LSHD-7801 0,3-Zoll Einzelziffer LED-Anzeige Datenblatt - Ziffernhöhe 7,62mm - Grün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LSHD-7801 ist ein einstelliges, 7-Segment alphanumerisches LED-Anzeigemodul. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer klaren, sichtbaren numerischen und begrenzten alphanumerischen Zeichenausgabe in elektronischen Geräten. Der Kernanwendungsbereich liegt in Geräten, die eine kompakte, zuverlässige und energieeffiziente numerische Anzeige erfordern, wie z.B. Instrumententafeln, Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerungen und Prüfgeräte.

Die wesentlichen Vorteile des Bauteils ergeben sich aus seiner Festkörperbauweise. Es bietet eine ausgezeichnete Segmentgleichmäßigkeit, die für eine gleichmäßige Helligkeit aller leuchtenden Segmente und somit ein sauberes Erscheinungsbild sorgt. Es arbeitet mit geringem Strombedarf, was zur Energieeffizienz des Gesamtsystems beiträgt. Darüber hinaus bietet es hohe Helligkeit und hohen Kontrast, wodurch die Anzeige auch bei verschiedenen Umgebungslichtverhältnissen gut lesbar ist. Ein großer Betrachtungswinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Perspektiven, was für frontplattenmontierte Geräte entscheidend ist.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

2.1 Photometrische und optische Eigenschaften

Die Anzeige verwendet GRÜNE LED-Chips, speziell GaP-Epitaxie auf GaP-Substrat und/oder AlInGaP auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat. Diese Kombination zielt auf eine grüne Lichtemission ab. Die typische mittlere Lichtstärke (Iv) beträgt 1600 µcd (Mikrocandela) bei einem Durchlassstrom (IF) von 10mA pro Segment, mit einem spezifizierten Mindestwert von 500 µcd. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit. Die dominante Wellenlänge (λd) beträgt typischerweise 569 nm, und die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 565 nm, was die Ausgabe eindeutig im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 30 nm und gibt Aufschluss über die spektrale Reinheit des emittierten grünen Lichts.

2.2 Elektrische Parameter und Grenzwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Betriebsgrenzen. Die durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt (Segment oder Dezimalpunkt) darf 75 mW nicht überschreiten. Der Spitzendurchlassstrom pro Segment beträgt 60 mA, ist jedoch nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Der kontinuierliche mittlere Durchlassstrom pro Punkt wird von 25 mA bei 25°C um 0,28 mA/°C reduziert, wenn die Umgebungstemperatur steigt. Die typische Durchlassspannung (VF) pro Segment beträgt 2,6V bei IF=20mA, mit einem Maximum von 2,6V. Der Sperrstrom (IR) ist mit maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V spezifiziert. Es ist kritisch zu beachten, dass dieser Sperrspannungszustand nur für Testzwecke dient und das Bauteil nicht kontinuierlich unter Sperrvorspannung betrieben werden sollte.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +105°C und einen Lagertemperaturbereich von -35°C bis +105°C ausgelegt. Die Stromreduzierungskurve (0,28 mA/°C ab 25°C) ist ein wichtiger Parameter für das thermische Management. Mit steigender Umgebungstemperatur muss der maximal zulässige Dauerstrom reduziert werden, um Überhitzung und vorzeitigen Ausfall zu verhindern. Dies erfordert ein sorgfältiges thermisches Design in der Anwendung, insbesondere in geschlossenen Räumen oder Hochtemperaturumgebungen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass das Produkt \"nach Lichtstärke gebinnt\" ist. Das bedeutet, dass Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtausbeute bei einem Standardteststrom sortiert und gruppiert (gebinnt) werden. Dieser Prozess gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit, wenn mehrere Anzeigen nebeneinander in einer Anwendung verwendet werden, und verhindert auffällige Helligkeitsunterschiede zwischen den Ziffern. Das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis für ähnlich beleuchtete Flächen ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was bedeutet, dass das hellste Segment innerhalb des akzeptablen Bins nicht mehr als doppelt so hell wie das dunkelste Segment sein sollte.

4. Analyse der Leistungskurven

Während der bereitgestellte Inhaltsauszug auf \"Typische elektrische/optische Kennlinien\" verweist, sind die spezifischen Graphen im Text nicht detailliert. Typischerweise würden solche Kurven für eine LED-Anzeige Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom (IF) vs. Durchlassspannung (VF) Kurve:Zeigt die nichtlineare Beziehung, die für das Design von Konstantstromtreibern entscheidend ist.
• Lichtstärke (Iv) vs. Durchlassstrom (IF) Kurve:Zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom bis zu den Maximalwerten ansteigt.
• Lichtstärke (Iv) vs. Umgebungstemperatur (Ta) Kurve:Veranschaulicht die Abnahme der Lichtausgabe bei steigender Temperatur und liefert Informationen für das thermische Design.
• Spektrale Verteilungskurve:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die spektrale Breite zeigt.

Entwickler müssen diese Kurven konsultieren, um den Treiberstrom für die gewünschte Helligkeit zu optimieren und gleichzeitig die Zuverlässigkeit über den gesamten Betriebstemperaturbereich aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LSHD-7801 ist ein Durchsteckmontage-Bauteil mit einer Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm). Das Gehäuse hat eine graue Front und grüne Segmente. Die Maßzeichnung (im Text nicht vollständig detailliert) würde kritische Maße für das Leiterplatten-Layout liefern, einschließlich Gesamtabmessungen, Pinabstände und Montageebenenhöhe. Die Toleranzen betragen typischerweise ±0,25 mm. Die Pinbelegung ist für eine 10-polige Konfiguration definiert. Es handelt sich um eine Common-Anode-Anzeige. Die Pinbelegung ist: 1 & 6 (Common Anode), 2 (Kathode F), 3 (Kathode G), 4 (Kathode E), 5 (Kathode D), 7 (Kathode DP - Dezimalpunkt), 8 (Kathode C), 9 (Kathode B), 10 (Kathode A). Das interne Schaltbild zeigt die gemeinsame Anodenverbindung zu allen Segment-LEDs.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert Lötbedingungen: 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Montageebene für 3 Sekunden bei 260°C. Dies ist ein kritischer Parameter für Wellenlötprozesse, um thermische Schäden an den LED-Chips oder dem Kunststoffgehäuse zu verhindern. Für die Lagerung werden Standardbedingungen empfohlen: Temperatur zwischen 5°C und 30°C mit einer Luftfeuchtigkeit unter 60 % RH. Für SMD-Varianten (in den Hinweisen vermerkt) gilt: Wenn die werkseitig versiegelte Verpackung geöffnet wird, sollte das Bauteil innerhalb von 168 Stunden (MSL Level 3) unter denselben Temperatur-/Feuchtigkeitsbedingungen verwendet werden, um Pinoxidation zu verhindern. Wenn es länger als 168 Stunden ausgepackt ist, wird vor dem Löten ein Trocknen bei 60°C für 24 Stunden empfohlen. Die allgemeine Empfehlung ist, die Anzeigen innerhalb von 12 Monaten ab dem Versanddatum zu verbrauchen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LSHD-7801. Die Beschreibung spezifiziert eine grüne Common-Anode-Anzeige mit Dezimalpunkt rechts. Das Datenblatt ist durch die Spezifikationsnummer DS30-2002-152, Revision A, gültig ab 13.01.2023, identifiziert. Spezifische Verpackungsmengen (z.B. Tape and Reel, Tube) sind im bereitgestellten Auszug nicht detailliert, wären aber Teil der vollständigen Beschaffungsspezifikation.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte bestimmt, einschließlich Bürogeräten, Kommunikationsgeräten und Haushaltsanwendungen. Beispiele sind digitale Multimeter, Radiowecker, Gerätetimer, industrielle Sensoranzeigen und Panel-Messgeräte.

8.2 Designüberlegungen und Hinweise

Treiber-Schaltungsdesign:Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber Konstantspannung dringend empfohlen, um gleichmäßige Lichtstärke und lange Lebensdauer zu gewährleisten, da die LED-Durchlassspannung Toleranzen aufweist und sich mit der Temperatur ändert. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten VF-Bereich (typisch 2,1V bis 2,6V) abdeckt. Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen beim Ein- und Ausschalten der Stromversorgung ist wesentlich, um Schäden durch Metallmigration und erhöhten Leckstrom zu verhindern.

Stromauswahl:Der Betriebsstrom muss unter Berücksichtigung der maximalen Umgebungstemperatur und unter Verwendung der Stromreduzierungsspezifikation gewählt werden. Das Überschreiten der Grenzwerte führt zu schwerer Lichtdegradation oder Ausfall.

Optische Montage:Wenn eine Frontplatte oder Abdeckung verwendet wird, sollte sie nicht direkt auf die Musterfolie der Anzeige drücken, da dies zu einer Verschiebung führen kann. Für Mehrfachziffern-Anordnungen wird die Verwendung von Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin empfohlen, um ungleichmäßige Helligkeit (Farbton-Ungleichmäßigkeit) zu vermeiden.

Umgebung:Vermeiden Sie es, die Anzeige in feuchten Umgebungen schnellen Temperaturwechseln auszusetzen, um Kondensation zu verhindern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während kein direkter Vergleich mit anderen Modellen bereitgestellt wird, umfassen die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LSHD-7801 innerhalb ihrer Kategorie (0,3-Zoll Einzelziffer) die Verwendung spezifischer grüner LED-Chip-Technologien (GaP und AlInGaP) für ihre Farbe, das explizite Binning für Lichtstärkegleichmäßigkeit, ihren weiten Betriebstemperaturbereich (-35°C bis +105°C) und ihre Konformität mit bleifreien/RoHS-Anforderungen. Die hohe typische Helligkeit (1600 µcd bei 10mA) und der geringe Strombedarf sind ebenfalls Wettbewerbsvorteile.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (λp) und dominanter Wellenlänge (λd)?

A: Die Spitzenwellenlänge ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED-Ausgabe entspricht. Bei grünen LEDs liegen sie oft nahe beieinander, wie hier zu sehen (565 nm vs. 569 nm).

F: Warum wird Konstantstrom-Ansteuerung empfohlen?

A: Die LED-Helligkeit ist primär eine Funktion des Stroms, nicht der Spannung. Die Durchlassspannung (VF) variiert von Bauteil zu Bauteil und nimmt mit steigender Temperatur ab. Eine Konstantstromquelle stellt sicher, dass die gewünschte Lichtausgabe unabhängig von diesen VF-Schwankungen aufrechterhalten wird, bietet stabile Leistung und schützt die LED vor Überstrom, wenn VF sinkt.

F: Kann ich sie mit einer 5V-Versorgung und einem Widerstand ansteuern?

A: Ja, dies ist eine gängige Methode. Der Vorwiderstandswert R wird berechnet als R = (Versorgungsspannung - VF) / IF. Unter Verwendung von typisch VF=2,6V und IF=10mA mit einer 5V-Versorgung: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohm. Sie müssen sicherstellen, dass die Widerstandsbelastbarkeit ausreicht (P = IF^2 * R). Diese Methode liefert einen annähernd konstanten Strom, wenn die Versorgungsspannung stabil ist und deutlich größer als die VF-Schwankung ist.

F: Was bedeutet \"Common Anode\"?

A: Es bedeutet, dass die Anoden (positive Seiten) aller einzelnen Segment-LEDs intern miteinander verbunden und auf einen oder mehrere Pins (in diesem Fall Pins 1 & 6) geführt sind. Um ein Segment zum Leuchten zu bringen, muss sein entsprechender Kathoden-Pin mit einer niedrigeren Spannung (Masse) verbunden werden, während der Common-Anode-Pin auf einer positiven Spannung gehalten wird.

11. Praktisches Design und Anwendungsbeispiel

Fall: Entwurf einer einfachen 3-stelligen Voltmeter-Anzeige.

Drei LSHD-7801 Anzeigen würden verwendet. Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins würde die Segmente steuern. Typischerweise wird eine Multiplexing-Technik eingesetzt, um die Pinanzahl zu minimieren: Die gemeinsamen Anoden jeder Ziffer werden sequentiell vom Mikrocontroller angesteuert, während die Kathodenleitungen für alle Segmente gemeinsam genutzt werden. Dies erzeugt die Illusion, dass alle Ziffern gleichzeitig leuchten, wenn die Umschaltung schnell genug ist. Das Design muss strombegrenzende Widerstände auf jeder Kathodenleitung (oder einen Konstantstrom-Treiber-IC) enthalten. Die Software muss die korrekten Segmentmuster für 0-9 berechnen und das Multiplexing-Timing verwalten. Thermische Überlegungen beinhalten die Sicherstellung, dass das PCB-Layout eine gewisse Wärmeableitung ermöglicht, insbesondere bei höheren Strömen in einem warmen Gehäuse.

12. Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip basiert auf der Elektrolumineszenz in Halbleitermaterialien. Wenn eine Durchlassspannung, die die Einschaltspannung der Diode überschreitet, über den LED-Chip (GaP oder AlInGaP) angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Bandlückenenergie des spezifischen Halbleitermaterials bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. In einer 7-Segment-Anzeige sind mehrere einzelne LED-Chips in einem Muster angeordnet und hinter einer Maske mit den Segmentformen vergossen. Durch selektives Anlegen von Strom an verschiedene Kombinationen dieser Chips können Ziffern und einige Buchstaben dargestellt werden.

13. Entwicklungstrends

Trends bei einstelligen LED-Anzeigen wie der LSHD-7801 konzentrieren sich auf mehrere Bereiche:Erhöhte Effizienz:Entwicklung von Chip-Materialien und -Strukturen, die bei niedrigeren Treiberströmen eine höhere Lichtstärke (Helligkeit) liefern, um Stromverbrauch und Wärmeentwicklung zu reduzieren.Miniaturisierung:Während 0,3 Zoll eine Standardgröße ist, wird daran gearbeitet, die Lesbarkeit in noch kleineren Bauformen beizubehalten oder zu verbessern.Verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer:Verbesserung von Gehäusematerialien und Chip-Designs, um höheren Betriebstemperaturen und raueren Umgebungsbedingungen standzuhalten und die Betriebslebensdauer zu verlängern.Integration:Bewegung hin zu Anzeigen mit integrierter Treiberschaltung oder intelligenten Funktionen, um das Systemdesign für Endanwender zu vereinfachen.Farboptionen und Leistung:Erweiterung der verfügbaren Farbpalette und Verbesserung der Farbkonstanz und -sättigung durch fortschrittliche Halbleitermaterialien wie neuere phosphorkonvertierte oder Direktemissions-Technologien.