LTS-10804JD-02J LED-Anzeige Datenblatt - 1,0 Zoll Zeichenhöhe - Hyper Rot (650nm) - 25mA Durchlassstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-10804JD-02J ist eine einstellige, alphanumerische Sieben-Segment-Anzeige, die für Anwendungen konzipiert ist, die klare, gut sichtbare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Umwandlung elektrischer Signale in sichtbare Ziffern (0-9) und einige Buchstaben. Das Bauteil nutzt fortschrittliche Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie, die auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen wird, um die charakteristische Hyper-Rot-Emission zu erzeugen. Diese Technologie bietet Vorteile in Effizienz und Lichtstärke im Vergleich zu älteren LED-Materialien. Die Anzeige verfügt über eine graue Frontplatte mit weißen Segmentdiffusoren, was einen hohen Kontrast für optimale Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen bietet. Sie wird als Niedrigstrom-Bauteil kategorisiert und ist somit ideal für batteriebetriebene oder leistungsempfindliche Anwendungen geeignet, bei denen die Minimierung des Energieverbrauchs entscheidend ist.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Die Anzeige vereint mehrere Schlüsselmerkmale, die ihre Leistung und Anwendungsbreite definieren:

• 1,0 Zoll (25,4 mm) Zeichenhöhe:Diese große Zeichengröße gewährleistet eine hervorragende Sichtbarkeit aus der Ferne und macht sie ideal für Panel-Messgeräte, Instrumentierung und industrielle Steuerungsanzeigen.
• Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente:Die Segmente sind so ausgelegt, dass sie über ihre gesamte Fläche gleichmäßig Licht emittieren, wodurch Hotspots vermieden und ein professionelles, einheitliches Erscheinungsbild erzeugt wird.
• Geringer Leistungsbedarf:Bei einem typischen Durchlassstrom von 20mA pro Segment verbraucht sie minimal Strom und verlängert so die Batterielaufzeit in tragbaren Geräten.
• Hohe Helligkeit & Hoher Kontrast:Die Kombination aus hellen AlInGaP-LEDs und dem Grau/Weiß-Design der Segmente liefert eine überlegene Leuchtdichte und Kontrastverhältnisse und gewährleistet so die Lesbarkeit sowohl bei schwachem als auch bei hellem Umgebungslicht.
• Großer Betrachtungswinkel:Das optische Design ermöglicht eine klare Zeichenerkennung aus einem breiten Winkelbereich und verbessert so die Nutzbarkeit.
• Kategorisierung nach Lichtstärke:Die Einheiten werden gebinnt oder getestet, um einheitliche Lichtausgangspegel sicherzustellen. Dies ist entscheidend für Anwendungen mit mehreren Anzeigen, bei denen Einheitlichkeit erforderlich ist.
• Bleifreies Gehäuse (RoHS-konform):Die Konstruktion entspricht der Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe, wodurch sie für den Einsatz in Produkten geeignet ist, die in Märkten mit strengen Umweltvorschriften verkauft werden.

1.2 Bauteilkennzeichnung und Konfiguration

Die Artikelnummer LTS-10804JD-02J liefert spezifische Informationen über das Bauteil. Sie kennzeichnet eine Common-Anode-Konfiguration, was bedeutet, dass die Anoden aller LED-Segmente intern verbunden und auf gemeinsame Pins herausgeführt sind. Diese Konfiguration vereinfacht das Multiplexen bei mehrstelligen Anzeigen. Die Angabe \"Rt. Hand Decimal\" zeigt das Vorhandensein eines rechten Dezimalpunkt-Segments (DP) an. Der Einsatz von AlInGaP-Hyper-Rot-Chips führt zu einer dominanten Wellenlänge von etwa 639nm, die im tiefroten Bereich des sichtbaren Spektrums liegt.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen und optischen Eigenschaften des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Das Überschreiten dieses Limits kann zu Überhitzung und beschleunigtem Abbau des LED-Chips führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite). Dieser Wert ist für kurze, hochintensive Blinkanwendungen relevant.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom wird linear mit 0,33 mA/°C reduziert, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise wäre bei 85°C der maximal zulässige Dauerstrom ungefähr: 25 mA - [0,33 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 5,2 mA.
• Sperrspannung pro Segment:5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrvorspannung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Das Bauteil kann diesen extremen Temperaturen standhalten, ohne dauerhaft beschädigt zu werden, obwohl die Leistung bei Temperaturextremen außerhalb der spezifizierten typischen Parameter liegen wird.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen (Ta=25°C)

Diese Parameter definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Mittlere Lichtstärke (Iv):2000-3300 ucd (Mikrocandela) bei IF=1mA. Dies ist ein Maß für die vom menschlichen Auge wahrgenommene Helligkeit. Die große Bandbreite zeigt eine typische Streuung; für genaue Abstimmung konsultieren Sie die Binning-Informationen.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λp):650 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe am höchsten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):639 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird und der Farbe des emittierten Lichts am besten entspricht – ein tiefes, gesättigtes Rot.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm. Dies zeigt die spektrale Reinheit; eine schmalere Breite bedeutet eine monochromatischere (reinfarbigere) Ausgabe.
• Durchlassspannung pro Chip (VF):2,10V bis 2,60V bei IF=20mA. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb. Schaltungsentwürfe müssen diesen Bereich berücksichtigen, um einen konstanten Stromantrieb sicherzustellen.
• Sperrstrom pro Segment (IR):Maximal 100 µA bei VR=5V. Dies ist eine Spezifikation für den Leckstrom nur zu Testzwecken; das Bauteil ist nicht für Dauerbetrieb in Sperrrichtung vorgesehen.
• Lichtstärke-Anpassungsverhältnis:Maximal 2:1 für Segmente in einem ähnlichen Lichtbereich. Das bedeutet, das dunkelste Segment wird unter gleichen Bedingungen nicht weniger als halb so hell sein wie das hellste Segment, was die Zeicheneinheitlichkeit sicherstellt.
• Übersprechen (Cross Talk):Die Spezifikation liegt unter 2,50%. Dies bezieht sich auf unerwünschte Lichtemission von einem Segment, das ausgeschaltet sein soll, verursacht durch elektrische oder optische Streuung von benachbarten, eingeschalteten Segmenten.

3. Mechanische und Verpackungsinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen

Die physikalische Kontur der Anzeige ist entscheidend für das PCB-Layout und die mechanische Integration. Wichtige dimensionale Hinweise aus dem Datenblatt umfassen:

• Alle Hauptabmessungen haben eine Toleranz von ±0,25mm, sofern nicht anders angegeben.
• Die Toleranz für die Pinspitzenverschiebung beträgt ±0,4 mm, was für die Platzierung der PCB-Löcher berücksichtigt werden muss.
• Der empfohlene PCB-Lochdurchmesser für die Pins beträgt 1,40 mm, um einen korrekten Sitz für die Lötung zu gewährleisten.
• Qualitätskontrollkriterien sind für visuelle Defekte definiert: Fremdmaterial auf einem Segment (≤10 mils), Blasen im Segmentmaterial (≤10 mils), Verbiegung des Reflektors (≤1% der Länge) und Oberflächenschmutz durch Tinte (≤20 mils).

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Das Bauteil hat eine 14-Pin-Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt eine Common-Anode-Struktur. Die Pinbelegung ist wie folgt:

• Pin 4 und 11: COMMON ANODE (CA). Diese sind intern verbunden.
• Segment-Kathoden: Pin 1 (E), Pin 2 (D), Pin 5 (C), Pin 6 (DP), Pin 8 (B), Pin 9 (A), Pin 12 (F), Pin 14 (G).
• Keine Verbindung (NC): Pin 3, 7, 10, 13. Diese Pins sind physisch vorhanden, haben aber keine interne elektrische Verbindung.

Diese Pinbelegung ist für viele einstellige Common-Anode-Anzeigen Standard und unterstützt die Design-Portabilität. Die beiden Common-Anode-Pins (4 und 11) ermöglichen ein flexibleres PCB-Routing und können helfen, die Stromverteilung auszugleichen.

4. Löt- und Montagerichtlinien

4.1 Lötprofil und -bedingungen

Ein korrektes Löten ist unerlässlich, um thermische Schäden zu vermeiden. Das Datenblatt spezifiziert zwei Methoden:

• Automatisches (Wellen-)Löten:Das Bauteil kann einer Löttemperatur von 260°C in 1/16 Zoll (≈1,6mm) unterhalb der Auflageebene für maximal 5 Sekunden ausgesetzt werden. Die Temperatur des Bauteilkörpers selbst darf während dieses Vorgangs seinen maximalen Temperaturgrenzwert nicht überschreiten.
• Handlöten:Für Handlötungen sollte die Lötspitze 1/16 Zoll unterhalb der Auflageebene für maximal 5 Sekunden bei 350°C ±30°C angesetzt werden. Die kürzere Zeit bei höherer Temperatur erfordert sorgfältige Handhabung durch den Bediener, um Überhitzung zu vermeiden.

Das Hauptrisiko ist übermäßige Hitze, die sich über den Leadframe ausbreitet und das Epoxid-Gehäuse oder die internen Bonddrähte, die den LED-Chip mit den Pins verbinden, beschädigt.

5. Zuverlässigkeits- und Umwelttests

Das Bauteil durchläuft eine Reihe standardisierter Tests, um Langzeitleistung und Haltbarkeit sicherzustellen. Die Testbedingungen beziehen sich auf etablierte militärische (MIL-STD), japanische industrielle (JIS) und interne Standards.

• Betriebslebensdauer (RTOL):1000 Stunden Dauerbetrieb bei maximalem Nennstrom unter Raumtemperatur. Die Leistung wird in Intervallen (0, 168, 500, 800, 1000 Stunden) überprüft, um einen Abbau zu überwachen.
• Umweltbelastungstests:Dazu gehören Hochtemperatur-/Feuchtigkeitslagerung (65°C, 90-95% RH, 500h), Hochtemperaturlagerung (105°C, 1000h), Tieftemperaturlagerung (-35°C, 1000h), Temperaturwechsel (30 Zyklen zwischen -35°C und 105°C) und Temperaturschock (30 Zyklen zwischen -35°C und 105°C).
• Lötbarkeitstests:Lötbeständigkeit (260°C für 10s) und Lötbarkeit (245°C für 5s) verifizieren, dass die Pins den Montageprozessen standhalten und korrekte Lötstellen bilden können.

Diese Tests simulieren Jahre des Feldeinsatzes und harte Lagerbedingungen und geben Vertrauen in die Robustheit des Bauteils.

6. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Aufgrund ihrer großen Zeichengröße, ihres hohen Kontrasts und ihres geringen Stromverbrauchs ist die LTS-10804JD-02J gut geeignet für:

• Prüf- und Messgeräte:Digitale Multimeter, Frequenzzähler, Netzteile.
• Industrielle Steuerungen:Anzeigen von Prozessvariablen (Temperatur, Druck, Durchfluss), Timer-Anzeigen, Zählerdisplays.
• Unterhaltungselektronik:Retro-Uhren, Displays für Audio-Geräte (z.B. Verstärker-Ausgangspegel), Bedienfelder für Haushaltsgeräte.
• Automotive Nachrüstmarkt:Instrumente und Anzeigen, bei denen hohe Sichtbarkeit erforderlich ist.

6.2 Kritische Designüberlegungen

Das Datenblatt enthält wichtige Hinweise für den Konstrukteur:

• Treiberstrom und Temperatur:Das Überschreiten des empfohlenen Dauer-Durchlassstroms oder der Betriebstemperatur führt zu beschleunigtem Helligkeitsabfall (Lumen-Depreciation) und kann vorzeitigen Ausfall verursachen. Die Entlastungskurve für Strom vs. Temperatur muss strikt eingehalten werden.
• Schutzschaltung:Die Treiberschaltung muss Schutz gegen Sperrspannungen und Spannungstransienten enthalten, die während des Einschaltens oder Abschaltens auftreten können. Ein einfacher Vorwiderstand ist für den Transientenschutz unzureichend; Dioden oder komplexere Schaltungen können erforderlich sein.
• Konstantstrom-Ansteuerung:Für gleichmäßige Helligkeit und um die Auswirkungen von Durchlassspannungs- (VF) Schwankungen von Bauteil zu Bauteil und mit der Temperatur zu mildern, wird ein Konstantstromtreiber gegenüber einem einfachen strombegrenzenden Widerstand dringend empfohlen. Dies stellt sicher, dass jedes Segment den beabsichtigten Strom erhält, unabhängig von VF-Verschiebungen.
• Durchlassspannungsbereich:Die Stromversorgung oder Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass sie den gesamten VF-Bereich (2,10V bis 2,60V bei 20mA) abdeckt, um sicherzustellen, dass der Zieltreiberstrom unter allen Bedingungen geliefert werden kann. Bei Verwendung einer Spannungsquelle mit Vorwiderstand muss die Versorgungsspannung hoch genug sein, um die maximale VF plus den Spannungsabfall am Widerstand zu überwinden.

7. Leistungskurvenanalyse und technischer Vergleich

7.1 Interpretation typischer Kurven

Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, enthalten typische Datenblätter für solche Bauteile:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Diese Kurve ist typischerweise bei niedrigeren Strömen linear, kann aber bei höheren Strömen Sättigung oder sublineares Verhalten zeigen, was die Notwendigkeit unterstreicht, innerhalb des spezifizierten Bereichs für Effizienz zu arbeiten.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (V_Fvs. I_F):Dies zeigt die exponentielle Beziehung, die für eine Diode charakteristisch ist. Die Kurve verschiebt sich mit der Temperatur; V_Fnimmt bei gegebenem Strom mit steigender Temperatur ab.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_Vvs. T_a):Die Lichtausgabe nimmt im Allgemeinen mit steigender Umgebungstemperatur ab. Diese Kurve ist kritisch für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen.
• Spektrale Verteilung:Ein Graph, der die Lichtintensität über die Wellenlängen zeigt, zentriert um 650nm mit einer typischen Halbwertsbreite von 20nm, was die Hyper-Rot-Farbe bestätigt.

7.2 Abgrenzung zu anderen Technologien

Im Vergleich zu anderen gängigen Sieben-Segment-Anzeigetechnologien:

• vs. Standard-Rot GaAsP/GaP LEDs:AlInGaP bietet eine deutlich höhere Lichtausbeute (mehr Lichtausgang pro mA Strom) und eine bessere Hochtemperaturleistung, was zu helleren Anzeigen mit geringerem Stromverbrauch oder längerer Lebensdauer führt.
• vs. LCDs:LEDs sind selbstleuchtend (erzeugen ihr eigenes Licht), was sie im Dunkeln ohne Hintergrundbeleuchtung klar sichtbar macht. Sie haben auch einen viel größeren Betrachtungswinkel und eine schnellere Ansprechzeit. Allerdings verbrauchen sie im Allgemeinen mehr Strom als reflektive LCDs.
• vs. VFDs (Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen):LEDs sind Festkörper, robuster, benötigen niedrigere Betriebsspannungen und haben eine längere Betriebslebensdauer. VFDs können eine andere Ästhetik (oft blaugrün) und sehr große Betrachtungswinkel bieten.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung und einem Widerstand ansteuern?

A: Ja, aber eine sorgfältige Berechnung ist erforderlich. Für einen Segmentstrom von 20mA und eine typische V_Fvon 2,4V wäre der Vorwiderstandswert R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohm. Sie müssen die maximale V_F(2,6V) verwenden, um sicherzustellen, dass unter Worst-Case-Bedingungen genug Spannung für 20mA verfügbar ist: R_min = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm. Ein 120-Ohm-Widerstand würde mindestens 20mA liefern. Allerdings variiert die Helligkeit mit V_F.

F: Warum gibt es zwei Common-Anode-Pins (4 und 11)?

A> Sie sind intern verbunden. Zwei Pins bieten mechanische Stabilität, ermöglichen beidseitiges PCB-Routing zur Reduzierung der Leiterbahnwiderstände und helfen bei der Wärmeableitung von der Common-Anode-Verbindung, die die Summe der Ströme aller leuchtenden Segmente führt.

F: Was ist der Zweck der \"No Pin\"-Verbindungen?

A> Sie sind Platzhalter, um einen standardmäßigen 14-Pin-DIP-Fußabdruck (Dual In-line Package) beizubehalten. Dies ermöglicht es der Anzeige, physisch kompatibel mit Steckern und PCB-Layouts zu sein, die für andere 14-Pin-Bauteile oder Anzeigen mit unterschiedlichen internen Konfigurationen (z.B. Common Cathode) ausgelegt sind.

F: Wie steuere ich den Dezimalpunkt?

A> Der Dezimalpunkt (DP) ist einfach ein weiteres LED-Segment, gesteuert durch seine eigene Kathode (Pin 6). Um ihn zu beleuchten, verbinden Sie die Common-Anodes (Pin 4/11) mit einer positiven Spannung und leiten den Strom von Pin 6 über einen geeigneten strombegrenzenden Widerstand oder Treiber zur Masse, genau wie bei jedem anderen Segment (A-G).