LTS-2801AJD 0,28-Zoll Rote LED-Anzeige Datenblatt - Abmessungen 14,0x19,0x8,5mm - Durchlassspannung 2,6V - Leistung 70mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-2801AJD ist eine einstellige, alphanumerische 7-Segment-LED-Anzeige für Anwendungen, die eine klare, stromsparende numerische Anzeige erfordern. Mit einer Ziffernhöhe von 0,28 Zoll (7,0 mm) bietet sie eine ausgezeichnete Lesbarkeit in einem kompakten Gehäuse. Das Bauteil nutzt hocheffiziente rote Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) LED-Chips, die auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gefertigt sind. Diese Bauweise trägt zu ihrer hohen Helligkeit und Kontrast bei. Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Segmentmarkierungen, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert.

Ihr Kernvorteil liegt im optimierten Design für den Betrieb mit niedrigem Strom. Die Segmente sind speziell getestet und abgeglichen für eine exzellente Leistung bei Strömen von nur 1 mA pro Segment, was sie ideal für batteriebetriebene oder energieeffiziente Geräte macht. Das Bauteil bietet einen breiten Betrachtungswinkel und die Zuverlässigkeit von Festkörperbauelementen, was eine konsistente Leistung über die gesamte Betriebsdauer gewährleistet. Es wird nach Lichtstärke kategorisiert (gebinned) und in einer bleifreien Ausführung angeboten, die den RoHS-Richtlinien entspricht.

1.1 Hauptmerkmale

• 0,28 Zoll (7,0 mm) Ziffernhöhe für klare Sichtbarkeit.
• Kontinuierliches, gleichmäßiges Segmentbild für ein professionelles Erscheinungsbild.
• Sehr geringer Leistungsbedarf, Betrieb ab 1 mA pro Segment möglich.
• Hervorragende Zeichendarstellung mit hoher Helligkeit und hohem Kontrast.
• Breiter Betrachtungswinkel für Flexibilität bei der Montage und Betrachtung.
• Zuverlässigkeit von Festkörperbauelementen ohne bewegliche Teile.
• Lichtstärke ist kategorisiert (gebinned) für eine konsistente Leistung.
• Bleifreies Gehäuse, konform mit RoHS-Umweltstandards.

1.2 Bauteilkennzeichnung

Die Artikelnummer LTS-2801AJD bezeichnet ein Bauteil mit hocheffizienten roten AlInGaP-LEDs, in einer gemeinsamen Anoden-Schaltung (Common Anode) konfiguriert und mit einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 100 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, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt.
• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält 260°C für bis zu 5 Sekunden stand, wenn 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflagefläche gelötet wird.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Mittlere Lichtstärke pro Segment (I_V):200 ucd (min), 600 ucd (typ) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Dies bestätigt die Eignung für Anwendungen mit sehr niedrigem Strom.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):650 nm (typ) bei I_F=20 mA, was auf eine leuchtend rote Farbe hinweist.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):22 nm (typ) bei I_F=20 mA.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):640 nm (typ) bei I_F=20 mA.
• Durchlassspannung pro Chip (V_F):2,10 V (min), 2,60 V (max) bei I_F=20 mA. Entwickler müssen diesen Spannungsabfall bei der Berechnung von Vorwiderständen oder der Auslegung von Treiberschaltungen berücksichtigen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 µA (max) bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V.Wichtiger Hinweis:Dieser Parameter dient nur Testzwecken; das Bauteil ist nicht für den Dauerbetrieb unter Sperrspannung vorgesehen.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:2:1 (max) für Segmente innerhalb einer ähnlich beleuchteten Fläche bei I_F=1 mA, um eine gleichmäßige Helligkeit über die Anzeige zu gewährleisten.
• Übersprechen (Cross Talk):Spezifikation kleiner als 2,5%, um unerwünschtes Aufleuchten benachbarter Segmente zu minimieren.

3. Mechanische & Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Die Gesamtgehäuseabmessungen betragen 14,0 mm in der Breite, 19,0 mm in der Höhe und 8,5 mm in der Tiefe (ohne Anschlüsse). Wichtige Maßtoleranzen sind ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Kritische Montagehinweise umfassen:

• Die Toleranz für die Anschlussverschiebung beträgt ±0,40 mm.
• Der empfohlene Leiterplattenlochdurchmesser für die Anschlüsse beträgt 1,0 mm.
• Qualitätskriterien begrenzen Fremdmaterial oder Blasen innerhalb eines Segments auf 10 mils (0,254 mm) und Oberflächenfarbkontamination auf 20 mils (0,508 mm). Die Verbiegung des Reflektors muss weniger als 1% seiner Länge betragen.

3.2 Anschlussbelegung & Schaltplan

Die Anzeige hat eine 10-polige einreihige Anschlussbelegung. Sie ist intern als Common-Anode-Bauteil (gemeinsame Anode) verdrahtet, was bedeutet, dass die Anoden aller LED-Segmente intern miteinander verbunden und auf zwei Pins (3 und 8) herausgeführt sind, um Redundanz und eine geringere Stromdichte zu erreichen. Der interne Schaltplan zeigt deutlich diese gemeinsame Anodenverbindung zu jedem der sieben Segmente (A bis G) und dem Dezimalpunkt (DP). Jedes Segmentkathode hat einen eigenen dedizierten Pin.

Anschlusstabelle:

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

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält typische Leistungskurven, die für eine detaillierte Designanalyse unerlässlich sind. Während spezifische Graph-Datenpunkte im Text nicht angegeben sind, veranschaulichen diese Kurven typischerweise die Beziehung zwischen Schlüsselparametern. Entwickler sollten für genaue Werte auf die Original-Graphen im Datenblatt verweisen.

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese Kurve zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen dem durch ein LED-Segment fließenden Strom und der daran anliegenden Spannung. Sie ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Vorwiderstandswerts, um die gewünschte Helligkeit zu erreichen, ohne den maximalen Stromwert zu überschreiten.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieser Graph zeigt, wie die Lichtausbeute (in ucd oder mcd) mit dem Durchlassstrom zunimmt. Er zeigt typischerweise im normalen Betriebsbereich einen nahezu linearen Zusammenhang, was es Entwicklern ermöglicht, die Helligkeit durch Anpassung des Stroms einzustellen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die LED-Lichtausbeute nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve hilft Entwicklern, die Helligkeitsabnahme bei höheren Betriebstemperaturen zu verstehen, was für Anwendungen in nicht klimatisierten Umgebungen kritisch ist.
• Spektrale Verteilung:Ein Graph, der die relative Lichtintensität über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um die Spitzenwellenlänge von 650 nm, und damit die rote Farbausgabe bestätigt.

5. Löt- & Montagerichtlinien

5.1 Lötprofil

Ein korrektes Löten ist entscheidend, um thermische Schäden an den LED-Chips und dem Kunststoffgehäuse zu verhindern.

• Automatisches Löten (Wellen-/Reflow-Löten):Das Bauteil hält einer Temperatur von 260°C für 5 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (1,6 mm) unterhalb der Auflagefläche (d.h. an den Anschlüssen) stand. Die Temperatur des Anzeigekörpers selbst sollte während der Montage die maximale Nenntemperatur nicht überschreiten.
• Manuelles Löten:Eine Lötspitzentemperatur von 350°C ±30°C ist vorgeschrieben. Die Lötzeit an jedem Anschluss darf 5 Sekunden nicht überschreiten, wiederum gemessen 1/16 Zoll unterhalb der Auflagefläche.

Die Einhaltung dieser Zeit- und Temperaturgrenzen ist unerlässlich, um ein Schmelzen des Kunststoffgehäuses, Beschädigungen der internen Bonddrähte oder eine Verschlechterung des LED-Halbleitermaterials zu vermeiden.

6. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Die LTS-2801AJD eignet sich für eine Vielzahl elektronischer Geräte, die klare, stromsparende numerische Anzeigen benötigen. Häufige Anwendungen sind:

• Prüf- und Messgeräte (Multimeter, Frequenzzähler).
• Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Kaffeemaschinen).
• Industrielle Steuerpulte und Instrumentierung.
• Batteriebetriebene Geräte wie tragbare Monitore oder Handwerkzeuge.
• Embedded-System-Prototypen und Ausbildungskits.

6.2 Kritische Designüberlegungen

• Strombegrenzung:VERWENDEN Sie IMMER einen Vorwiderstand in Reihe zu jedem Segment oder setzen Sie eine Konstantstrom-Treiberschaltung ein. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F, wobei V_Fdie Durchlassspannung der LED ist (für Sicherheit den Maximalwert verwenden) und I_Fder gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 1-20 mA).
• Multiplexing:Für mehrstellige Anzeigen wird häufig eine Multiplexing-Technik verwendet, um mehrere Ziffern mit weniger I/O-Pins zu steuern. Da dies eine Common-Anode-Anzeige ist, werden Ziffern durch Anlegen einer positiven Spannung an ihren gemeinsamen Anoden-Pin(s) ausgewählt, während die Segmentmuster an die Kathoden-Pins angelegt werden. Stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom während des Multiplex-Pulses den absoluten Maximalwert nicht überschreitet.
• Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Belüftung, wenn mehrere Anzeigen verwendet werden oder bei Betrieb mit höheren Strömen nahe dem Maximalwert. Die lineare Reduzierung des Dauerstroms über 25°C muss beachtet werden.
• Sperrspannungsschutz:Die Treiberschaltung sollte so ausgelegt sein, dass das Anlegen von Sperrspannung oder Spannungsspitzen über 5V an die LED-Kathoden während des Einschaltens, Abschaltens oder in verrauschten elektrischen Umgebungen verhindert wird. Eine einfache Diode parallel zur LED (Kathode zu Anode) kann Schutz bieten, beeinflusst jedoch die Durchlassspannung.
• Betrachtungswinkel:Montieren Sie die Anzeige unter Berücksichtigung ihres breiten Betrachtungswinkels, um eine optimale Lesbarkeit für den Endbenutzer zu gewährleisten.

7. Zuverlässigkeitstests

Das Bauteil durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests basierend auf militärischen (MIL-STD), japanischen Industrie- (JIS) und internen Standards, um langfristige Leistung und Haltbarkeit sicherzustellen. Wichtige Tests umfassen:

• Betriebslebensdauertest (RTOL):1000 Stunden Dauerbetrieb unter maximalen Nennbedingungen, um die Leistungsstabilität über die Zeit zu verifizieren.
• Umweltbelastungstests:Inklusive Hochtemperatur-/Feuchtelagerung (500 Std. bei 65°C/90-95% r.F.), Hochtemperaturlagerung (1000 Std. bei 105°C) und Tieftemperaturlagerung (1000 Std. bei -35°C).
• Thermische Belastungstests:Temperaturwechsel (30 Zyklen zwischen -35°C und 105°C) und Temperaturschocktests, um die Robustheit gegen thermische Ausdehnung und Kontraktion zu validieren.
• Lötbarkeitstests:Lötbeständigkeit (10 Sek. bei 260°C) und Lötbarkeit (5 Sek. bei 245°C) stellen sicher, dass die Anschlüsse standardmäßigen Montageprozessen standhalten.

8. Warnhinweise & wichtige Anmerkungen

• Dieses Produkt ist für allgemeine elektronische Geräte bestimmt. Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, insbesondere wenn ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizin, Sicherheitssysteme), erfordern vorherige Konsultation und Genehmigung.
• Der Hersteller haftet nicht für Schäden, die durch Betrieb außerhalb der absoluten Maximalwerte oder Missbrauch des Produkts entstehen.
• Das Überschreiten des empfohlenen Treiberstroms oder der Betriebstemperatur kann zu schwerer Abnahme der Lichtausbeute oder vorzeitigem Ausfall führen.
• Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber Konstantspannungs-Ansteuerung dringend empfohlen, um eine konsistente Lichtstärke zu gewährleisten und die LEDs vor Stromspitzen zu schützen.
• Die Schaltungsauslegung muss die Leistung des gesamten Systems berücksichtigen, einschließlich Netzteil-Stabilität und möglicher elektrischer Störungen.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die LTS-2801AJD differenziert sich auf dem Markt für einstellige Anzeigen durch mehrere Schlüsselattribute:

• Ultra-Niedrigstrom-Betrieb:Ihre Charakterisierung und Abgleichung bei 1 mA pro Segment ist ein bedeutender Vorteil für stromempfindliche Designs, bei denen viele vergleichbare Anzeigen nur bei 10-20 mA spezifiziert sind.
• AlInGaP-Technologie:Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-roten LEDs bietet AlInGaP eine höhere Effizienz, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Strom oder gleicher Helligkeit bei niedrigerem Strom führt und so zu längerer Batterielebensdauer beiträgt.
• Lichtstärke-Binning:Die Kategorisierung nach Lichtstärke ermöglicht es Entwicklern, Anzeigen mit eng abgeglichener Helligkeit auszuwählen, was für mehrstellige Anwendungen, bei denen Gleichmäßigkeit visuell wichtig ist, entscheidend ist.
• Robustes Zuverlässigkeitsprogramm:Die umfangreichen Tests nach militärischen und industriellen Standards bieten ein hohes Maß an Vertrauen in die Langlebigkeit und Leistung des Produkts unter Belastung.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Sie müssen einen Vorwiderstand in Reihe zu jedem Segment verwenden. Für eine 5V-Versorgung und ein typisches V_Fvon 2,4V bei 10 mA wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ohm. Ein 270 Ohm Standardwiderstand wäre geeignet. Der Mikrocontroller-Pin fungiert als Stromsenke (für Common Anode) oder -quelle (für Common Cathode).

F: Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Anoden-Pins (3 und 8)?

A: Die beiden Pins sind intern verbunden. Sie dienen zwei Hauptzwecken: 1) Um die Stromdichte durch einen einzelnen Pin und die Leiterplattenbahn zu reduzieren, wenn alle Segmente leuchten (z.B. bei der Anzeige der Zahl '8'), und 2) Um mechanische Stabilität und Redundanz während der Leiterplattenmontage zu bieten.

F: Wie berechne ich den Gesamtstromverbrauch der Anzeige?

A: Leistung pro Segment = V_F* I_F. Zum Beispiel, bei I_F=10 mA und V_F=2,4V beträgt die Leistung pro Segment 24 mW. Wenn alle 7 Segmente der Ziffer eingeschaltet sind (Anzeige '8'), beträgt die Gesamtleistung 7 * 24 mW = 168 mW. Dies liegt deutlich unter dem Limit von 70 mW pro Segment, muss aber für die Stromversorgung und den Common-Anode-Treiber berücksichtigt werden.

F: Ist diese Anzeige für den Außeneinsatz geeignet?

A: Der Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C deckt viele Außenbedingungen ab. Das Datenblatt gibt jedoch keine Schutzart (IP) gegen Staub und Wasser an. Für den Außeneinsatz müsste die Anzeige wahrscheinlich hinter einer abgedichteten Scheibe oder in einem Schutzgehäuse montiert werden, um Feuchtigkeitseintritt und physische Beschädigung zu verhindern.

11. Funktionsprinzip

Eine 7-Segment-Anzeige ist eine Form elektronischer Anzeigevorrichtung, die aus sieben LED-Segmenten besteht, die in einer Achterform angeordnet sind. Durch selektives Ansteuern spezifischer Kombinationen dieser Segmente (A bis G) kann sie die Ziffern 0-9 und einige Buchstaben (z.B. A, C, E, F, H, L, P) darstellen. Die LTS-2801AJD verwendet AlInGaP-Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung, die die Schwellenspannung der Diode (ca. 2,0V) überschreitet, über ein LED-Segment angelegt wird (d.h. eine positive Spannung an der gemeinsamen Anode relativ zur Kathode des Segments), rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) mit einer für das Material charakteristischen Wellenlänge frei – in diesem Fall rotes Licht bei etwa 650 nm. Das nicht transparente GaAs-Substrat hilft, mehr Licht durch die Oberseite des Chips zu reflektieren, was die Gesamteffizienz verbessert. Die graue Front und die weißen Markierungen absorbieren Umgebungslicht, reduzieren Reflexionen und erhöhen den Kontrast, wodurch die leuchtend roten Segmente heller und schärfer erscheinen.