LTS-546AJG 0,52-Zoll Sieben-Segment-LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 13,2mm - Grün (AlInGaP) - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Deutsche Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die LTS-546AJG ist ein einstelliges, siebensegmentiges alphanumerisches Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine klare, lesbare numerische oder begrenzte alphanumerische Anzeige in elektronischen Geräten bereitzustellen. Die Kerntechnologie basiert auf Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitermaterial, das auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen ist und für die Emission von grünem Licht ausgelegt ist. Diese Materialwahl ist bedeutsam, da AlInGaP-LEDs für ihre hohe Effizienz und Helligkeit im roten bis gelbgrünen Teil des Spektrums bekannt sind. Das Gerät verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentabgrenzungen, was den Kontrast erhöht und das Erscheinungsbild der Zeichen unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Es ist nach Lichtstärke kategorisiert, was bedeutet, dass Geräte nach ihrer gemessenen Lichtleistung gebinnt und sortiert werden, um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, in denen mehrere Anzeigen nebeneinander verwendet werden.

1.1 Hauptmerkmale und Kernvorteile

• Zifferngröße:Eine Ziffernhöhe von 0,52 Zoll (13,2 mm) bietet einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Kompaktheit, geeignet für Panel-Messgeräte, Prüfgeräte und Haushaltsgeräte.
• Optische Qualität:Die Anzeige bietet durchgehende, gleichmäßige Segmente mit hoher Helligkeit und hohem Kontrast, was zu einem ausgezeichneten Zeichenerscheinungsbild führt.
• Betrachtungswinkel:Sie verfügt über einen weiten Betrachtungswinkel, der sicherstellt, dass die Anzeige auch bei Betrachtung aus schrägen Positionen lesbar bleibt.
• Energieeffizienz:Sie hat einen geringen Leistungsbedarf, was sie für batteriebetriebene oder energiebewusste Geräte geeignet macht.
• Zuverlässigkeit:Als Festkörperbauelement bietet sie im Vergleich zu mechanischen oder vakuumbasierten Anzeigen eine hohe Zuverlässigkeit und lange Betriebsdauer.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und gemäß der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) hergestellt.

1.2 Gerätekennzeichnung und Konfiguration

Die Artikelnummer LTS-546AJG spezifiziert ein Gerät mit AlInGaP grünen LED-Chips in einer gemeinsamen Anodenkonfiguration. Die Bezeichnung "Rt. Hand Decimal" zeigt das Vorhandensein eines Dezimalpunkts auf der rechten Seite an. Bei einer gemeinsamen Anodenanzeige sind alle Anoden (positive Anschlüsse) der LED-Segmente intern miteinander verbunden. Um ein bestimmtes Segment zu beleuchten, muss sein entsprechender Kathodenpin (negativer Anschluss) auf niedriges Potential (Masse oder niedrige Spannung) gezogen werden, während die gemeinsame Anode auf einer positiven Spannung gehalten wird. Diese Konfiguration ist üblich und vereinfacht oft den Schaltungsentwurf bei Verwendung von Mikrocontroller- oder Transistor-Senken-Treibern.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Gerät auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und katastrophalem Ausfall führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dieser Wert gilt für kurze, hochstromige Pulse, wie sie beim Multiplexen verwendet werden.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom muss linear um 0,33 mA/°C reduziert werden, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise wäre bei 50°C der maximale Dauerstrom etwa 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Temperaturbereiche:Betriebs- und Lagerungstemperaturbereich ist -35°C bis +85°C.
• Lötbedingungen:Wellen- oder Reflow-Löten sollte mit dem Lötpunkt 1/16 Zoll (≈1,6mm) unterhalb der Auflageebene für maximal 3 Sekunden bei 260°C durchgeführt werden.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter spezifizierten Testbedingungen (Ta=25°C).

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Liegt zwischen 200 µcd (Minimum) und 577 µcd (typisch) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Die Lichtstärke wird mit einem Filter gemessen, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht, mit einer Toleranz von ±15%.
• Wellenlängenparameter:
  • Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p): 571 nm (bei I_F=20mA).
  • Dominante Wellenlänge (λ_d): 572 nm (bei I_F=20mA), mit einer Toleranz von ±1 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe der LED wahrnimmt.
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ): 15 nm (bei I_F=20mA). Dies zeigt die spektrale Reinheit; ein kleinerer Wert bedeutet monochromatischeres Licht.
• Durchlassspannung pro Chip (V_F):2,1V bis 2,6V bei I_F=20mA, mit einer Toleranz von ±0,1V. Dies ist ein kritischer Parameter für den Treiberschaltungsentwurf.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Dieser Test dient nur der Charakterisierung; ein Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist untersagt.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis:Maximal 2:1 für Segmente innerhalb derselben Anzeige. Dies bedeutet, dass das hellste Segment unter denselben Treiberbedingungen nicht mehr als doppelt so hell wie das dunkelste Segment sein sollte, um Gleichmäßigkeit zu gewährleisten.
• Übersprechen:Spezifiziert als ≤ 2,5%. Dies bezieht sich auf unerwünschte Beleuchtung eines Segments, wenn ein benachbartes Segment angesteuert wird, verursacht durch interne optische oder elektrische Leckage.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Gerät "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies impliziert einen Binning-Prozess, bei dem hergestellte LEDs getestet und basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standardteststrom in Gruppen (Bins) sortiert werden. Dies ist entscheidend für Anwendungen mit mehreren Anzeigen, da es merkliche Helligkeitsunterschiede zwischen den Einheiten verhindert. Entwickler sollten angeben oder sicherstellen, dass sie Anzeigen aus demselben oder benachbarten Bins erhalten, um eine visuelle Konsistenz über ein Produkt hinweg zu gewährleisten. Obwohl in diesem Auszug nicht detailliert beschrieben, kann sich das Binning auch auf die Durchlassspannung (V_F) und die dominante Wellenlänge (λ_d) erstrecken, wobei letztere eine angegebene Toleranz von ±1 nm aufweist.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinien", die für das Verständnis des Geräteverhaltens über Einzelpunktspezifikationen hinaus wesentlich sind. Diese umfassen typischerweise:

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie):Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassspannung und Durchlassstrom. Sie ist nichtlinear, mit einer Schwellenspannung (ca. 1,8-2,0V für AlInGaP), unterhalb derer nur sehr wenig Strom fließt. Die Kurve hilft bei der Auslegung einer geeigneten strombegrenzenden Schaltung.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist bei niedrigeren Strömen im Allgemeinen linear, kann jedoch bei höheren Strömen aufgrund von thermischem und Effizienzabfall sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Dies ist entscheidend für die Auslegung von Systemen, die über einen weiten Temperaturbereich arbeiten.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, das das Maximum bei 571nm und die 15nm Halbwertsbreite zeigt.

Diese Kurven ermöglichen es Ingenieuren, die Treiberbedingungen für spezifische Helligkeits-, Effizienz- und Lebensdauerziele zu optimieren.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige entspricht einem Standard-Durchsteck-DIP-Gehäuse (Dual In-line Package). Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit allgemeinen Toleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm.
• Qualitätskontrollgrenzen sind für Fremdmaterial (≤10 mil), Tintenverunreinigung (≤20 mil) und Blasen innerhalb des Segments (≤10 mil) festgelegt.
• Reflektorverbiegung ist auf ≤1% seiner Länge begrenzt.

Die genaue Maßzeichnung (im Text nicht vollständig detailliert) würde die Gesamthöhe, -breite, -tiefe, Zifferngröße, Segmentabmessungen und den genauen Abstand sowie Durchmesser der 10 Pins definieren.

5.2 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das Gerät hat eine 10-Pin-Konfiguration (Pin 1 ist als "No Connection" gekennzeichnet). Das interne Schaltbild und die Pinbelegungstabelle zeigen ein gemeinsames Anodendesign mit zwei gemeinsamen Anodenpins (3 und 8). Die Segmentkathoden sind bestimmten Pins zugeordnet: E(1), D(2), C(4), DP(5), B(6), A(7), F(9), G(10). Die korrekte Identifikation von Pin 1 (oft durch eine Kerbe, Abschrägung oder einen Punkt auf dem Gehäuse angezeigt) ist für die richtige Ausrichtung während des PCB-Assemblys wesentlich.

6. Löt-, Montage- und Lagerungsrichtlinien

6.1 Löten und Montage

Die maximalen Lötbedingungen sind spezifiziert. Für Handlötung sollte ein temperaturgeregeltes Lötgerät verwendet werden, um eine Überschreitung des 260°C-Limits am Anschluss zu vermeiden. Der Hinweis warnt vor der Verwendung ungeeigneter Werkzeuge oder Methoden, die eine abnormale Kraft auf das Anzeigekörper ausüben. Wenn zudem eine dekorative Folie auf die Anzeigeoberfläche aufgebracht wird, sollte sie nicht fest gegen eine Frontplatte gedrückt werden, da äußere Kräfte sie verschieben können.

6.2 Lagerungsbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um Pinoxidation und Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern.

• Für LED-Anzeigen (Durchsteckmontage):Im Originalverpackung bei 5°C bis 30°C und unter 60% relativer Luftfeuchtigkeit lagern. Wenn außerhalb einer Feuchtigkeitssperrbeutel gelagert oder wenn der Beutel >6 Monate geöffnet war, wird vor der Verwendung ein Trocknen bei 60°C für 48 Stunden empfohlen, wobei die Montage innerhalb einer Woche abgeschlossen sein sollte.
• Allgemeines Prinzip:Vermeiden Sie langfristige Lagerbestände. Verbrauchen Sie den Bestand zeitnah. Nicht konforme Lagerung kann eine Neuverzinnung oxidierter Pins vor der Verwendung erforderlich machen.

7. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

7.1 Zielanwendungen und Vorsichtsmaßnahmen

Diese Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte vorgesehen: Bürogeräte, Kommunikationsgeräte und Haushaltsgeräte. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, Medizinsysteme), eine Beratung erforderlich ist. Entwickler müssen die absoluten Maximalwerte einhalten.

7.2 Kritische Designüberlegungen

• Ansteuerungsmethode:Konstantstromansteuerung wird gegenüber Konstantspannung dringend empfohlen, um eine konsistente Lichtstärke und Langlebigkeit zu gewährleisten, da die LED-Helligkeit eine Funktion des Stroms und nicht der Spannung ist.
• Strombegrenzung:Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten Bereich der Durchlassspannung (2,1V bis 2,6V) abdeckt, um den beabsichtigten Strom an alle Geräte zu liefern.
• Thermisches Management:Der sichere Betriebsstrom muss basierend auf der maximalen Umgebungstemperatur reduziert werden. Übermäßiger Strom oder hohe Temperatur führen zu schwerer Lichtdegradation oder vorzeitigem Ausfall.
• Sperrspannungsschutz:Die Schaltung muss vor Sperrspannungen und Spannungsspitzen während des Ein- und Ausschaltens schützen, um Metallmigration und erhöhten Leckstrom zu verhindern.
• Umweltschutz:Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern.
• Konsistenz bei Mehrfachanzeigen:Verwenden Sie stets Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin, um ungleichmäßige Helligkeit (Farbton) über eine mehrstellige Anzeige hinweg zu vermeiden.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Glühlampen oder Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs) bietet die LTS-546AJG überlegene Festkörperzuverlässigkeit, geringeren Stromverbrauch und höhere Stoß-/Vibrationsfestigkeit. Innerhalb des LED-Segmentanzeigemarkts bietet die Verwendung von AlInGaP-Technologie für grünes Licht eine höhere Effizienz und potenziell hellere Ausgangsleistung als ältere GaP (Galliumphosphid) grüne LEDs. Die gemeinsame Anodenkonfiguration ist eine von zwei Standardtypen (der andere ist gemeinsame Kathode), und die Wahl zwischen ihnen hängt hauptsächlich von der Ausgangskonfiguration des Treiber-ICs oder Mikrocontrollers ab (Quellen vs. Senken von Strom).

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

1. F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?A: Die Spitzenwellenlänge ist die einzelne Wellenlänge am höchsten Punkt des Emissionsspektrums. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. Sie sind oft nahe beieinander, aber nicht identisch, insbesondere bei breiteren Spektren.
2. F: Warum wird Konstantstromansteuerung empfohlen?A: Die Lichtleistung einer LED ist direkt proportional zum Durchlassstrom. Eine Konstantstromquelle kompensiert Schwankungen der Durchlassspannung (V_F) zwischen Geräten und über die Temperatur und gewährleistet so stabile und gleichmäßige Helligkeit.
3. F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?A: Nein. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand oder eine spezielle Treiberschaltung verwenden. Ein direkter Anschluss würde wahrscheinlich den maximalen Dauerstrom überschreiten und die LED zerstören. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_versorgung- V_F) / I_F.
4. F: Was bedeutet "nach Lichtstärke kategorisiert" für mein Design?A: Es bedeutet, dass Sie Ihrem Lieferanten mitteilen sollten, dass Sie Einheiten mit demselben Bin-Code benötigen, insbesondere wenn Sie mehrere Anzeigen in einem Produkt verwenden, um sicherzustellen, dass alle Ziffern eine abgestimmte Helligkeit aufweisen.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer einfachen digitalen Voltmeter-Anzeige.Der Analog-Digital-Wandler eines Mikrocontrollers liest eine Spannung. Die Firmware wandelt diesen Wert in eine Dezimalzahl um. Um sie auf der LTS-546AJG anzuzeigen, würde der Mikrocontroller einen Treiber-IC verwenden (wie einen 74HC595 Schieberegister mit strombegrenzenden Widerständen oder einen speziellen LED-Treiber wie den MAX7219). Die gemeinsamen Anodenpins würden mit einer positiven Versorgung verbunden (z.B. 5V über einen Transistor beim Multiplexen). Der Mikrocontroller würde sequentiell die entsprechenden Segmentkathodenpins auf Masse (low) setzen, um die gewünschte Ziffer zu bilden. Die Treiberschaltung würde so ausgelegt, dass sie einen konstanten Strom von 15-20 mA pro Segment liefert, was deutlich unter der 25 mA Dauerbelastbarkeit liegt, wobei die Widerstände basierend auf dem ungünstigsten Fall von V_F= 2,6V berechnet werden. Für ein mehrstelliges Messgerät würden Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin verwendet.

11. Funktionsprinzip

Die LTS-546AJG arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet (Anode positiv relativ zur Kathode), rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ AlInGaP/GaAs-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material. Dieses Rekombinationsereignis setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall grün bei etwa 572 nm. Jedes der sieben Segmente (plus der Dezimalpunkt) enthält einen oder mehrere dieser mikroskopischen LED-Chips. Die gemeinsame Anodenkonfiguration verbindet intern alle Anoden, was eine externe Steuerung der einzelnen Kathoden erfordert.

12. Technologietrends

Während Sieben-Segment-Anzeigen für numerische Anzeigen nach wie vor ein Grundbaustein sind, entwickelt sich das breitere Feld der LED-Anzeigetechnologie weiter. Trends umfassen:Miniaturisierung und Integration:Entwicklung von Displays mit kleinerer Pixelteilung und Chip-on-Board (COB)-Technologie.Fortschrittliche Materialien:Laufende Forschung zu effizienteren Materialien wie Galliumnitrid (GaN) für breitere Farbgamuts und höhere Effizienzen, obwohl AlInGaP für hocheffizientes Rot-Bernstein-Gelb-Grün dominant bleibt.Intelligente Displays:Integration von Treiber-ICs, Speicher und Kommunikationsschnittstellen (I2C, SPI) direkt in das Anzeigemodul, was den Systementwurf vereinfacht.Flexible und unkonventionelle Formfaktoren:Entwicklung von biegsamen oder gekrümmten Segmentanzeigen für neuartige Produktdesigns. Die LTS-546AJG stellt eine ausgereifte, zuverlässige und optimierte Lösung für ihre spezifische Anwendungsnische dar und bietet ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Kosten und Verfügbarkeit.