LTS-5601AJG-J 0,56-Zoll Siebensegment-LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 14,22mm - Grün AlInGaP - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-5601AJG-J ist eine einstellige alphanumerische Siebensegment-Anzeige, die für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Sie verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm) und bietet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für seine lichtemittierenden Segmente, die in einer lebhaften grünen Farbe vor einem neutralen grauen Hintergrund dargestellt werden. Diese Kombination bietet einen hohen Kontrast für optimale Lesbarkeit. Die Anzeige verwendet eine gemeinsame Anoden-Konfiguration, die eine standardisierte und weit verbreitete Schnittstelle im digitalen Schaltungsdesign ist.

1.1 Kernvorteile

Die Anzeige bietet mehrere wesentliche Vorteile für Entwickler und Ingenieure. Ihr primärer Vorteil ist die Verwendung von AlInGaP-LED-Chips, die für ihre hohe Effizienz und ausgezeichnete Lichtstärke bekannt sind, was zu einer hellen Ausgabe bei relativ geringem Stromverbrauch führt. Die durchgehenden, gleichmäßigen Segmente gewährleisten ein konsistentes und professionelles Erscheinungsbild der Zeichen ohne Lücken oder Unregelmäßigkeiten. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine gleichbleibende Helligkeit über Produktionschargen hinweg sicherstellt. Darüber hinaus bietet es einen breiten Betrachtungswinkel, der die Ablesbarkeit aus verschiedenen Positionen ermöglicht, und bietet eine zuverlässige Festkörpertechnologie ohne bewegliche Teile. Das Gehäuse ist außerdem bleifrei und entspricht damit modernen Umweltvorschriften (RoHS).

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese Anzeige eignet sich für eine Vielzahl von elektronischen Geräten, die numerische Anzeigen benötigen. Typische Anwendungen umfassen Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Oszilloskope), industrielle Steuerungspanels, medizinische Geräte, Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Waschmaschinen), Automobilarmaturenbretter (für Nachrüst- oder Zusatzanzeigen) sowie verschiedene Hobby- oder Prototyping-Projekte. Ihre ausgewogene Kombination aus Größe, Helligkeit und Zuverlässigkeit macht sie zu einer vielseitigen Wahl für kommerzielle und industrielle Embedded-Systeme.

2. Technische Parameter im Detail

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt angegebenen elektrischen und optischen Spezifikationen.

2.1 Fotometrische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Diedurchschnittliche Lichtstärke (Iv)wird mit einem Minimum von 125 µcd, einem typischen Wert von 400 µcd und keinem angegebenen Maximum spezifiziert, wenn sie mit einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA betrieben wird. Dies zeigt eine garantierte Mindesthelligkeit an, wobei die meisten Einheiten deutlich heller sind. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt 571 nm, und diedominante Wellenlänge (λd)beträgt 572 nm, beide gemessen bei IF=20mA. Diese Werte ordnen das emittierte Licht eindeutig in den grünen Bereich des sichtbaren Spektrums ein. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 15 nm, was die Reinheit der grünen Farbe beschreibt; eine schmalere Breite deutet auf eine monochromatischere Ausgabe hin. DasLichtstärke-Anpassungsverhältniswird mit maximal 2:1 für ähnliche Lichtbereiche angegeben, was bedeutet, dass der Helligkeitsunterschied zwischen zwei beliebigen Segmenten den Faktor zwei nicht überschreiten sollte, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu gewährleisten.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Bauteil. DieDurchlassspannung pro Segment (VF)hat einen typischen Wert von 2,6V und ein Maximum von 2,6V bei IF=20mA. Dies ist ein kritischer Parameter für das Design des strombegrenzenden Widerstandsnetzwerks. Derkontinuierliche Durchlassstrom pro Segmentist mit maximal 25 mA bewertet, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C über einer Umgebungstemperatur von 25°C. Dies bedeutet, dass der zulässige Strom mit steigender Temperatur abnimmt, um eine Überhitzung zu verhindern. EinSpitzen-Durchlassstromvon 60 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), was für Multiplexing oder zum Erreichen einer höheren momentanen Helligkeit genutzt werden kann. DieSperrspannung (VR)ist mit 5V bewertet, und derSperrstrom (IR)beträgt maximal 100 µA bei dieser Spannung, was die Leckage-Eigenschaften der Diode im ausgeschalteten Zustand anzeigt.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Aspekte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. DieVerlustleistung pro Segmentdarf 70 mW nicht überschreiten. DerBetriebstemperaturbereichliegt zwischen -35°C und +105°C, und derLagertemperaturbereichist identisch. Dieser weite Bereich macht das Bauteil für raue Umgebungen geeignet. Das Datenblatt spezifiziert auch Lötbedingungen: Die Einheit kann 260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene ausgesetzt werden. Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist während der PCB-Montage entscheidend, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu vermeiden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiert ist. Dies bezieht sich auf einen Fertigungsprozess, bei dem LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standard-Teststrom (typischerweise 1 mA, wie angegeben) sortiert werden. Die Einheiten werden in Bins mit definierten Minimal- und Maximalwerten für die Intensität gruppiert. Dies stellt sicher, dass Kunden Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsniveaus erhalten. Während die spezifischen Bin-Codes in diesem Auszug nicht detailliert sind, sollten Entwickler sich bewusst sein, dass eine solche Kategorisierung existiert und möglicherweise ein erforderlicher Bin für kritische Anwendungen spezifiziert werden muss, bei denen die Helligkeitsabstimmung zwischen mehreren Anzeigen entscheidend ist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auftypische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, umfassen Standardkurven für solche Bauteile typischerweise:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve): Diese nichtlineare Kurve zeigt, wie die Spannung mit dem Strom ansteigt. Sie ist wesentlich, um den korrekten Wert des Vorwiderstands zur Erzielung des gewünschten Betriebsstroms zu bestimmen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve): Diese zeigt die Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausgabe. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, kann aber bei höheren Strömen sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Das Verständnis dieses Deratings ist der Schlüssel für Designs, die in Hochtemperaturumgebungen arbeiten.
• Spektrale Verteilung: Ein Graph, der die relative Intensität des Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 571 nm.

Entwickler sollten diese Kurven, sofern verfügbar, konsultieren, um die Leistung zu optimieren und einen zuverlässigen Betrieb über die beabsichtigten Temperatur- und Strombereiche sicherzustellen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Abmessungen und Toleranzen

Die Gehäusezeichnung (referenziert, aber im Text nicht detailliert) würde die physikalische Kontur der Anzeige zeigen. Wichtige Hinweise aus dem Datenblatt besagen, dass alle Abmessungen in Millimetern angegeben sind, mit allgemeinen Toleranzen von ±0,25 mm (0,01"), sofern nicht anders angegeben. Eine spezifische Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm, was für das PCB-Footprint-Design wichtig ist, um eine korrekte Ausrichtung und Lötbarkeit sicherzustellen.

5.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 10-polige einreihige Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt eine gemeinsame Anoden-Konfiguration, bei der die Anoden aller LED-Segmente (A bis G und der Dezimalpunkt) intern mit zwei gemeinsamen Pins (Pin 3 und Pin 8) verbunden sind. Die einzelnen Segmentkathoden werden auf separate Pins herausgeführt. Diese Konfiguration ist üblich, da sie das Multiplexing beim Ansteuern mehrerer Ziffern vereinfacht, da die gemeinsamen Anoden geschaltet werden können, um auszuwählen, welche Ziffer aktiv ist.

Die Pinbelegungstabelle ist wie folgt:

1. Pin 1: Kathode E
2. Pin 2: Kathode D
3. Pin 3: Gemeinsame Anode
4. Pin 4: Kathode C
5. Pin 5: Kathode D.P. (Dezimalpunkt)
6. Pin 6: Kathode B
7. Pin 7: Kathode A
8. Pin 8: Gemeinsame Anode
9. Pin 9: Kathode F
10. Pin 10: Kathode G

5.3 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil ist eindeutig alsgemeinsame AnodeTyp gekennzeichnet. Physisch kann sich eine Kerbe, ein Punkt oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse befinden, um Pin 1 anzuzeigen. Entwickler müssen das Pinout-Diagramm mit dem physischen Gehäuse abgleichen, um die korrekte Ausrichtung während der PCB-Montage sicherzustellen. Eine falsche Polarität verhindert, dass die Anzeige leuchtet.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre Anleitung betrifft den Lötprozess. Die Komponente kann Wellen- oder Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von260°C für maximal 3 Sekundenstandhalten, gemessen an einem Punkt 1,6 mm (1/16") unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein Standard-JEDEC-Profil. Es ist entscheidend, Lötzeit und -temperatur zu kontrollieren, um ein Verziehen des Kunststoffgehäuses oder eine Beschädigung der internen Bonddrähte durch übermäßige Hitze zu verhindern. Vorheizen wird empfohlen, um thermischen Schock zu minimieren. Nach dem Löten sollte die Anzeige natürlich abkühlen. Vermeiden Sie mechanische Belastung der Pins oder der Vorderseite der Anzeige während der Handhabung und Montage.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Die Artikelnummer istLTS-5601AJG-J. Eine typische Aufschlüsselung einer solchen Artikelnummer könnte sein: LTS (Produktfamilie), 5601 (Größe/Code), A (Farbe/Helligkeits-Bin?), J (Gehäusetyp?), G (Grün), -J (Suffix für Varianten wie Dezimalpunkt rechts). Das Datenblatt bestätigt die Beschreibung als "AlInGaP Grün Gemeinsame Anode, Dezimalpunkt rechts." Dies zeigt an, dass der Dezimalpunkt auf der rechten Seite der Ziffer positioniert ist. Anzeigen werden typischerweise in antistatischen Röhrchen oder Trays geliefert, um die Pins zu schützen und elektrostatische Entladungsschäden während des Versands und der Handhabung zu verhindern.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Für eine gemeinsame Anoden-Anzeige beinhaltet die Treiberschaltung typischerweise das Verbinden des gemeinsamen Anoden-Pins mit der positiven Versorgungsspannung (Vcc) über einen strombegrenzenden Widerstand oder einen Transistorschalter (für Multiplexing). Jeder einzelne Kathoden-Pin (A-G, DP) wird dann mit dem Ausgang eines Treiber-ICs verbunden, wie z.B. einem 7-Segment-Decoder/Treiber (z.B. 74LS47 für BCD-Eingang) oder einem Mikrocontroller-GPIO-Pin. Der Treiber zieht Strom auf Masse, um das Segment zu beleuchten. Der Wert des strombegrenzenden Widerstands wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung der LED (typisch 2,6V) und IF der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 10-20 mA) ist.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung: Verwenden Sie stets Vorwiderstände für jedes Segment oder einen Konstantstromtreiber. Schließen Sie die LED niemals direkt an eine Spannungsquelle an.
• Multiplexing: Um mehrere Ziffern anzusteuern, multiplexen Sie die gemeinsamen Anoden mit einer hohen Frequenz (z.B. >100 Hz). Dies reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins erheblich.
• Verlustleistung: Stellen Sie sicher, dass die gesamte Verlustleistung (IF * VF * Anzahl leuchtender Segmente) die thermischen Grenzen des Gehäuses nicht überschreitet, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.
• Betrachtungswinkel: Montieren Sie die Anzeige unter Berücksichtigung des spezifizierten breiten Betrachtungswinkels, um sicherzustellen, dass die Zielgruppe sie klar sehen kann.
• ESD-Schutz:** Obwohl nicht explizit angegeben, sind LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Gehen Sie während der Montage mit entsprechenden ESD-Vorsichtsmaßnahmen um.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP (Galliumphosphid) grünen LEDs bietet die in dieser Anzeige verwendete AlInGaP-Technologie eine deutlich höhere Lumenausbeute, was zu einer helleren Ausgabe bei gleichem Strom oder gleichwertiger Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Im Vergleich zu Blue-Chip + Phosphor weißen LEDs hat diese monochromatische grüne LED ein schmaleres Spektrum und potenziell höhere Effizienz für Anwendungen, bei denen nur grünes Licht benötigt wird. Die Ziffernhöhe von 0,56 Zoll ist eine gängige Größe, die einen guten Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Platinenplatzverbrauch bietet, größer als 0,3-Zoll-Anzeigen für bessere Sichtbarkeit, aber kleiner als 1-Zoll-Anzeigen für Kompaktheit.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der Unterschied zwischen gemeinsamer Anode und gemeinsamer Kathode?

A: Bei einer gemeinsamen Anoden-Anzeige sind alle Segmentanoden miteinander verbunden und an Vcc angeschlossen, und Segmente werden eingeschaltet, indem ihre Kathoden auf LOW (Masse) gezogen werden. Bei einer gemeinsamen Kathoden-Anzeige sind alle Kathoden mit Masse verbunden, und Segmente werden eingeschaltet, indem eine HIGH-Spannung (Vcc) an ihre Anoden angelegt wird. Die Treiberschaltung unterscheidet sich entsprechend.

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

A: Ein typischer Mikrocontroller-GPIO-Pin kann nur 20-25 mA senken oder liefern. Sie können ein einzelnes Segment direkt ansteuern, wenn Sie einen Vorwiderstand einbauen und innerhalb der Stromgrenzen des MCU bleiben. Für mehrere Segmente oder Multiplexing verwenden Sie dedizierte Treiber-ICs oder Transistor-Arrays, um den höheren kumulativen Strom zu bewältigen.

F: Das Datenblatt listet zwei gemeinsame Anoden-Pins (3 und 8) auf. Sollte ich beide anschließen?

A: Ja, für maximale Zuverlässigkeit und Stromverteilung wird empfohlen, beide gemeinsamen Anoden-Pins mit der Stromversorgung zu verbinden. Dies hilft, die Stromlast auszugleichen, insbesondere wenn mehrere Segmente gleichzeitig beleuchtet sind.

F: Wie berechne ich den Widerstandswert für eine 5V-Versorgung und 10 mA Segmentstrom?

A: Mit VF(typ) = 2,6V: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohm. Ein Standard-220- oder 270-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Überprüfen Sie stets Helligkeit und Strom im tatsächlichen Schaltkreis.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Projekt: Einfache digitale Voltmeter-Anzeige

In einem einfachen digitalen Voltmeter, das auf einem Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) basiert, kann die LTS-5601AJG-J verwendet werden, um die gemessene Spannung anzuzeigen. Der Mikrocontroller liest den ADC-Wert, wandelt ihn in eine Spannung um und formatiert ihn in Ziffern (z.B. "12,5"). Unter Verwendung einer Multiplexing-Technik würde der MCU sequentiell die gemeinsame Anode jeder Ziffer aktivieren (für eine mehrstellige Anzeige aus mehreren Einheiten) und das Kathodenmuster für die entsprechenden Segmentdaten dieser Ziffer ausgeben. Ein Treiber-IC wie der MAX7219 könnte verwendet werden, um die Schnittstelle zu vereinfachen und sowohl Multiplexing als auch Stromsteuerung für den Mikrocontroller zu übernehmen. Die hohe Helligkeit der AlInGaP-Segmente stellt sicher, dass die Anzeige auch in gut beleuchteten Umgebungen klar ist.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die LTS-5601AJG-J basiert aufAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang des LED-Chips angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall grün bei etwa 571-572 nm. Die Chips sind auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat montiert, was hilft, das Licht durch die Oberseite des Chips zu lenken. Der graue Frontfilter absorbiert Umgebungslicht, verbessert den Kontrast durch Reduzierung von Reflexionen und lässt die beleuchteten grünen Segmente lebendiger erscheinen.

13. Technologietrends

Während diskrete Siebensegmentanzeigen für viele Anwendungen nach wie vor wichtig sind, geht der allgemeine Trend in der Displaytechnologie in Richtung Integration und Flexibilität. Dazu gehört das Wachstum von LED-Punktmatrixanzeigen und OLEDs, die beliebige Grafiken und Zeichen anzeigen können. Für dedizierte numerische Anzeigen werden Siebensegment-LEDs wie die LTS-5601AJG-J jedoch weiterhin aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit, niedrigen Kosten und außergewöhnlichen Lesbarkeit bevorzugt. Fortschritte bei LED-Materialien, wie verbessertes AlInGaP und InGaN (für Blau/Grün), treiben Effizienz und Helligkeit weiter nach oben. Darüber hinaus gibt es einen ständigen Trend zur Miniaturisierung und zu Oberflächenmontage-Gehäusen, obwohl Durchstecktypen wie dieser aufgrund ihrer Robustheit und Prototyping-Freundlichkeit weiterhin bestehen bleiben.