LTS-2301AJD 0,28-Zoll Hyper-Rot-LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 7mm - Durchlassspannung 2,6V - Leistung 70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-2301AJD ist eine kompakte, leistungsstarke Einzelziffer-Siebensegmentanzeige, die für Anwendungen entwickelt wurde, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung eines gut sichtbaren, zuverlässigen numerischen Indikators. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Hyper-Rot-LED-Chips, die im Vergleich zu herkömmlichen Materialien eine überlegene Helligkeit und Effizienz bieten. Das Bauteil verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast und die Lesbarkeit verbessert. Es ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine gleichbleibende Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherstellt. Der Zielmarkt umfasst Industrie-Bedienfelder, Prüf- und Messgeräte, Haushaltsgeräte und alle elektronischen Geräte, die eine kleine, helle und zuverlässige numerische Anzeige benötigen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität dieser Anzeige. Der Schlüsselparameter ist dieDurchschnittliche Lichtstärke (Iv), die bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA von einem Minimum von 200 µcd bis zu einem typischen Wert von 600 µcd reicht. Diese hohe Helligkeit gewährleistet die Sichtbarkeit unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen. Das emittierte Licht ist durch eineSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)von 650 nm und eineDominante Wellenlänge (λd)von 639 nm gekennzeichnet, was es eindeutig in den Hyper-Rot-Bereich des Spektrums einordnet. DieSpektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 20 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. EinLichtstärke-Anpassungsverhältnisvon 2:1 (max.) stellt sicher, dass der Helligkeitsunterschied zwischen den Segmenten minimal ist und ein einheitliches Erscheinungsbild bietet.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für die Anzeige. DieAbsolute Maximalwertesind entscheidend für die Designzuverlässigkeit: die maximale kontinuierliche Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. DerKontinuierliche Durchlassstrom pro Segmentist bei 25°C mit 25 mA spezifiziert, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C oberhalb dieser Temperatur. Ein höhererSpitzen-Durchlassstromvon 90 mA ist unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). DieDurchlassspannung (VF)pro Segment beträgt typischerweise 2,6V bei IF=20mA, mit einem Maximum von 2,6V. Die maximaleSperrspannung (VR)beträgt 5V, und derSperrstrom (IR)beträgt maximal 100 µA bei VR=5V.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das thermische Management wird durch die Derating-Spezifikationen impliziert. Das Bauteil hat einenBetriebstemperaturbereichvon -35°C bis +85°C und einen identischenLagertemperaturbereich. Das Derating des Durchlassstroms ab 25°C (0,33 mA/°C) ist ein direkter Indikator für seine thermische Leistung; mit steigender Umgebungstemperatur nimmt der maximal zulässige kontinuierliche Strom linear ab, um Überhitzung zu verhindern und langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen. Die Löttemperaturbewertung (max. 260°C für 3 Sekunden bei 1,6mm unterhalb der Auflageebene) ist entscheidend für Montageprozesse.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiertist. Das bedeutet, die LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standard-Teststrom (typischerweise 1mA oder 20mA) sortiert (gebinned). Dieser Binning-Prozess stellt sicher, dass Entwickler Bauteile mit konsistenten Helligkeitswerten erhalten, was für Anwendungen, in denen mehrere Anzeigen nebeneinander verwendet werden, entscheidend ist, um sichtbare Unterschiede in der Segmentleuchtdichte zu vermeiden. Während die spezifischen Bin-Codes in diesem Dokument nicht detailliert sind, garantiert diese Praxis, dass der Iv-Parameter für eine bestimmte Bestellung innerhalb eines vordefinierten, engeren Bereichs liegt als die vollständige MIN- bis MAX-Spezifikation.

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:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Dieser Graph zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, üblicherweise in einer sublinearen Weise, und hebt die Effizienz bei verschiedenen Betriebspunkten hervor.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Zeigt die Einschaltcharakteristik der Diode und hilft beim Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur, was für Hochtemperatur- oder Hochstromanwendungen kritisch ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die den Spitzen- und dominierenden Wellenlängen sowie die Form des Emissionsspektrums bestätigt.

Diese Kurven sind wesentlich, um die Ansteuerungsbedingungen zu optimieren, um die gewünschte Helligkeit bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Effizienz und Lebensdauer zu erreichen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil hat ein Standard-LED-Anzeigegehäuse. DieZiffernhöhebeträgt 0,28 Zoll (7,0 mm). DieGehäuseabmessungenzeichnung liefert detaillierte mechanische Umrisse, obwohl die genauen Millimeterwerte im Text nicht aufgeführt sind. Toleranzen sind typischerweise ±0,25 mm. DiePinbelegungtabelle ist entscheidend für das korrekte PCB-Layout. Es handelt sich um ein 10-poliges Bauteil mit gemeinsamer Kathode. Die Pinbelegung ist: 1(E), 2(D), 3(Gemeinsame Kathode), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(Gemeinsame Kathode), 9(G), 10(F). Die beiden gemeinsamen Kathodenpins (3 und 8) sind intern verbunden, was Designflexibilität bietet. DasInterne Schaltbildbestätigt die gemeinsame Kathodenarchitektur, bei der alle Segment-Anoden unabhängig sind und die Kathoden aller LEDs miteinander verbunden sind.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Die wichtigste Montagespezifikation ist dieLöttemperatur: maximal 260°C für maximal 3 Sekunden, gemessen 1,6mm unterhalb der Auflageebene. Dieser Parameter ist für Wellenlöt- oder Reflow-Prozesse entscheidend, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Entwickler müssen sicherstellen, dass ihr Montageprofil innerhalb dieser Grenzen bleibt. Für die Lagerung ist der spezifizierte Bereich -35°C bis +85°C. Es ist ratsam, die Bauteile vor der Verwendung in einer trockenen, antistatischen Umgebung zu lagern, um Feuchtigkeitsaufnahme und elektrostatische Entladungsschäden zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Der primäre Bestellcode istLTS-2301AJD. Das "LTS"-Präfix bezeichnet wahrscheinlich die Produktfamilie (LED-Anzeige), "2301" könnte die 0,28-Zoll-Größe und den Hyper-Rot-Typ anzeigen, und "AJD" könnte eine spezifische Version oder ein Bin-Code sein. Das Datenblatt spezifiziert keine Details zur Großverpackung wie Spulengröße, Röhrenmenge oder Tray-Konfiguration. Für die Serienproduktion ist es notwendig, den Lieferanten für spezifische Verpackungsoptionen (Tape-and-Reel, antistatische Röhren) zu kontaktieren. Das Etikett auf der Verpackung sollte die Artikelnummer LTS-2301AJD klar angeben.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für:

• Digitale Multimeter und Prüfgeräte:Wo eine einzelne, helle Ziffer für eine spezifische Funktion oder einen Bereichsanzeiger benötigt wird.
• Industrie-Bedienfelder:Zur Anzeige von Sollwerten, Fehlercodes oder Statusnummern an Maschinen.
• Haushaltsgeräte:Wie Mikrowellenherde, Kaffeemaschinen oder Audiogeräte zur Anzeige von Zeit, Temperatur oder Titelnummern.
• Medizinische Geräte:Für einfache numerische Anzeigen auf Monitoren oder Handgeräten.
• Lehrbaukästen:Zur Demonstration digitaler Elektronik und Siebensegment-Decodierung.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets serielle strombegrenzende Widerstände für jede Segment-Anode. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der typischen Durchlassspannung (Vf ~2,6V) und dem gewünschten Durchlassstrom (z.B. 10-20 mA für gute Helligkeit). Formel: R = (Vcc - Vf) / If.
• Multiplexing:Für die Ansteuerung mehrerer Ziffern ist diese gemeinsame Kathodenanzeige gut für Multiplexing geeignet. Ein Mikrocontroller kann nacheinander die Kathode einer Ziffer aktivieren, während er die Segment-Anoden für diese Ziffer ansteuert. Dies spart I/O-Pins und reduziert den Stromverbrauch.
• Betrachtungswinkel:Der weite Betrachtungswinkel gewährleistet Lesbarkeit aus verschiedenen Positionen, aber die Montageorientierung relativ zum Benutzer sollte berücksichtigt werden.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit angegeben, sollten während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTS-2301AJD unterscheidet sich hauptsächlich durch ihrAlInGaP-Halbleitermaterial. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lumenausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Die Hyper-Rot-Farbe (639-650 nm) wird vom menschlichen Auge oft als heller wahrgenommen als Standardrot und ist sehr effektiv für Warnanzeigen. Die Ziffernhöhe von 0,28 Zoll ist eine gängige Größe, die eine gute Balance zwischen Sichtbarkeit und Leiterplattenplatz bietet. Ihre gemeinsame Kathodenkonfiguration ist Standard und kompatibel mit den meisten Treiber-ICs und Mikrocontrollerschaltungen. Die Kategorisierung nach Lichtstärke ist ein wichtiger Qualitätsunterscheidungsmerkmal, das visuelle Konsistenz sicherstellt.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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

A: Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe des emittierten Lichts entspricht. Für LEDs liegen sie oft nahe beieinander, sind aber nicht identisch; λd ist für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese Anzeige ohne strombegrenzende Widerstände betreiben?

A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss, der das Segment möglicherweise sofort zerstört. Ein Serienwiderstand ist für den sicheren Betrieb zwingend erforderlich.

F: Die beiden gemeinsamen Kathodenpins sind intern verbunden. Muss ich beide mit der Schaltung verbinden?

A: Nein, Sie müssen nur einen von ihnen mit Masse (oder Ihrer Stromsenke) verbinden, damit die Anzeige funktioniert. Es ist jedoch eine gute Praxis, beide anzuschließen, um eine robustere elektrische Verbindung und eine bessere Stromverteilung zu erreichen.

F: Wie erreiche ich unterschiedliche Helligkeitsstufen?

A: Die Helligkeit wird primär durch den Durchlassstrom (If) gesteuert. Sie können den Wert des strombegrenzenden Widerstands anpassen. Alternativ können Sie für eine dynamische Steuerung Pulsweitenmodulation (PWM) an den Kathoden- oder Anodentreibern verwenden. Das Ändern des Tastverhältnisses des PWM-Signals ändert effektiv den Durchschnittsstrom und damit die wahrgenommene Helligkeit.

F: Was bedeutet "nach Lichtstärke kategorisiert" für mein Design?

A: Es bedeutet, dass die LEDs getestet und nach ihrer Lichtleistung sortiert wurden. Wenn Sie diese Artikelnummer bestellen, können Sie erwarten, dass alle Einheiten ein ähnliches Helligkeitsniveau haben, was den Bedarf an individueller Kalibrierung oder das Risiko ungleichmäßiger Anzeigen in Ihrem Produkt reduziert.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Mikrocontrollerbasierte Einzelzifferanzeige.Ein einfaches Design verwendet einen Mikrocontroller (z.B. einen Arduino) mit 8 I/O-Pins. Sieben Pins sind als Ausgänge konfiguriert, die über 220Ω-Widerstände (für eine 5V-Versorgung: (5V-2,6V)/0,011A ≈ 220Ω) mit den Segment-Anoden (A-G) verbunden sind. Ein Pin ist als Ausgang konfiguriert, der mit der gemeinsamen Kathode verbunden ist und auf LOW gesetzt wird, um die Ziffer einzuschalten. Der Dezimalpunkt (DP) kann bei Bedarf von einem achten Pin gesteuert werden. Der Mikrocontroller kann die Zahlen 0-9 anzeigen, indem er die entsprechenden Segment-Pins auf HIGH setzt.

Beispiel 2: Multiplexierte Vier-Ziffern-Uhranzeige.Vier LTS-2301AJD-Ziffern können verwendet werden, um Stunden und Minuten anzuzeigen (z.B. 12:45). Dies erfordert 7 Segmentleitungen (A-G) plus die Dezimalpunktleitung und 4 Ziffernsteuerleitungen (jede mit der gemeinsamen Kathode einer Anzeige verbunden). Ein Mikrocontroller verwendet einen Timer-Interrupt, um die Anzeige mit hoher Frequenz (z.B. 100Hz) zu aktualisieren. In jedem Interrupt-Zyklus schaltet er alle Ziffernkathoden aus, setzt das Segmentmuster für die nächste Ziffer und schaltet dann die Kathode dieser Ziffer ein. Dies geschieht so schnell, dass das menschliche Auge alle Ziffern als kontinuierlich leuchtend wahrnimmt.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die LTS-2301AJD basiert aufLeuchtdioden (LED)technologie. Eine LED ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Das verwendete spezifische Material, AlInGaP, bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall Hyper-Rot. Die Siebensegmentanordnung ist ein standardisiertes Muster aus sieben rechteckigen LEDs (Segmenten), die einzeln beleuchtet werden können, um die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben zu bilden. Eine gemeinsame Kathodenkonfiguration bedeutet, dass die negativen Anschlüsse (Kathoden) aller LED-Segmente intern mit einem oder mehreren Pins verbunden sind, was den Schaltungsentwurf vereinfacht, bei dem der Mikrocontroller den Strom zur Masse zieht.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Während diskrete Siebensegmentanzeigen wie die LTS-2301AJD für spezifische Anwendungen relevant bleiben, sind breitere Trends in der Displaytechnologie bemerkenswert. Es gibt einen allgemeinen Trend hin zuintegrierten Displaymodulen(LCD, OLED, TFT), die alphanumerische und grafische Fähigkeiten in ähnlichen oder kleineren Bauformen bieten. LED-Segmentanzeigen behalten jedoch Vorteile in extremen Umgebungen (breiter Temperaturbereich, hohe Helligkeit) und für einfache, kostengünstige numerische Anzeigen. Die zugrundeliegende LED-Technologie schreitet weiter voran, wobei Materialien wie InGaN (für Blau/Grün/Weiß) und verbessertes AlInGaP immer höhere Effizienzen und längere Lebensdauern bieten. Darüber hinaus unterstützt der Trend zur Miniaturisierung und zum geringeren Stromverbrauch in allen elektronischen Geräten die fortgesetzte Verwendung effizienter, direktsichtiger LED-Indikatoren und -Anzeigen, wo ihre spezifischen Vorteile erforderlich sind.