LSHD-A101 LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LSHD-A101 ist ein Einzelziffer-7-Segment-LED-Anzeigemodul mit Dezimalpunkt. Sie verfügt über eine Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm) und ist für klare numerische Anzeigen in verschiedenen elektronischen Anwendungen konzipiert. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AS-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) rote LED-Chips, die epitaktisch auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind. Diese Technologie ist für ihre hohe Effizienz und exzellente Leuchtleistung bekannt. Die Anzeige bietet ein kontrastreiches Erscheinungsbild mit hellgrauer Front und leuchtend weißen Segmenten, was eine gute Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen gewährleistet. Ihre Festkörperbauweise bietet inhärente Zuverlässigkeitsvorteile gegenüber anderen Anzeigetechnologien.

1.1 Hauptmerkmale

• Kompakte Bauweise:0,3-Zoll Ziffernhöhe, geeignet für platzbeschränkte Anwendungen.
• Hervorragende optische Leistung:Bietet hohe Helligkeit, hohen Kontrast und einen weiten Betrachtungswinkel für ein ausgezeichnetes Zeichenbild.
• Gleichmäßige Ausleuchtung:Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente sorgen für eine konsistente Lichtabgabe über die gesamte Ziffer.
• Geringer Stromverbrauch:Für effizienten Betrieb mit niedrigem Leistungsbedarf ausgelegt.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Festkörperdesign sorgt für lange Lebensdauer und Robustheit.
• Qualitätssicherung:Bauteile werden nach Leuchtstärke kategorisiert (gebinnt), um Leistungskonsistenz zu gewährleisten.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und gemäß RoHS-Richtlinien gefertigt.

1.2 Bauteilkonfiguration

Die LSHD-A101 ist als gemeinsame Anode (Common Anode) konfiguriert. Das bedeutet, die Anoden aller LED-Segmente sind intern verbunden und zu gemeinsamen Pins herausgeführt, während die Kathode jedes Segments einzeln ansteuerbar ist. Dieses spezifische Modell beinhaltet einen rechtsseitigen Dezimalpunkt (DP). Die Common-Anode-Konfiguration wird in Multiplex-Schaltungen oft bevorzugt, um die Stromsenkung zu vereinfachen.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Der Betrieb sollte stets innerhalb dieser Grenzen erfolgen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert reduziert sich linear um 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C.
• Lötbedingungen:Das Bauteil hält Wellenlöten stand, wobei sich das Lötbad 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unter der Auflageebene befindet, für 3 Sekunden bei 260°C. Die Bauteiltemperatur darf während der Montage den maximalen Temperaturwert nicht überschreiten.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Die typische Leistung wird bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen.

• Leuchtstärke (I_V):Die Lichtausbeute ist kategorisiert. Typische Werte sind 692 µcd bei 1 mA Treiberstrom und können 9000 µcd bei 10 mA erreichen. Der spezifizierte Mindestwert beträgt 200 µcd bei 1 mA.
• Wellenlängeneigenschaften:Das Bauteil emittiert rotes Licht. Die Spitzenemissionswellenlänge (λ_p) beträgt typischerweise 650 nm. Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt typischerweise 639 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm und gibt die Farbreinheit an.
• Durchlassspannung (V_F):Pro LED-Chip beträgt der Spannungsabfall typischerweise 2,6V mit einem Maximum von 2,6V bei einem Betriebsstrom von 20 mA. Das Minimum beträgt 2,1V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; ein Dauerbetrieb in Sperrrichtung ist untersagt.
• Leuchtstärke-Abgleichverhältnis:Für Segmente innerhalb einer ähnlichen Lichtfläche überschreitet das Verhältnis von maximaler zu minimaler Intensität bei einem Betriebsstrom von 1 mA nicht 2:1, was eine gleichmäßige Helligkeit gewährleistet.
• Übersprechen (Cross Talk):Spezifiziert mit ≤ 2,5%, was eine minimale unerwünschte Beleuchtung nicht-ausgewählter Segmente bedeutet.

3. Mechanische & Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Die Anzeige folgt einem standardmäßigen 10-poligen Dual-Inline-Gehäuse (DIP). Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Maße sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm.
• Zulässige Unvollkommenheiten: Fremdmaterial auf einem Segment ≤10 mils, Oberflächenfarbkontamination ≤20 mils, Blasen in einem Segment ≤10 mils.
• Reflektorverbiegung muss ≤ 1% seiner Länge betragen.
• Der empfohlene Leiterplattenlochdurchmesser für die Pins beträgt 1,0 mm, um einen korrekten Sitz zu gewährleisten.

3.2 Pinbelegung & Schaltplan

Die interne Schaltung ist eine Standard-Common-Anode-Konfiguration für eine 7-Segment-Anzeige mit Dezimalpunkt. Die Pinbelegung ist wie folgt:

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

Pin 6 ist ebenfalls eine gemeinsame Anode, typischerweise intern mit Pin 1 verbunden. Es gibt einen nicht verbundenen (NC) Pin im Layout. Diese Pinbelegung ermöglicht eine einfache Anbindung an Mikrocontroller oder Treiber-ICs.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird, können die typischen Zusammenhänge basierend auf den angegebenen Parametern beschrieben werden:

• Strom vs. Leuchtstärke (I-V-Kurve):Die Leuchtstärke steigt überlinear mit dem Durchlassstrom. Beispielsweise führt eine Erhöhung des Stroms von 1 mA auf 10 mA zu einem mehr als zehnfachen Anstieg der typischen Lichtausbeute (von 692 µcd auf 9000 µcd), was die hohe Effizienz des AlInGaP-Materials unterstreicht.
• Durchlassspannung vs. Strom:Die V_Fhat einen positiven Temperaturkoeffizienten und variiert leicht mit dem Strom. Der spezifizierte Bereich von 2,1V bis 2,6V bei 20 mA muss im Treiberschaltungsdesign berücksichtigt werden.
• Temperaturabhängigkeit:Die Leuchtstärke nimmt typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Reduzierung des Dauerstroms (0,28 mA/°C über 25°C) ist eine direkte Maßnahme, um die Sperrschichttemperatur zu managen und die Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten. Der Betrieb bei höheren Umgebungstemperaturen erfordert eine entsprechende Reduzierung des Treiberstroms.

5. Anwendungsrichtlinien & Hinweise

5.1 Bestimmungsgemäße Verwendung & Designüberlegungen

Diese Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte in Büro-, Kommunikations- und Haushaltsanwendungen konzipiert. Für sicherheitskritische Anwendungen (Luftfahrt, Medizin, etc.) ist eine vorherige Konsultation mit dem Hersteller zwingend erforderlich. Wichtige Design- und Verwendungshinweise umfassen:

• Treiberschaltungsdesign:Konstantstrombetrieb wird dringend empfohlen, um stabile Helligkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Die Schaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den beabsichtigten Strom über den gesamten V_F-Bereich (2,1V-2,6V) liefert.
• Schutz:Die Schaltung muss vor Sperrspannungen und Spannungstransienten während des Ein-/Ausschaltens schützen, um Schäden zu verhindern.
• Thermisches Management:Das Überschreiten des empfohlenen Treiberstroms oder der Betriebstemperatur beschleunigt den Helligkeitsabfall und kann zu vorzeitigem Ausfall führen. Der sichere Betriebsstrom muss basierend auf der maximal erwarteten Umgebungstemperatur gewählt werden.
• Kondensation vermeiden:Schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung können zu Kondensation auf der Anzeige führen, was vermieden werden sollte.
• Mechanische Handhabung:Wenden Sie während der Montage keine ungewöhnliche Kraft auf das Anzeigekörper an. Bei Verwendung einer Frontapplikationsfolie vermeiden Sie direkten, unter Druck stehenden Kontakt mit der Frontplatte, um ein Verrutschen zu verhindern.
• Konsistenz in Mehrfachziffern-Anordnungen:Bei Verwendung von zwei oder mehr Anzeigen in einer Baugruppe wird empfohlen, Bauteile aus demselben Leuchtstärke-Bin zu verwenden, um merkliche Helligkeits- oder Farbtonunterschiede zwischen den Ziffern zu vermeiden.

5.2 Lager- & Handhabungsbedingungen

Eine ordnungsgemäße Lagerung ist entscheidend, um die Lötbarkeit und Leistung zu erhalten.

• Standardlagerung (in Originalverpackung):Temperatur: 5°C bis 30°C. Luftfeuchtigkeit: Unter 60% RH. Eine längere Lagerung außerhalb dieser Bedingungen kann zu Pinoxidation führen.
• Nach dem Öffnen der Feuchtigkeitsschutzverpackung:Wenn die Feuchtigkeitsschutzverpackung geöffnet wurde, wird empfohlen, die Produkte zeitnah zu verbauen. Wenn das geöffnete Produkt länger als 6 Monate gelagert wird, wird vor der Verwendung ein Ausheizen bei 60°C für 48 Stunden empfohlen, wobei die Montage innerhalb einer Woche nach dem Ausheizen abgeschlossen sein sollte.
• Allgemeiner Rat:Vermeiden Sie große Lagerbestände über lange Zeiträume. Verwenden Sie ein First-In-First-Out (FIFO) Lagersystem.

6. Binning-System & Bestellinformationen

Die LSHD-A101 wird speziell nach Leuchtstärke kategorisiert (gebinnt). Das bedeutet, die Einheiten werden basierend auf ihrer Lichtausbeute bei einem Standardteststrom (wahrscheinlich 1 mA oder 10 mA) getestet und sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Anzeigen mit abgeglichener Helligkeit für Anwendungen zu wählen, die Gleichmäßigkeit erfordern. Die TeilenummerLSHD-A101identifiziert das spezifische Modell: eine Einzelziffer-AlInGaP-rote Common-Anode-Anzeige mit rechtsseitigem Dezimalpunkt. Designer sollten bei der Bestellung etwaige Binning-Anforderungen angeben, um Konsistenz über Produktionschargen hinweg sicherzustellen.

7. Typische Anwendungsszenarien

Die LSHD-A101 ist ideal für Anwendungen, die eine einzelne, hochlesbare numerische Ziffer erfordern. Typische Anwendungen umfassen:

• Prüf- & Messtechnik:Anzeige eines einzelnen Parameterwerts, wie z.B. ein Modus-Indikator oder eine Einheitenziffer in einer größeren Anzeige.
• Haushaltsgeräte:Timer, Zähler oder Statusanzeigen an Mikrowellen, Kaffeemaschinen oder Audiogeräten.
• Industriesteuerungen:Pultinstrumente, Prozessanzeigen oder Einstellanzeigen an Maschinen.
• Automotive Nachrüstmarkt:Einfache Messgeräte oder Anzeigemodule.
• Prototyping & Bildungskits:Aufgrund ihres standardmäßigen DIP-Gehäuses ist sie einfach auf Steckbrettern und Prototyp-Leiterplatten zu verwenden.

8. Designüberlegungen & FAQ

8.1 Berechnung des Vorwiderstands

Für einen einfachen Konstantspannungsbetrieb (z.B. 5V Versorgung) mit einem Vorwiderstand kann der Widerstandswert (R) näherungsweise mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Unter Verwendung der maximalen V_Fvon 2,6V bei 20 mA und einer 5V Versorgung: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ω. Ein Standard-120-Ω-Widerstand wäre geeignet, aber der tatsächliche Strom variiert mit der spezifischen V_Fder Einheit. Für Präzision ist ein Konstantstromtreiber vorzuziehen.

8.2 Multiplexen mehrerer Ziffern

Während die LSHD-A101 eine Einzelziffer ist, gilt das Prinzip, wenn mehrere Einzelziffer-Einheiten verwendet werden. Bei einem Common-Anode-Design beinhaltet das Multiplexen das sequentielle Aktivieren (auf High setzen) der gemeinsamen Anode einer Ziffer, während gleichzeitig das entsprechende Kathodenmuster (Segmente auf Low) für diese Ziffer angelegt wird. Die Nachbildwirkung des Auges erzeugt die Illusion, dass alle Ziffern gleichzeitig leuchten. Dies reduziert die benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins und den Stromverbrauch erheblich.

8.3 Warum ist Sperrrichtung verboten?

Das Anlegen einer Sperrspannung (Kathode höher als Anode) kann zu Elektromigration von Metall innerhalb des Halbleiterchips führen. Dies kann die LED verschlechtern, was zu erhöhtem Leckstrom oder sogar einem Kurzschlussausfall führt. Die Treiberschaltung muss sicherstellen, dass dieser Zustand nicht auftritt, insbesondere während des Ein-/Ausschaltens oder in Multiplex-Schaltungen, wo Spannungsspitzen möglich sind.

9. Technologiehintergrund & Trends

9.1 AlInGaP-Technologie

Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) ist ein Halbleitermaterial, das speziell für hochhelle rote, orange und gelbe LEDs entwickelt wurde. Auf einem GaAs-Substrat gewachsen, bietet es im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP eine überlegene Lichtausbeute und thermische Stabilität. Dies führt zu der hohen Helligkeit und exzellenten Zuverlässigkeit, die in den Merkmalen der LSHD-A101 erwähnt werden.

9.2 Kontext der Anzeigetechnologie

Während Einzelziffer-LED-Anzeigen wie die LSHD-A101 für spezifische, oft kosten- oder einfachheitsgetriebene Anwendungen relevant bleiben, hat sich der allgemeine Trend bei Informationsanzeigen hin zu integrierten Punktmatrix-LED-Panels, OLEDs und LCDs bewegt. Diese bieten Flexibilität bei der Anzeige von alphanumerischen Zeichen und Grafiken. Die 7-Segment-LED-Anzeige bleibt jedoch aufgrund ihrer unübertroffenen Einfachheit, extremen Lesbarkeit (besonders bei hohem Umgebungslicht), niedrigen Kosten für eine oder wenige Ziffern und bewährten Langzeit-Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen, in denen andere Technologien versagen könnten, bestehen.