Sprache auswählen

LTS-2301AJR 7-Segment LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Zeichenhöhe - Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument auf Deutsch

Vollständiges technisches Datenblatt für die LTS-2301AJR, eine 0,28-Zoll einstellige 7-Segment AlInGaP Super-Rot-LED-Anzeige. Enthält Spezifikationen, Abmessungen, Pinbelegung, elektrische/optische Kennwerte und Anwendungshinweise.
smdled.org | PDF Size: 0.3 MB
Bewertung: 4.5/5
Ihre Bewertung
Sie haben dieses Dokument bereits bewertet
PDF-Dokumentendeckel - LTS-2301AJR 7-Segment LED-Anzeige Datenblatt - 0,28-Zoll Zeichenhöhe - Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Das LTS-2301AJR ist ein hochleistungsfähiges, einstelliges, alphanumerisches 7-Segment-Anzeigemodul. Seine Hauptfunktion besteht darin, klare, helle numerische und begrenzte alphanumerische Zeichendarstellungen in einer Vielzahl elektronischer Geräte und Ausrüstungen bereitzustellen. Der Haupteinsatz erfolgt in Szenarien, die eine einstellige Anzeige erfordern, wie z.B. Panel-Messgeräte, Prüfgeräte, Industrie-Steuerungen, Konsumgeräte oder als Teil einer mehrstelligen Anzeigematrix.

Das Bauteil ist für hervorragende Lesbarkeit und Zuverlässigkeit ausgelegt. Es nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für seine lichtemittierenden Segmente. Dieses Materialsystem ist dafür bekannt, hocheffiziente rote und bernsteinfarbene LEDs mit überlegener Leistung im Vergleich zu herkömmlichen GaAsP- oder GaP-Technologien zu erzeugen. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit deutlich verbessert, wenn die Segmente beleuchtet sind, insbesondere unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Das LTS-2301AJR bietet mehrere Schlüsselvorteile, die es für anspruchsvolle Anwendungen geeignet machen:

Der Zielmarkt umfasst Industrieautomation, Messtechnik, Medizingeräte, Unterhaltungselektronik (wie Waagen oder Timer), Automotive-Nachrüstdisplays und jedes eingebettete System, das einen robusten und klaren numerischen Indikator benötigt.

2. Technische Parameter im Detail

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Lichttechnische und optische Kenngrößen

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Schlüsselparameter werden unter standardisierten Testbedingungen (typischerweise bei einer Umgebungstemperatur von 25°C) gemessen.

2.2 Elektrische Kenngrößen

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für das Bauteil.

2.3 Thermische und Umgebungs-Nennwerte

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass das Bauteil"nach Lichtstärke kategorisiert" ist.Dies bezieht sich auf eine gängige Praxis in der LED-Fertigung, bekannt als "Binning".

Aufgrund inhärenter Schwankungen im Halbleiterfertigungsprozess können LEDs aus derselben Produktionscharge leichte Unterschiede in Schlüsselparametern wie Lichtstärke, Durchlassspannung und dominanter Wellenlänge aufweisen. Um Konsistenz für den Endanwender zu gewährleisten, testen und sortieren (binnen) Hersteller LEDs in Gruppen, in denen diese Parameter innerhalb engerer, vordefinierter Bereiche liegen.

Für das LTS-2301AJR ist das primäre Binning-Kriterium die Lichtstärke. Während das Datenblatt einen weiten Min/Typ-Bereich (200-480 µcd) angibt, stammen Bauteile für eine bestimmte Bestellung typischerweise aus einem einzigen Bin oder einer Kombination benachbarter Bins, um das 2:1-Abgleichverhältnis zu erfüllen. Spezifische Bin-Codes und ihre zugehörigen Intensitätsbereiche sind üblicherweise in separaten Herstellerdokumenten definiert oder können bei der Bestellung spezifiziert werden. Dieses System ermöglicht es Designern, Bauteile mit der für ihre Anwendung erforderlichen präzisen Helligkeitsstufe auszuwählen, um visuelle Konsistenz zu gewährleisten, insbesondere bei der Verwendung mehrerer Anzeigen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, enthalten typische Datenblätter für solche Bauteile mehrere wichtige Leistungskurven. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs können wir ihre Bedeutung ableiten:

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme, Temperaturen) zu modellieren und robuste Treiberschaltungen zu entwerfen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen und Zeichnung

Das Bauteil verfügt über ein standardmäßiges 10-poliges, einreihiges (SIL) Gehäuse. Die Gehäusezeichnung liefert kritische Abmessungen für das PCB-Layout (Leiterplatte) und die mechanische Integration:

5.2 Pinbelegung und Polarität

Die Anzeige hat einegemeinsame KathodeKonfiguration. Das bedeutet, die Kathoden (negative Anschlüsse) aller LED-Segmente sind intern miteinander verbunden und zu spezifischen Pins herausgeführt, während die Anode (positiver Anschluss) jedes Segments einen eigenen dedizierten Pin hat.

Pinbelegung (10-polig):

1. Anode E

2. Anode D

3. Gemeinsame Kathode

4. Anode C

5. Anode D.P. (Dezimalpunkt)

6. Anode B

7. Anode A

8. Gemeinsame Kathode (Hinweis: Pin 3 und 8 sind beide gemeinsame Kathode, wahrscheinlich intern verbunden, um die Stromverteilung zu handhaben)

9. Anode G

10. Anode F

Der Dezimalpunkt ist als "rechtsseitiger Dezimalpunkt" spezifiziert, was bedeutet, dass er sich rechts von der Ziffer befindet, wenn die Anzeige von vorne betrachtet wird.

5.3 Internes Schaltbild

Das interne Diagramm stellt die oben beschriebenen elektrischen Verbindungen visuell dar. Es zeigt sieben LED-Segmente (A bis G) und einen Dezimalpunkt (DP), von denen jede ihre Anode mit einem separaten Pin verbunden hat. Alle Kathoden sind miteinander verbunden und mit den beiden gemeinsamen Kathodenpins (3 und 8) verbunden. Dieses Diagramm ist unverzichtbar, um zu verstehen, wie die Anzeige gemultiplext oder direkt angesteuert wird.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung während der Montage ist entscheidend für die langfristige Zuverlässigkeit.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gemeinsame Kathodenkonfiguration wird typischerweise auf eine von zwei Arten angesteuert:

  1. Statische Ansteuerung:Jede Segmentanode ist über einen strombegrenzenden Widerstand mit einem Treiberausgang (z.B. einem Mikrocontroller-GPIO-Pin) verbunden. Die gemeinsame(n) Kathode(n) sind mit Masse verbunden. Um ein Segment zu beleuchten, wird sein entsprechender Anodenpin auf High (auf eine Spannung über VF) gesetzt. Diese Methode ist einfach, verwendet aber viele I/O-Pins (8 für Segmente + DP).
  2. Multiplex-Ansteuerung:Für mehrstellige Anzeigen oder um I/O-Pins zu sparen, wird Multiplexing verwendet. Die Anoden für dasselbe Segment über mehrere Ziffern hinweg sind miteinander verbunden. Die gemeinsame Kathode jeder Ziffer wird separat gesteuert. Ziffern werden nacheinander in schneller Folge beleuchtet (z.B. bei 100Hz oder schneller). Die Trägheit des Auges lässt alle Ziffern kontinuierlich beleuchtet erscheinen. Dies erfordert Segmenttreiber, die den höheren Spitzenstrom während der kurzen Einschaltzeit (bis zum 90mA Nennwert) bewältigen können, sowie eine sorgfältige Timing-Software.

Berechnung des strombegrenzenden Widerstands:Für statische Ansteuerung bei einem gewünschten Durchlassstrom (IF) verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Vversorgung- VF) / IF. Zum Beispiel, mit einer 5V Versorgung, VF= 2,6V und IF= 20mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Ein Standard-120Ω oder 150Ω Widerstand wäre geeignet. Die Nennleistung des Widerstands sollte mindestens IF2* R betragen.

7.2 Designüberlegungen

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren 7-Segment-Technologien bietet die Verwendung von AlInGaP beim LTS-2301AJR klare Vorteile:

Sein primärer Kompromiss ist, dass es ein einfarbiges (rotes) Bauteil ist, während einige andere Technologien mehrere Farben oder Vollfarbfähigkeit bieten können.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 3,3V Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Möglicherweise, aber Sie müssen die Durchlassspannung prüfen. Der typische VFbeträgt 2,6V. Eine 3,3V Versorgung lässt nur 0,7V für den strombegrenzenden Widerstand übrig. Bei einem gewünschten IFvon 10mA, R = (3,3 - 2,6)/0,01 = 70 Ω. Dies ist machbar, aber die Helligkeit kann niedriger sein als bei 5V/20mA. Stellen Sie sicher, dass der Mikrocontroller-Pin den erforderlichen Strom liefern kann.

F: Warum gibt es zwei gemeinsame Kathodenpins (3 und 8)?

A: Dies ist eine gängige Designpraxis, um den gesamten Kathodenstrom zu verteilen. Wenn alle Segmente und der Dezimalpunkt leuchten, kann der Gesamtstrom, der in die gemeinsame Kathode fließt, bis zu 8 * IFbetragen. Zwei Pins reduzieren die Stromdichte pro Pin, verbessern die Zuverlässigkeit und helfen beim Leiterplattenlayout für die Stromführung.

F: Was bedeutet "1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite" für den Spitzenstrom-Nennwert?

A: Dies definiert einen sicheren gepulsten Betriebsmodus. Sie können einen 90mA Strompuls an ein Segment anlegen, aber der Puls darf nicht breiter als 0,1 Millisekunden sein, und die Zeit zwischen dem Start eines Pulses und dem Start des nächsten muss mindestens das 10-fache der Pulsbreite betragen (d.h. 1 ms Periode). Dies ermöglicht es der LED-Sperrschicht, sich zwischen den Pulsen abzukühlen und thermische Überlastung zu verhindern.

F: Wie erreiche ich gleichmäßige Helligkeit, wenn das Lichtstärke-Abgleichverhältnis 2:1 beträgt?

A: Das 2:1 Verhältnis ist eine maximale Spezifikation. In der Praxis werden gut gebinnte Bauteile eine viel engere Übereinstimmung aufweisen. Für kritische Anwendungen können Sie einen engeren Bin spezifizieren oder in der Software/Firmware eine individuelle Segmentstromkalibrierung implementieren (z.B. Verwendung unterschiedlicher PWM-Tastverhältnisse pro Segment), um geringfügige Variationen auszugleichen.

10. Funktionsprinzip und Technologietrends

10.1 Grundlegendes Funktionsprinzip

Das LTS-2301AJR basiert auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Material ist AlInGaP. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (ca. 2,0V) überschreitet, werden Elektronen aus der n-dotierten Region und Löcher aus der p-dotierten Region in die aktive Region injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts diktiert – in diesem Fall Rot bei ~639 nm. Das transparente GaAs-Substrat ermöglicht es, mehr von diesem erzeugten Licht aus dem Chip zu entweichen, was die externe Quanteneffizienz und Helligkeit verbessert.

10.2 Technologietrends

Die Verwendung von AlInGaP repräsentiert eine ausgereifte, aber leistungsstarke Technologie für rote und bernsteinfarbene LEDs. Allgemeine Trends in der Displaykomponentenindustrie, die solche Produkte beeinflussen, umfassen:

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.