LTS-3403LJG LED-Anzeige Datenblatt - 0,8-Zoll Zeichenhöhe - Grün AlInGaP - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-3403LJG ist ein hochwertiges einstelliges 7-Segment-Anzeigemodul, das für klare numerische Anzeigen in verschiedenen elektronischen Anwendungen konzipiert ist. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer sehr gut lesbaren digitalen Zeichenausgabe. Der zentrale Vorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie für die LED-Chips. Dieses Materialsystem ist bekannt für die Erzeugung hocheffizienter Lichtemission im grünen bis roten Spektrum und bietet im Vergleich zu älteren Technologien eine überlegene Helligkeit und Farbreinheit. Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Ihr geringer Stromverbrauch und die Kompatibilität mit Standard-ICs machen sie für einen breiten Zielmarkt geeignet, einschließlich Unterhaltungselektronik, Industriemessgeräten, Prüf- und Messtechnik sowie eingebetteten Systemen, in denen eine zuverlässige, stromsparende numerische Anzeige erforderlich ist.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Lichttechnische und optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungskennwerte sind unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Diemittlere Lichtstärke (Iv)wird mit einem Mindestwert von 320 µcd, einem typischen Wert von 900 µcd und ohne angegebenen Maximalwert spezifiziert, wenn sie mit einem Durchlassstrom (IF) von 1mA betrieben wird. Dieser Parameter gibt die wahrgenommene Helligkeit der leuchtenden Segmente an. Die Lichtausgabe ist kategorisiert, d.h. die Bauteile werden gemäß ihrer gemessenen Lichtstärke sortiert, um eine gleichmäßige Helligkeit in Produktionschargen sicherzustellen.

Die Farbcharakteristik wird durch die Wellenlänge definiert. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt typischerweise 571 Nanometer (nm) bei IF=20mA, was das emittierte Licht klar im grünen Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Diedominante Wellenlänge (λd)beträgt typischerweise 572 nm, ein eng verwandter Kennwert, der die wahrgenommene Farbe beschreibt. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt typischerweise 15 nm, was auf eine relativ schmale spektrale Bandbreite hinweist und zu einer reinen, gesättigten grünen Farbe beiträgt. Die Lichtstärke wird mit einem Sensor und Filter gemessen, die auf die CIE Hellempfindlichkeitskurve des Auges kalibriert sind, um sicherzustellen, dass die Werte der menschlichen Wahrnehmung entsprechen.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen. DieDurchlassspannung pro Segment (VF)hat einen typischen Wert von 2,6V und einen Maximalwert von 2,6V bei IF=10mA. Dies ist ein kritischer Parameter für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung. DerSperrstrom pro Segment (IR)beträgt maximal 100 µA, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird, und gibt den Leckstrom im ausgeschalteten Zustand an.

Dieabsoluten Maximalwertelegen die Grenzen für einen sicheren Betrieb fest. Der maximale Dauer-Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA. Ein Derating-Faktor von 0,33 mA/°C gilt linear ab 25°C, d.h. der zulässige Dauerstrom verringert sich, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um thermische Schäden zu verhindern. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5V. Das Überschreiten dieser Werte kann zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen.

2.3 Thermische Eigenschaften

Das Wärmemanagement wird durch die Derating-Spezifikation für den Dauer-Durchlassstrom impliziert. Das Bauteil ist für einenBetriebstemperaturbereichvon -35°C bis +85°C und einen identischenLagertemperaturbereichausgelegt. DieLöttemperaturgibt an, dass das Bauteil während Wellen- oder Reflow-Lötprozessen 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,6mm) unterhalb der Auflageebene aushalten kann. Die Einhaltung dieser Richtlinie ist entscheidend, um Schäden an den internen LED-Chips und Bonddrähten zu verhindern.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteilnach Lichtstärke kategorisiertwird. Das bedeutet, dass die LED-Anzeigen während der Fertigung getestet und basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe bei einem Standardteststrom (typischerweise 1mA, gemäß der Iv-Spezifikation) in verschiedene Bins sortiert werden. Dieser Binning-Prozess stellt sicher, dass Endanwender Produkte mit konsistenten Helligkeitsstufen erhalten, was für Anwendungen, in denen mehrere Ziffern nebeneinander verwendet werden, entscheidend ist, um sichtbare Unterschiede in der Segmentintensität zu vermeiden. Während das Dokument die spezifischen Bin-Codes oder Bereiche nicht detailliert, garantiert die Praxis ein Mindestleistungsniveau (320 µcd) und fasst Bauteile mit ähnlichen Ausgangseigenschaften zusammen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auftypische elektrische/optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Graphen im Textauszug nicht enthalten sind, sind solche Kurven in der LED-Dokumentation Standard. Sie umfassen typischerweise:

• Durchlassstrom (IF) vs. Durchlassspannung (VF) Kurve:Diese zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung, die für den Entwurf der korrekten Treiberschaltung wesentlich ist. Die Kniespannung liegt typischerweise um die angegebene VF von 2,05-2,6V.
• Lichtstärke (Iv) vs. Durchlassstrom (IF) Kurve:Dieser Graph veranschaulicht, wie die Lichtausgabe mit dem Treiberstrom zunimmt. Sie ist über einen Bereich linear, wird aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer und Effizienzgrenzen sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur Kurve:Diese zeigt den thermischen Quenching-Effekt, bei dem die LED-Lichtausgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Dies unterstreicht die Bedeutung der Strom-Derating-Spezifikation.
• Spektrale Verteilungskurve:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~571nm und die schmale Halbwertsbreite zeigt und die reine grüne Lichtemission bestätigt.

Diese Kurven geben Entwicklern ein tieferes Verständnis des Verhaltens des Bauteils unter nicht-standardisierten Bedingungen und ermöglichen einen robusteren und optimierten Systementwurf.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Für das Bauteil liegt eine detaillierteGehäuseabmessungszeichnungvor. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Diese Zeichnung ist entscheidend für das Leiterplattenlayout, um sicherzustellen, dass der Footprint und die Sperrbereiche korrekt ausgelegt sind. Die Anzeige ist für eineeinfache Montage auf einer Leiterplatte oder in einer Fassungkonzipiert, was darauf hindeutet, dass sie Pins für die Durchsteckmontage oder das Einsetzen in eine kompatible Fassung besitzt. Die physikalische Beschreibung erwähnt einegraue Front und weiße Segmente, was ein wichtiges mechanisches Merkmal ist, das Ästhetik und Lesbarkeit beeinflusst.

6. Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die LTS-3403LJG ist eine Anzeige vom TypCommon Cathode. Das bedeutet, dass die Kathoden (negative Anschlüsse) aller LED-Segmente intern miteinander verbunden und auf gemeinsame Pins herausgeführt sind, während jede Segment-Anode (positiver Anschluss) ihren eigenen dedizierten Pin hat. Die Pinbelegungstabelle listet 17 Pins auf, wobei mehrere als \"NO PIN\" (vermutlich unbenutzt oder nur mechanisch vorhanden) gekennzeichnet sind. Die aktiven Pins steuern die Segmente A bis G, zwei Dezimalpunkte (linker und rechter Dezimalpunkt, L.D.P und R.D.P) und fünf gemeinsame Kathodenanschlüsse (Pins 4, 6, 12, 17 und einen, der durch die Common-Cathode-Beschreibung impliziert wird). Dasinterne Schaltbildwürde diese Common-Cathode-Architektur visuell darstellen und zeigen, wie die mehreren Kathodenpins intern miteinander verbunden sind, um den Strom zu verteilen und möglicherweise die Wärmeableitung zu unterstützen.

7. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre bereitgestellte Richtlinie ist dieLöttemperatur-Spezifikation: 260°C für 3 Sekunden bei 1/16 Zoll unterhalb der Auflageebene. Dies ist ein Standard-JEDEC-Profil für das Wellen- oder Reflow-Löten von Durchsteckbauteilen. Entwickler müssen sicherstellen, dass ihr Montageprozess dieser Grenze entspricht, um thermischen Schock zu vermeiden, der das Epoxidgehäuse beschädigen oder den Halbleiterchip zerstören kann. Die allgemeine Handhabung sollte den Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen für Halbleiterbauteile folgen. Die Lagerbedingungen sind durch den Lagertemperaturbereich von -35°C bis +85°C definiert.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine einzelne, gut sichtbare numerische Ziffer erfordert. Häufige Verwendungen umfassen: Panel-Meter für Spannung, Strom oder Temperatur; digitale Uhren und Timer; Anzeigeeinheiten für Spielstände; Produktionszähler; Statusindikatorcodes an Geräten oder Industrieausrüstung; und als Teil größerer mehrstelliger Anzeigen in Systemen, in denen Ziffern gemultiplext werden.

8.2 Entwurfsüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihenstrombegrenzungswiderstand für jede Segment-Anode. Der Widerstandswert wird basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc), der LED-Durchlassspannung (VF, verwenden Sie für Zuverlässigkeit den Maximalwert von 2,6V) und dem gewünschten Durchlassstrom (IF, unterhalb von 25mA Dauerstrom bleibend) berechnet. Formel: R = (Vcc - VF) / IF.
• Treiberschaltung:Als Common-Cathode-Anzeige sind die Kathoden typischerweise mit Masse verbunden oder werden durch einen Treiber-IC (wie einen 7-Segment-Decoder/Treiber oder einen als Senke konfigurierten Mikrocontroller-GPIO-Pin) auf Masse geschaltet. Die Anoden werden über die Strombegrenzungswiderstände auf High-Pegel geschaltet.
• Multiplexing:Für mehrstellige Systeme, die ähnliche Anzeigen verwenden, ist Multiplexing eine gängige Technik, um viele Segmente mit weniger I/O-Pins zu steuern. Dabei wird die Versorgungsspannung für die gemeinsame Kathode jeder Ziffer schnell zyklisch ein- und ausgeschaltet, während die entsprechenden Segmentdaten auf den gemeinsamen Anodenleitungen präsentiert werden. Der geringe Stromverbrauch und die Kompatibilität der LTS-3403LJG machen sie für gemultiplexten Betrieb geeignet.
• Betrachtungswinkel:Das Datenblatt gibt einen weiten Betrachtungswinkel an, der in der mechanischen Zeichnung überprüft oder für die spezifischen Anwendungsanforderungen bestätigt werden sollte.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LTS-3403LJG sind die Verwendung vonAlInGaP-Technologieund ihre spezifische0,8-Zoll Zeichenhöhe. Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP- oder GaAsP-LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu helleren Anzeigen bei gleichem Strom oder ähnlicher Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Die 0,8-Zoll (20,32mm) Höhe ist eine Standardgröße, die eine gute Balance zwischen Sichtbarkeit und Leiterplattenplatz bietet. Das graue Front/weiße Segment-Design verbessert den Kontrast im Vergleich zu komplett schwarzen oder grünen Gehäusen. Ihre Common-Cathode-Konfiguration ist die gebräuchlichste und wird weitgehend von Treiber-ICs und Mikrocontroller-Bibliotheken unterstützt.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Zweck mehrerer gemeinsamer Kathodenpins (z.B. Pins 4, 6, 12, 17)?

A: Mehrere Kathodenpins helfen, den gesamten Rückstrom aller leuchtenden Segmente zu verteilen, reduzieren die Stromdichte in jedem einzelnen Pin und PCB-Leiterbahn und verbessern so die Zuverlässigkeit. Sie können auch zur Wärmeableitung vom LED-Chip beitragen. Sie sind intern verbunden, stellen also elektrisch denselben Knoten dar.

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Sie müssen stets einen Strombegrenzungswiderstand in Reihe mit jedem Segment verwenden. Das direkte Anschließen einer 5V-Quelle an die Anode (bei geerdeter Kathode) würde versuchen, einen sehr hohen Strom zu ziehen, was möglicherweise das LED-Segment zerstört und den Mikrocontroller-Pin beschädigt.

F: Was bedeutet \"Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (IV-m) von 2:1\"?

A: Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils, gemessen unter gleichen Bedingungen (IF=1mA). Ein Verhältnis von 2:1 bedeutet, dass das hellste Segment nicht mehr als doppelt so hell wie das dunkelste Segment sein wird, was eine gleichmäßige Helligkeit über die Ziffer hinweg sicherstellt.

F: Wie berechne ich den passenden Strombegrenzungswiderstand?

A: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Vversorgung - VF) / IF. Beispiel: Bei einer 5V-Versorgung (Vversorgung), einer maximalen VF von 2,6V und einem gewünschten IF von 10mA (0,01A): R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohm. Ein Standardwiderstand von 220 oder 270 Ohm wäre geeignet.

11. Entwurfs- und Anwendungsfallstudie

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen digitalen Voltmeters, das 0-9,9V anzeigt. Das System verwendet einen Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zur Spannungsmessung. Die Firmware des Mikrocontrollers liest den ADC, wandelt den Wert in zwei BCD-Ziffern (Binary-Coded Decimal) um und steuert zwei LTS-3403LJG-Anzeigen in einer gemultiplexten Konfiguration an. Eine Anzeige zeigt die Zehnerstelle (0-9) und die andere die Einerstelle und den Dezimalpunkt. Die gemeinsamen Kathoden jeder Anzeige sind mit separaten Mikrocontroller-Pins verbunden, die als Open-Drain/Niedrig-Ausgangs-Senken konfiguriert sind. Die sieben Segment-Anoden (A-G) und die rechte Dezimalpunkt-Anode sind über einzelne 220-Ohm-Strombegrenzungswiderstände mit anderen Mikrocontroller-Pins verbunden, die zwischen beiden Anzeigen geteilt werden. Die Firmware schaltet schnell um, welche Anodenkathode geerdet ist, während sie das Segmentmuster für diese spezifische Ziffer ausgibt. Dieser Ansatz verwendet nur 8 Pins für Segmente + 2 Pins für Ziffernsteuerung = 10 I/O-Pins, anstatt der 16+ Pins, die für statische Ansteuerung erforderlich wären. Die AlInGaP-Technologie stellt sicher, dass die Anzeige auch in gut beleuchteten Umgebungen hell und klar ist.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die LTS-3403LJG basiert aufAluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie. Dies ist ein III-V-Verbindungshalbleiter, bei dem die Bandlückenenergie – die Energiedifferenz zwischen Valenzband und Leitungsband – durch Anpassen der Verhältnisse von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor eingestellt werden kann. Für grüne Emission wird die Bandlücke auf etwa 2,2-2,3 Elektronenvolt (eV) ausgelegt. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die Wellenlänge (λ) des emittierten Photons ist umgekehrt proportional zur Bandlückenenergie (Eg), wie durch die Gleichung λ = hc/Eg beschrieben (wobei h das Plancksche Wirkungsquantum und c die Lichtgeschwindigkeit ist). Die spezifische Zusammensetzung führt zu Photonen mit einer Wellenlänge um 571-572 nm, die das menschliche Auge als grünes Licht wahrnimmt. Das nicht transparente GaAs-Substrat absorbiert einen Teil des emittierten Lichts, aber das Design und die Materialien ergeben dennoch eine hohe Effizienz und Helligkeit.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von 7-Segment-Anzeigen spiegelt die Fortschritte in der LED-Technologie wider. Frühe Anzeigen verwendeten GaAsP oder GaP, die eine begrenzte Effizienz und Farbpalette hatten. AlInGaP, eingeführt in den 1990er Jahren, stellte einen großen Sprung dar und bot hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbsättigung im rot-orange-gelb-grünen Spektrum. Für reines Grün und Blau wurde die Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Technologie später dominant und ist heute auch Standard für weiße LEDs. Aktuelle Trends bei numerischen Anzeigen umfassen: eine Verschiebung hin zuOberflächenmontage (SMD)-Gehäusen für automatisierte Montage, obwohl Durchstecktypen wie dieser für Prototyping und bestimmte Branchen beliebt bleiben; die Integration vonTreiber-ICs und Controllerndirekt in das Anzeigemodul (intelligente Displays); die Verwendung vonhöherdichten Matrizenfür alphanumerische und Punktmatrixanzeigen, die einfache 7-Segment-Einheiten in vielen Anwendungen ersetzen; und ein fortgesetzter Fokus auferhöhte Effizienz (Lumen pro Watt)undniedrigere Betriebsspannungen, um Energieeinsparvorschriften und Batterielebensdaueranforderungen zu erfüllen. Während neuere Technologien existieren, bleiben AlInGaP-basierte Anzeigen wie die LTS-3403LJG eine kostengünstige und hochzuverlässige Lösung für monochromatische grüne numerische Anzeigen, wo ihre spezifischen Leistungsmerkmale optimal sind.