LTS-546AKF Sieben-Segment-LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 13,2mm - Gelb-Orange - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-546AKF ist eine einstellige Sieben-Segment-Alphanumerikanzeige, die für Anwendungen konzipiert ist, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung von Ziffern (0-9) und einigen Buchstaben mithilfe individuell ansteuerbarer LED-Segmente. Die Kerntechnologie nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitermaterial, um ein markantes gelb-oranges Licht zu erzeugen. Dieses Bauteil zeichnet sich durch eine Ziffernhöhe von 0,52 Zoll (13,2 mm) aus und bietet einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und kompakter Bauweise. Es verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Die Anzeige verwendet eine Common-Anode-Konfiguration, was die Ansteuerschaltung in vielen mikrocontrollerbasierten Systemen vereinfacht.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser Anzeige ergeben sich aus ihrer AlInGaP-LED-Technologie und ihrem Design. Sie bietet hohe Helligkeit und ausgezeichneten Kontrast, was auch in gut beleuchteten Umgebungen für gute Sichtbarkeit sorgt. Der große Betrachtungswinkel ermöglicht es, die angezeigten Informationen aus verschiedenen Positionen abzulesen. Darüber hinaus zeichnet sie sich durch hohe Zuverlässigkeit im Festkörperbetrieb mit langer Lebensdauer und geringem Stromverbrauch im Vergleich zu älteren Anzeigetechnologien wie Glühlampen oder Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen aus. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert und wird in einer bleifreien Bauform angeboten, die der RoHS-Richtlinie entspricht. Die primären Zielmärkte umfassen Industrie-Bedienfelder, Mess- und Prüfgeräte, Haushaltsgeräte, Automobil-Armaturenbretter (für Sekundäranzeigen) und jedes eingebettete System, das einen zuverlässigen, wartungsarmen numerischen Indikator benötigt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt aufgeführten wichtigsten elektrischen und optischen Parameter und erläutert deren Bedeutung für Entwicklungsingenieure.

2.1 Lichttechnische und optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Diemittlere Lichtstärke (Iv)wird mit einem typischen Wert von 1400 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA angegeben. Dieser Parameter, gemessen mit einem Filter, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht, gibt die wahrgenommene Helligkeit an. Der weite Bereich (Min: 500, Max: nicht spezifiziert) deutet auf einen Binning-Prozess für die Intensität hin. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt 611 nm, und diedominante Wellenlänge (λd)beträgt 605 nm bei IF=20mA. Diese Werte definieren den gelb-orangefarbenen Farbpunkt. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)von 17 nm gibt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an; eine schmalere Breite würde eine gesättigtere Farbe bedeuten. DasLichtstärke-Anpassungsverhältnisvon 2:1 (max.) für ähnliche Lichtflächen ist entscheidend für ein gleichmäßiges Erscheinungsbild aller Segmente einer Ziffer und stellt sicher, dass kein Segment merklich dunkler oder heller als seine Nachbarn erscheint.

2.2 Elektrische und thermische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen. DieDurchlassspannung pro Segment (VF)hat einen typischen Wert von 2,6V bei IF=20mA. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Ansteuerschaltung diese Spannung bereitstellen kann. DieAbsolute Maximalwertesetzen harte Grenzen: eine maximale Verlustleistung von 70mW pro Segment und einen Spitzen-Durchlassstrom von 60mA (bei 1kHz, 10% Tastverhältnis). Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment wird von 25mA bei 25°C um 0,33 mA/°C reduziert, was bedeutet, dass der sichere Betriebsstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt, um thermische Schäden zu verhindern. DerBetriebs- und Lagertemperaturbereichliegt bei -35°C bis +85°C und definiert die Umweltbeständigkeit des Bauteils. DerSperrstrom (IR)ist mit maximal 100 µA bei VR=5V spezifiziert, aber das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass ein Betrieb mit Sperrspannung nicht kontinuierlich erfolgen darf.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Während der vorliegende Datenblattauszug kein formales Multi-Parameter-Binning-System, wie es bei weißen LEDs üblich ist, detailliert beschreibt, deutet er auf eine Kategorisierung basierend auf wichtigen Leistungskennzahlen hin. Das primäre Binning scheint für dieLichtstärkezu erfolgen, da das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Das bedeutet, die Einheiten werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standard-Teststrom (wahrscheinlich 1mA oder 20mA) sortiert und verkauft, um Konsistenz innerhalb einer gekauften Charge sicherzustellen. Obwohl für dieses Modell nicht explizit angegeben, können AlInGaP-LEDs auch nachDurchlassspannung (VF)gebinnet werden, um den Entwurf von Vorwiderständen in Parallelschaltungen zu vereinfachen, sowie nach präziserdominanter Wellenlänge (λd), um ein einheitliches Farbbild über alle Ziffern einer Mehrfachanzeige zu garantieren. Entwickler sollten den Hersteller für spezifische Binning-Codes und verfügbare Bereiche konsultieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, können wir ihren Standardinhalt und Nutzen ableiten. Eine typischeKurve der relativen Lichtstärke über dem Durchlassstrom (IV-IF)würde zeigen, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, normalerweise in einer sublinearen Weise, und hilft so, den Treiberstrom für gewünschte Helligkeit gegenüber Effizienz zu optimieren. EineKurve der Durchlassspannung über dem Durchlassstrom (VF-IF)ist für den Entwurf des korrekten Vorwiderstands oder Konstantstromtreibers unerlässlich. DieKurve der relativen Lichtstärke über der Umgebungstemperaturwürde die thermische Reduzierung der Lichtleistung veranschaulichen, was für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen kritisch ist. Schließlich würde einspektrales Leistungsdichtediagrammdie Spitzenwellenlänge und spektrale Halbwertsbreite visuell darstellen. Diese Kurven sind wichtige Werkzeuge, um die Leistung unter nicht-standardisierten Bedingungen vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die mechanische Zeichnung definiert die physikalische Bauform. Die Anzeige hat eine Ziffernhöhe von 13,2mm (0,52 Zoll). Die Gehäuseabmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm angegeben. Das Bauteil verfügt über 10 Pins mit einem Rastermaß von 0,1 Zoll (2,54mm), einem gängigen Standard für Durchsteckbauteile. Die Zeichnung zeigt typischerweise die Gesamtlänge, -breite und -höhe des Gehäuses, die Auflageebene und den empfohlenen PCB-Freiraum. Eine klare Polaritätskennzeichnung wird durch die Pinbelegungstabelle und das interne Schaltbild bereitgestellt, das die Common-Anode-Konfiguration zeigt. Die Beschreibung "graue Front und weiße Segmente" bestätigt das ästhetische Design der Frontplatte.

5.1 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Pinbelegung ist klar definiert: Die Pins 3 und 8 sind die gemeinsamen Anoden. Die Kathoden für die Segmente E, D, C, Dezimalpunkt (D.P.), B, A, F und G sind mit den Pins 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 bzw. 10 verbunden. Das interne Schaltbild bestätigt eine Common-Anode-Struktur, bei der alle Anoden der LED-Segmente intern mit den beiden gemeinsamen Anoden-Pins verbunden sind. Um ein Segment zu beleuchten, muss sein entsprechender Kathoden-Pin auf niedriges Potential (Masse oder Stromsenke) gezogen werden, während eine positive Spannung an den gemeinsamen Anoden-Pin(s) angelegt wird. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, wenn Mikrocontroller-Ports als Open-Drain konfiguriert sind oder wenn Low-Side-Treibertransistoren verwendet werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert Lötbedingungen: "1/16 Zoll unter der Auflageebene für 3 Sekunden bei 260°C." Dies ist ein kritischer Parameter für Wellenlötprozesse. Es gibt an, dass die Anschlüsse bis zu einer Tiefe von etwa 1,6mm (1/16") unter dem Kunststoffgehäuse der Anzeige für nicht mehr als 3 Sekunden in die Lötwelle eingetaucht werden sollten, wobei die Lötbadtemperatur bei 260°C liegt. Das Überschreiten dieser Grenzwerte kann die internen Bonddrähte oder das Kunststoffgehäuse beschädigen. Für manuelles Löten sollte ein temperaturgeregeltes Lötgerät mit minimaler Kontaktzeit verwendet werden. Für Reflow-Löten wäre ein Standard-Bleifrei-Profil mit einer Spitzentemperatur um 260°C anwendbar, aber die spezifische thermische Masse des Bauteils muss berücksichtigt werden. Der Lagerungstemperaturbereich (-35°C bis +85°C) sollte auch vor der Montage eingehalten werden, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern.

7. Verpackung und Bestellinformationen

Der primäre Bestellcode istLTS-546AKF. Das Suffix "AKF" kodiert wahrscheinlich spezifische Attribute wie Farbe (Gelb-Orange), Ziffernhöhe und Gehäusetyp. Der Datenblattkopf erwähnt, dass es sich um eine "bleifreie Bauform (gemäß RoHS)" handelt. Die Standardverpackung für solche Durchsteckbauteile erfolgt typischerweise in antistatischen Röhrchen oder Trays, die dann in größeren Kartons oder auf Spulen für den Massenversand platziert werden. Die Stückzahl pro Röhrchen oder Spule ist ein Standardwert (z.B. 50 oder 100 Stück), würde aber mit dem Distributor oder Hersteller bestätigt. Etiketten auf der Verpackung enthalten die Teilenummer, Menge, Datumscode und möglicherweise den Lichtstärke-Binning-Code.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine einzelne, gut lesbare Ziffer erfordert. Häufige Anwendungen sind: Panel-Meter für Spannung, Strom oder Temperatur; Digitaluhren und Timer; Anzeigetafeln; Produktionszähler; Einstellskalen an Industriemaschinen; und Statusanzeigen auf Unterhaltungselektronik (z.B. Kanalnummer an einem älteren Radio). Ihr großer Temperaturbereich macht sie sowohl für Innenräume als auch für einige geschützte Außenumgebungen geeignet.

8.2 Designüberlegungen und Schaltungstechnik

Bei der Integration der LTS-546AKF müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden.Strombegrenzung:Ein Vorwiderstand muss für jedes Segment oder für die gemeinsame Anode verwendet werden, um den Durchlassstrom auf einen sicheren Wert zu begrenzen (z.B. 10-20mA für einen Kompromiss zwischen Helligkeit und Lebensdauer). Der Widerstandswert wird mit R = (Vcc - VF) / IF berechnet.Ansteuerungsmethode:Sie kann direkt von Mikrocontroller-GPIO-Pins angesteuert werden, wenn diese ausreichend Strom senken können (die Senkfähigkeit des MCU-Ports prüfen). Für höhere Ströme oder zum Multiplexen mehrerer Ziffern werden dedizierte Treiber-ICs empfohlen (z.B. 74HC595 Schieberegister mit Strombegrenzung oder spezielle LED-Treiberchips wie der MAX7219).Multiplexing:Obwohl dies ein einstelliges Bauteil ist, gilt das Prinzip bei der Verwendung mehrerer Einheiten. Multiplexing spart I/O-Pins, indem jeweils eine Ziffer schnell beleuchtet wird. Das Common-Anode-Design ist hierfür gut geeignet, wobei die Anoden durch Transistoren geschaltet und die Kathoden durch ein dauerhaftes Muster angesteuert werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu anderen Sieben-Segment-Technologien bieten AlInGaP-LEDs deutliche Vorteile. Gegenüber älterenroten GaAsP- oder GaP-LEDsbietet AlInGaP eine deutlich höhere Effizienz und Helligkeit, was zu besserer Sichtbarkeit führt. Im Vergleich zublauen/weißen GaN-basierten LEDs mit Filternzur Erzielung anderer Farben hat AlInGaP ein schmaleres Spektrum, was zu höherer Farbreinheit und oft höherer Effizienz für seine Zielfarbe (Gelb-Orange) führt. GegenüberLCD-Anzeigenist diese LED-Anzeige selbstleuchtend, d.h. sie erzeugt ihr eigenes Licht und ist daher im Dunkeln ohne Hintergrundbeleuchtung gut sichtbar, und hat einen viel größeren Betrachtungswinkel und eine schnellere Ansprechzeit. Ihr Hauptnachteil ist der höhere Stromverbrauch pro Segment im Vergleich zu einem LCD.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstandswert sollte ich verwenden, um ein Segment mit 20mA bei einer 5V-Versorgung zu betreiben?

A: Unter Verwendung des typischen VF von 2,6V: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohm. Ein Standard-120Ω-Widerstand wäre geeignet.

F: Kann ich die beiden gemeinsamen Anoden-Pins miteinander verbinden?

A: Ja, sie sind intern verbunden. Das Verbinden beider mit der Ansteuerschaltung kann helfen, den Strom zu verteilen und die Zuverlässigkeit zu verbessern.

F: Der maximale Dauerstrom beträgt 25mA bei 25°C. Wie hoch ist er bei 70°C?

A: Die Reduzierung beträgt 0,33 mA/°C. Der Temperaturanstieg beträgt 70 - 25 = 45°C. Stromreduktion = 45 * 0,33mA ≈ 14,85mA. Maximaler Strom ≈ 25mA - 14,85mA = 10,15mA. Sie sollten bei hohen Temperaturen deutlich unter diesem Wert arbeiten.

F: Warum ist die Sperrstrom-Testbedingung (VR=5V) spezifiziert, wenn ich es nicht in Sperrrichtung betreiben darf?

A: Dies ist ein Qualitäts- und Leckagetestparameter. Ein hoher Sperrstrom könnte auf eine beschädigte Sperrschicht hinweisen. Er stellt die Bauteilintegrität sicher, nicht einen funktionalen Betriebsmodus.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer einfachen digitalen Thermometeranzeige mit einem Mikrocontroller. Der Temperatursensor (z.B. ein Thermistor oder digitaler Sensor wie DS18B20) liefert einen Wert an den MCU. Der MCU wandelt diesen in eine Ziffer (0-9) um und aktiviert die entsprechenden Segmente der LTS-546AKF über seine GPIO-Ports. Ein Vorwiderstand wird in Reihe mit dem gemeinsamen Anodenanschluss geschaltet. Der MCU-Code enthält eine Nachschlagetabelle, die den Ziffernwert (0-9) auf ein 7-Bit-Muster abbildet, das die Kathoden-Pins (A-G) steuert. Der Dezimalpunkt (Pin 5) könnte verwendet werden, um Zehntelgrade anzuzeigen, falls benötigt. Dies zeigt eine unkomplizierte, zuverlässige Anzeigelösung für eingebettete Systeme.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Sieben-Segment-Anzeige ist eine Anordnung von sieben Leuchtdioden (LEDs) in einer Achterform. Jede LED bildet ein Segment (bezeichnet mit A bis G). Durch selektives Einschalten spezifischer Kombinationen dieser Segmente können die Muster für die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben gebildet werden. Die LTS-546AKF verwendet AlInGaP-Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential (VF) der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierung bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts, die in diesem Fall im gelb-orangefarbenen Bereich liegt (~605-611 nm). Die Common-Anode-Konfiguration bedeutet, dass alle LED-Anoden intern miteinander verbunden sind.

13. Technologietrends und Kontext

Während diskrete Sieben-Segment-LED-Anzeigen für bestimmte Anwendungen relevant bleiben, geht der breitere Trend in der Displaytechnologie in Richtung Integration und Miniaturisierung. Oberflächenmontage (SMD) LED-Gehäuse und integrierte Mehrfachziffernmodule mit eingebauten Controllern werden immer häufiger, was Leiterplattenfläche und Montagezeit spart. Darüber hinaus werden für neue Designs, die komplexere Informationen (Text, Grafiken) erfordern, oft kleine OLED- oder TFT-LCD-Module gewählt. Die klassische Sieben-Segment-LED behält jedoch Schlüsselvorteile für einfache numerische Anzeigen: extreme Einfachheit, Robustheit, hohe Helligkeit, niedrige Kosten für einzelne Ziffern und einfache Anbindung. Der Wechsel von älteren Materialien wie GaAsP zu AlInGaP repräsentiert einen anhaltenden Trend zu höherer Effizienz und zuverlässigeren Festkörperlichtquellen in allen LED-Anwendungen.