der LED verschlechtert und ihre Lebensdauer verkürzt.

Für gepulsten Betrieb ist ein höherer Spitzen-Durchlassstrom (I_FP) von 60 mA erlaubt, jedoch nur unter spezifischen Bedingungen: einem Tastverhältnis von 1/10 (10%) und einer Frequenz von 1 kHz. Dies ermöglicht kurze Perioden höherer Helligkeit. Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 60 mW, berechnet als Produkt aus Durchlassspannung und Strom. Das Bauteil ist für einen Betrieb (T_opr) zwischen -40°C und +85°C ausgelegt, was es für raue Umgebungen geeignet macht. Die Lagertemperatur (T_stg) kann von -40°C bis +100°C reichen. Die Löttemperatur (T_sol) darf 260°C nicht überschreiten, und die Kontaktzeit des Lötkolbens sollte 5 Sekunden oder weniger betragen, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bondverbindungen zu verhindern.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Eigenschaften werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C) gemessen und repräsentieren die typische Leistung des Bauteils. Die Lichtstärke (I_v) hat einen typischen Wert von 12,5 mcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 10 mA, mit einem spezifizierten Mindestwert von 5,6 mcd. Wichtig ist zu beachten, dass das Datenblatt angibt, dass dies ein auf einem 7-Segment gemessener Durchschnittswert ist. Die Toleranz für die Lichtstärke beträgt ±10%.

Die spektralen Eigenschaften definieren die Farbe des emittierten Lichts. Die Spitzenwellenlänge (λ_p) beträgt typischerweise 611 nm, während die dominante Wellenlänge (λ_d), die enger mit der wahrgenommenen Farbe korreliert, typischerweise 605 nm (orange) beträgt. Die spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ) beträgt typischerweise 17 nm und gibt die Streuung der emittierten Wellenlängen an. Die Durchlassspannung (V_F) beträgt typischerweise 2,0V mit einem Maximum von 2,4V bei I_F=20mA, mit einer Toleranz von ±0,1V. Der Sperrstrom (I_R) ist sehr niedrig, mit einem Maximum von 100 µA bei V_R=5V.

3. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben tiefere Einblicke in das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen.

3.1 Spektrale Verteilung

Die Spektralverteilungskurve (relative Lichtstärke vs. Wellenlänge) würde einen einzelnen Peak zeigen, der um 611 nm (typisch) zentriert ist, mit einer Breite von etwa 17 nm bei halber Maximalintensität (FWHM). Dies bestätigt die monochromatische orange Ausgabe des AlGaInP-Materials. Es sollten keine signifikanten Sekundärpeaks vorhanden sein, was auf eine reine Farbemission hinweist. Die Form dieser Kurve ist wichtig für Anwendungen, bei denen Farbkonstanz oder spezifische Wellenlängenfilterung eine Rolle spielen.

3.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung

Die I-V-Kurve veranschaulicht die Diodeneigenschaften der LED-Segmente. Sie ist nichtlinear. Bei sehr niedrigen Strömen ist die Spannung minimal. Mit steigendem Strom steigt die Durchlassspannung zunächst stark an und nimmt dann im typischen Arbeitsbereich (etwa 2,0V bei 20 mA) allmählicher zu. Diese Kurve ist für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung essenziell. Eine kleine Änderung der Treiberspannung kann zu einer großen Stromänderung führen, weshalb LEDs typischerweise mit Konstantstromquellen oder Schaltungen mit geeigneten Vorwiderständen betrieben werden.

3.3 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dies ist eine der kritischsten Kurven für die Zuverlässigkeit. Sie zeigt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Bei 25°C sind die vollen 25 mA erlaubt. Mit steigender Umgebungstemperatur muss der maximal erlaubte Strom linear reduziert werden. Dies liegt daran, dass die interne Sperrschichttemperatur der LED sowohl durch Umgebungswärme als auch durch Eigenerwärmung aufgrund des Stroms ansteigt. Das Überschreiten der sicheren Sperrschichttemperatur reduziert die Lichtleistung und Lebensdauer drastisch. Die Kurve zeigt typischerweise, dass der Strom bei der maximalen Sperrschichttemperatur, die mit der maximalen Betriebsumgebungstemperatur von 85°C verknüpft ist, auf Null fällt. Entwickler müssen sicherstellen, dass der Arbeitspunkt (Umgebungstemperatur + Betriebsstrom) innerhalb des durch diese Kurve definierten sicheren Bereichs liegt.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die mechanische Zeichnung liefert die exakten physikalischen Abmessungen der Anzeige. Wichtige Maße umfassen die Gesamthöhe, -breite und -tiefe des Gehäuses, den Abstand zwischen den Pins, den Durchmesser und die Position der Pins sowie die Größe und Lage des Ziffernfensters. Die Zeichnung gibt an, dass die Toleranzen, sofern nicht anders vermerkt, ±0,25 mm betragen. Alle Maße sind in Millimetern (mm) angegeben. Diese Informationen sind entscheidend für das PCB-Layout (Footprint-Design), um einen korrekten Sitz im Produktgehäuse zu gewährleisten, und für automatisierte Bestückungsprozesse.

4.2 Pinbelegung und internes Schaltbild

Das interne Schaltbild zeigt die elektrische Verbindung der einzelnen LED-Segmente (a, b, c, d, e, f, g und oft ein Dezimalpunkt DP) mit den externen Pins. Für eine Common-Cathode- oder Common-Anode-Konfiguration zeigt es an, welcher Pin die gemeinsame Verbindung ist. Dieses Diagramm ist essenziell, um die Anzeige korrekt mit der Treiberschaltung (z.B. einem Mikrocontroller oder Decoder-IC) zu verdrahten. Ein falscher Anschluss des gemeinsamen Pins verhindert, dass die Anzeige leuchtet.

5. Montage- und Handhabungsrichtlinien

5.1 Lötempfehlungen

Das Datenblatt gibt eine maximale Löttemperatur von 260°C mit einer Kontaktzeit von 5 Sekunden oder weniger an. Dies gilt sowohl für Handlötung als auch für Wellenlötprozesse. Längere Exposition gegenüber hoher Temperatur kann das Kunststoffgehäuse schmelzen, die internen Bonddrähte beschädigen oder den LED-Chip verschlechtern. Es wird empfohlen, einen temperaturgeregelten Lötkolben zu verwenden und zwischen dem Löten mehrerer Pins ausreichend Abkühlzeit einzuplanen. Für Wellenlötung sollte das Profil (Vorwärmen, Einweichen, Spitzentemperatur, Abkühlung) kontrolliert werden, um innerhalb dieser Grenzen zu bleiben.

5.2 Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind Halbleiterbauelemente und empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. ESD kann sofortigen Ausfall oder versteckte Schäden verursachen, die die Langzeitzuverlässigkeit reduzieren. Das Datenblatt empfiehlt dringend mehrere Anti-ESD-Maßnahmen während der Handhabung und Montage: Bediener sollten geerdete Handgelenkbänder tragen und auf ESD-sicheren Matten arbeiten. Arbeitsplätze, Werkzeuge und Geräte sollten ordnungsgemäß geerdet sein. Der Einsatz von Ionisatoren wird empfohlen, um statische Aufladungen auf nichtleitenden Materialien zu neutralisieren. Die Treiberschaltung sollte auch Schutz vor Spannungsspitzen enthalten, die während des Betriebs auftreten können.

5.3 Vorsichtsmaßnahmen für den elektrischen Betrieb

Die LEDs müssen in Durchlassrichtung betrieben werden. Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass keine signifikante Sperrspannung über die LED-Segmente angelegt wird, selbst wenn sie ausgeschaltet sein sollen. Die kontinuierliche Anwendung einer Sperrspannung, selbst unterhalb des absoluten Maximums von 5V, kann Elektromigration innerhalb des Halbleitermaterials verursachen, was zu erhöhtem Leckstrom und letztendlichem Ausfall führt. Dies wird in der Schaltungsauslegung oft dadurch adressiert, dass sichergestellt wird, dass der Treiber-IC oder Transistor nur eine Durchlassspannung oder eine sehr kleine Sperrspannung im ausgeschalteten Zustand anlegen kann.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikationen

Das Bauteil ist für die automatisierte Handhabung in Tubes verpackt. Der Standardverpackungsprozess ist: 25 Stück pro Tube, 64 Tubes pro Karton und 4 Kartons pro Masterkarton. Dies ergibt insgesamt 6.400 Stück pro Masterkarton. Die Tube-Verpackung schützt die Pins vor Verbiegen und die Anzeigefläche vor Kratzern während Transport und Lagerung.

6.2 Etikettenerklärung

Die Verpackungsetiketten enthalten mehrere Codes zur Identifikation und Rückverfolgbarkeit. Wichtige Felder sind: CPN (Kundenteilenummer), P/N (Herstellertypnummer: ELD-426UYOWB/S530-A3), QTY (Packungsmenge), CAT (Lichtstärkenklasse/Kategorie) und LOT No (Losnummer für die Rückverfolgbarkeit). Das Verständnis dieser Etiketten ist wichtig für die Lagerverwaltung, Qualitätskontrolle und um sicherzustellen, dass die richtige Komponente in der Produktion verwendet wird.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Strombegrenzung und Ansteuerung

Die gängigste Methode zur Ansteuerung einer einstelligen 7-Segment-Anzeige wie dieser ist die Verwendung eines Vorwiderstands für jedes Segment (oder eines einzelnen Widerstands am gemeinsamen Pin für Multiplex-Designs). Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_supply- V_F) / I_F. Zum Beispiel, bei einer 5V-Versorgung, einer typischen V_F von 2,0V und einem gewünschten I_F von 10 mA, wäre der Widerstand (5 - 2,0) / 0,01 = 300 Ohm. Ein 330 Ohm Widerstand wäre eine Standardwahl. Für mehrstelliges Multiplexing wird ein Treiber-IC (wie ein 74HC595 Schieberegister oder ein spezieller LED-Treiber) verwendet, um die Segmente und Ziffernauswahl schnell zu steuern und so die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-Pins zu reduzieren.

7.2 Thermomanagement

Obwohl es sich um ein Niedrigleistungsbauteil handelt, sind thermische Überlegungen dennoch wichtig für die Langlebigkeit, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb nahe dem Maximalstrom. Eine ausreichende Luftzirkulation um die Anzeige auf der Leiterplatte kann helfen. Die Leiterplatte selbst kann als Kühlkörper für die Pins dienen. Für kritische Anwendungen sollte auf die Derating-Kurve für den Durchlassstrom verwiesen und die LED bei einer niedrigeren Stromstärke betrieben werden, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist.

7.3 Optische Überlegungen

Der schwarze Hintergrund bietet hohen Kontrast. Bei der Gestaltung der Frontplatte oder Linse, die die Anzeige abdeckt, sollten Materialien und Beschichtungen in Betracht gezogen werden, die Reflexion und Blendung minimieren, um die Lesbarkeit zu erhalten. Der Betrachtungswinkel der Anzeige (impliziert durch das diffuse Harz) ist typischerweise weit, aber dies sollte überprüft werden, wenn Betrachtung aus schrägen Winkeln kritisch ist. Die orange Farbe kann hinter farbigen Filtern oder getöntem Glas gefiltert oder anders erscheinen, daher wird ein Test im finalen Aufbau empfohlen.

8. Technischer Vergleich und Auswahl

Bei der Auswahl einer Siebensegmentanzeige sind wichtige Unterscheidungsmerkmale die Ziffernhöhe, Farbe, Helligkeit (Lichtstärke), Durchlassspannung, Stromverbrauch und Gehäusetyp (Durchsteckmontage vs. SMD). Die Hauptvorteile der ELD-426UYOWB/S530-A3 sind ihre standardisierte 0,4-Zoll-Größe, die orange Farbe für hohe Sichtbarkeit, die kategorisierte Lichtstärke für Gleichmäßigkeit und die robuste Durchsteckbauweise. Im Vergleich zu kleineren SMD-Anzeigen ist sie einfacher zu prototypisieren und möglicherweise besser geeignet für Anwendungen, die höhere Robustheit erfordern. Im Vergleich zu anderen Farben hat Orange bei manchen Halbleitermaterialien oft eine höhere wahrgenommene Helligkeit bei niedrigeren Strompegeln als Rot oder Grün und kann unter bestimmten Lichtverhältnissen besser sichtbar sein.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Was ist der Zweck der Lichtstärkenkategorisierung (CAT)?

Die Kategorisierung stellt Helligkeitsgleichmäßigkeit sicher. Anzeigen mit demselben CAT-Code haben eine ähnliche Lichtleistung. Dies ist entscheidend, wenn mehrere Anzeigen nebeneinander verwendet werden (z.B. eine 4-stellige Uhr), um auffällige Helligkeitsunterschiede zwischen den Ziffern zu vermeiden, die unprofessionell aussehen würden.

9.2 Kann ich diese Anzeige direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?

Es wird nicht empfohlen, ein LED-Segment direkt von einem Standard-Mikrocontroller-GPIO-Pin anzusteuern. Der typische GPIO-Pin kann nur 20-25 mA liefern oder aufnehmen, was das absolute Maximum für ein Segment ist. Das Ansteuern eines Segments mit Maximalstrom lässt keinen Spielraum und riskiert eine Beschädigung des Mikrocontrollers, wenn versehentlich mehrere Segmente eingeschaltet werden. Darüber hinaus würde der Gesamtstrom für eine vollständig beleuchtete Ziffer (alle 7 Segmente) die Fähigkeiten eines Mikrocontrollers bei weitem übersteigen. Immer einen Vorwiderstand und/oder einen Treiber-IC (Transistor, Puffer, spezieller LED-Treiber) verwenden.

9.3 Was bedeutet "bleifrei und RoHS-konform"?

Dies bedeutet, dass das Bauteil ohne die Verwendung von Blei (Pb) in seiner Lötbeschichtung oder anderen Materialien hergestellt wird und dass es der EU-Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe entspricht. Dies macht die Komponente für den Einsatz in Produkten geeignet, die in den meisten globalen Märkten verkauft werden, die ähnliche Umweltvorschriften übernommen haben.

9.4 Wie bestimme ich den gemeinsamen Pin (Anode oder Kathode)?

Das interne Schaltbild im Gehäuseabmessungsabschnitt des Datenblatts zeigt die Pinbelegung eindeutig. Es wird angeben, welcher Pin mit allen Anoden (Common Anode) oder allen Kathoden (Common Cathode) der Segment-LEDs verbunden ist. Dies müssen Sie wissen, um Ihre Treiberschaltung korrekt zu entwerfen. Wenn das Diagramm nicht verfügbar ist, kann ein einfacher Test mit einer strombegrenzten Stromversorgung (z.B. 3V mit einem 1k Widerstand in Reihe) verwendet werden, um Pinpaare zu prüfen.