LTS-6960HR 0,56-Zoll Rot-Orange Siebensegment-LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 14,22mm - Durchlassspannung 2,6V - Leistung 75mW - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTS-6960HR ist ein einstelliges, alphanumerisches Siebensegment-LED-Anzeigemodul. Es wurde entwickelt, um klare, kontrastreiche numerische und begrenzte alphanumerische Zeichendarstellungen für eine Vielzahl elektronischer Geräte zu liefern. Das Bauteil verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm), was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen mittelgroße, gut lesbare Zeichen erforderlich sind.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Diese Anzeige bietet mehrere Schlüsselvorteile, die sie für Konsum- und Industrieelektronik geeignet machen. Zu den Hauptmerkmalen zählen der geringe Leistungsbedarf, ein ausgezeichnetes Zeichenbild mit durchgehend gleichmäßigen Segmenten, hohe Helligkeit, hoher Kontrast und ein großer Betrachtungswinkel. Die Festkörperbauweise gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit. Sie ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine Helligkeitsabstimmung in mehrstelligen Anwendungen ermöglicht, und wird in einer bleifreien Bauform angeboten, die den RoHS-Richtlinien entspricht. Der Zielmarkt umfasst Bürogeräte, Kommunikationsgeräte, Haushaltsgeräte, Instrumententafeln und andere Anwendungen, die eine zuverlässige, mittelgroße numerische Anzeige erfordern.

1.2 Bauteilbeschreibung und Merkmale

Die LTS-6960HR nutzt rot-orange LED-Chips. Diese Chips werden mittels GaAsP auf einem transparenten GaP-Substrat oder AlInGaP auf einem nicht-transparenten GaAs-Substrat-Technologie gefertigt. Die Anzeige hat eine rote Front und rote Segmente, was ein klassisches Indikator-Erscheinungsbild bietet. Sie ist als Common-Anode-Bauteil konfiguriert, eine typische Konfiguration zur Vereinfachung der Treiberschaltung in gemultiplexten Anwendungen. Ein Dezimalpunkt auf der rechten Seite ist enthalten. Wichtige Merkmale sind die Ziffernhöhe von 0,56 Zoll, gleichmäßige Segmentausleuchtung, geringer Stromverbrauch, ausgezeichnete visuelle Eigenschaften, hohe Helligkeit und Kontrast, großer Betrachtungswinkel, hohe Zuverlässigkeit, Lichtstärkekategorisierung und RoHS-Konformität.

2. Tiefgehende objektive Interpretation technischer Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte (Grenzwerte)

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzen hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 75 mW. Der Spitzen-Durchlassstrom pro Segment beträgt 60 mA, dies ist jedoch nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment ist bei 25°C mit 25 mA spezifiziert, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C oberhalb dieser Temperatur. Das Bauteil kann innerhalb eines Temperaturbereichs von -35°C bis +85°C betrieben und gelagert werden. Die Löttemperatur ist mit 260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,59 mm) unterhalb der Auflageebene spezifiziert.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Die mittlere Lichtstärke (Iv) pro Segment reicht von einem Minimum von 870 µcd bis zu einem typischen Wert von 2400 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 10 mA. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 630 nm bei IF=20mA. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 40 nm. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt 621 nm. Die Durchlassspannung pro Segment (VF) liegt bei IF=20mA zwischen 2,0V (min) und 2,6V (max). Der Sperrstrom pro Segment (IR) beträgt maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V. Es ist äußerst wichtig zu beachten, dass dieser Sperrspannungszustand nur für Testzwecke gilt; ein Dauerbetrieb unter Sperrvorspannung ist nicht zulässig. Das Lichtstärkeverhältnis zwischen den Segmenten beträgt maximal 2:1.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies impliziert ein Binning-System basierend auf der gemessenen Lichtausbeute bei einem Standard-Teststrom (typischerweise 10mA gemäß der Kennwerttabelle). Binning stellt die Konsistenz der Helligkeit über mehrere in demselben Produkt verwendete Anzeigen sicher und verhindert ungleichmäßige Ausleuchtung. Obwohl spezifische Bincode-Details in diesem Auszug nicht angegeben sind, wird Entwicklern empfohlen, bei der Montage mehrerer Anzeigen in einer Anwendung Bauteile aus derselben Lichtstärke-Bin-Klasse zu spezifizieren oder anzufordern, um Probleme mit Farbton- und Helligkeitsunterschieden zu vermeiden.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische / optische Kennlinien\", die für das detaillierte Design wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Graphen im Textauszug nicht enthalten sind, zeigen solche Kurven typischerweise: Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve), die die nichtlineare Beziehung zeigt und bei der Auswahl von Vorwiderständen hilft; Lichtstärke vs. Durchlassstrom, die zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt; Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur, die das Derating der Lichtausbeute bei steigender Temperatur anzeigt; und möglicherweise die Spektralverteilungskurve, die die Konzentration des emittierten Lichts um die Spitzen- und dominante Wellenlänge zeigt. Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, die Treiberbedingungen zu optimieren und die Leistung bei nicht-standardmäßigen Temperaturen zu verstehen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige wird in einem Standard-Durchsteckgehäuse geliefert. Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben. Die Maßtoleranzen betragen ±0,25 mm (0,01 Zoll), sofern in der mechanischen Zeichnung (im Text nicht vollständig detailliert) nicht anders angegeben. Das Gehäuse umfasst zehn Pins für die elektrische Verbindung.

5.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das interne Schaltbild zeigt eine Common-Anode-Konfiguration für alle Segmente. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Kathode E; Pin 2: Kathode D; Pin 3: Gemeinsame Anode; Pin 4: Kathode C; Pin 5: Kathode D.P. (Dezimalpunkt); Pin 6: Kathode B; Pin 7: Kathode A; Pin 8: Gemeinsame Anode; Pin 9: Kathode F; Pin 10: Kathode G. Das Vorhandensein von zwei gemeinsamen Anoden-Pins (3 und 8) ist typisch, um den Strom zu verteilen und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Der Dezimalpunkt befindet sich auf der rechten Seite der Ziffer.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Der absolute Maximalwert spezifiziert eine Löttemperatur von 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1/16 Zoll unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein kritischer Parameter für Wellen- oder Handlötprozesse, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Das Datenblatt warnt ausdrücklich vor der Verwendung ungeeigneter Werkzeuge oder Montagemethoden, die eine ungewöhnliche Kraft auf das Anzeigekörper ausüben, da dies mechanische Schäden verursachen kann.

7. Lagerbedingungen

Für die Langzeitlagerung unbenutzter Bauteile werden spezifische Bedingungen empfohlen, um Pin-Oxidation zu verhindern. Für Standard-LED-Anzeigen in Originalverpackung ist eine Lagertemperatur zwischen 5°C und 30°C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 60% RH empfohlen. Für SMD-Typ-Anzeigen (obwohl die LTS-6960HR ein Durchsteckbauteil ist, ist die Richtlinie enthalten) sollten die Bauteile nach dem Öffnen der original versiegelten Feuchtigkeitssperrbeutel innerhalb von 168 Stunden (MSL Level 3) unter denselben Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen verwendet werden. Bei einer Lagerung länger als 168 Stunden nach dem Öffnen wird ein Trocknen bei 60°C für 24 Stunden vor dem Löten empfohlen. Generell wird empfohlen, Anzeigen so bald wie möglich zu verbauen und große Langzeitbestände zu vermeiden.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte bestimmt, einschließlich Büroautomatisierungsgeräten, Kommunikationsgeräten, Haushaltsgeräten und Instrumentierung. Sie eignet sich für Anwendungen wie Digitaluhren, Panel-Meter, Anzeigetafeln, Gerätesteuerungspanels und Industrie-Steuerungsanzeigen, bei denen eine einzelne numerische Ziffer benötigt wird.

8.2 Designüberlegungen und Vorsichtsmaßnahmen

Treiberschaltungsdesign:Eine Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber einer Konstantspannungs-Ansteuerung empfohlen, um eine konsistente Lichtstärke und Langlebigkeit zu gewährleisten. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten Bereich der Durchlassspannung (VF: 2,0V bis 2,6V) berücksichtigt, um sicherzustellen, dass der beabsichtigte Treiberstrom immer geliefert wird. Der sichere Betriebsstrom muss unter Berücksichtigung der maximalen Umgebungstemperatur der Anwendung ausgewählt werden, wobei das Strom-Derating von 0,33 mA/°C über 25°C zu berücksichtigen ist.
Schutz:Die Treiberschaltung sollte einen Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen während des Einschaltens oder Abschaltens enthalten, da Sperrvorspannung zu Metallmigration und Ausfall führen kann. Schnelle Änderungen der Umgebungstemperatur, insbesondere in feuchten Umgebungen, sollten vermieden werden, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern.
Optische Schnittstelle:Wenn ein Filter oder eine Abdeckung verwendet wird, sollte dieser nicht in direktem, festem Kontakt mit der Anzeigeoberfläche stehen, da druckempfindliche Klebeschichten auf Folien verrutschen können.
Zuverlässigkeitshinweis:Das Bauteil wird ohne vorherige Rücksprache nicht für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltungssysteme usw.) empfohlen, da sein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu kleineren Ziffernanzeigen (z.B. 0,3 Zoll) bietet die LTS-6960HR aufgrund ihrer Höhe von 0,56 Zoll eine überlegene Sichtbarkeit aus der Entfernung oder bei guter Beleuchtung. Im Vergleich zu einfachen diskreten LEDs bietet sie ein geformtes Zeichen in einem einzigen Gehäuse, was das PCB-Layout und die Montage vereinfacht. Ihre Common-Anode-Konfiguration ist vorteilhaft bei der Anbindung an Mikrocontroller-Ports, die als Stromsenken konfiguriert sind. Die Verwendung von AlInGaP/GaAsP-Technologie bietet eine klassische rot-orange Farbe mit guter Effizienz. Die explizite Kategorisierung nach Lichtstärke ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Einheiten hinweg erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen basierend auf technischen Parametern

F: Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Anoden-Pins (3 und 8)?
A: Sie sind intern verbunden. Die Verwendung beider Pins hilft, den gesamten Anodenstrom zu verteilen, reduziert die Stromdichte in den PCB-Leiterbahnen und den Gehäuseanschlüssen und kann die Zuverlässigkeit verbessern. In einem Design sollten sie auf der PCB miteinander verbunden werden.
F: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung und einem Widerstand ansteuern?
A: Ja, aber Sie müssen den Vorwiderstand basierend auf dem ungünstigsten Fall der Durchlassspannung berechnen. Unter Verwendung der maximalen VF (2,6V) bei einem gewünschten IF (z.B. 10mA) beträgt der Widerstandswert R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohm. Überprüfen Sie stets, ob der tatsächliche Strom den maximalen Dauerbetriebswert nicht überschreitet.
F: Was bedeutet \"1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite\" für den Spitzenstrom?
A: Sie können das Segment kurzzeitig mit bis zu 60mA pulsieren, aber der Puls darf nicht breiter als 0,1 Millisekunden sein, und der zeitliche Mittelwert des Stroms darf den Dauerbetriebswert nicht überschreiten. Beispiel: Ein 0,1ms Puls alle 1ms (10% Tastverhältnis) ergibt bei einem Spitzenwert von 60mA einen Mittelwert von 6mA.
F: Warum wird der Sperrspannungstest erwähnt, wenn er im Betrieb nicht erlaubt ist?
A: Der Sperrstrom (IR)-Test bei 5V ist ein Qualitäts- und Leckagetest, der während der Fertigung durchgeführt wird. Er überprüft die Integrität des LED-Übergangs. Das kontinuierliche Anlegen einer Sperrvorspannung in einer Anwendung kann das Bauteil schädigen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf einer einstelligen Voltmeter-Anzeige.Der ADC eines Mikrocontrollers liest eine Spannung und muss sie auf einer Ziffer (0-9) anzeigen. Die Port-Pins des Mikrocontrollers können 20mA senken. Das Design verwendet eine Common-Anode-Anzeige, daher sind die Mikrocontroller-Pins mit den Segmentkathoden verbunden (über kleine Reihenwiderstände für zusätzlichen Schutz). Die gemeinsamen Anoden-Pins sind miteinander verbunden und werden von einem PNP-Transistor (oder einem PMOS-FET) angesteuert, der von einem anderen Mikrocontroller-Pin geschaltet wird. Die Firmware multiplexiert die Ziffer, indem sie den Transistor einschaltet und Strom durch die entsprechenden Kathoden-Pins senkt, um die gewünschten Segmente für die Zahl zu beleuchten. Der Strom für jedes Segment wird durch die Senkfähigkeit des Mikrocontrollers und den Widerstand eingestellt, um sicherzustellen, dass er unter 25mA bleibt. Der Dezimalpunkt kann für Bereichsanzeigen verwendet werden.

12. Prinzipielle Einführung

Eine Siebensegmentanzeige ist eine Anordnung von sieben LED-Stäben (Segmente a bis g) in einer Achterform. Durch das Beleuchten spezifischer Kombinationen dieser Segmente können alle Dezimalziffern (0-9) und einige Buchstaben dargestellt werden. In einer Common-Anode-Konfiguration sind alle Anoden der LEDs miteinander zu einer gemeinsamen positiven Versorgungsspannung verbunden. Jedes Segment wird eingeschaltet, indem eine niedrige Spannung (Masse oder logisch Low) an seinen jeweiligen Kathoden-Pin angelegt wird, wodurch Strom durch diese spezifische LED fließen kann. Diese Konfiguration wird oft bevorzugt, wenn die treibende Logik (wie ein Mikrocontroller) besser darin ist, Strom zu senken (auf Masse zu ziehen), als ihn zu liefern.

13. Entwicklungstrends

Während traditionelle Durchsteck-Siebensegmentanzeigen wie die LTS-6960HR für viele Anwendungen weiterhin wichtig bleiben, gehen die Trends in Richtung Oberflächenmontage (SMD)-Gehäuse für automatisierte Montage, höherdichte mehrstellige Module mit integrierten Treibern (I2C- oder SPI-Schnittstelle) und Anzeigen mit breiterem Farbraum oder RGB-Fähigkeiten. Es gibt auch einen Trend zu effizienteren Materialien, wie verbessertem AlInGaP, um eine größere Helligkeit bei niedrigeren Strömen zu erreichen. Die grundlegende Einfachheit, Zuverlässigkeit und Kosteneffektivität diskreter Siebensegmentanzeigen gewährleistet jedoch ihre fortgesetzte Verwendung in einer Vielzahl von Konsum- und Industrieerzeugnissen, bei denen eine grundlegende numerische Ausgabe erforderlich ist.