LTS-315AJD LED-Anzeige Datenblatt - 0,3-Zoll Ziffernhöhe - Hyper-Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-315AJD ist eine kompakte, leistungsstarke Einzelziffer-7-Segment-Anzeige, die für Anwendungen entwickelt wurde, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung eines gut lesbaren, hellen numerischen Zeichens in einem kleinen Formfaktor. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP-LEDs eine überlegene Effizienz und Farbreinheit bietet. Dies macht sie besonders geeignet für tragbare Instrumente, Unterhaltungselektronik, industrielle Bedienfelder und Prüfgeräte, bei denen Stromverbrauch, Lesbarkeit und Zuverlässigkeit entscheidend sind. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, was konsistente Helligkeitsstufen über Produktionschargen hinweg sicherstellt.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Optische Kenngrößen

Die optische Leistung wird durch mehrere Schlüsselparameter definiert, die bei einer Standard-Umgebungstemperatur von 25°C gemessen werden. Diemittlere Lichtstärke (Iv)beträgt typischerweise 600 µcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1mA, mit einem spezifizierten Bereich ab 200 µcd (min) aufwärts. Dieser Parameter gibt die wahrgenommene Helligkeit der beleuchteten Segmente an. Das emittierte Licht wird als hyper-rot charakterisiert. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt typisch 650 nm, während diedominante Wellenlänge (λd)bei IF=20mA mit 639 nm spezifiziert ist. Der Unterschied zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge bezieht sich auf die Form des Emissionsspektrums. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt 20 nm, was auf ein relativ schmales Band des emittierten Lichts hinweist und zur gesättigten roten Farbe beiträgt. Die Lichtstärke wird mit einem Sensor und Filter gemessen, die der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve entsprechen, um sicherzustellen, dass die Werte mit dem menschlichen Sehvermögen korrelieren.

2.2 Elektrische Kenngrößen

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsbedingungen und Grenzwerte. DieDurchlassspannung pro Segment (VF)liegt im Bereich von 2,1V bis 2,6V bei einem Prüfstrom von 20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im leitenden Zustand. DerSperrstrom pro Segment (IR)beträgt maximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V und gibt die Leckage des Bauteils im gesperrten Zustand an. EinLichtstärke-Abgleichverhältnis (Iv-m)von 2:1 ist spezifiziert, was bedeutet, dass das Helligkeitsverhältnis des dunkelsten Segments zum hellsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils bei IF=1mA dieses Verhältnis nicht überschreitet und so ein gleichmäßiges Erscheinungsbild gewährleistet.

2.3 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. DerDauer-Durchlassstrom pro Segmentbeträgt 25 mA bei 25°C und reduziert sich linear um 0,33 mA/°C mit steigender Temperatur. DerSpitzen-Durchlassstrom pro Segmentbeträgt 90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). DieVerlustleistung pro Segmentdarf 70 mW nicht überschreiten. Die maximaleSperrspannungbeträgt 5V. Das Bauteil kann innerhalb einesTemperaturbereichsvon -35°C bis +85°C betrieben und gelagert werden. Die Löttemperatur darf während der Montage in einem Abstand von 1,6 mm unterhalb der Auflageebene maximal 260°C für höchstens 3 Sekunden betragen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies impliziert einen Binning- oder Sortierprozess basierend auf der gemessenen Lichtleistung. Obwohl spezifische Bin-Codes in diesem Dokument nicht detailliert sind, umfasst die gängige Praxis das Testen jeder Einheit bei einem Standardstrom (z.B. 1mA oder 20mA) und das Gruppieren in Bins mit definierten Mindest- und Höchstwerten für die Lichtstärke. Dies stellt sicher, dass Kunden Anzeigen mit konsistenten Helligkeitsstufen für einen gegebenen Treiberstrom erhalten, was bei Mehrfachziffernanzeigen oder Produkten, in denen mehrere Einheiten nebeneinander verwendet werden, entscheidend ist. Entwickler sollten den Hersteller bezüglich der spezifischen Binning-Struktur und verfügbaren Intensitätsgrade konsultieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektrische / optische Kennlinienkurven", die für detailliertes Design essentiell sind. Obwohl die spezifischen Graphen im Textauszug nicht bereitgestellt werden, würden typische Kurven für solche Bauteile umfassen:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve): Diese zeigt die nichtlineare Beziehung und hilft bei der Bestimmung des erforderlichen Vorwiderstands für eine gegebene Versorgungsspannung.Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-Iv-Kurve): Diese zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom ansteigt, oft zeigt sich im Betriebsbereich ein nahezu linearer Zusammenhang, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen abfällt.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Kurve zeigt die Reduzierung der Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur, was für Hochtemperatur- oder Hochstromanwendungen kritisch ist.Spektrale Verteilung: Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die Form des Emissionsspektrums bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LTS-315AJD verfügt über ein graues Ziffernfeld mit weißen Segmenten, was Kontrast und Lesbarkeit verbessert. Das Gehäuse ist ein Standard-14-Pin-Dual-Inline-Gehäuse (DIP). DieZiffernhöhebeträgt 0,3 Zoll (7,62 mm). Eine detaillierte Maßzeichnung wird im Datenblatt referenziert (SEITE 2 von 5), mit allen Maßen in Millimetern und Standardtoleranzen von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Diese Zeichnung ist entscheidend für das PCB-Footprint-Design, um den korrekten Sitz und die Ausrichtung der Anzeige auf der Leiterplatte sicherzustellen.

6. Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat einegemeinsame KathodeKonfiguration. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Anode F, Pin 2: Anode G, Pin 3: Kein Pin, Pin 4: Gemeinsame Kathode, Pin 5: Kein Pin, Pin 6: Anode E, Pin 7: Anode D, Pin 8: Anode C, Pin 9: Anode RDP (rechter Dezimalpunkt), Pin 10: Kein Pin, Pin 11: Kein Pin, Pin 12: Gemeinsame Kathode, Pin 13: Anode B, Pin 14: Anode A. Die Pins 4 und 12 sind intern als gemeinsame Kathode verbunden. Das interne Schaltbild zeigt jedes Segment-LED (A-G und DP) mit seiner Anode, die mit dem jeweiligen Pin verbunden ist, und alle Kathoden, die an den gemeinsamen Kathoden-Pins zusammengeführt sind. Diese Konfiguration vereinfacht das Multiplexen beim Ansteuern mehrerer Ziffern.

7. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung des spezifizierten Lötprofils ist entscheidend, um thermische Schäden zu vermeiden. Die maximal zulässigeLöttemperaturbeträgt 260°C, und die Komponente sollte dieser Temperatur nicht länger als 3 Sekunden ausgesetzt werden. Der Messpunkt liegt 1,6 mm unterhalb der Auflageebene (typischerweise die PCB-Oberfläche). Dies entspricht Standard-Lötzinn-freien Reflow-Lötprofilen. Es wird empfohlen, die standardmäßigen IPC-Richtlinien für die Reinigung und Handhabung feuchtigkeitsempfindlicher Bauteile zu befolgen, obwohl das Datenblatt keine Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) angibt. Beim Umgang mit LED-Komponenten sollten stets geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jedes Gerät, das eine einzelne, gut sichtbare numerische Ziffer benötigt. Häufige Anwendungen sind: Panel-Meter für Spannung, Strom oder Temperatur; digitale Uhren und Timer; Anzeigetafeln; Instrumentenanzeigen auf Haushaltsgeräten (z.B. Mikrowellen, Kaffeemaschinen); Statusanzeigen an Industrieanlagen; und tragbare elektronische Geräte.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Ein Vorwiderstand muss mit jeder Segment-Anode (oder im gemeinsamen Kathodenpfad) verwendet werden, um den Durchlassstrom auf einen sicheren Wert zu begrenzen, typischerweise zwischen 5mA und 20mA, abhängig von der erforderlichen Helligkeit und dem Leistungsbudget. Der Widerstandswert wird mit R = (Vcc - Vf) / If berechnet, wobei Vcc die Versorgungsspannung, Vf die Durchlassspannung des Segments (für Zuverlässigkeit den Maximalwert verwenden) und If der gewünschte Durchlassstrom ist.Multiplexen:Für Mehrfachziffernanzeigen wird ein Multiplex-Schema verwendet, bei dem die Ziffern schnell nacheinander beleuchtet werden. Das gemeinsame Kathoden-Design der LTS-315AJD ist hierfür gut geeignet. Die Spitzenstrom-Bewertung ermöglicht höhere gepulste Ströme während des Multiplexens, um eine höhere wahrgenommene Helligkeit zu erreichen.Betrachtungswinkel:Das Datenblatt erwähnt einen weiten Betrachtungswinkel, der bei der mechanischen Platzierung der Anzeige relativ zum Benutzer berücksichtigt werden sollte.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der Hauptunterschied der LTS-315AJD liegt in der Verwendung vonAlInGaP auf einem nicht-transparenten GaAs-Substrat. Im Vergleich zu traditionellen GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet die AlInGaP-Technologie eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bedeutet: mehr Lichtausgang bei gleicher elektrischer Eingangsleistung. Dies führt zu den aufgeführten Merkmalen "hohe Helligkeit" und "geringer Leistungsbedarf". Die hyper-rote Farbe (dominante Wellenlänge ~639nm) ist zudem gesättigter und visuell markanter als bei Standard-Rot-LEDs. Das graue Ziffernfeld/weiße Segmente-Design verbessert den Kontrast und trägt zum "hervorragenden Zeichenerscheinungsbild" bei. Die Kategorisierung nach Lichtstärke bietet eine zusätzliche Ebene der Qualitätskontrolle, die bei einfachen Anzeigen nicht immer vorhanden ist.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstandswert sollte ich verwenden, um ein Segment mit einer 5V-Versorgung anzusteuern?

A: Unter Verwendung des maximalen Vf von 2,6V und eines Ziel-If von 15mA: R = (5V - 2,6V) / 0,015A = 160 Ohm. Ein Standard-150- oder 180-Ohm-Widerstand wäre geeignet. Überprüfen Sie stets die Helligkeit beim gewählten Strom.

F: Kann ich die beiden gemeinsamen Kathoden-Pins auf der Leiterplatte zusammenführen?

A: Ja, die Pins 4 und 12 sind intern verbunden. Es wird empfohlen, sie beide auf der Leiterplatte zu verbinden, um den Widerstand zu verringern und die Stromverteilung zu verbessern, insbesondere wenn alle Segmente gleichzeitig angesteuert werden.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die für das menschliche Auge die gleiche Farbe wie die LED-Ausgabe zu haben scheint. Die dominante Wellenlänge ist für die Farbangabe relevanter.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

A: Mit steigender Temperatur nimmt die Durchlassspannung (Vf) typischerweise leicht ab, während die Lichtstärke stärker abnimmt. Der Dauerstrom-Nennwert reduziert sich ebenfalls oberhalb von 25°C. Entwerfen Sie für die maximal erwartete Betriebstemperatur.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen Einzelziffer-Voltmeters, das 0-9 anzeigt. Die I/O-Pins eines Mikrocontrollers können verwendet werden, um die Segment-Anoden (A-G) über strombegrenzende Widerstände (z.B. 180 Ohm für ein 5V-System) anzusteuern. Der/die gemeinsame(n) Kathoden-Pin(s) würden mit einem Mikrocontroller-Pin verbunden, der als Open-Drain-Ausgang konfiguriert ist oder über einen NPN-Transistor, um den kombinierten Segmentstrom zu senken. Der Mikrocontroller würde die gemessene Spannung in ein 7-Segment-Muster decodieren und ausgeben. Der Dezimalpunkt (RDP) kann optional verwendet werden. Der geringe Leistungsbedarf macht dies für batteriebetriebene Prototypen geeignet. Der hohe Kontrast und die Helligkeit gewährleisten die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTS-315AJD basiert aufAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)Halbleitermaterial. Wenn eine Durchlassspannung über den p-n-Übergang dieses Materials angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im hyper-roten Bereich. Die Verwendung einesnicht-transparenten GaAs-Substratshilft, Streulicht zu absorbieren und verbessert den Kontrast, indem interne Reflexionen verhindert werden, die unbeleuchtete Segmente schwach erleuchtet erscheinen lassen könnten. Das Licht wird von der Oberseite des Chips durch eine Epoxidlinse emittiert, die den Betrachtungswinkel formt.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Während diskrete 7-Segment-Anzeigen für spezifische Anwendungen nach wie vor wichtig sind, geht der breitere Trend in der Displaytechnologie in Richtung Integration und Miniaturisierung. Dazu gehört die Verbreitung von Punktmatrix-OLED- und LCD-Displays, die alphanumerische und grafische Fähigkeiten bieten. Für Anwendungen, die extreme Einfachheit, Robustheit, hohe Helligkeit bei Sonnenlicht, einen weiten Temperaturbereich und niedrige Kosten erfordern, bleiben LED-7-Segment-Anzeigen wie die LTS-315AJD jedoch die optimale Wahl. Fortschritte bei LED-Materialien, wie der hier dokumentierte Wechsel von GaAsP zu AlInGaP, verbessern ständig deren Effizienz und Zuverlässigkeit. Zukünftige Entwicklungen könnten noch effizientere Materialien und die direkte Integration von Treiberelektronik in das Displaygehäuse umfassen.