LTS-367JD LED-Anzeige Datenblatt - 0,36 Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-367JD ist eine kompakte Einzelziffer-Anzeigekomponente, die für Anwendungen konzipiert ist, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung der Ziffern 0-9 und einiger Buchstaben mittels einer Sieben-Segment-Konfiguration, die über individuelle Anoden für jedes Segment angesteuert wird. Das Bauteil basiert auf der Halbleiter-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Technologie, speziell in einer Hyper Rot-Farbe, die hohe Helligkeit und Effizienz bietet. Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Sie ist nach Leuchtdichte kategorisiert, um gleichmäßige Helligkeitswerte über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen. Diese Komponente richtet sich typischerweise an eingebettete Systeme, Instrumententafeln, Industrie-Steuerungen, Unterhaltungselektronik und alle Geräte, die einen einfachen, zuverlässigen numerischen Indikator benötigen.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Photometrische und optische Kennwerte

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Das Bauteil nutzt AlInGaP-LED-Chips auf einem nicht transparenten GaAs-Substrat. Die wichtigsten optischen Parameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sind wie folgt:

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Liegt zwischen einem Minimum von 200 µcd und einem typischen Wert von 650 µcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit der leuchtenden Segmente.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):Typischerweise 650 Nanometer (nm) bei I_F=20mA, was die Ausgabe in den tiefroten Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Typischerweise 639 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge wahrnimmt und die der Farbe des emittierten Lichts am besten entspricht.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm. Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine schmalere Breite bedeutet eine monochromatischere (reinfarbigere) Ausgabe.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis (I_V-m):Maximal 2:1 bei I_F=1mA. Diese kritische Spezifikation gewährleistet Gleichmäßigkeit über die gesamte Anzeige; die Helligkeit des dunkelsten Segments wird nicht weniger als die Hälfte der Helligkeit des hellsten Segments betragen, was ein ungleichmäßiges Erscheinungsbild verhindert.

Die Lichtstärkemessungen werden mit einer Sensor- und Filterkombination durchgeführt, die der photopischen Augenempfindlichkeitskurve der CIE (Commission Internationale de l'Éclairage) entspricht, um sicherzustellen, dass die Werte mit der menschlichen visuellen Wahrnehmung korrelieren.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Kennwerte definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für eine zuverlässige Integration in eine Schaltung.

• Durchlassspannung pro Segment (V_F):Typischerweise 2,1V, maximal 2,6V bei I_F=10mA. Dies ist der Spannungsabfall über einem LED-Segment, wenn es Strom führt.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):Maximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V. Dies zeigt den sehr geringen Leckstrom an, wenn die LED in Sperrrichtung betrieben wird.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:Bemessen mit maximal 25 mA. Das Überschreiten dieses Wertes kann durch Überhitzung zu dauerhaften Schäden führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:Kann unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite) für kurze Dauer bis zu 90 mA aushalten, was für Multiplexing-Verfahren zur Erzielung einer höheren wahrgenommenen Helligkeit nützlich ist.
• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Dies ist das Produkt aus Durchlassspannung und -strom und repräsentiert die in Licht und Wärme umgewandelte elektrische Leistung.

2.3 Thermische und absolute Maximalwerte

Diese Werte spezifizieren die Umwelt- und Betriebsgrenzen, die nicht überschritten werden dürfen, um die Lebensdauer des Bauteils zu gewährleisten und Ausfälle zu verhindern.

• Betriebstemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil ist dafür ausgelegt, innerhalb dieses weiten Umgebungstemperaturbereichs korrekt zu funktionieren.
• Lagertemperaturbereich:-35°C bis +85°C. Das Bauteil kann innerhalb dieser Grenzen sicher gelagert werden, wenn es nicht unter Spannung steht.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält einer Löttemperatur von 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses stand. Dies ist entscheidend für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse.
• Strom-Derating:Der maximale Dauer-Durchlassstrom muss linear von seinem Bemessungswert von 25 mA bei 25°C abgeleitet werden. Der Derating-Faktor beträgt 0,33 mA/°C. Beispielsweise wäre bei einer Umgebungstemperatur von 85°C der maximal zulässige Dauerstrom: 25 mA - [0,33 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 19,8 mA = 5,2 mA. Dies ist eine kritische Designüberlegung für Hochtemperaturumgebungen.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das Datenblatt stellt ausdrücklich fest, dass das Bauteil \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies weist auf einen Produktions-Binning-Prozess hin. Während der Fertigung werden die LEDs getestet und basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei einem Standard-Teststrom (wahrscheinlich 1mA oder 10mA) sortiert (gebinned). Die Einheiten werden in spezifische Intensitätsbereiche oder Kategorien gruppiert. Dies stellt sicher, dass Designer und Käufer Anzeigen mit konsistenten und vorhersehbaren Helligkeitsniveaus erhalten. Während die spezifischen Bin-Codes oder Kategorien in diesem Auszug nicht detailliert sind, garantiert diese Praxis, dass die Mindest- (200 µcd) und typischen (650 µcd) Werte eingehalten werden und Einheiten innerhalb einer bestimmten Bestellung eng übereinstimmende Leistungswerte aufweisen.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische / optische Kennlinien\". Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, würden Standardkurven für solche LEDs typischerweise umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Zeigt die exponentielle Beziehung. Ein strombegrenzender Widerstand ist immer in Reihe mit jedem Segment erforderlich, um den Arbeitspunkt auf dieser Kurve einzustellen und thermisches Durchgehen zu verhindern.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Zeigt, wie die Helligkeit mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einer nahezu linearen Beziehung innerhalb des Betriebsbereichs, bevor die Effizienz bei sehr hohen Strömen abfällt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Lichtausgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Dies steht im Zusammenhang mit der Strom-Derating-Anforderung.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die das Maximum bei ~650 nm und die 20 nm Halbwertsbreite zeigt und die Hyper-Rot-Farbe bestätigt.

Diese Kurven sind für fortgeschrittenes Design unerlässlich und ermöglichen es Ingenieuren, die Ansteuerungsbedingungen für spezifische Helligkeits-, Effizienz- und Lebensdauerziele zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Physikalische Abmessungen und Zeichnung

Das Bauteil wird als mit einer Ziffernhöhe von 0,36 Zoll (9,14 mm) beschrieben. Der Abschnitt \"Gehäuseabmessungen\" würde eine detaillierte mechanische Zeichnung enthalten. Alle Abmessungen sind in Millimetern (mm) mit Standardtoleranzen von ±0,25 mm (0,01 Zoll) angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Diese Zeichnung ist entscheidend für das Leiterplattenlayout (PCB), um sicherzustellen, dass der Footprint und die Bohrbilder korrekt gestaltet sind. Sie definiert die Gesamtlänge, -breite und -höhe des Gehäuses, den Abstand zwischen den Pins und die Position der Ziffer relativ zu den Gehäuserändern.

5.2 Pin-Konfiguration und Polarität

Die LTS-367JD ist eineGemeinsame Kathode-Anzeige. Das bedeutet, dass alle Kathoden (negative Anschlüsse) der einzelnen LED-Segmente intern miteinander verbunden sind. Die Pinbelegung ist wie folgt:

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

Die interne Verbindung zwischen Pin 1 und Pin 6 bietet mechanische Redundanz für den gemeinsamen Kathodenanschluss und verbessert die Zuverlässigkeit. Die Bezeichnung \"Rt. Hand Decimal\" (Dezimalpunkt rechts) gibt an, dass sich der Dezimalpunkt auf der rechten Seite der Ziffer befindet, wenn die Anzeige von vorne betrachtet wird.

5.3 Internes Schaltbild

Das referenzierte Diagramm stellt die in der Pinbelegung beschriebenen elektrischen Verbindungen visuell dar. Es zeigt zehn Pins, die mit einer einzelnen Ziffer verbunden sind. Sieben Segmente (A bis G) und ein Dezimalpunkt (DP) sind dargestellt, jeweils als individuelle LED (Anode und Kathode). Die Kathoden aller acht LEDs sind zusammengeschlossen und bilden den gemeinsamen Kathodenknoten, der auf zwei Pins (1 und 6) herausgeführt wird. Jede Anode ist mit ihrem jeweiligen Pin verbunden. Dieses Diagramm ist grundlegend für das Verständnis der Ansteuerung der Anzeige: Die gemeinsamen Kathoden werden typischerweise mit Masse (GND) verbunden, und ein logisches 'High' oder eine Stromquelle, die an einen Anodenpin angelegt wird, lässt dieses spezifische Segment leuchten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die wichtigste bereitgestellte Montagespezifikation ist die Löttemperaturbewertung: Das Gehäuse hält 260°C für 3 Sekunden stand, gemessen 1,6 mm (1/16\") unterhalb der Auflageebene. Dies ist eine Standardbewertung für Wellenlöten. Für Reflow-Löten sollte ein Profil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C und einer kontrollierten Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (z.B. 217°C) verwendet werden, um übermäßige thermische Belastung zu verhindern. Während der Handhabung sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden, da LEDs empfindlich gegenüber statischer Elektrizität sind. Der weite Lagertemperaturbereich (-35°C bis +85°C) ermöglicht Flexibilität in der Lagerverwaltung und den Versandbedingungen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die LTS-367JD ist ideal für Anwendungen, die eine einzelne, gut lesbare Ziffer erfordern. Häufige Einsatzgebiete sind:

• Messtechnik:Pultmessgeräte, Prüfgeräte, Waagen.
• Industriesteuerungen:Zähleranzeigen, Timer-Anzeigen, Einstellungsanzeigen an Maschinen.
• Unterhaltungselektronik:Anzeigen für Audiogeräte, Gerätesteuerungen (z.B. Mikrowellenherd, Thermostat).
• Embedded-Projekte & Prototyping:Lehrsätze, Hobby-Anzeigen für Arduino, Raspberry Pi usw.

7.2 Designüberlegungen und Ansteuerungsmethoden

Strombegrenzung:Ein Vorwiderstand istzwingend erforderlichfür jede Segmentanode (oder ein einzelner Widerstand an der gemeinsamen Kathode bei Multiplexing), um den Durchlassstrom auf einen sicheren Wert zu begrenzen (z.B. 10-20 mA für volle Helligkeit). Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung und einen Ziel-I_Fvon 10mA mit V_F=2,1V, R = (5 - 2,1) / 0,01 = 290 Ω. Ein Standard-270-Ω- oder 330-Ω-Widerstand wäre geeignet.

Ansteuerelektronik:Die Segmente können direkt von Mikrocontroller-GPIO-Pins angesteuert werden, wenn diese ausreichend Strom liefern/aufnehmen können (die MCU-Spezifikationen prüfen). Für höhere Ströme oder Spannungsdifferenzen werden Transistortreiber (BJTs oder MOSFETs) oder dedizierte LED-Treiber-ICs (wie 74HC595-Schieberegister mit Strombegrenzung oder MAX7219-Anzeigetreiber) empfohlen. Die Verwendung eines Treiber-ICs vereinfacht die Steuerung, insbesondere beim Multiplexen mehrerer Ziffern.

Multiplexing:Obwohl dies eine Einzelziffer-Anzeige ist, gilt das Prinzip, wenn mehrere ähnliche Ziffern verwendet werden. Durch schnelles Umschalten, welche gemeinsame Kathode aktiv ist, und Darstellen der Segmentdaten für diese Ziffer können viele Ziffern mit weniger I/O-Pins gesteuert werden. Die Spitzenstrombewertung (90mA bei 1/10 Tastverhältnis) ermöglicht einen höheren Momentanstrom während der kurzen Einschaltzeit, um eine gute durchschnittliche Helligkeit zu erreichen.

Betrachtungswinkel:Das Datenblatt hebt einen \"Weiten Betrachtungswinkel\" hervor, was für Anwendungen vorteilhaft ist, bei denen die Anzeige aus schrägen Positionen betrachtet werden kann.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LTS-367JD sind die Verwendung vonAlInGaP (Hyper Rot)-Technologie und ihrer spezifischen Bauform. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-roten LEDs bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Eingangsstrom zu größerer Helligkeit führt. Die \"graue Front mit weißen Segmenten\" verbessert den Kontrast im Vergleich zu komplett roten oder grünen Gehäusen. Die Ziffernhöhe von 0,36 Zoll ist eine Standardgröße und bietet einen guten Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Platzbedarf auf der Leiterplatte. Ihre gemeinsame Kathoden-Konfiguration ist typisch und lässt sich leicht mit den meisten Mikrocontrollerschaltungen verbinden, die Strom leichter aufnehmen als liefern können. Die Kategorisierung nach Lichtstärke ist ein Zeichen der Qualitätskontrolle und gewährleistet Leistungskonsistenz.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Kathodenpins (1 und 6)?

A1: Dies bietet mechanische und elektrische Redundanz. Es ermöglicht eine robustere Verbindung mit Masse auf der Leiterplatte (unter Verwendung zweier Lötpads/Durchkontaktierungen) und verbessert die Zuverlässigkeit. Elektrisch sind sie derselbe Knoten.

F2: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 3,3V-Mikrocontroller ansteuern?

A2: Möglicherweise, aber Sie müssen die Durchlassspannung (V_F) prüfen. Bei einer typischen V_Fvon 2,1V verbleibt ein Spielraum von 1,2V (3,3V - 2,1V). Ein strombegrenzender Widerstand ist weiterhin erforderlich. Berechnen Sie R = (3,3 - 2,1) / I_F. Für 10mA, R = 120 Ω. Stellen Sie sicher, dass der Mikrocontroller-Pin ~10mA liefern kann.

F3: Was bedeutet \"Hyper Rot\" im Vergleich zu Standard-Rot?

A3: Hyper-Rot-LEDs haben eine längere dominante/Spitzenwellenlänge (typischerweise 640-660 nm) im Vergleich zu Standard-Rot (620-630 nm). Sie erscheinen in einer tieferen, \"echteren\" roten Farbe und haben oft eine höhere Lichtausbeute.

F4: Wie berechne ich den Gesamtstromverbrauch der Anzeige?

A4: Wenn alle 7 Segmente und der Dezimalpunkt kontinuierlich leuchten, z.B. jeweils bei 10mA mit V_F=2,1V, beträgt der Gesamtstrom 80mA. Leistung = V_F* Gesamt-I_F= 2,1V * 0,08A = 0,168W oder 168 mW. Dies liegt unterhalb der Verlustleistungsgrenze pro Segment, muss aber für die Stromversorgung und Wärme berücksichtigt werden.

F5: Warum ist Strom-Derating notwendig?

A5: Die LED-Effizienz nimmt ab und das Risiko eines katastrophalen Ausfalls steigt mit zunehmender Sperrschichttemperatur. Bei höheren Umgebungstemperaturen erzeugt die gleiche elektrische Leistungsaufnahme eine höhere Sperrschichttemperatur. Das Ableiten des Stroms reduziert die elektrische Leistungsaufnahme (erzeugte Wärme) und hält die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Aufbau einer einfachen Zähleranzeige mit einem Arduino.

Ziel ist es, einen Zähler von 0 bis 9 anzuzeigen, der sich jede Sekunde erhöht.

Komponenten:Arduino Uno, LTS-367JD-Anzeige, 8x 330Ω-Widerstände (einer für die Segmente A-G und DP).

Verdrahtung:

1. Verbinden Sie die gemeinsamen Kathodenpins (1 & 6) der Anzeige mit Arduino GND.

2. Verbinden Sie jede Segmentanode (Pins 2,3,4,5,7,8,9,10) über einen 330Ω-Strombegrenzungswiderstand mit einem separaten Arduino-Digitalpin (z.B. 2 bis 9).

Software-Logik:

Der Code würde ein Array definieren, das Ziffern (0-9) der Kombination von zu beleuchtenden Segmenten zuordnet (z.B. '0' = Segmente A,B,C,D,E,F). In der Schleife würde er:

1. Bestimmen, welche Ziffer angezeigt werden soll.

2. Das Segmentmuster für diese Ziffer nachschlagen.

3. Die entsprechenden Arduino-Pins gemäß dem Muster auf HIGH (zum Einschalten des Segments) oder LOW (zum Ausschalten) setzen.

4. Eine Sekunde warten, dann die Ziffer erhöhen und wiederholen.

Design-Hinweis:Der Gesamtstrom vom 5V-Pin des Arduino, wenn alle Segmente eingeschaltet sind, wäre ~8 * (5V-2,1V)/330Ω ≈ 8 * 8,8mA = 70,4mA. Dies liegt innerhalb der Fähigkeit des Spannungsreglers des Arduino für eine einzelne Anzeige, sollte aber berücksichtigt werden, wenn andere Komponenten versorgt werden.

11. Einführung in das Technologieprinzip

Die LTS-367JD basiert aufAlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Halbleitermaterial, das auf einemnicht transparenten GaAs (Galliumarsenid)-Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung, die die Bandlückenenergie des Materials überschreitet, über den p-n-Übergang 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 vorgibt – in diesem Fall Hyper Rot (~639-650 nm). Das nicht transparente Substrat hilft, mehr des erzeugten Lichts durch die Oberseite des Bauteils zu lenken, was die externe Quanteneffizienz im Vergleich zu einigen älteren Designs mit absorbierenden Substraten verbessert. Die einzelnen Segmente werden durch Strukturierung der Halbleiterschichten und Metallkontakte gebildet. Der graue Frontfilter absorbiert Umgebungslicht und verbessert den Kontrast, während die weißen Segmentmarkierungen das Punktlicht der LED streuen, um ein gleichmäßig beleuchtetes Segment-Erscheinungsbild zu erzeugen.

12. Technologietrends und Kontext

Während Einzelziffer-Sieben-Segment-LED-Anzeigen wie die LTS-367JD eine ausgereifte Technologie darstellen, bleiben sie aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit, niedrigen Kosten und hervorragenden Lesbarkeit, insbesondere bei hohem Umgebungslicht oder weiten Betrachtungswinkeln, hochrelevant. Die zugrunde liegende AlInGaP-Materialtechnologie stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber früheren roten LED-Materialien (wie GaAsP) dar und bietet überlegene Effizienz und Helligkeit. Aktuelle Trends in der Displaytechnologie konzentrieren sich auf höhere Integration (Mehrfachziffer-Module, Punktmatrixanzeigen) und Schnittstellen (I2C, SPI-Treiber). Diskrete Einzelziffer-Komponenten sind jedoch perfekt für Anwendungen geeignet, bei denen nur eine oder wenige Ziffern benötigt werden, um Komplexität und Kosten zu minimieren. Es gibt auch einen Trend zu höherer Effizienz, der es ermöglicht, Anzeigen mit niedrigeren Strömen zu betreiben, um den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung zu reduzieren, was mit den in diesem Datenblatt beschriebenen Derating-Prinzipien übereinstimmt. Die hier detaillierten Kernprinzipien der Strombegrenzung, Wärmemanagement und Ansteuerschaltung sind grundlegend und gelten für praktisch alle LED-basierten Indikatordesigns.