7,62mm Weißes Siebensegment-Display Datenblatt - 0,3" Ziffernhöhe - 2,4V Durchlassspannung - 25mA Durchlassstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument erläutert die Spezifikationen für eine Siebensegment-Alphanumerikanzeige mit einer Ziffernhöhe von 7,62 mm (0,3 Zoll). Das Bauteil ist für die Durchsteckmontage (THT) konzipiert und verfügt über weiße lichtemittierende Segmente vor einem grauen Hintergrund. Diese Kombination bietet einen hohen Kontrast und hervorragende Lesbarkeit selbst bei hellem Umgebungslicht, was es für verschiedene Anzeige- und Ableseanwendungen geeignet macht. Das Produkt ist nach Lichtstärke kategorisiert und entspricht den bleifreien sowie RoHS-Umweltstandards.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser Anzeige umfassen ihren industriestandardkonformen Footprint, der die Kompatibilität mit bestehenden Leiterplattenlayouts und Sockeln gewährleistet, sowie ihre niedrigen Leistungsaufnahme-Eigenschaften. Das Bauteil ist auf Zuverlässigkeit und Langlebigkeit ausgelegt. Die primären Zielmärkte sind Konsumelektronik-Haushaltsgeräte, industrielle und automobiltechnische Instrumententafeln sowie universelle digitale Anzeigen, bei denen klare, monochrome numerische oder begrenzte alphanumerische Informationen dargestellt werden müssen.

2. Technische Parameter im Detail

Die Leistung der Anzeige wird durch eine Reihe von absoluten Grenzwerten und standardmäßigen elektro-optischen Eigenschaften definiert, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Sie dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

• Sperrspannung (V_R):5 V - Die maximale Spannung, die in Sperrrichtung über das LED-Segment angelegt werden darf.
• Durchlassstrom (I_F):25 mA - Der maximal zulässige kontinuierliche Gleichstrom durch ein einzelnes Segment.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):60 mA - Der maximale Pulsstrom, nur zulässig bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1 kHz.
• Verlustleistung (P_d):60 mW - Die maximale Leistung, die von einem einzelnen Segment abgeführt werden kann.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C - Der Umgebungstemperaturbereich, für den das Bauteil ausgelegt ist.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C - Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebsbereiten Zustand.
• Löttemperatur (T_sol):260°C - Die maximale Temperatur für Wellen- oder Handlötung, wobei die Einwirkzeit 5 Sekunden nicht überschreiten darf.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter spezifizierten Testbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):5,6 mcd (Min), 11,0 mcd (Typ) pro Segment, gemessen bei I_F= 10 mA. Die Toleranz beträgt ±10%.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (Typ) bei I_F= 20 mA. Dies gibt die Wellenlänge an, bei der die emittierte Lichtintensität am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):624 nm (Typ) bei I_F= 20 mA. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge, die die Farbe definiert (in diesem Fall Weiß, basierend auf dem Chipmaterial).
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):20 nm (Typ) bei I_F= 20 mA. Dies definiert die spektrale Breite des emittierten Lichts.
• Durchlassspannung (V_F):2,0 V (Typ), 2,4 V (Max) bei I_F= 20 mA. Die Toleranz beträgt ±0,1V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (Max) bei V_R= 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass die Bauteile \"nach Lichtstärke kategorisiert\" sind. Dies impliziert, dass ein Binning-System verwendet wird.

3.1 Lichtstärke-Binning

Während spezifische Bin-Codes im vorliegenden Auszug nicht aufgeführt sind, beträgt die typische Lichtstärke 11,0 mcd mit einem Minimum von 5,6 mcd bei 10mA. Hersteller gruppieren LEDs typischerweise anhand der gemessenen Lichtleistung in Bins, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Entwickler sollten die vollständige Binning-Dokumentation des Herstellers konsultieren, um die passende Intensitätsklasse für ihre Anwendung auszuwählen und so eine gleichmäßige Helligkeit über alle Ziffern einer mehrstelligen Anzeige hinweg zu gewährleisten.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die entscheidend für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen sind.

4.1 Spektrale Verteilung

Die Kurve der spektralen Verteilung (bei Ta=25°C) würde grafisch die relative Lichtstärke über verschiedene Wellenlängen zeigen, zentriert um die typische Spitzenwellenlänge von 632 nm. Diese Kurve hilft, die Farbreinheit und mögliche Anwendungen in optischen Filterszenarien zu verstehen.

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

Diese Kurve (bei Ta=25°C) veranschaulicht die nichtlineare Beziehung zwischen dem durch das LED-Segment fließenden Strom und der daran anliegenden Spannung. Sie ist wesentlich für die Auslegung der strombegrenzenden Schaltung (üblicherweise ein Vorwiderstand), um einen stabilen Betrieb bei der gewünschten Helligkeit zu gewährleisten, ohne den maximalen Durchlassstrom zu überschreiten.

4.3 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dies ist eine der kritischsten Kurven für ein zuverlässiges Design. Sie zeigt, wie der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom (I_F) reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt. Ein Betrieb bei 85°C würde beispielsweise einen deutlich niedrigeren Treiberstrom erfordern als den absoluten Grenzwert von 25mA, um Überhitzung und beschleunigten Alterungsprozess zu verhindern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige folgt einem industriestandardkonformen Footprint für eine Ziffernhöhe von 7,62 mm bei Durchsteckmontage. Die detaillierte Maßzeichnung liefert alle kritischen Maße inklusive Gesamthöhe, Zifferngröße, Pinabstand (Rastermaß) und Pindurchmesser. Die Standardtoleranz für Abmessungen beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die genaue Einhaltung dieser Maße ist für ein korrektes Leiterplattenlayout und mechanischen Sitz erforderlich.

5.2 Pinbelegung und Polaritätskennzeichnung

Das interne Schaltbild zeigt die Common-Anode-Konfiguration der sieben Segmente und des Dezimalpunkts (falls vorhanden). Das Diagramm identifiziert die Pin-Nummern, die jedem Segment (a bis g) und dem gemeinsamen Anoden-Pin(s) entsprechen. Während der Installation muss die korrekte Polarität beachtet werden; das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann die LED-Übergänge beschädigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lötparameter

Der absolute Grenzwert spezifiziert eine Löttemperatur (T_sol) von 260°C für eine Dauer von maximal 5 Sekunden. Dies gilt für Wellen- oder Handlötprozesse. Für Reflow-Lötung muss ein Profil verwendet werden, das mit dem Kunststoffgehäuse des Bauteils kompatibel ist, typischerweise innerhalb der Temperaturgrenzen des Epoxidharzes.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Die LED-Chips in der Anzeige sind empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Es wird dringend empfohlen, entsprechende Handhabungsvorkehrungen zu treffen: Verwenden Sie geerdete Handgelenkbänder und Arbeitsplätze, setzen Sie leitfähige Boden- und Tischmatten ein und nutzen Sie Ionisatoren, um Ladungen in Bereichen mit isolierenden Materialien zu neutralisieren. Eine ordnungsgemäße Erdung aller in der Montage verwendeten Geräte ist erforderlich.

6.3 Lagerbedingungen

Das Bauteil sollte innerhalb des spezifizierten Lagertemperaturbereichs von -40°C bis +100°C in einer trockenen Umgebung gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Lötens zu \"Popcorning\" führen könnte.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Das Standardverpackungsformat ist 26 Stück pro Tube. Diese Tuben werden dann in Kartons verpackt, mit 88 Tuben pro Karton. Abschließend werden 4 Kartons zu einem Masterkarton zusammengefasst.

7.2 Etikettenerklärung

Produktetiketten enthalten mehrere Schlüsselfelder: Kundenspezifische Artikelnummer (CPN), Hersteller-Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkenklasse (CAT) und Losnummer (LOT No). Die Intensitätsklasse (CAT) korreliert mit dem zuvor erwähnten Binning.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Als Common-Anode-Anzeige wird jede Segmentkathode unabhängig angesteuert, typischerweise durch einen Mikrocontroller-GPIO-Pin oder einen speziellen Treiber-IC (wie einen 74HC595-Schieberegister oder einen MAX7219). Ein strombegrenzender Widerstand muss in Reihe mit jeder Segmentkathode geschaltet werden. Der Widerstandswert wird mit R = (V_supply- V_F) / I_F berechnet, wobei V_F und I_F der gewünschte Arbeitspunkt aus dem Datenblatt sind (z.B. 2,0V bei 10mA). Für eine 5V-Versorgung gilt: R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ohm.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets externe strombegrenzende Widerstände. Das direkte Ansteuern von LEDs von einem Mikrocontroller-Pin oder einer Spannungsquelle würde wahrscheinlich den maximalen Durchlassstrom überschreiten und das Segment zerstören.
• Multiplexing:Für mehrstellige Anzeigen ist Multiplexing üblich, um die Pinanzahl zu reduzieren. Stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom im Multiplexbetrieb den I_FP-Grenzwert unter Berücksichtigung des Tastverhältnisses nicht überschreitet.
• Wärmemanagement:Halten Sie sich an die Derating-Kurve für den Durchlassstrom. Reduzieren Sie in Anwendungen mit hoher Umgebungstemperatur den Treiberstrom, um die Zuverlässigkeit zu erhalten.
• Betrachtungswinkel:Der graue Hintergrund verbessert den Kontrast bei hellem Umgebungslicht, kann aber im Vergleich zu schwarzen Hintergründen die Betrachtungswinkeleigenschaften beeinflussen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu ähnlichen Anzeigen mit schwarzem Hintergrund bietet die graue Oberfläche dieses Modells durch reduzierte Reflexblendung eine überlegene Lesbarkeit in hell erleuchteten Umgebungen. Die Verwendung von AlGaInP-Chipmaterial für weißes Licht (wahrscheinlich ein phosphorkonvertierter Typ) bietet typischerweise gute Effizienz und Stabilität. Das Durchsteckdesign ermöglicht eine robuste mechanische Verbindung und eignet sich damit für Anwendungen mit Vibrationen oder wo Lötzuverlässigkeit von größter Bedeutung ist, im Gegensatz zu oberflächenmontierbaren Bauteilen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin mit 20mA ansteuern?

A: Nein. Sie müssen für jedes Segment einen Vorwiderstand in Reihe schalten. Sowohl die Stromquellen-/Senkenfähigkeit des Mikrocontroller-Pins als auch die V_F der LED müssen bei der Widerstandsberechnung berücksichtigt werden.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge ist das physikalische Maximum des Emissionsspektrums. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe des Lichts entspricht. Bei weißen LEDs weichen sie oft deutlich voneinander ab.

F: Wie wähle ich die korrekte Lichtstärke-Bin-Klasse aus?

A: Für ein einheitliches Erscheinungsbild in einem Produkt mit mehreren Einheiten geben Sie die erforderliche Intensitätsklasse (CAT-Code) Ihrem Distributor oder Hersteller an. Die Verwendung von Bauteilen aus gemischten Bins kann zu sichtbar unterschiedlichen Helligkeitsstufen führen.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Für Dauerbetrieb mit dem maximalen Nennstrom (25mA) nahe der oberen Grenze des Betriebstemperaturbereichs ist ein sorgfältiges Leiterplattenlayout zur Wärmeableitung ratsam. Für typischen Betrieb mit 10-20mA in moderaten Umgebungen ist kein spezieller Kühlkörper erforderlich.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer einfachen 4-stelligen Voltmeter-Anzeige für eine Automobil-Armaturenbrettanwendung (Umgebungstemperatur bis zu 70°C).

Designschritte:

1. Treiber-Schaltung:Verwenden Sie einen Mikrocontroller mit einem 4-stelligen, 7-Segment-Treiber-Peripherie oder einen externen Treiber-IC wie den MAX7219 für Multiplexing, um die Verkabelung zu vereinfachen.

2. Stromeinstellung:Konsultieren Sie die Derating-Kurve. Bei 70°C ist der maximal zulässige kontinuierliche Strom niedriger als 25mA. Die Wahl eines Treiberstroms von 8-10mA pro Segment gewährleistet Zuverlässigkeit und ausreichende Helligkeit.

3. Widerstandsberechnung:Angenommen eine 5V-Versorgung und V_F= 2,0V bei 10mA, R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ohm. Verwenden Sie einen 300Ω oder 330Ω Standardwert-Widerstand pro Segmentkathode.

4. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie die Anzeige auf der Oberseite der Leiterplatte. Stellen Sie sicher, dass die Bohrungen den Datenblattmaßen entsprechen. Bieten Sie eine etwas größere Massefläche um den Anzeigebereich herum, um die Wärmeableitung zu unterstützen.

12. Funktionsprinzip

Eine Siebensegmentanzeige ist eine Anordnung mehrerer Leuchtdioden (LEDs) in einer Achterform. Jedes der sieben rechteckigen Segmente (bezeichnet mit a bis g) ist eine einzelne LED. Durch selektives Ansteuern spezifischer Kombinationen dieser Segmente können die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben dargestellt werden. In einer Common-Anode-Konfiguration wie dieser sind alle Anoden der Segment-LEDs miteinander verbunden und an eine gemeinsame positive Versorgungsspannung angeschlossen. Jedes Segment wird eingeschaltet, indem an seinen jeweiligen Kathoden-Pin über einen strombegrenzenden Widerstand ein logisches LOW (oder Massepfad) angelegt wird.

13. Technologietrends

Der Trend in der Displaytechnologie bewegt sich hin zu höherer Dichte, Vollfarb- und Oberflächenmontage-Bauteilen. Dennoch bleiben Durchsteck-Siebensegmentanzeigen wie diese aufgrund ihrer Einfachheit, Robustheit, niedrigen Kosten und einfachen Handhabung beim Prototyping, in Bildungskits, industriellen Steuerungen und Anwendungen, die extreme Zuverlässigkeit und Sichtbarkeit erfordern, hochrelevant. Fortschritte bei LED-Chipmaterialien verbessern weiterhin die Effizienz (Lumen pro Watt) und Langlebigkeit, selbst für diese klassischen Gehäusetypen. Die Einhaltung von RoHS- und bleifreien Standards ist mittlerweile eine universelle Anforderung, getrieben durch globale Umweltvorschriften.