ELT-512SYGWA/S530-E2 0,56-Zoll Siebensegmentanzeige Datenblatt - Größe 14,22mm - Durchlassspannung 2,0V - Leuchtendes Gelbgrün - Technische Dokumentation auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die ELT-512SYGWA/S530-E2 ist eine hochzuverlässige Siebensegment-Alphanumerikanzeige, die für klare digitale Anzeigen in verschiedenen elektronischen Anwendungen konzipiert ist. Sie gehört zur Kategorie der Durchsteckdisplays und verfügt über einen standardisierten industriellen Footprint für eine einfache Integration in bestehende Leiterplattendesigns. Der Kernnutzen dieser Komponente liegt in ihrer Kombination aus guter Sichtbarkeit, standardisierter Verpackung und Einhaltung moderner Umweltvorschriften.

Das Bauteil ist mit einer grauen Oberfläche und weißen, diffusen Segmenten aufgebaut. Dieses spezifische Design verbessert den Kontrast und die Lesbarkeit, insbesondere in Umgebungen mit hellem Umgebungslicht, und macht es für Anwendungen geeignet, bei denen die Anzeigeklarität von größter Bedeutung ist. Die emittierte Farbe ist ein leuchtendes Gelbgrün, das durch die Verwendung von AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial erreicht wird. Diese Materialwahl ist für ihre Effizienz und spezifische Farbausgabe im gelbgrünen Spektrum bekannt.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die primären Vorteile dieses Anzeigemoduls umfassen seinenniedrigen Stromverbrauch, was für batteriebetriebene oder energieeffiziente Geräte entscheidend ist. Es ist nach Lichtstärke kategorisiert, was es Designern ermöglicht, Komponenten mit konsistenten Helligkeitsstufen für ein einheitliches Erscheinungsbild des Panels auszuwählen. Darüber hinaus ist das Bauteilbleifrei und RoHS-konform, erfüllt also internationale Standards zur Beschränkung gefährlicher Stoffe, was für die moderne Elektronikfertigung unerlässlich ist.

Die Zielanwendungen sind klar auf funktionale, industrielle und Verbraucher-Schnittstellen ausgerichtet. Zu den Hauptmärkten gehören:

• Haushaltsgeräte:Timer, Temperaturanzeigen, Bedienfeldanzeigen an Öfen, Mikrowellen, Waschmaschinen usw.
• Instrumententafeln:Prüf- und Messgeräte, industrielle Steuerungssysteme, Automotive-Diagnosewerkzeuge (sekundäre Anzeigen).
• Digitale Anzeigen:Jedes Gerät, das numerische oder begrenzte alphanumerische Ausgaben erfordert, wie Uhren, Zähler, Waagen und einfache Datenlogger.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Parameter. Das Verständnis dieser Grenzwerte und Eigenschaften ist für ein zuverlässiges Schaltungsdesign entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Durchlassstrom (I_F):25 mA DC. Dies ist der maximal zulässige Dauerstrom durch ein Segment.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Dieser höhere Strom ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 10%, Frequenz ≤ 1 kHz), was für Multiplexing oder kurze Intensitätssteigerungen genutzt werden kann.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die sicher als Wärme abgeführt werden kann, typischerweise berechnet als V_F* I_F.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +100°C (Lagerung). Der weite Bereich gewährleistet die Funktionalität in rauen Umgebungen.
• Löttemperatur:260°C für ≤ 5 Sekunden. Dies gibt Richtlinien für Wellen- oder Handlötprozesse vor.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C) gemessen und definieren die Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):2,8 mcd (Min), 4,5 mcd (Typ) bei I_F=10mA. Dies ist die durchschnittliche Lichtausgabe pro Segment. Das Datenblatt gibt eine Toleranz von ±10% für diesen Wert an. Die in den Merkmalen erwähnte Kategorisierung bezieht sich auf das Sortieren von Bauteilen basierend auf gemessener I_vin konsistente Bins.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):575 nm (Typ). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):573 nm (Typ). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge, die die Farbe (Gelbgrün) definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (Typ). Dies gibt den Bereich der emittierten Wellenlängen an, der um den Peak zentriert ist.
• Durchlassspannung (V_F):2,0V (Typ), 2,4V (Max) bei I_F=20mA. Designer müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung mindestens diese Spannung bereitstellen kann. Eine Toleranz von ±0,1V ist spezifiziert.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (Max) bei V_R=5V. Dies ist der geringe Leckstrom, wenn das Bauteil in Sperrrichtung vorgespannt ist.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die für das Verständnis des Verhaltens unter nicht-standardisierten Bedingungen wesentlich sind.

3.1 Spektralverteilung

Die Spektralkurve (Relative Lichtstärke vs. Wellenlänge) würde eine glockenförmige Verteilung zeigen, die um 575 nm zentriert ist, mit einer typischen Breite (FWHM) von 20 nm. Dies bestätigt den gelbgrünen Farbpunkt und ermöglicht Analysen in Anwendungen, die empfindlich auf bestimmte Wellenlängen reagieren.

3.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese Kurve ist nichtlinear. Für eine typische AlGaInP-LED bleibt die Spannung relativ niedrig bis zur Einschaltspannung (hier für diese Farbe etwa 1,8-2,0V), danach steigt sie mit dem Strom steiler an. Die spezifizierte V_Fvon 2,0V bei 20mA ist ein Punkt auf dieser Kurve. Designer nutzen dies zur Berechnung von Vorwiderstandswerten: R = (V_versorgung- V_F) / I_F.

3.3 Reduzierungskurve des Durchlassstroms

Dieses kritische Diagramm zeigt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom als Funktion der Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur nimmt der maximal sichere Strom linear von 25 mA bei 25°C auf 0 mA bei der maximalen Sperrschichttemperatur ab (impliziert durch den Endpunkt der Kurve, wahrscheinlich um 100-110°C). Dies ist auf die reduzierte Wärmeableitfähigkeit bei höheren Umgebungstemperaturen zurückzuführen. Für einen zuverlässigen Betrieb über 25°C muss der Treiberstrom entsprechend reduziert werden.

4. Mechanische & Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige hat eine Ziffernhöhe von 14,22 mm (0,56 Zoll). Die detaillierte Abmessungszeichnung zeigt einen standardmäßigen Dual-Inline-Gehäuse (DIP) Footprint. Wichtige mechanische Hinweise beinhalten eine Standardtoleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben. Der Pinabstand und die Gesamtabmessungen sind für die Kompatibilität mit standardmäßigen Leiterplattenlayouts und Sockeln ausgelegt.

4.2 Interner Schaltplan und Polarität

Der interne Schaltplan zeigt eine Kathoden-Gemeinschaftsschaltung (Common Cathode). Alle Kathoden (negative Anschlüsse) der sieben Segmente (und typischerweise des Dezimalpunkts, falls vorhanden) sind intern mit einem oder zwei gemeinsamen Pins verbunden. Die Anode (positiver Anschluss) jedes Segments wird zu einem separaten Pin herausgeführt. Diese Konfiguration ist üblich für Multiplex-Treiberschaltungen, bei der die gemeinsame Kathode auf Masse geschaltet wird, während die gewünschten Segment-Anoden auf High-Pegel getrieben werden.

5. Löt- & Montagerichtlinien

Während für dieses Durchsteckbauteil keine spezifischen Reflow-Profile angegeben sind, gibt das Datenblatt klare Grenzwerte für Hand- oder Wellenlötung vor.

• Lötung:Die maximale Löttemperatur beträgt 260°C, und die Expositionszeit bei dieser Temperatur darf 5 Sekunden nicht überschreiten. Dies verhindert thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den internen Bonddrähten.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz:Das Bauteil ist ESD-empfindlich. Das Datenblatt empfiehlt dringend Standard-ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung und Montage: Verwendung geerdeter Handgelenkbänder, ESD-sicherer Arbeitsplätze, leitfähiger Bodenmatten und ordnungsgemäßer Erdung aller Geräte. Bei Vorhandensein von isolierenden Materialien sollten Ionisatoren oder andere ladungsneutralisierende Methoden eingesetzt werden.
• Lagerbedingungen:Bauteile sollten innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs von -40°C bis +100°C in einer trockenen, ESD-sicheren Umgebung gelagert werden.

6. Verpackungs- & Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikationen

Die Komponenten sind in Tubes für die automatisierte Bestückung oder manuelle Handhabung verpackt. Der Standardverpackungsfluss ist:13 Stück pro Tube → 63 Tubes pro Karton → 4 Kartons pro Versandkarton. Dies ergibt insgesamt 3.276 Stück pro Versandkarton (13 * 63 * 4).

6.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält mehrere Codes:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer (zur Kundenreferenz).
• P/N:Die Hersteller-Artikelnummer (ELT-512SYGWA/S530-E2).
• QTY:Verpackungsmenge.
• CAT:Lichtstärke-Klasse (die Binning-Kategorie).
• LOT No:Rückverfolgbare Losnummer für die Qualitätskontrolle.

Diese Kennzeichnung gewährleistet die Rückverfolgbarkeit und hilft bei der Auswahl der korrekten Helligkeitsklasse für eine Anwendung.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Treiberschaltungsdesign

Um ein einzelnes Segment mit dem typischen Durchlassstrom von 20mA und einer 5V-Versorgung zu betreiben, ist ein Vorwiderstand zur Strombegrenzung erforderlich. Unter Verwendung der typischen V_Fvon 2,0V: R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Ein Standard-150Ω-Widerstand würde zu I_F≈ 20mA führen. Die im Widerstand umgesetzte Leistung beträgt (3V * 0,02A) = 60 mW, daher ist ein 1/8W (125mW) oder 1/4W Widerstand geeignet. Für das Multiplexen mehrerer Ziffern kann der Spitzenstrom pro Segment höher sein (bis zu I_FP=60mA), aber der Durchschnittsstrom muss innerhalb des Dauer-I_F-Grenzwerts bleiben, berechnet durch das Tastverhältnis.

7.2 Design für Zuverlässigkeit

Thermisches Management:Beachten Sie die Stromreduzierungskurve. Reduzieren Sie in einer Hochtemperaturumgebung (z.B. innerhalb eines Geräts) den Treiberstrom, um Überhitzung und vorzeitige Alterung zu verhindern.ESD-Schutz:Integrieren Sie ESD-Schutzdioden auf den Leiterplattenleitungen, die mit den Display-Pins verbunden sind, insbesondere wenn die Schnittstelle Benutzerkontakt ausgesetzt ist.Betrachtungswinkel:Die weißen diffusen Segmente bieten einen weiten Betrachtungswinkel, aber die genaue Winkelintensitätsverteilung ist nicht spezifiziert. Für kritische Betrachtungsanwendungen wird ein Prototyping empfohlen.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien oder kleineren Displays bietet die ELT-512SYGWA/S530-E2 spezifische Vorteile:

• vs. Glühlampen- oder VFD-Displays:Deutlich niedrigerer Stromverbrauch, längere Lebensdauer und kein durchbrennender Glühfaden. Es erfordert jedoch eine Stromregelung, nicht nur eine Spannungsversorgung.
• vs. Kleinere LED-Displays (z.B. 0,3\"):Größere Zifferngröße (0,56\") bietet bessere Sichtbarkeit aus der Entfernung, auf Kosten eines größeren Leiterplatten-Footprints.
• vs. LCDs:LEDs sind selbstleuchtend und daher bei schlechten Lichtverhältnissen ohne Hintergrundbeleuchtung leicht lesbar, verbrauchen aber bei hellem Licht mehr Strom als reflektive LCDs.
• Hauptunterscheidungsmerkmal:Die Kombination aus der spezifischen gelbgrünen Farbe (AlGaInP), der industriestandardmäßigen 0,56\"-Größe, der Kathoden-Gemeinschaftsschaltung und der RoHS-Konformität macht sie zu einer klar definierten Lösung für einen spezifischen Satz von Anwendungen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Kann ich diese Anzeige direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?A: Nein. Ein typischer MCU-Pin kann nur 20-25mA liefern/aufnehmen, was der Grenzwert für ein Segment ist. Das Ansteuern mehrerer Segmente oder der gemeinsamen Kathode (die die Summe der Ströme der leuchtenden Segmente führt) würde die Fähigkeit des MCU überschreiten. Verwenden Sie Transistortreiber oder dedizierte LED-Treiber-ICs.

F2: Warum ist meine Anzeige dunkler als erwartet?A: Überprüfen Sie zunächst den Durchlassstrom. Ein höherer Vorwiderstand als berechnet verringert Strom und Helligkeit. Zweitens, prüfen Sie die Lichtstärke-Klasse (CAT-Code); Sie haben möglicherweise eine Einheit vom unteren Ende des Bereichs (nahe 2,8 mcd). Drittens, stellen Sie sicher, dass die Durchlassspannung Ihrer spezifischen Einheit nicht am oberen Ende der Toleranz liegt, was bei einem festen Widerstandswert ebenfalls den Strom verringern würde.

F3: Ist eine Kühlkörpermontage erforderlich?A: Für Dauerbetrieb am maximalen I_Fvon 25mA nahe Raumtemperatur ist für eine einzelne Ziffer typischerweise kein zusätzlicher Kühlkörper erforderlich. Wenn jedoch mehrere Ziffern dicht gepackt sind oder in einer hohen Umgebungstemperatur betrieben werden, sollte das Leiterplattenlayout eine gewisse Wärmeableitung über die mit den Pins verbundenen Kupferbahnen ermöglichen.

10. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines einfachen 4-stelligen Timers für ein Haushaltsgerät, das bei bis zu 50°C Umgebungstemperatur betrieben wird.

Designschritte:

1. Stromauswahl:Konsultieren Sie die Reduzierungskurve. Bei 50°C ist der maximale Dauerstrom reduziert. Unter Annahme einer linearen Reduzierung von 25mA@25°C auf 0mA@~100°C beträgt der zulässige Strom bei 50°C etwa 18-20mA. Wir wählen 15mA pro Segment für einen Sicherheitsspielraum und Langlebigkeit.
2. Widerstandsberechnung:Mit V_versorgung= 5V, V_F(max) = 2,4V, I_F= 15mA. R = (5 - 2,4) / 0,015 = 173 Ω. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert, 180 Ω. Neuberechnung des tatsächlichen Stroms mit typischer V_F: I = (5 - 2,0) / 180 = 16,7mA (akzeptabel).
3. Treiberschaltung:Verwenden Sie einen Mikrocontroller mit einem 4-zu-16-Decoder/Treiber-IC (wie ein 74HC595 Schieberegister mit strombegrenzenden Widerständen) oder einen dedizierten Multiplex-LED-Treiber. Die gemeinsame Kathode jeder Ziffer wird durch einen PNP-Transistor oder einen N-Kanal-MOSFET geschaltet, der den Gesamtstrom von bis zu 8 leuchtenden Segmenten (8 * 16,7mA ≈ 134mA) aufnehmen kann.
4. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie die strombegrenzenden Widerstände in der Nähe des Treiber-ICs, nicht der Anzeige. Stellen Sie sicher, dass die Leiterbahnen zu den gemeinsamen Kathoden-Pins breit genug sind, um den Spitzen-Kathodenstrom zu führen.

Dieser Ansatz gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb innerhalb der Bauteilspezifikationen.

11. Funktionsprinzip

Eine Siebensegmentanzeige ist eine Anordnung von Leuchtdioden (LEDs) in einer Achterform. Jedes Segment (benannt a, b, c, d, e, f, g und manchmal dp für Dezimalpunkt) ist eine individuelle LED. Durch Anlegen einer Durchlassspannung (die die Einschaltspannung der Diode überschreitet, hier ~2,0V) und Begrenzung des Stroms mit einem Vorwiderstand rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des AlGaInP-Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts, in diesem Fall Gelbgrün (573-575 nm). Das weiße diffuse Harz über dem LED-Chip streut das Licht und erzeugt ein gleichmäßig beleuchtetes Segment-Erscheinungsbild.

12. Technologietrends

Während traditionelle Durchsteck-Siebensegmentanzeigen wie diese für Zuverlässigkeit und einfache Wartung in Industrie- und Geräteanwendungen nach wie vor wichtig sind, bewegt sich der allgemeine Trend in der Displaytechnologie hin zu Oberflächenmontage-Bauteilen (SMD) für höhere Dichte und automatisierte Bestückung. Darüber hinaus sind für komplexere Informationen Punktmatrix-OLEDs oder TFT-LCDs zunehmend verbreitet. Für einfache, helle, kostengünstige und hochzuverlässige numerische Anzeigen behalten LED-Siebensegmentanzeigen jedoch eine starke Position. Zukünftige Entwicklungen könnten noch effizientere Materialien, integrierte Treiberschaltungen im Gehäuse und eine breitere Palette von Farben und Größen in SMD-Formaten umfassen, aber das grundlegende Prinzip und die Anwendung diskreter Segmentanzeigen wird voraussichtlich in bestimmten Marktsegmenten bestehen bleiben.