LSHD-5601 LED-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll Ziffernhöhe - Grüne Segmente - 2,6V Durchlassspannung - 75mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LSHD-5601 ist ein einstelliges 7-Segment-LED-Anzeigemodul mit Dezimalpunkt. Sie verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm), was sie für Anwendungen geeignet macht, die klare, mittelgroße numerische Anzeigen erfordern. Das Bauteil nutzt grüne LED-Chips, speziell GaP-Epitaxie auf GaP-Substrat und AlInGaP auf nicht-transparentem GaAs-Substrat-Technologien, um die charakteristische grüne Segmentbeleuchtung vor einem grauen Hintergrund zu erzeugen. Diese Kombination bietet einen hohen Kontrast für verbesserte Lesbarkeit.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Ziffernhöhe:0,56 Zoll (14,22 mm) Standardgröße.
• Segmentgleichmäßigkeit:Konstruiert für hervorragende Konsistenz der Lichtstärke über alle Segmente hinweg.
• Energieeffizienz:Für geringen Leistungsbedarf ausgelegt, was die Energieeffizienz in Endanwendungen verbessert.
• Optische Leistung:Bietet hohe Helligkeit und hohen Kontrast für klare Sichtbarkeit.
• Betrachtungswinkel:Bietet einen weiten Betrachtungswinkel und gewährleistet Lesbarkeit aus verschiedenen Positionen.
• Zuverlässigkeit:Profitiert von der inhärenten Festkörperzuverlässigkeit der LED-Technologie.
• Binning:Einheiten werden nach Lichtstärke gebinnt, um Leistungskonsistenz sicherzustellen.
• Umweltkonformität:Bleifreies Gehäuse, konform mit RoHS-Richtlinien.

1.2 Bauteilkonfiguration

Die LSHD-5601 ist als Common-Anode-Anzeige konfiguriert. Die spezifische Teilenummer bezeichnet eine grüne Anzeige mit einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Diese Konfiguration vereinfacht den Schaltungsentwurf bei Verwendung von Systemen mit gemeinsamer positiver Versorgungsspannung.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen gehalten werden.

• Durchschnittliche Verlustleistung pro Punkt:75 mW. Dies ist die maximale Dauerleistung, die ein einzelnes Segment (Punkt) verkraften kann.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA. Dies ist unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite) für Multiplexing-Schemata zulässig.
• Durchschnittlicher Durchlassstrom pro Punkt:25 mA. Der empfohlene maximale Dauer-DC-Strom für zuverlässigen Betrieb.
• Durchlassstrom-Derating:0,28 mA/°C. Oberhalb von 25°C muss der maximal zulässige Dauerstrom um diesen Faktor reduziert werden, um thermische Belastung zu managen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C.
• Lötbedingungen:260°C für 3 Sekunden in einem Abstand von 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

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

• Durchschnittliche Lichtstärke (I_V):800 (Min), 2400 (Typ) μcd bei I_F=10 mA. Dies gibt die Lichtausbeute an. Der typische Wert ist für eine Anzeige dieser Größe sehr hell.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p) und Durchlassspannung (V565 nm (Typ) bei I_F=20 mA. Die Wellenlänge, bei der die emittierte Lichtintensität am höchsten ist, im grünen Bereich des Spektrums.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):30 nm (Typ). Ein Maß für die spektrale Reinheit; ein kleinerer Wert zeigt monochromatischeres Licht an.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):569 nm (Typ). Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,1 (Min), 2,6 (Typ) V bei I_F=20 mA. Der Spannungsabfall über einem LED-Segment im leitenden Zustand. Der Schaltungsentwurf muss den Maximalwert berücksichtigen.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 μA (Max) bei V_R=5V. Der geringe Leckstrom bei angelegter Sperrspannung. Hinweis: Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist nicht zulässig.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:2:1 (Max). Das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb einer Ziffer, um ein gleichmäßiges Erscheinungsbild zu gewährleisten.

Messhinweise:Die Lichtstärke wird mit einer Sensor-Filter-Kombination gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entspricht. Übersprechen zwischen Segmenten ist mit ≤ 2,5 % spezifiziert.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass die Anzeigennach Lichtstärke gebinntwerden. Dies ist ein kritischer Qualitätskontroll- und Abgleichprozess.

• Zweck:Anzeigen mit ähnlicher Lichtausbeute (in μcd) zusammenzufassen. Dies stellt sicher, dass bei der Verwendung mehrerer Anzeigen nebeneinander in einer Anwendung (z.B. einem mehrstelligen Zähler) deren Helligkeit für den Benutzer einheitlich erscheint.
• Anwendungsempfehlung:DerHinweise-Abschnitt empfiehlt dringend, beim Zusammenbau von zwei oder mehr Einheiten für eine Anwendung Anzeigen aus demselben Intensitäts-Bin zu wählen, um Probleme mit ungleichmäßigem Farbton und Helligkeit zu vermeiden.
• Andere Parameter:Obwohl nicht explizit für Binning erwähnt, sind Durchlassspannung (V_F) und dominante Wellenlänge (λ_d) ebenfalls gängige Binning-Parameter in der LED-Industrie, um elektrische und Farbkonsistenz sicherzustellen. Designer sollten für kritische Anwendungen spezifische Binning-Codes vom Hersteller anfordern.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist aufTypische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Standardkurven für ein solches Bauteil typischerweise umfassen:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (I_F) and forward voltage (V_F). Sie zeigt die exponentielle Einschaltcharakteristik der LED-Diode. Designer nutzen dies, um geeignete strombegrenzende Widerstände auszuwählen oder Konstantstromtreiber zu entwerfen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Zeigt, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs. Dies hilft bei der Helligkeitsanpassung.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_Vvs. T_a):Veranschaulicht, wie die Lichtausbeute mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Dies ist entscheidend für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~565 nm und die spektrale Halbwertsbreite von ~30 nm zeigt und die grüne Lichtemission bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige hat eine Standard-10-Pin-Dual-In-Line-Gehäusekonfiguration. Wichtige dimensionale Hinweise:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern.
• Allgemeine Toleranz ist ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm, um Platzierungsvariationen zu berücksichtigen.

5.2 Internes Schaltbild und Pinbelegung

Das interne Diagramm zeigt eine Common-Anode-Konfiguration. Alle Segment-Anoden (A-G, DP) sind intern mit einem von zwei Common-Anode-Pins (Pin 3 und Pin 8) verbunden, die ebenfalls miteinander verbunden sind. Jede Segment-Kathode hat einen eigenen dedizierten Pin.

Pinbelegung:

1. Kathode E
2. Kathode D
3. Common Anode
4. Kathode C
5. Kathode DP (Dezimalpunkt)
6. Kathode B
7. Kathode A
8. Common Anode
9. Kathode F
10. Kathode G

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lötparameter

Empfohlene Lötbedingung: 260°C für 3 Sekunden, wobei die Lötspitze mindestens 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Anzeigekörpers positioniert wird, um thermische Schäden am Kunststoff und den LEDs zu verhindern.

6.2 Anwendungshinweise (Kritische Designüberlegungen)

• Treiber-Schaltungsentwurf:Konstantstrom-Ansteuerung wirdempfohlenfür konsistente Leistung und lange Lebensdauer. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten Bereich von V_F(2,1V bis 2,6V) aufnehmen kann, um sicherzustellen, dass der beabsichtigte Treiberstrom immer geliefert wird.
• Strom und Temperatur:Das Überschreiten des empfohlenen Treiberstroms oder der Betriebstemperatur kann zu schwerwiegender Abnahme der Lichtausbeute oder vorzeitigem Ausfall führen. Der sichere Betriebsstrom muss für hohe Umgebungstemperaturen gederated werden.
• Schutz:Die Treiberschaltung sollte Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen während des Ein-/Ausschaltens enthalten.Sperrrichtung sollte unbedingt vermieden werden, da sie Metallmigration verursachen kann, was zu erhöhtem Leckstrom oder Kurzschlüssen führt.
• Mechanische Handhabung:Vermeiden Sie die Verwendung ungeeigneter Werkzeuge oder Methoden, die ungewöhnliche Kräfte auf den Anzeigekörper ausüben.
• Kondensation:Vermeiden Sie schnelle Umgebungstemperaturänderungen in feuchten Umgebungen, um Kondensation auf der Anzeige zu verhindern.
• Filter/Overlay-Anbringung:Wenn eine Folie mit Muster mit Haftkleber angebracht wird, vermeiden Sie, dass sie direkt gegen ein Frontpanel/Abdeckung drückt, da äußere Kräfte sie verschieben können.

7. Lagerbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist wesentlich, um Pinoxidation zu verhindern.

• Für LED-Anzeigen (Durchsteckmontage):In Originalverpackung lagern. Empfohlene Bedingungen: Temperatur 5°C bis 30°C, Luftfeuchtigkeit unter 60 % RH. Langzeitlagerung großer Bestände wird nicht empfohlen.
• Für SMD-LED-Anzeigen (Allgemeine Richtlinie):
  • Im versiegelten Beutel:5°C bis 30°C, <60 % RH.
  • Geöffneter Beutel:5°C bis 30°C, <60 % RH, innerhalb von 168 Stunden verwenden (MSL Level 3).
  • Wenn länger als 168 Stunden ausgepackt, vor dem Löten 24 Stunden bei 60°C backen.
• Allgemeine Haltbarkeit:Es wird empfohlen, Anzeigen innerhalb von 12 Monaten ab dem Versanddatum zu verwenden. Sie sollten nicht hoher Feuchtigkeit oder korrosiven Gasumgebungen ausgesetzt werden.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Zielmarkt und typische Anwendungen

Diese Anzeige ist vorgesehen fürgewöhnliche elektronische Geräte, einschließlich:

• Bürogeräte (Taschenrechner, Tischuhren).
• Kommunikationsgeräte.
• Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Backöfen, Waschmaschinen-Timer).
• Industrielle Steuerungspanels (einfache Zähler, Timer).
• Test- und Messgeräte.

Wichtiger Hinweis:Für Anwendungen, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizin, Sicherheitssysteme), ist eine vorherige Konsultation mit dem Hersteller zwingend erforderlich. Der Hersteller übernimmt keine Verantwortung für Schäden, die aus der Nichteinhaltung der Grenzwerte und Anweisungen resultieren.

8.2 Designüberlegungen und Best Practices

1. Strombegrenzung:Verwenden Sie stets Reihenwiderstände oder einen Konstantstromtreiber, um den Segmentstrom einzustellen. Berechnen Sie die Widerstandswerte basierend auf der Versorgungsspannung und dem maximalen V_Fbei dem gewünschten Strom.
2. Multiplexing:Für mehrstellige Anwendungen ist Multiplexing üblich. Stellen Sie sicher, dass der Spitzenstrom im Multiplexing-Schema den 60-mA-Grenzwert nicht überschreitet und der Durchschnittsstrom innerhalb des 25-mA-Limits bleibt.
3. Thermisches Management:In geschlossenen Räumen oder bei hohen Umgebungstemperaturen berücksichtigen Sie den Strom-Derating-Faktor (0,28 mA/°C). Sorgen Sie gegebenenfalls für ausreichende Belüftung.
4. Betrachtungswinkel:Der weite Betrachtungswinkel ermöglicht eine flexible Platzierung im Gehäuse des Endprodukts.
5. Binning für mehrstellige Verwendung:Wie wiederholt betont, beziehen Sie Anzeigen aus demselben Lichtstärke-Bin für ein einheitliches Erscheinungsbild in mehrstelligen Arrays.

9. Technischer Vergleich und Positionierung

Während ein direkter Vergleich mit anderen Modellen nicht im Datenblatt enthalten ist, können die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LSHD-5601 abgeleitet werden:

• vs. Kleinere Anzeigen (z.B. 0,3\"):Bietet aufgrund der größeren 0,56\" Ziffernhöhe eine bessere Sichtbarkeit aus der Entfernung.
• vs. Rote oder gelbe Anzeigen:Grüne LEDs bieten oft ein subjektiv helleres Erscheinungsbild für das menschliche Auge und können unterschiedliche Durchlassspannungseigenschaften haben (V_F~2,6V vs. ~1,8-2,2V für viele rote LEDs).
• vs. Common-Cathode-Anzeigen:Die Common-Anode-Konfiguration ist vorteilhaft für Systeme, bei denen der Mikrocontroller Strom senkt (Pins auf LOW setzt), um Segmente zu aktivieren, was eine gängige Konfiguration ist.
• Vorteile:Hohe Helligkeit, hervorragende Gleichmäßigkeit (durch Binning), weiter Betrachtungswinkel und RoHS-Konformität sind ihre Kernstärken.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

1. F: Was ist der Zweck der beiden Common-Anode-Pins (3 und 8)?
   A: Sie sind intern verbunden. Zwei Pins bieten mechanische Stabilität, bessere Stromverteilung und Flexibilität im PCB-Layout (Stromversorgung von beiden Seiten).
2. F: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung betreiben?
   A: Ja, aber Sie MÜSSEN einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jedem Segment verwenden. Für einen Zielstrom von 10 mA und ein typisches V_Fvon 2,6 V wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ω. Berechnen Sie stets für den Worst-Case (minimales V_F), um das Stromlimit nicht zu überschreiten.
3. F: Warum ist Sperrrichtung für diese LED so gefährlich?
   A: Das Anlegen einer Sperrspannung (selbst die 5V, die für I_R-Tests verwendet wird) kann Elektromigration von Metallatomen innerhalb des Halbleiterübergangs verursachen, was zu erhöhtem Leckstrom oder einem permanenten Kurzschluss führt. Das Datenblatt verbietet ausdrücklich Dauerbetrieb in Sperrrichtung.
4. F: Wie erreiche ich unterschiedliche Helligkeitsstufen?
   A: Die Helligkeit wird primär durch den Durchlassstrom (I_F) gesteuert. Die Verwendung von PWM (Pulsweitenmodulation) auf einem Konstantstromtreiber ist die effektivste Methode zum Dimmen, da sie im Gegensatz zur analogen Spannungs-/Stromreduzierung die Farbkonsistenz beibehält.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines einfachen 4-stelligen Aufwärtszählers für ein Laborgerät.

1. Bauteilauswahl:Vier LSHD-5601-Anzeigen werden aufgrund ihrer Klarheit und Größe ausgewählt.
2. Schaltungsentwurf:Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins wird gewählt. Das Design verwendet eine Common-Anode-Konfiguration, daher verbinden sich die Mikrocontroller-Port-Pins mit den Segment-Kathoden (über strombegrenzende Widerstände). Die Common-Anode-Pins jeder Ziffer sind mit einem PNP-Transistor (oder einem N-Kanal-MOSFET) verbunden, der von einem separaten Mikrocontroller-Pin für das Multiplexing gesteuert wird.
3. Stromberechnung:Für ein multiplexes Design mit 4 Ziffern (1/4 Tastverhältnis) wäre, um einen durchschnittlichen Segmentstrom von 10 mA zu erreichen, der Spitzenstrom während seines aktiven Zeitfensters 40 mA. Dies liegt innerhalb des 60-mA-Spitzen-Grenzwerts. Widerstände werden entsprechend berechnet: R = (V_versorgung- V_{F_max}- V_{CE_sat}) / I_spitze.
4. Binning:Alle vier Anzeigen werden mit Angabe desselben Lichtstärke-Bin-Codes bestellt, um eine einheitliche Helligkeit über den gesamten Timer hinweg sicherzustellen.
5. Software:Die Mikrocontroller-Firmware durchläuft jede Ziffer, schaltet den entsprechenden Transistor ein und beleuchtet die erforderlichen Segmente für diese Ziffer mit dem berechneten Timing, um das gewünschte Tastverhältnis zu erreichen und Flackern zu vermeiden.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LSHD-5601 basiert aufLeuchtdioden (LED)-Technologie. Wenn eine Durchlassspannung, die den Einschaltspannungsabfall der Diode überschreitet (ca. 2,1-2,6 V für diese grünen LEDs), über ein Segment angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Halbleiterbereich (dem p-n-Übergang aus GaP- oder AlInGaP-Materialien). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Halbleitermaterialzusammensetzung bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts – in diesem Fall grün (~569 nm). Die sieben Segmente (A-G) und der Dezimalpunkt (DP) sind individuelle LED-Chips, die räumlich angeordnet sind, um ein numerisches Zeichen zu bilden. Die elektrische Verbindung in einer Common-Anode-Konfiguration ermöglicht eine effiziente Steuerung über einen Mikrocontroller.

13. Technologietrends und Kontext

Während diskrete 7-Segment-LED-Anzeigen wie die LSHD-5601 für spezifische Anwendungen, die einfache, zuverlässige und hochsichtbare numerische Anzeigen erfordern, nach wie vor wichtig sind, sind breitere Branchentrends erkennbar:

• Integration:Es gibt einen Trend zu integrierten mehrstelligen Modulen oder Punktmatrixanzeigen, die über serielle Schnittstellen (I2C, SPI) gesteuert werden, was die Anzahl der Mikrocontroller-I/Os und Treiberkomponenten reduziert.
• Fortschrittliche Materialien:Die Verwendung von AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) für grüne und rote LEDs, wie in diesem Datenblatt erwähnt, stellt einen Fortschritt gegenüber der älteren GaP-Technologie dar und bietet höhere Effizienz und Helligkeit.
• Anwendungsverschiebung:Für komplexe alphanumerische oder grafische Informationen sind LCDs, OLEDs und TFTs häufiger. LED-Segmentanzeigen behalten jedoch starke Vorteile in Umgebungen, die hohe Helligkeit, einen weiten Temperaturbereich, lange Lebensdauer und Einfachheit erfordern – was ihre fortgesetzte Relevanz in Industrie-, Geräte- und Instrumentierungsmärkten sicherstellt.
• Gehäuse:Das bleifreie, RoHS-konforme Gehäuse der LSHD-5601 spiegelt den globalen Umweltregulierungstrend wider, der alle elektronischen Komponenten betrifft.