Technisches Datenblatt für 0,28-Zoll Vierfach-Sieben-Segment-LED-Anzeige - Ziffernhöhe 7mm - Super Rot - Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt detailliert die Spezifikationen einer vierstelligen Sieben-Segment-LED-Anzeige mit einer Ziffernhöhe von 0,28 Zoll (7 mm). Das Bauteil ist für Anwendungen konzipiert, die klare, helle numerische Anzeigen mit ausgezeichneter Sichtbarkeit erfordern. Es nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für seine Leuchtelemente, die speziell für die Erzeugung einer Super-Rot-Farbe entwickelt wurde. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte und weiße Segmente, was zu einem hohen Kontrast und einem überlegenen Zeichenbild unter verschiedenen Lichtverhältnissen beiträgt.

Das zentrale Designkonzept konzentriert sich auf die Bereitstellung einer zuverlässigen, festkörperbasierten Lösung mit geringem Leistungsbedarf, was sie für eine breite Palette von Konsum-, Industrie- und Messgeräteprodukten geeignet macht, bei denen die numerische Datenanzeige entscheidend ist.

2. Hauptmerkmale und Vorteile

Die Anzeige vereint mehrere Designmerkmale, die ihre Leistung und Benutzerfreundlichkeit verbessern:

• Ziffernhöhe:0,28 Zoll (7,0 mm), bietet eine ausgewogene Größe für gute Lesbarkeit ohne übermäßigen Platzverbrauch auf dem Panel.
• Segmentdesign:Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente gewährleisten eine konsistente Ausleuchtung und ein professionelles, sauberes Zeichenbild.
• Liefert hohe Helligkeit und hohen Kontrast, ermöglicht durch die AlInGaP-Chips und das Grau/Weiß-Design der Frontplatte/Segmente.Betrachtungswinkel:
• Ein großer Betrachtungswinkel stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Positionen zum Benutzer hin lesbar bleibt.Niedriger Leistungsbetrieb:
• Für effiziente Lichtausbeute im Verhältnis zur Eingangsleistung ausgelegt, geeignet für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen.Zuverlässigkeit:
• Als Festkörperbauteil bietet sie im Vergleich zu mechanischen Anzeigen eine hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer.Binning:
• Die Lichtstärke wird kategorisiert (gebinnt), was eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Einheiten in einer Produktionscharge ermöglicht.3. Detaillierte technische Spezifikationen

3.1 Elektrische und optische Kenngrößen

Die Leistung der Anzeige ist unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (T

) von 25°C definiert. Zu den wichtigsten Parametern gehören:_AMittlere Lichtstärke (I

• ):_VLiegt zwischen einem Minimum von 200 µcd und typischen 600 µcd bei einem Durchlassstrom (I) von 1 mA pro Segment. Dieser Parameter wird mit einem Sensor gemessen, der gefiltert ist, um die CIE photopische Augenempfindlichkeitskurve anzunähern._FSpitzen-Emissionswellenlänge (λ
• ):_pTypisch 639 nm, definiert den primären Farbpunkt der Super-Rot-Emission.Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):
• Etwa 20 nm, gibt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an.Dominante Wellenlänge (λ
• ):_dTypisch 631 nm, eine weitere wichtige Kenngröße zur Spezifizierung der wahrgenommenen Farbe.Durchlassspannung pro Segment (V
• ):_FTypisch 2,6 V mit einem Maximum von 2,6 V bei I= 20 mA. Dies ist entscheidend für den Entwurf der Treiberschaltung._FSperrstrom pro Segment (I
• ):_RMaximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung (V) von 5 V._RLichtstärke-Abgleichverhältnis (I
• V-m_):Ein maximales Verhältnis von 2:1, das eine angemessene Gleichmäßigkeit der Helligkeit zwischen verschiedenen Segmenten derselben Ziffer oder über Ziffern hinweg gewährleistet.3.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen wird nicht empfohlen.

Verlustleistung pro Segment:

• Maximal 70 mW.Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:
• Maximal 90 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).Dauer-Durchlassstrom pro Segment:
• Maximal 25 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,33 mA/°C mit steigender Temperatur.Sperrspannung pro Segment:
• Maximal 5 V.Betriebstemperaturbereich:
• -35°C bis +85°C.Lagertemperaturbereich:
• -35°C bis +85°C.Löttemperatur:
• Das Bauteil kann eine Löttemperatur von 260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene widerstehen.4. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil ist in einem Standard-LED-Anzeigegehäuse erhältlich. Die bereitgestellte Maßzeichnung gibt den genauen physischen Bauraum an, einschließlich des Abstands zwischen den Ziffern, der Gesamthöhe, -breite, -tiefe sowie der Position und des Durchmessers der Pins. Alle Maße sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Diese Informationen sind entscheidend für das Leiterplattenlayout und die mechanische Integration in das Gehäuse des Endprodukts.

5. Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 16-polige Konfiguration. Sie ist als

multiplexed common cathodeTyp konfiguriert. Das bedeutet, die Kathode jeder Ziffer ist separat angeschlossen, während die Anoden für entsprechende Segmente (z.B. alle 'A'-Segmente) über die Ziffern hinweg miteinander verbunden sind. Diese Architektur ermöglicht Multiplexing, bei dem die Ziffern nacheinander in schneller Folge beleuchtet werden, was die Gesamtzahl der benötigten Treiberpins und den Gesamtleistungsverbrauch reduziert.Die Pinbelegung ist wie folgt:

Pin 1: Gemeinsame Kathode (Ziffer 1)

• Pin 2: Anode für Segment C und L3
• Pin 3: Anode für Dezimalpunkt (D.P.)
• Pin 5: Anode für Segment E
• Pin 6: Anode für Segment D
• Pin 7: Anode für Segment G
• Pin 8: Gemeinsame Kathode (Ziffer 4)
• Pin 11: Gemeinsame Kathode (Ziffer 3)
• Pin 12: Gemeinsame Kathode für Indikatoren L1, L2, L3
• Pin 13: Anode für Segment A und L1
• Pin 14: Gemeinsame Kathode (Ziffer 2)
• Pin 15: Anode für Segment B und L2
• Pin 16: Anode für Segment F
• Die Pins 4, 9, 10 sind als "Keine Verbindung" oder "Kein Pin" gekennzeichnet.
• Ein internes Schaltbild zeigt typischerweise die Verschaltung der LED-Chips für jedes Segment und jede Ziffer und verdeutlicht die gemultiplexten Common-Cathode-Struktur.

6. Erläuterung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass die Bauteile "nach Lichtstärke kategorisiert" sind. Dies bezieht sich auf einen Binning- oder Sortierprozess basierend auf der gemessenen Lichtausbeute. Während der Fertigung treten geringfügige Schwankungen auf. Durch das Testen und Gruppieren von Einheiten in spezifische Intensitäts-Bins (z.B. einen Bereich von µcd-Werten) können Hersteller und Designer sicherstellen, dass alle in einem einzelnen Produkt oder einer Produktionscharge verwendeten Anzeigen sehr ähnliche Helligkeitsniveaus aufweisen. Dies verhindert auffällige Unterschiede in der Anzeigeintensität zwischen den Einheiten, was für die Produktqualität und das Nutzererlebnis entscheidend ist. Designer sollten beim Bestellen den erforderlichen Bin angeben, um Konsistenz zu gewährleisten.

7. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Während die spezifischen Graphen im Text nicht detailliert sind, sind solche Kurven, die typischerweise in vollständigen Datenblättern enthalten sind, für das Design von entscheidender Bedeutung:

Durchlassstrom (I

• ) vs. Durchlassspannung (V_F):_FDiese I-V-Kennlinie zeigt den nichtlinearen Zusammenhang und hilft, den geeigneten Vorwiderstand oder die Einstellung des Konstantstromtreibers für eine gegebene Versorgungsspannung zu bestimmen.Lichtstärke (I
• ) vs. Durchlassstrom (I_V):_FDiese Kurve zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom ansteigt, oft bei höheren Strömen in sublinearer Weise, und informiert über Entscheidungen zum Treiberstrom für gewünschte Helligkeit vs. Effizienz.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:
• Zeigt, wie die Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur der LED abnimmt. Dies ist kritisch für Anwendungen, die in Hochtemperaturumgebungen betrieben werden.Spektrale Verteilung:
• Ein Graph der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, der visuell die Spitzen- (639 nm) und Halbwertsbreiten- (20 nm) Spezifikationen bestätigt.8. Löt- und Montagerichtlinien

Basierend auf den absoluten Maximalwerten kann das Bauteil Wellen- oder Reflow-Lötprozessen standhalten. Der spezifizierte Schlüsselparameter ist das Löttemperaturprofil: 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (1,6 mm) unterhalb der Auflageebene. Dies entspricht gängigen bleifreien Lötprofilen. Designer und Montagebetriebe müssen sicherstellen, dass ihre Lötprozesse diese thermische Belastung nicht überschreiten, um Schäden an den internen Bonddrähten oder den LED-Chips selbst zu verhindern. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden.

9. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

9.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige eignet sich gut für jedes Gerät, das eine klare, zuverlässige numerische Anzeige erfordert:

Test- und Messgeräte:

• Multimeter, Oszilloskope, Netzteile, Frequenzzähler.Industriesteuerungen:
• Pultinstrumente, Prozessanzeiger, Timer-Anzeigen, Zähleranzeigen.Unterhaltungselektronik:
• Audio-Geräte (Verstärker, Receiver), Küchengeräte, Uhren.Automotive Aftermarket:
• Instrumente und Diagnosewerkzeuge (sofern die Umgebungsspezifikationen geeignet sind).Medizinische Geräte:
• Patientenmonitore, Diagnosegeräte (unterliegen zusätzlichen regulatorischen Anforderungen).9.2 Designüberlegungen

Treiberschaltung:

• Muss Multiplexing für die Common-Cathode-Ziffern implementieren. Dies erfordert einen Mikrocontroller oder einen dedizierten Treiber-IC, der in der Lage ist, sequentiell Strom für die Kathode jeder Ziffer zu senken, während er Strom zu den entsprechenden Segmentanoden liefert. Eine ordnungsgemäße Strombegrenzung (über Widerstände oder Konstantstromtreiber) ist basierend auf Vund dem gewünschten I_Fentscheidend._F.
• Helligkeitssteuerung:Die Helligkeit kann durch Anpassen des Spitzen-Durchlassstroms (innerhalb der Grenzwerte) oder, häufiger in gemultiplexten Designs, durch Variieren des Tastverhältnisses des Multiplexsignals (PWM) gesteuert werden.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist ein Vorteil, aber das mechanische Design sollte dennoch die Hauptsichtlinien des Benutzers berücksichtigen.
• Thermisches Management:Obwohl der Leistungsbedarf gering ist, kann ein Dauerbetrieb bei hohen Umgebungstemperaturen nahe dem Maximalwert eine Reduzierung des Durchlassstroms gemäß Spezifikation (0,33 mA/°C über 25°C) erfordern, um die Zuverlässigkeit zu erhalten und eine beschleunigte Lichtstromabnahme zu verhindern.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das primäre Unterscheidungsmerkmal dieser Anzeige ist die Verwendung vonAlInGaPTechnologie für die Super-Rot-Farbe. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Eingangsstrom oder äquivalenter Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Es bietet im Allgemeinen auch eine bessere Temperaturstabilität und Farbreinheit. Die graue Frontplatte mit weißen Segmenten ist eine spezifische Designwahl zur Maximierung des Kontrasts, was einen Vorteil gegenüber rein roten oder grünen Anzeigen bei hohen Umgebungslichtverhältnissen bieten kann.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der "Keine Verbindung"-Pins?

A: Es sind physisch vorhandene Pins, die nicht elektrisch mit einem internen Element verbunden sind. Sie können für mechanische Stabilität während des Lötens oder zur Anpassung an einen standardmäßigen Gehäusefußabdruck verwendet werden. Sie dürfen nicht für elektrische Verbindungen verwendet werden.

F: Wie berechne ich den Vorwiderstand für ein Segment?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung, typische V_Fvon 2,6V und gewünschtem I_Fvon 20 mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Verwenden Sie für ein konservatives Design zur Vermeidung von Überstrom immer den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt.

F: Kann ich diese Anzeige ohne Multiplexing ansteuern?

A: Direktansteuerung (statische Ansteuerung) ist theoretisch möglich, indem jedes Segment jeder Ziffer einzeln angesprochen wird, aber es würde eine sehr hohe Anzahl von I/O-Pins erfordern (4 Ziffern * 7 Segmente + Dezimalpunkt + Indikatoren = über 30 Pins) und ist höchst ineffizient. Multiplexing ist die vorgesehene und praktische Methode.

F: Was bedeutet "Lichtstärke-Abgleichverhältnis 2:1"?

A: Es bedeutet, dass die gemessene Lichtstärke eines beliebigen Segments oder einer beliebigen Ziffer unter denselben Testbedingungen nicht mehr als das Doppelte der Intensität eines anderen Segments oder einer anderen Ziffer beträgt. Es definiert die maximal zulässige Variation innerhalb eines Bauteils.

12. Funktionsprinzip

Eine Sieben-Segment-Anzeige besteht aus sieben rechteckigen LED-Segmenten (bezeichnet mit A bis G), die in einer '8'-Form angeordnet sind, plus einer zusätzlichen kreisförmigen LED für einen Dezimalpunkt (DP). Durch selektives Beleuchten spezifischer Kombinationen dieser Segmente können alle Dezimalziffern (0-9) und einige Buchstaben dargestellt werden. In einem gemultiplexten Common-Cathode-Design wie diesem sind alle Anoden eines bestimmten Segmenttyps über alle Ziffern hinweg miteinander verbunden (z.B. alle 'A'-Segment-Anoden). Jede Ziffer hat ihre eigene separate Kathodenverbindung. Um eine Zahl anzuzeigen, aktiviert der Mikrocontroller die Anodenleitungen, die den für diese Ziffer benötigten Segmenten entsprechen, und aktiviert gleichzeitig die Kathodenleitung für diese spezifische Ziffer (setzt sie auf Low/senkt Strom). Er hält dies für eine kurze Zeit (z.B. 1-5 ms), geht dann zur nächsten Ziffer über und durchläuft alle Ziffern schnell. Die Nachbildwirkung des menschlichen Auges verschmilzt diese schnellen Impulse zu einer stabilen, scheinbar kontinuierlich beleuchteten mehrstelligen Zahl.

13. Branchentrends und Kontext

Während Sieben-Segment-LED-Anzeigen eine robuste, kostengünstige und hochzuverlässige Lösung für numerische Anzeigen bleiben, hat die Branche ein paralleles Wachstum alternativer Technologien erlebt. Punktmatrix-OLED- und LCD-Anzeigen bieten eine weitaus größere Flexibilität für die Anzeige alphanumerischer Zeichen, Symbole und sogar einfacher Grafiken. Für Anwendungen, bei denen nur Zahlen mit größter Klarheit, Helligkeit, großem Betrachtungswinkel und einfacher Schnittstelle angezeigt werden müssen, bleiben LED-Sieben-Segment-Anzeigen wie diese jedoch eine bevorzugte Wahl. Der Trend in diesem Segment geht hin zu effizienteren Materialien (wie AlInGaP, das ältere ersetzt), niedrigeren Betriebsspannungen, kleineren Gehäusegrößen für höhere Dichte und integrierter Treiberschaltung zur Vereinfachung des Designs. Das hier beschriebene Bauteil stellt eine ausgereifte und optimierte Implementierung dieser beständigen Technologie dar.