LTS-6775JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56-Zoll Zeichenhöhe - Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-6775JD ist ein hochwertiges Einzelziffer-7-Segment-Anzeigemodul für Anwendungen, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Kernfunktion besteht darin, die Ziffern 0 bis 9 sowie einen Dezimalpunkt visuell darzustellen, indem einzelne LED-Segmente angesteuert werden. Das Bauteil ist für Zuverlässigkeit und Lesbarkeit in verschiedenen elektronischen Geräten und Konsumprodukten ausgelegt.

Die Anzeige nutzt fortschrittliche Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Halbleitertechnologie für ihre Leuchtelemente. Dieses Materialsystem wurde speziell für die Erzeugung von hocheffizientem rotem und hyper-rotem Licht ausgewählt. Die Chips werden auf einem nicht-transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gefertigt, was durch Minimierung von innerer Lichtstreuung und Reflexion den Kontrast verbessert. Die visuelle Darstellung verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen, die einen exzellenten Hintergrund für das emittierte rote Licht bietet und so die Lesbarkeit und das ästhetische Erscheinungsbild insgesamt verbessert.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die LTS-6775JD bietet mehrere deutliche Vorteile, die sie für eine Reihe von Anwendungen geeignet macht. Ihre Hauptmerkmale umfassen eine Zeichenhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm), was eine gute Balance zwischen Größe und Sichtbarkeit bietet. Die Segmente sind durchgehend und gleichmäßig gestaltet, um ein konsistentes und professionelles Erscheinungsbild bei Beleuchtung zu gewährleisten. Das Bauteil benötigt wenig Betriebsleistung, was zu einem energieeffizienten Systemdesign beiträgt. Es liefert eine hohe Helligkeit und einen hohen Kontrast, was für die Lesbarkeit unter verschiedenen Umgebungslichtbedingungen entscheidend ist. Darüber hinaus bietet es einen weiten Betrachtungswinkel, der es ermöglicht, die angezeigten Informationen aus verschiedenen Positionen relativ zur Anzeigefläche klar zu erkennen.

Diese Kombination von Merkmalen macht die LTS-6775JD ideal für die Integration in eine Vielzahl von Elektronikprodukten. Ihr Zielmarkt umfasst, ist aber nicht beschränkt auf, Prüf- und Messgeräte (z.B. Multimeter, Frequenzzähler), industrielle Bedienfelder, Automobil-Armaturenbrettanzeigen, Haushaltsgeräte (z.B. Mikrowellenherde, Digitaluhren) und medizinische Geräte, bei denen klare, zuverlässige numerische Anzeigen erforderlich sind. Die Festkörperzuverlässigkeit von LEDs gewährleistet eine lange Betriebsdauer mit minimalem Wartungsaufwand.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Die Leistung der LTS-6775JD wird durch eine Reihe präziser elektrischer und optischer Parameter definiert. Das Verständnis dieser Spezifikationen ist entscheidend für ein korrektes Schaltungsdesign und die Gewährleistung einer optimalen Anzeigeleistung.

2.1 Lichttechnische und optische Kennwerte

Die optische Leistung ist zentral für die Funktion der Anzeige. Der Schlüsselparameter ist die durchschnittliche Lichtstärke (Iv), die mit einem Minimum von 320 µcd, einem typischen Wert von 700 µcd und keinem angegebenen Maximum bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA spezifiziert ist. Diese Messung wird mit einem Sensor und Filter durchgeführt, die der photopischen (CIE) menschlichen Augenempfindlichkeitskurve entsprechen, um sicherzustellen, dass der Wert mit der wahrgenommenen Helligkeit korreliert. Die hohe typische Intensität gewährleistet eine gute Sichtbarkeit.

Die Farbcharakteristika werden durch die Wellenlänge definiert. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 650 Nanometer (nm), was die Ausgabe in den hyper-roten Bereich des Spektrums einordnet. Die dominante Wellenlänge (λd) ist mit 639 nm spezifiziert. Der Unterschied zwischen Spitzen- und dominanter Wellenlänge ist für LEDs normal und bezieht sich auf die Form des Emissionsspektrums. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm, was die spektrale Reinheit oder die Streuung der emittierten Wellenlängen um das Maximum angibt. Ein gewisser Grad an Variation der Lichtausgabe zwischen den Segmenten ist zu erwarten; dies wird durch das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis (IV-m) quantifiziert, das mit maximal 2:1 spezifiziert ist. Das bedeutet, das hellste Segment wird unter denselben Ansteuerbedingungen nicht mehr als doppelt so hell sein wie das dunkelste Segment, was für Gleichmäßigkeit sorgt.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Kennwerte definieren die Schnittstelle zwischen der Anzeige und der Ansteuerschaltung. Die Durchlassspannung pro Segment (VF) beträgt typischerweise 2,1 Volt und maximal 2,6 Volt bei einem Durchlassstrom (IF) von 10 mA. Diese Spannung ist relativ niedrig, was das Netzteil-Design vereinfacht. Der Sperrstrom pro Segment (IR) ist mit maximal 100 µA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5 V angelegt wird, was den Leckstrompegel angibt, wenn die LED falsch vorgespannt ist.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Betrachtungen

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Der Spitzendurchlassstrom pro Segment beträgt 90 mA, dies ist jedoch nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite), um die Wärme zu managen. Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment wird von 25 mA bei 25°C auf 0 mA bei 100°C heruntergeregelt, mit einem linearen Derating-Faktor von 0,33 mA/°C. Diese Herabsetzung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit, da sie verhindert, dass die Sperrschichttemperatur sichere Grenzwerte überschreitet. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5 V. Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C und denselben Bereich für die Lagerung ausgelegt. Die Löttemperatur darf 260°C für nicht mehr als 3 Sekunden überschreiten, gemessen 1,6 mm unterhalb der Auflageebene, um Schäden während der Montage zu verhindern.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das vorliegende Datenblatt zeigt an, dass die Bauteile "nach Lichtstärke kategorisiert" sind. Dies impliziert einen Binning- oder Sortierprozess basierend auf gemessener Lichtausbeute. In der typischen LED-Fertigung werden Bauteile aus einer Produktionscharge getestet und gemäß Schlüsselparametern wie Lichtstärke, Durchlassspannung und manchmal dominanter Wellenlänge in verschiedene "Bins" gruppiert. Obwohl die spezifischen Bin-Codes oder Bereiche in diesem Dokument nicht detailliert sind, stellt diese Praxis sicher, dass Kunden Bauteile mit konsistenter Leistung für eine gegebene Anwendung auswählen können. Für die LTS-6775JD scheint das primäre Binning-Kriterium die Lichtstärke zu sein, was ein Mindestmaß an Helligkeit gemäß der Tabelle der elektrischen/optischen Kennwerte garantiert.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht reproduziert sind, verweist das Datenblatt auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Diese Kurven sind für detaillierte Designarbeit unerlässlich. Typischerweise würde ein solches Datenblatt enthalten:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Dieser Graph zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Ansteuerstrom zunimmt. Er ist typischerweise nichtlinear, wobei der Wirkungsgrad bei sehr hohen Strömen aufgrund von Wärmeeffekten oft abfällt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Dies zeigt die I-V-Charakteristik der Diode, entscheidend für das Design von strombegrenzenden Schaltungen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe abnimmt, wenn die Umgebungs- (und folglich die Sperrschicht-) Temperatur steigt. Das Verständnis dieser Herabsetzung ist für Anwendungen in heißen Umgebungen entscheidend.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung, die die relative Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um das 650 nm Maximum, mit einer Breite, die durch die 20 nm Halbwertsbreiten-Spezifikation definiert ist.

Designer sollten diese Kurven konsultieren, um den Ansteuerstrom für die gewünschte Helligkeit zu optimieren, während Effizienz und Lebensdauer erhalten bleiben, und um Leistungsänderungen über den beabsichtigten Betriebstemperaturbereich zu berücksichtigen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LTS-6775JD ist in einem standardmäßigen LED-Anzeigegehäuse erhältlich. Die Zeichnung der Gehäuseabmessungen liefert die kritischen physikalischen Maße für das Leiterplatten-Layout und die Integration ins Gehäuse. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Wichtige Abmessungen umfassen die Gesamthöhe, -breite und -tiefe des Gehäuses, den Abstand zwischen den Pins, den Durchmesser und die Position der Ziffer auf der Front sowie den Abstand von der Auflageebene. Eine genaue Interpretation dieser Zeichnung ist notwendig, um ein korrektes Leiterplatten-Layout zu erstellen und sicherzustellen, dass die Anzeige ordnungsgemäß in die Endproduktmontage passt.

5.1 Pinbelegung und Polaritätsidentifikation

Das Bauteil hat eine 10-Pin-Konfiguration (Pin 10 ist als "Keine Verbindung" vermerkt). Es ist als eineGemeinsame AnodeAnzeige konfiguriert. Das bedeutet, die Anoden (positive Anschlüsse) mehrerer LED-Segmente sind intern miteinander verbunden. In diesem spezifischen Bauteil zeigen das interne Schaltbild und die Pin-Verbindungstabelle, wie die Anoden und Kathoden für die sieben Segmente (A, B, C, D, E, F, G), den Dezimalpunkt (DP) und die Plus/Minus-Zeichen angeordnet sind. Die gemeinsamen Anodenknoten sind mit den Pins 2, 4, 7 und 8 für verschiedene Segmentgruppen verbunden. Die individuellen Segmentkathoden sind mit ihren jeweiligen Pins verbunden. Um ein Segment zu beleuchten, muss sein entsprechender Kathodenpin auf niedriges Potential (Masse oder Stromsenke) gezogen werden, während der entsprechende gemeinsame Anodenpin auf hohes Potential (positive Versorgung über einen strombegrenzenden Widerstand) gelegt wird. Die Pinbelegungstabelle ist die maßgebliche Referenz für das Design der Ansteuerschaltung.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung während der Montage ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Die wichtigste bereitgestellte Richtlinie betrifft den Lötprozess: Die maximal zulässige Löttemperatur beträgt 260°C, und diese Temperatur sollte nicht länger als 3 Sekunden angewendet werden. Diese Messung wird an einem Punkt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Bauteils auf der Leiterplatte durchgeführt. Diese Spezifikation soll thermische Schäden an den LED-Chips, den internen Bonddrähten und dem Kunststoffgehäusematerial verhindern. Für Wellen- oder Reflow-Löten muss das gesamte Temperaturprofil (Vorwärmen, Halten, Reflow, Abkühlen) kontrolliert werden, um innerhalb dieser Grenzen zu bleiben. Manuelles Löten mit einem Lötkolben erfordert eine sorgfältige Technik, um lokale Überhitzung zu vermeiden. Der Lagertemperaturbereich beträgt -35°C bis +85°C; Bauteile sollten vor der Verwendung in einer trockenen, statikgeschützten Umgebung aufbewahrt werden.

7. Anwendungsempfehlungen

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die LTS-6775JD, als gemeinsame Anodenanzeige, wird typischerweise von einem Mikrocontroller oder einem dedizierten Anzeigetreiber-IC (wie einem BCD-zu-7-Segment-Decoder/Treiber) angesteuert. Die gemeinsamen Anodenpins sind mit der positiven Versorgungsschiene (Vcc) verbunden, jeweils über einen strombegrenzenden Widerstand, wenn kein Multiplexing verwendet wird. Beim Multiplexen mehrerer Ziffern werden die gemeinsamen Anoden durch Transistoren geschaltet. Die Kathodenpins für jedes Segment sind mit den Treiberausgängen verbunden, die Strom zur Masse ziehen. Der Wert des strombegrenzenden Widerstands wird mit der Formel berechnet: R = (Vcc - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung des Segments ist (für Worst-Case-Design den Maximalwert verwenden, z.B. 2,6V) und IF der gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 10 mA für typische Helligkeit). Für eine 5V-Versorgung: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohm. Ein Standard-220- oder 270-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

7.2 Designüberlegungen und Hinweise

• Strombegrenzung:Immer externe strombegrenzende Widerstände verwenden. Das direkte Ansteuern der LEDs von einer Spannungsquelle oder einem Mikrocontroller-Pin ohne Widerstand verursacht übermäßigen Stromfluss, der zu sofortigem Ausfall oder deutlich reduzierter Lebensdauer führt.
• Multiplexing:Um mehrere Ziffern mit weniger I/O-Pins zu steuern, wird Multiplexing verwendet. Dabei wird die Versorgung für die gemeinsame Anode jeder Ziffer schnell zyklisch geschaltet, während die entsprechenden Segmentdaten auf den gemeinsamen Kathodenleitungen präsentiert werden. Die Nachbildwirkung des Auges lässt alle Ziffern gleichzeitig beleuchtet erscheinen. Der Spitzenstrom während der kurzen EIN-Zeit kann höher sein als der DC-Nennwert, aber der Durchschnittsstrom darf den Nennwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom nicht überschreiten, unter Berücksichtigung des Tastverhältnisses.
• Betrachtungswinkel:Der weite Betrachtungswinkel ist vorteilhaft, aber für optimale Lesbarkeit sollte die Anzeige so ausgerichtet sein, dass die primäre Blickrichtung ungefähr senkrecht zu ihrer Vorderseite ist.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit angegeben, sind LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD). Während der Montage sollten Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Glühlampen oder Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs) bietet die LTS-6775JD erhebliche Vorteile: geringerer Stromverbrauch, höhere Zuverlässigkeit (kein Glühfaden, der durchbrennt), schnellere Ansprechzeit und bessere Stoß-/Vibrationsfestigkeit. Innerhalb des Segments der LED-Anzeigen bietet der Einsatz von AlInGaP-Technologie für Hyper-Rot eine höhere Effizienz und potenziell bessere Farbstabilität über Zeit und Temperatur im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-roten LEDs. Die 0,56-Zoll-Zeichenhöhe platziert sie in einer gängigen Größenkategorie, wo sie mit anderen ähnlichen Anzeigen hauptsächlich auf Spezifikationen wie Helligkeit (Lichtstärke), Durchlassspannung (beeinflusst das Netzteil-Design), Betrachtungswinkel und allgemeiner Gehäusequalität/Zuverlässigkeit konkurriert.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der "Pluszeichen"- und "Minuszeichen"-Kathoden (Pins 9 und 1)?
A: Dies sind dedizierte LED-Segmente zur Anzeige eines "+" oder "-" Symbols, typischerweise verwendet, um Polarität (z.B. für ein Voltmeter) oder das Vorzeichen eines numerischen Wertes anzuzeigen. Sie werden unabhängig von den Hauptziffernsegmenten gesteuert.

F: Kann ich diese Anzeige mit einem 3,3V-Mikrocontroller-System ansteuern?
A: Ja, aber Sie müssen den strombegrenzenden Widerstand neu berechnen. Unter Verwendung der typischen VF von 2,1V und einem Ziel-IF von 10 mA: R = (3,3V - 2,1V) / 0,01A = 120 Ohm. Die niedrigere Versorgungsspannung bietet weniger Spielraum, daher könnte die Helligkeitskonsistenz empfindlicher auf Variationen in VF reagieren.

F: Der maximale kontinuierliche Strom beträgt 25 mA bei 25°C. Kann ich sie mit 20 mA für höhere Helligkeit betreiben?
A: Obwohl möglich, reduziert der Betrieb nahe dem absoluten Maximalwert die Designreserve und kann die Langzeitzuverlässigkeit beeinträchtigen, insbesondere wenn die Umgebungstemperatur hoch ist. Es ist generell besser, bei oder unterhalb der typischen Testbedingung von 10 mA zu betreiben, um eine Balance aus Helligkeit, Effizienz und Lebensdauer zu erreichen.

F: Was bedeutet "Gemeinsame Anode" für mein Schaltungsdesign?
A: Es bedeutet, dass Sie Spannung an den gemeinsamen Pin(s) anlegen und Strom von den Segmentpins ziehen, um sie einzuschalten. Ihre Treiberschaltung (Mikrocontroller, Treiber-IC) muss so konfiguriert sein, dass sie Strom zieht (ein niedriges Logikpegel oder Masseverbindung bereitstellt), um ein Segment zu aktivieren.

10. Betriebsprinzipien

Das grundlegende Prinzip hinter der LTS-6775JD ist die Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang, speziell unter Verwendung von AlInGaP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (ca. 2,1V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Typ-Bereich und Löcher aus dem p-Typ-Bereich in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In einem direkten Bandlückenhalbleiter wie AlInGaP wird ein signifikanter Teil dieses Rekombinationsereignisses in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Schichten bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall Hyper-Rot bei etwa 650 nm. Jedes der sieben Segmente (A-G) und der Dezimalpunkt ist eine separate LED oder eine Gruppe von LED-Chips, die intern gemäß dem Schaltbild verdrahtet sind. Durch selektives Anlegen von Leistung an diese individuellen Segmente wird das Muster für eine bestimmte Ziffer (0-9) oder ein Zeichen gebildet.