ELS-2326SURWA/S530-A3 Siebensegmentanzeige Datenblatt - 57,0 mm Ziffernhöhe - 2,0 V Durchlassspannung - Leuchtend Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die ELS-2326SURWA/S530-A3 ist eine für Durchsteckmontage konzipierte alphanumerische Siebensegmentanzeige, die für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, zuverlässige numerische Anzeigen unter verschiedenen Lichtverhältnissen erfordern. Dieses Bauteil gehört zu einer Familie von Industrie-Standardkomponenten, die für ihre Langlebigkeit und konstante Leistung bekannt sind.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die primären Vorteile dieses Anzeigemoduls ergeben sich aus seinem Design und der Materialauswahl. Es verfügt über einen standardisierten industriellen Footprint, der die Kompatibilität mit bestehenden PCB-Layouts und Sockeln für ähnliche Komponenten gewährleistet. Ein wesentlicher Vorteil ist der niedrige Stromverbrauch, der es für batteriebetriebene oder energieempfindliche Anwendungen geeignet macht. Das Bauteil ist aus bleifreien Materialien gefertigt und vollständig konform mit der RoHS-Richtlinie, was modernen Umwelt- und regulatorischen Anforderungen entspricht. Die Segmente sind weiß auf einer grauen Oberfläche angeordnet, was einen hohen Kontrast für eine verbesserte Lesbarkeit bietet.

1.2 Zielmarkt und Positionierung

Diese Anzeige ist für den Einsatz in kosteneffizienten, auf Zuverlässigkeit fokussierten Anwendungen positioniert, bei denen eine klare numerische Anzeige von größter Bedeutung ist. Ihr Design priorisiert Langzeitleistung in Standardbetriebsumgebungen gegenüber extremen Bedingungen, die spezielle Komponenten erfordern.

2. Detaillierte Analyse technischer Parameter

Die Leistung der ELS-2326SURWA/S530-A3 wird durch eine Reihe elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert, die Entwickler für eine erfolgreiche Implementierung berücksichtigen müssen.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der jedem Segment kontinuierlich zugeführt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis ≤ 10 %, Frequenz ≤ 1 kHz) und darf nicht für Gleichstrombetrieb verwendet werden.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Die maximale als Wärme abgegebene Leistung, berechnet als Durchlassspannung (V_F) × Durchlassstrom (I_F).
• Betriebstemperatur (T_opr):-40 °C bis +85 °C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem das Bauteil spezifikationsgemäß korrekt arbeitet.
• Lagertemperatur (T_stg):-40 °C bis +100 °C.
• Löttemperatur (T_sol):260 °C für maximal 5 Sekunden. Dies ist kritisch für Wellen- oder Handlötprozesse, um thermische Schäden am Epoxidharz und den internen Bondverbindungen zu verhindern.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei einer Standard-Sperrschichttemperatur (T_a= 25 °C) definieren diese Parameter die Lichtausgabe und das elektrische Verhalten des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):15 mcd (Min), 34 mcd (Typ) bei I_F= 10 mA. Dies ist die durchschnittliche Lichtausgabe pro Segment. Auf diesen Wert wird eine Toleranz von ±10 % angewendet, was bedeutet, dass Bauteile basierend auf der gemessenen Intensität sortiert (gebinned) oder kategorisiert werden.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist. Dies ist ein Schlüsselparameter für die wahrgenommene Farbe (leuchtend rot).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):624 nm (Typ). Die einzelne Wellenlänge, die der wahrgenommenen Lichtfarbe am besten entspricht, die sich leicht von der Spitzenwellenlänge unterscheiden kann.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (Typ). Der Bereich der emittierten Wellenlängen, gemessen bei halber Spitzenintensität (Halbwertsbreite). Eine schmalere Bandbreite zeigt eine spektral reinere Farbe an.
• Durchlassspannung (V_F):2,0 V (Typ), 2,4 V (Max) bei I_F= 20 mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie ausreichend Spannung bereitstellt. Eine Toleranz von ±0,1 V ist spezifiziert.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (Max) bei V_R= 5 V. Dies ist der geringe Leckstrom, der fließt, wenn das Bauteil innerhalb seines maximalen Grenzwerts in Sperrrichtung betrieben wird.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt zeigt an, dass die Bauteile"nach Lichtstärke kategorisiert sind."Dies bezieht sich auf eine gängige Praxis in der LED-Fertigung, die als "Binning" bekannt ist.

3.1 Binning der Lichtstärke

Aufgrund inhärenter Schwankungen im Halbleiter-Epitaxiewachstum und im Fertigungsprozess kann die Lichtausgabe von LEDs variieren. Um Konsistenz für den Endanwender zu gewährleisten, testen und sortieren (binnen) Hersteller LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke in Gruppen. Die ELS-2326SURWA/S530-A3 hat eine typische Intensität von 34 mcd mit einem Minimum von 15 mcd. Gelieferte Bauteile fallen in einen spezifischen Intensitätsbereich (Bin), der innerhalb einer einzelnen Produktionscharge oder Bestellung konsistent sein sollte. Die Etikettenerklärung enthält "CAT: Luminous Intensity Rank," was diese Praxis bestätigt.

3.2 Konsistenz der Durchlassspannung

Obwohl nicht explizit als gebinnter Parameter beschrieben, deutet die enge Toleranz der Durchlassspannung (±0,1 V) auf eine sorgfältige Prozesskontrolle hin. Eine konsistente V_Fist wichtig für den Entwurf einfacher Reihenwiderstands-Strombegrenzungsschaltungen, da sie Helligkeitsunterschiede zwischen Segmenten minimiert, wenn sie von einer gemeinsamen Spannungsquelle gespeist werden.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben Aufschluss darüber, wie sich Parameter mit den Betriebsbedingungen ändern.

4.1 Spektrale Verteilung

Die Spektralkurve zeigt die relative Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen. Für dieses auf AlGaInP basierende Bauteil ist die Kurve um 632 nm (Spitze) zentriert mit einer typischen Bandbreite von 20 nm. Diese Kurve bestätigt die monochromatische "leuchtend rote" Farbe ohne signifikante Emission in anderen Farbbändern.

4.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Diese Kurve veranschaulicht die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung in einer Halbleiterdiode. Bei der LED verursacht ein kleiner Spannungsanstieg über die Einschaltspannung (~1,8 V) hinaus einen großen, exponentiellen Anstieg des Stroms. Deshalb müssen LEDs mit einer strombegrenzten Quelle (z. B. einem Konstantstromtreiber oder einem Reihenwiderstand) und nicht mit einer Konstantspannungsquelle betrieben werden, um thermisches Durchgehen und Zerstörung zu verhindern.

4.3 Durchlassstrom-Derating-Kurve

Dies ist eine der kritischsten Grafiken für ein zuverlässiges Design. Sie zeigt, wie der maximal zulässige Dauer-Durchlassstrom (I_F) reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Bei 25 °C sind die vollen 25 mA erlaubt. Wenn die Temperatur auf die maximale Betriebstemperatur von 85 °C ansteigt, nimmt der zulässige Strom signifikant ab. Dieses Derating ist notwendig, weil die interne Sperrschichttemperatur der LED sowohl mit der Umgebungstemperatur als auch mit der Eigenerwärmung durch den Stromfluss steigt. Das Überschreiten der sicheren Sperrschichttemperatur verschlechtert die Lichtausgabe und verkürzt die Lebensdauer drastisch. Entwickler müssen diese Kurve verwenden, um einen geeigneten Betriebsstrom für die ungünstigste Umgebungstemperatur ihrer Anwendung auszuwählen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen

Das Bauteil hat eine Ziffernhöhe von 57,0 mm (2,24 Zoll), was es als Großformat-Anzeige klassifiziert, die für die Betrachtung aus der Ferne geeignet ist. Die Gehäuseabmessungszeichnung liefert detaillierte Maße für das gesamte Anzeigeelement, den Abstand und die Größe der Durchsteckstifte sowie das Segmentlayout. Es gilt eine allgemeine Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Zeichnung ist wesentlich für die Erstellung des PCB-Footprints, um einen korrekten Sitz zu gewährleisten und den Sperrbereich auf der Leiterplatte zu definieren.

5.2 Pinbelegung und internes Schaltbild

Das interne Schaltbild zeigt die elektrische Verbindung der einzelnen Segmente (a bis g) und die gemeinsame Verbindung. Diese Anzeige verwendet eine Gemeinsame-Anode-Konfiguration, was bedeutet, dass die Anoden (positive Seiten) aller LED-Segmente intern mit einem gemeinsamen Pin (oder einer Gruppe von Pins) verbunden sind. Die Kathoden (negative Seiten) jedes Segments werden auf individuelle Pins geführt. Um ein Segment zu beleuchten, wird der gemeinsame Anoden-Pin mit einer positiven Versorgungsspannung verbunden, und der entsprechende Kathoden-Pin wird über einen strombegrenzenden Widerstand auf niedriges Potenzial (Masse) gezogen. Das Pinbelegungsdiagramm gibt an, welcher physikalische Pin welcher Segmentkathode und der gemeinsamen Anode entspricht.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Ein sachgemäßer Umgang ist erforderlich, um die Integrität und Leistung des Bauteils zu erhalten.

6.1 Lötparameter

Der absolute Grenzwert spezifiziert eine Löttemperatur von 260 °C für maximal 5 Sekunden. Dies gilt für die Anschlussdrahttemperatur während des Wellen- oder Handlötens. Für Reflow-Löten sollte ein Standard-Lötzinn-freies Profil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260 °C verwendet werden. Längere Exposition gegenüber hoher Temperatur kann die internen Bonddrähte beschädigen, das Epoxidgehäuse verschlechtern oder Delamination verursachen.

6.2 Elektrostatische Entladung (ESD) Schutz

Das Datenblatt enthält eine deutliche Warnung vor ESD-Empfindlichkeit. Der AlGaInP-Halbleiterchip ist anfällig für Schäden durch statische Elektrizität, die zu sofortigem Ausfall oder latenten Defekten führen kann, die die Langzeitzuverlässigkeit verringern. Obligatorische Vorsichtsmaßnahmen umfassen: Bediener mit geerdeten Handgelenkbändern; Verwendung von ESD-sicheren Arbeitsplätzen, Matten und Werkzeugen; Sicherstellung, dass alle Geräte ordnungsgemäß geerdet sind; und Lagerung/Transport der Bauteile in leitfähiger oder antistatischer Verpackung. Ionisatoren können verwendet werden, um Ladungen auf nicht leitenden Materialien im Arbeitsbereich zu neutralisieren.

6.3 Lagerbedingungen

Bauteile sollten innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs von -40 °C bis +100 °C in einer trockenen Umgebung gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, und in ihrer ursprünglichen ESD-Schutzverpackung, bis sie einsatzbereit sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Das Bauteil folgt einem spezifischen Verpackungsprozess: 10 Stück werden in einer Tube zum mechanischen Schutz und zur Handhabung verpackt. 10 Tuben werden dann in eine Box gelegt. Schließlich werden 4 Boxen in einen Hauptversandkarton verpackt. Diese hierarchische Verpackung (10 Stk./Tube → 10 Tuben/Box → 4 Boxen/Karton) ist für Durchsteckkomponenten üblich und unterstützt die Bestandsverwaltung und automatisierte Montage.

7.2 Etikettenerklärung

Etiketten auf der Verpackung enthalten mehrere Codes: CPN (Kundenteilenummer), P/N (Herstellerteilenummer: ELS-2326SURWA/S530-A3), QTY (Menge), CAT (Lichtstärke-Kategorie/Rang) und LOT No (rückverfolgbare Fertigungslosnummer). Der "CAT"-Code ist entscheidend, um Helligkeitskonsistenz über einen Produktionslauf sicherzustellen.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Das Datenblatt schlägt drei primäre Anwendungen vor: Haushaltsgeräte (z. B. Backofentimer, Waschmaschinenanzeigen), Instrumententafeln (für Industrieausrüstung, Prüfgeräte oder Automotive-Aftermarket) und allgemeine digitale Anzeigen. Ihre große Größe und ihr guter Kontrast machen sie für Anwendungen geeignet, bei denen die Anzeige aus mehreren Metern Entfernung oder bei mäßig hellem Umgebungslicht abgelesen werden muss.

8.2 Treiberschaltungs-Design

Der Entwurf der Treiberschaltung erfordert mehrere Schlüsselberechnungen. Zuerst bestimmen Sie den Betriebsstrom (I_F) basierend auf der erforderlichen Helligkeit und der Umgebungstemperatur unter Verwendung der Derating-Kurve. Ein typischer Wert könnte 10-20 mA sein. Für ein einfaches Reihenwiderstandsdesign mit einer Gemeinsame-Anode-Anzeige, die an eine Versorgungsspannung V_CC angeschlossen ist, beträgt der Widerstandswert für jedes Segment: R = (V_CC - V_F) / I_F. Unter Verwendung des typischen V_F von 2,0 V und einer 5-V-Versorgung mit I_F = 15 mA ergibt sich R = (5 - 2,0) / 0,015 = 200 Ω. Die Widerstandsbelastbarkeit sollte mindestens I_F²² × R = (0,015)² × 200 = 0,045 W betragen, daher ist ein Standard-1/8-W (0,125-W)-Widerstand ausreichend. Zum Multiplexen mehrerer Ziffern werden häufig dedizierte Treiber-ICs (wie 74HC595-Schieberegister oder MAX7219-Anzeigetreiber) verwendet, um die Segmentkathoden und Ziffernanoden zu steuern, was die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins erheblich reduziert.²8.3 Thermomanagement

Obwohl es sich nicht um ein Hochleistungsbauteil handelt, sind thermische Überlegungen dennoch wichtig für die Langlebigkeit. Sorgen Sie für ausreichenden Abstand auf der Leiterplatte, um eine gewisse Luftzirkulation zu ermöglichen. Vermeiden Sie es, die Anzeige in der Nähe anderer bedeutender Wärmequellen zu platzieren. Die Einhaltung der Strom-Derating-Kurve ist die primäre Methode des Thermomanagements. Der weite Betriebstemperaturbereich (-40 °C bis +85 °C) zeigt Robustheit für die meisten Innen- und viele Außenumgebungen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die ELS-2326SURWA/S530-A3 unterscheidet sich durch ihre spezifische Kombination von Attributen: eine große Ziffernhöhe von 57,0 mm, Durchsteckmontage, leuchtend rote AlGaInP-Emission und eine Gemeinsame-Anode-Konfiguration. Im Vergleich zu kleineren Anzeigen (z. B. 14,2 mm oder 20 mm) bietet sie eine überlegene Sichtbarkeit aus der Ferne. Im Vergleich zu Oberflächenmontage (SMD)-Anzeigen werden Durchsteckversionen wie diese oft als robuster für Umgebungen mit hoher Vibration oder Anwendungen, die manuelle Reparatur erfordern, angesehen, und sie sind typischerweise einfacher zu prototypisieren. Das AlGaInP-Materialsystem bietet im Vergleich zu älteren Technologien hohe Effizienz und gute Farbreinheit im Rot/Orange/Bernstein-Spektrum.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nein. Ein Mikrocontroller-Pin kann nicht genug Strom liefern oder aufnehmen (typischerweise 20-40 mA max pro Pin, mit einem Gesamtpaketlimit), um mehrere Segmente hell zu betreiben. Noch wichtiger ist, dass der Strom einer LED begrenzt sein muss. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle ohne Reihenwiderstand würde versuchen, übermäßigen Strom zu ziehen und sowohl die LED als auch möglicherweise den Mikrocontroller-Pin zu beschädigen. Verwenden Sie immer einen Reihenstrombegrenzungswiderstand oder einen dedizierten Konstantstromtreiber.

F: Warum ist meine Anzeige dunkel, wenn ich sie bei 85 °C betreibe, obwohl ich den gleichen Strom wie bei Raumtemperatur verwende?

A: Der Lichtstrom einer LED (Lichtausgabe pro elektrischer Eingangsleistung) nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Dies ist eine grundlegende Eigenschaft von Halbleitern. Darüber hinaus erfordert die Derating-Kurve, dass Sie

den Betriebsstrom bei hohen Umgebungstemperaturen reduzieren, um Überhitzung zu verhindern. Beide Effekte tragen zu einer verringerten Helligkeit bei hoher Temperatur bei.F: Was bedeutet "bleifrei und RoHS-konform" für mein Design?A: Es bedeutet, dass das Bauteil kein Blei (Pb) oder andere eingeschränkte gefährliche Stoffe gemäß der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) enthält. Dies ist eine gesetzliche Anforderung für den Verkauf elektronischer Produkte in vielen Regionen, einschließlich der Europäischen Union. Es beeinflusst auch Ihren Lötprozess, da bleifreies Lot mit einem höheren Schmelzpunkt verwendet werden muss, weshalb die Löttemperaturbewertung von 260 °C wichtig ist.

F: Die Durchlassspannung beträgt typisch 2,0 V. Kann ich sie von einem 3,3-V-System versorgen?

A: Ja, absolut. Bei einer 3,3-V-Versorgung (V

) würde der Reihenwiderstandswert neu berechnet werden. Für I

= 15 mA: R = (3,3 - 2,0) / 0,015 ≈ 87 Ω. Stellen Sie sicher, dass Ihre Treiberschaltung (Mikrocontroller, Treiber-IC) den Segmentstrom bewältigen kann, wenn die Kathode auf niedriges Potenzial gezogen wird._CC11. Design- und Anwendungsfallstudie_FSzenario: Entwurf eines einfachen digitalen Timers für einen Laborinkubator.

Die Anzeige muss aus der Raummitte bei normalem Laborlicht lesbar sein. Die 57,0 mm Höhe der ELS-2326SURWA/S530-A3 wird für die Sichtbarkeit gewählt. Der Inkubator hat einen internen Mikrocontroller, der mit 5 V läuft. Eine Gemeinsame-Anode-Konfiguration wird der Einfachheit halber gewählt. Das Design verwendet ein einzelnes 74HC595-Schieberegister zur Steuerung der 7 Segmentkathoden und eine Transistor-Array (z. B. ULN2003), um den Strom für die gemeinsamen Anoden von 4 Ziffern zu schalten, was Multiplexing ermöglicht. Der Betriebsstrom wird auf 12 mA pro Segment eingestellt, um gute Helligkeit zu gewährleisten, während er deutlich unter dem 25-mA-Limit bleibt und Spielraum für Temperatur-Derating innerhalb des warmen Inkubatorgehäuses (max. ~40 °C) lässt. Es werden Reihenwiderstände von 220 Ω verwendet ((5 V - 2,0 V) / 0,012 A ≈ 250 Ω; 220 Ω ist der nächstgelegene Standardwert, was zu I

≈ 13,6 mA führt). Das PCB-Layout enthält den exakten Footprint aus dem Datenblatt, und während der Montage verwenden Techniker ESD-Armbänder und einen temperaturgeregelten Lötkolben, der auf 350 °C eingestellt ist, mit schnellen, unter 3 Sekunden dauernden Lötstellen pro Pin.

12. Funktionsprinzip_FEine Siebensegmentanzeige ist eine Anordnung von sieben lichtemittierenden Dioden (LED)-Balken in einer Achterform. Jeder Balken ist eine unabhängige LED. Durch selektives Beleuchten spezifischer Kombinationen dieser sieben Segmente können alle Dezimalziffern (0-9) und einige Buchstaben dargestellt werden. In einer Gemeinsame-Anode-Anzeige wie dieser sind alle Anoden (positive Anschlüsse) der Segment-LEDs miteinander zu einem gemeinsamen Knoten verbunden. Die Kathoden (negative Anschlüsse) sind getrennt. Um ein Segment zu beleuchten, wird eine positive Spannung an die gemeinsame Anode angelegt, und die Kathode des gewünschten Segments wird über eine strombegrenzende Schaltung mit einer niedrigeren Spannung (normalerweise Masse) verbunden. Das in diesem Bauteil verwendete AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Halbleitermaterial ist eine direkte Bandlückenverbindung, die speziell entwickelt wurde, um Licht im roten bis bernsteinfarbenen Bereich des sichtbaren Spektrums zu emittieren, wenn Elektronen mit Löchern über die Bandlücke rekombinieren, ein Prozess namens Elektrolumineszenz.

13. Technologietrends

Der Markt für diskrete Siebensegmentanzeigen ist weitgehend stabil, wobei Durchstecktypen wie dieser Alt-Designs, Reparaturmärkte und Anwendungen bedienen, bei denen Robustheit geschätzt wird. Der breitere Trend in der Displaytechnologie geht hin zu Oberflächenmontage-Bauteilen (SMDs) für automatisierte Montage, höherdichte Mehrfachziffern-Module und die Integration von Controllern und Treibern in das Anzeigepaket. Es gibt auch einen Trend zu breiteren Farbgamuts und der Verwendung fortschrittlicher Leuchtstoffe in weißen LEDs, aber für monochromatische rote Indikatoren bleibt AlGaInP die dominante hocheffiziente Technologie. Die in diesem Datenblatt behandelten Prinzipien der Stromversorgung, des Thermomanagements und des ESD-Schutzes sind grundlegend und gelten universell für alle LED-Technologien, von dieser diskreten Anzeige bis hin zu modernen Hochleistungs-LEDs.

. Technology Trends

The market for discrete seven-segment displays has been largely stable, with through-hole types like this one serving legacy designs, repair markets, and applications where robustness is valued. The broader trend in display technology is towards surface-mount devices (SMDs) for automated assembly, higher-density multi-digit modules, and the integration of controllers and drivers into the display package. There is also a trend towards wider color gamuts and the use of advanced phosphors in white LEDs, but for monochromatic red indicators, AlGaInP remains the dominant high-efficiency technology. The principles of current drive, thermal management, and ESD protection covered in this datasheet are fundamental and apply universally across LED technologies, from this discrete display to modern high-power lighting LEDs.