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LTS-3403LJF LED-Anzeige Datenblatt - 0,8 Zoll Ziffernhöhe - Gelborange Farbe - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument auf Deutsch

Vollständiges technisches Datenblatt für die LTS-3403LJF, eine 0,8-Zoll-Sieben-Segment-AlInGaP-LED-Anzeige mit gelboranger Farbe, inkl. elektrischer, optischer und mechanischer Spezifikationen.
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PDF-Dokumentendeckel - LTS-3403LJF LED-Anzeige Datenblatt - 0,8 Zoll Ziffernhöhe - Gelborange Farbe - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die LTS-3403LJF ist ein einstelliges, alphanumerisches Sieben-Segment-Anzeigemodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die eine klare, zuverlässige numerische oder begrenzte alphanumerische Anzeige erfordern. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine visuelle Ausgabe für digitale Daten von Mikrocontrollern, Logikschaltungen oder anderen Treiber-ICs bereitzustellen. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die im gelborangen Spektrum eine überlegene Effizienz und Farbreinheit gegenüber älteren Technologien wie GaAsP bietet. Das Bauteil verfügt über eine graue Front mit weißen Segmentmarkierungen, die einen ausgezeichneten Kontrast für die beleuchteten Segmente bieten. Es ist nach Leuchtdichte kategorisiert, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen. Die Anzeige ist für eine einfache Integration ausgelegt, geeignet für die direkte Montage auf Leiterplatten (PCBs) oder in kompatible Sockel, und damit ideal für Industrie-Steuerpulte, Prüfgeräte, Haushaltsgeräte und Instrumentierung, wo eine einstellige Anzeige benötigt wird.

1.1 Kernmerkmale und Zielmarkt

Die LTS-3403LJF ist mit mehreren Schlüsselmerkmalen entwickelt, die ihren Anwendungsbereich definieren. Die Ziffernhöhe von 0,8 Zoll (20,32 mm) bietet einen Kompromiss zwischen Sichtbarkeit und Kompaktheit, geeignet für frontplattenmontierte Geräte, bei denen Platz ein Faktor ist, Lesbarkeit jedoch oberste Priorität hat. Die durchgehend gleichmäßigen Segmente gewährleisten ein zusammenhängendes und professionelles Erscheinungsbild im beleuchteten Zustand. Ihr geringer Stromverbrauch und niedriger Leistungsbedarf machen sie kompatibel mit batteriebetriebenen Geräten oder Systemen, bei denen Energieeffizienz entscheidend ist. Das ausgezeichnete Zeichenbild und der weite Betrachtungswinkel sind direkte Ergebnisse der AlInGaP-Chip-Technologie und des diffundierenden Linsendesigns, die es ermöglichen, die Anzeige aus verschiedenen Winkeln klar abzulesen. Die inhärente Halbleiterzuverlässigkeit der LED-Technologie gewährleistet eine lange Betriebsdauer ohne verschleißende mechanische Teile. Schließlich bedeutet die IC-Kompatibilität, dass sie direkt von Standard-Digitallogikausgängen oder über dedizierte Anzeigetreiber-ICs mit entsprechenden Vorwiderständen angesteuert werden kann. Der Zielmarkt umfasst Entwickler von tragbaren elektronischen Geräten, Embedded Systems, Automobil-Armaturenbrettern (für nicht-kritische Anzeigen), Medizingeräten und jedem elektronischen System, das eine robuste, stromsparende Digitalanzeige benötigt.

2. Vertiefung der technischen Parameter

Das Datenblatt bietet umfassende elektrische, optische und thermische Spezifikationen, die für einen korrekten Schaltungsentwurf und zuverlässigen Betrieb entscheidend sind.

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktion der Anzeige. Die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) ist mit einem Minimum von 320 µcd, einem typischen Wert von 900 µcd und ohne angegebenes Maximum spezifiziert, alle gemessen bei einem Durchlassstrom (If) von 1 mA. Dieser Parameter gibt die wahrgenommene Helligkeit eines einzelnen Segments an. Der niedrige Prüfstrom unterstreicht die Effizienz des Bauteils. Die Farbcharakteristik wird durch drei Wellenlängenparameter definiert. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 611 nm, gemessen bei If=20mA. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt typischerweise 17 nm und gibt die spektrale Reinheit bzw. die Breite des emittierten Lichtspektrums um das Maximum an; ein kleinerer Wert bedeutet eine monochromatischere Farbe. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt typischerweise 605 nm. Wichtig ist, dass die Lichtstärke mit einer Sensor- und Filterkombination gemessen wird, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht, um sicherzustellen, dass die Messung mit der menschlichen visuellen Wahrnehmung korreliert. Das Lichtstärke-Abgleichsverhältnis (Iv-m) ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was bedeutet, dass der Helligkeitsunterschied zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment in einer Einheit den Faktor zwei nicht überschreitet und so ein gleichmäßiges Erscheinungsbild gewährleistet.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für die LED-Segmente. Die absoluten Maximalwerte setzen die Grenzen für den sicheren Betrieb. Die Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Der Spitzen-Durchlassstrom pro Segment beträgt 60 mA, ist jedoch nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um die Wärme zu managen. Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA bei 25°C, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Das bedeutet, dass der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Umgebungstemperatur über 25°C abnimmt, um Überhitzung zu verhindern. Die Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V; eine Überschreitung kann den LED-Übergang beschädigen. Unter Standard-Betriebsbedingungen (Ta=25°C) beträgt die Durchlassspannung pro Segment (Vf) typischerweise 2,6 V mit einem Maximum von 2,6 V bei einem Prüfstrom von 10 mA. Das Minimum ist mit 2,05 V angegeben. Der Sperrstrom pro Segment (Ir) beträgt maximal 100 µA, wenn eine Sperrspannung (Vr) von 5 V angelegt wird, was den Leckstrom im ausgeschalteten Zustand angibt.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Die Zuverlässigkeit unter verschiedenen Umgebungsbedingungen ist entscheidend. Der Betriebstemperaturbereich ist von -35°C bis +85°C spezifiziert. Dieser weite Bereich ermöglicht den Betrieb der Anzeige in rauen Umgebungen, von Industriegefrierschränken bis hin zu heißen Motorräumen. Der Lagertemperaturbereich ist identisch (-35°C bis +85°C) und definiert sichere Bedingungen, wenn das Bauteil nicht unter Spannung steht. Ein kritischer Parameter für die Montage ist die Löttemperatur. Das Datenblatt spezifiziert, dass das Bauteil eine Temperatur von 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,59 mm) unterhalb der Auflageebene aushalten kann. Dies ist ein Standardreferenzwert für Wellenlöt- oder Reflow-Lötprozesse, und Entwickler müssen sicherstellen, dass ihr PCB-Montageprofil diese Grenzen nicht überschreitet, um Beschädigungen der internen Bonddrähte oder der LED-Chips selbst zu vermeiden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies bezieht sich auf einen Binning- oder Sortierprozess, der während der Fertigung durchgeführt wird. Aufgrund natürlicher Schwankungen im Halbleiterepitaxie- und Chipfertigungsprozess können LEDs aus derselben Produktionscharge leichte Abweichungen in Schlüsselparametern wie Lichtstärke und Durchlassspannung aufweisen. Um Konsistenz für den Endanwender sicherzustellen, testen Hersteller jede Einheit und sortieren sie basierend auf der gemessenen Leistung in verschiedene "Bins". Die LTS-3403LJF wird speziell nach Lichtstärke gebinnt. Das bedeutet, wenn ein Entwickler eine Menge dieser Anzeigen bestellt, wird die Helligkeitsvariation von einer Einheit zur anderen innerhalb eines vordefinierten, kontrollierten Bereichs liegen (impliziert durch das 2:1-Abgleichsverhältnis innerhalb einer Einheit und weiter kontrolliert über Einheiten hinweg durch Binning). Dies ist für Anwendungen, bei denen mehrere Ziffern nebeneinander verwendet werden, wesentlich, da es auffällige Helligkeitsunterschiede zwischen den Anzeigen verhindert. Das Datenblatt spezifiziert keine separaten Bins für Wellenlänge (Farbe) oder Durchlassspannung, was auf eine enge Prozesskontrolle bei diesen Parametern oder darauf hindeutet, dass sich das Binning bei diesem Produkt primär auf die Intensität konzentriert.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das Datenblatt eine Seite für "Typische elektrische / optische Kennlinien" aufführt, enthält der bereitgestellte Inhalt nicht die eigentlichen Graphen. Typischerweise sind solche Kurven für den Entwurf von unschätzbarem Wert. Man würde eine Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V) Kurve erwarten, die die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung am LED-Übergang zeigt. Diese Kurve hilft Entwicklern, den geeigneten Vorwiderstandswert für eine gegebene Versorgungsspannung auszuwählen. Eine Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom Kurve würde zeigen, wie die Helligkeit mit dem Strom zunimmt, oft in einer sublinearen Weise, und hilft, den Kompromiss zwischen Helligkeit und Stromverbrauch/Effizienz zu optimieren. Eine Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur Kurve ist entscheidend, um zu verstehen, wie die Helligkeit mit steigender Betriebstemperatur abnimmt, was für die Entwicklung von Systemen, die über den gesamten Temperaturbereich arbeiten, von entscheidender Bedeutung ist. Schließlich würde ein Spektralverteilungsdiagramm visuell die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen darstellen, zentriert um das 611 nm Maximum, und die Form und Breite des Emissionsspektrums zeigen. Entwickler sollten für diese grafischen Darstellungen das vollständige Datenblatt des Herstellers konsultieren, um fundierte Entscheidungen über Treiberstrom und Wärmemanagement zu treffen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das mechanische Design gewährleistet eine zuverlässige physische Integration. Das Gehäuseabmessungsdiagramm (im Text nicht vollständig detailliert) würde alle kritischen Maße für das PCB-Footprint-Design liefern, einschließlich Gesamtlänge, -breite und -höhe, Abstand zwischen den Pins (Raster), Durchmesser und Position von Montagelöchern und Abstand von der Unterseite des Gehäuses zur Auflageebene. Die Pinbelegungstabelle ist die funktionale Karte des 17-poligen Gehäuses. Sie zeigt, dass es sich um eine Common-Cathode-Konfiguration handelt (Pins 4, 6, 12, 17), bei der die negative Seite (Kathode) aller LED-Segmente intern miteinander verbunden ist. Die Anoden für jedes Segment (A, B, C, D, E, F, G) und die linken und rechten Dezimalpunkte (L.D.P, R.D.P) sind auf separate Pins herausgeführt. Mehrere Pins (1, 8, 9, 16) sind als "NO PIN" aufgeführt, was bedeutet, dass sie physisch vorhanden, aber nicht elektrisch verbunden sind (wahrscheinlich für mechanische Stabilität im Sockel oder während des Lötens). Die Polarität ist durch die Common-Cathode-Bezeichnung klar angegeben. Die graue Front und die weißen Segmente bilden die visuelle Schnittstelle.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die ordnungsgemäße Handhabung während der Montage ist entscheidend für die langfristige Zuverlässigkeit. Die wichtigste bereitgestellte Richtlinie ist die Löttemperatur-Spezifikation: 260°C für 3 Sekunden bei 1/16 Zoll unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine Vorgabe für das Wellenlöten. Für Reflow-Löten wäre ein Standard bleifreies Profil mit einem Maximum von 260°C anwendbar, aber die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (z.B. 217°C) sollte kontrolliert werden, um thermische Belastung zu minimieren. Entwickler sollten sicherstellen, dass das PCB-Pad-Layout der empfohlenen Footprint-Abmessung aus der Zeichnung entspricht, um Tombstoning oder Fehlausrichtung zu verhindern. Das Bauteil sollte bis zur Verwendung in seiner original Feuchtigkeitssperrbeutel gelagert werden, insbesondere wenn es nicht für die sofortige Montage vorgesehen ist, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen könnte. Die Betriebs- und Lagertemperaturbereiche (-35°C bis +85°C) sollten in der gesamten Lieferkette und Produktlebensdauer eingehalten werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung der Linse oder der Pins während der Handhabung.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die LTS-3403LJF, als Common-Cathode-Anzeige, wird typischerweise von einem "sourcing" Treiber angesteuert. Das bedeutet, die Mikrocontroller- oder Treiber-IC-Pins sind mit den Segmentanoden verbunden und liefern Strom, um sie einzuschalten, während die gemeinsamen Kathoden-Pins mit Masse verbunden werden, üblicherweise über einen Transistor, der den kombinierten Segmentstrom handhaben kann. Eine grundlegende Schaltung beinhaltet die Verbindung jedes Anodenpins über einen Vorwiderstand mit einem GPIO-Pin eines Mikrocontrollers. Der Wert dieses Widerstands (R) wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (Vcc - Vf) / If, wobei Vcc die Versorgungsspannung (z.B. 5V oder 3,3V), Vf die Durchlassspannung der LED (typisch 2,6V) und If der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 10-20 mA) ist. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung und einem Zielstrom von 15 mA: R = (5 - 2,6) / 0,015 = 160 Ohm. Ein 150-Ohm-Widerstand wäre ein Standardwert. Die gemeinsamen Kathoden-Pins würden mit dem Kollektor eines NPN-Transistors verbunden, dessen Emitter an Masse liegt. Der Mikrocontroller würde den Transistor einschalten, um die Ziffer zu aktivieren. Für mehrstelliges Multiplexing (für eine einzelne Ziffer nicht anwendbar, aber zum Verständnis) werden die Anoden entsprechender Segmente über alle Ziffern hinweg zusammengeschaltet, und die gemeinsame Kathode jeder Ziffer wird separat gesteuert, wodurch nacheinander schnell eine Ziffer nach der anderen beleuchtet wird.

7.2 Designüberlegungen und Hinweise

Mehrere wichtige Überlegungen müssen berücksichtigt werden.Strombegrenzung:Schließen Sie eine LED niemals direkt an eine Spannungsquelle ohne einen strombegrenzenden Widerstand oder Konstantstromtreiber an, da die LED übermäßigen Strom ziehen und ausfallen würde.Wärmeableitung:Obwohl LEDs effizient sind, kann die pro Segment abgegebene Verlustleistung (P = Vf * If) bis zu 65 mW (2,6V * 25mA) betragen. In Anwendungen, bei denen viele Segmente kontinuierlich leuchten, sorgen Sie für ausreichende Belüftung oder Kühlkörper, wenn nahe der maximalen Temperatur gearbeitet wird.Betrachtungswinkel:Der weite Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber für optimale Lesbarkeit berücksichtigen Sie die primäre Blickrichtung des Benutzers bei der Positionierung der Anzeige im Gehäuse.ESD-Schutz:AlInGaP-LEDs können empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung sein. Implementieren Sie während der Montage Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen.Entkopplung und Störungen:In elektrisch gestörten Umgebungen ziehen Sie in Betracht, einen kleinen Entkopplungskondensator (z.B. 100 nF) in der Nähe der Stromanschlüsse der Anzeige hinzuzufügen, um die Versorgung zu stabilisieren.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die LTS-3403LJF differenziert sich hauptsächlich durch ihr Halbleitermaterial: AlInGaP. Im Vergleich zu älteren roten LEDs auf Basis von Galliumarsenidphosphid (GaAsP) bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute (mehr Lichtausgang pro elektrischer Leistungseinheit), bessere Temperaturstabilität von Farbe und Helligkeit und eine gesättigtere, reinere Farbe im bernstein/gelborangen/roten Teil des Spektrums. Im Vergleich zu weißen LEDs (typischerweise blaue LED + Leuchtstoff) bietet sie eine einzelne, schmalbandige Emission, was in Anwendungen vorteilhaft sein kann, in denen spezifische Wellenlängenfilterung verwendet wird oder wo Farbreinheit ohne das breite Spektrum von weißem Licht gewünscht ist. Ihre 0,8-Zoll-Größe füllt eine Nische zwischen kleineren Indikatoren und größeren, stromhungrigen Displays. Die Common-Cathode-Konfiguration ist Standard und bietet Kompatibilität mit einer Vielzahl von Treiber-ICs und Mikrocontroller-Port-Konfigurationen, die für Common-Cathode-Multiplexing ausgelegt sind.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (611 nm) und dominanter Wellenlänge (605 nm)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist die einzelne Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die LED-Ausgabe zu haben scheint. Sie unterscheiden sich oft leicht. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

F: Kann ich diese Anzeige mit einem 3,3V-Mikrocontroller ansteuern?

A: Ja, aber Sie müssen die Durchlassspannung überprüfen. Die typische Vf beträgt 2,6V. Bei einer 3,3V-Versorgung beträgt der Spannungsabfall über dem Vorwiderstand nur 0,7V (3,3V - 2,6V). Um einen Strom von 15mA zu erreichen, benötigen Sie einen Widerstand von R = 0,7V / 0,015A = 46,7 Ohm. Das ist machbar, aber der Strom wird empfindlicher auf Schwankungen der Vf reagieren. Es ist im Allgemeinen akzeptabel, aber überprüfen Sie, ob die Helligkeit Ihren Anforderungen entspricht.

F: Warum gibt es vier gemeinsame Kathoden-Pins?

A: Mehrere Kathoden-Pins helfen, den Gesamtstrom zu verteilen, wenn alle Segmente leuchten. Die Summe der Ströme für 7 Segmente plus Dezimalpunkte könnte 200 mA überschreiten. Die Verteilung dieses Stroms auf mehrere Pins und PCB-Leiterbahnen reduziert die Stromdichte, minimiert den Spannungsabfall und verbessert die Zuverlässigkeit.

F: Was bedeutet "I.C. COMPATIBLE"?

A: Es bedeutet, dass die elektrischen Eigenschaften der LED (Durchlassspannung, Stromanforderungen) innerhalb von Bereichen liegen, die direkt von den Ausgangspins standardmäßiger digitaler integrierter Schaltungen (wie CMOS- oder TTL-Logikchips oder Mikrocontroller-GPIOs) angesteuert werden können, wenn sie mit einem geeigneten Vorwiderstand verwendet werden. Es bedeutet nicht, dass Sie sie direkt ohne Widerstand anschließen können.

10. Design- und Anwendungsfallstudie

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen digitalen Thermostatreglers. Das System verwendet einen Mikrocontroller, um einen Temperatursensor auszulesen und den Sollwert oder die aktuelle Temperatur auf einer einzelnen Ziffer anzuzeigen (der Einfachheit halber, um Zehner von Grad oder einen Code anzuzeigen). Die LTS-3403LJF wird aufgrund ihrer Klarheit, ihres geringen Stromverbrauchs (wichtig für ein eventuell batteriegepuffertes Gerät) und ihres weiten Betrachtungswinkels (an der Wand montiert) gewählt. Der Mikrocontroller läuft mit 5V. Der Entwickler berechnet Widerstandswerte für einen Segmentstrom von 12 mA, um Helligkeit und Leistung auszugleichen: R = (5V - 2,6V) / 0,012A = 200 Ohm. Sieben 200-Ohm-Widerstände werden verwendet, einer für jede Segmentanode (A-G). Die gemeinsamen Kathoden-Pins werden zusammengeschlossen und mit dem Kollektor eines 2N3904 NPN-Transistors verbunden. Der Emitter des Transistors geht an Masse, und seine Basis wird über einen 10k-Widerstand von einem Mikrocontroller-GPIO-Pin angesteuert. Um eine Zahl anzuzeigen, setzt der Mikrocontroller das Muster der Segmentanoden-Pins auf High (über die Widerstände) und schaltet den Transistor ein, um den Stromkreis zu Masse zu schließen. Die gelborange Farbe ist unter typischen Innenraumbeleuchtungsbedingungen gut sichtbar. Die robuste Temperaturbewertung stellt sicher, dass die Anzeige auch dann zuverlässig funktioniert, wenn der Thermostat auf einem heißen Dachboden oder in einer kalten Garage platziert wird.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LTS-3403LJF arbeitet nach dem grundlegenden Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das Bauteil verwendet Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als aktives Halbleitermaterial. Diese Verbindung wird epitaktisch auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat aufgewachsen. Wenn eine Durchlassspannung, die die Bandlückenspannung des Materials übersteigt (ca. 2,0-2,2V für AlInGaP), über den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. In einem direkten Bandlückenhalbleiter wie AlInGaP wird diese Energie hauptsächlich in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Wellenlänge des emittierten Lichts (in diesem Fall gelborange, um 611 nm) wird durch die Bandlückenenergie der AlInGaP-Legierungszusammensetzung bestimmt, die während der Fertigung sorgfältig kontrolliert wird. Die graue Front und die weißen Segmente wirken jeweils als Diffusor und Kontrastfilter und formen den Lichtausgang zu erkennbaren numerischen Segmenten.

12. Technologietrends und Kontext

Die LTS-3403LJF repräsentiert eine ausgereifte und optimierte Technologie. AlInGaP-LEDs, die in den 1990er Jahren entwickelt wurden, ersetzten weitgehend GaAsP für hocheffiziente rote, orange und gelbe Indikatoren und Displays. Der Trend in der Displaytechnologie hat sich seitdem in Richtung höherer Dichte-Lösungen wie Punktmatrix-OLEDs, Micro-LEDs und LCDs für komplexe Grafiken bewegt. Für einfache, robuste, kostengünstige und äußerst zuverlässige einstellige oder mehrstellige Digitalanzeigen bleiben Sieben-Segment-LED-Displays jedoch hochrelevant. Ihre Vorteile umfassen extreme Einfachheit der Ansteuerung, sehr hohe Helligkeit und Kontrast, weiten Betriebstemperaturbereich, sofortige Einschaltfähigkeit und eine Lebensdauer von Zehntausenden von Stunden. Aktuelle Entwicklungen in dieser Nische konzentrieren sich auf noch höhere Effizienz, die niedrigere Treiberströme für die gleiche Helligkeit ermöglicht (verlängert die Batterielebensdauer), und die Integration der Treiberschaltung direkt in das Anzeigepaket (sogenannte "intelligente Displays"). Das Kernprinzip einer zuverlässigen, halbleiterbasierten Lichtquelle für die numerische Anzeige, wie es die LTS-3403LJF verkörpert, bleibt ein grundlegender Baustein im elektronischen Design über unzählige Branchen hinweg.

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.