LTS-4801KF LED-Anzeige Datenblatt - 0,4-Zoll Ziffernhöhe - Gelb-Orange Farbe - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-4801KF ist eine kompakte, leistungsstarke Einzelziffer-7-Segment-Anzeige, die für Anwendungen entwickelt wurde, die klare numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die Bereitstellung einer visuellen numerischen Ausgabe in elektronischen Geräten. Der Kernvorteil dieses Bauteils liegt in der Nutzung fortschrittlicher AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) LED-Chip-Technologie, die im Vergleich zu traditionellen Materialien überlegene Helligkeit und Effizienz bietet. Der Zielmarkt umfasst Industrie-Bedienfelder, Messgeräte, Prüfausrüstung, Unterhaltungselektronik und jedes eingebettete System, das eine zuverlässige, leicht lesbare numerische Anzeige benötigt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Fotometrische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität dieser Anzeige. Bei einem Standard-Teststrom von 20mA beträgt die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) typischerweise 44.000 µcd (Mikrocandela), mit einem spezifizierten Mindestwert von 27.520 µcd. Diese hohe Helligkeit gewährleistet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit. Das emittierte Licht liegt im gelb-orangen Spektrum. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 611 nm, während die dominante Wellenlänge (λd) typischerweise 605 nm beträgt. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt etwa 17 nm, was auf eine relativ reine, gesättigte Farbausgabe hinweist. Die Anzeige verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was zu einem hohen Kontrastverhältnis für verbesserte Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen beiträgt.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Spezifikationen definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für zuverlässigen Einsatz. Die absoluten Maximalwerte sind für das Design kritisch:

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW.
• Spitzendurchlassstrom pro Segment:Maximal 60 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:Maximal 25 mA bei 25°C. Dieser Wert reduziert sich linear um 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt.
• Sperrspannung pro Segment:Maximal 5 V.
• Durchlassspannung pro Segment (Vf):Typischerweise 2,6V, mit einem Bereich von 2,05V bis 2,6V bei IF=20mA.
• Sperrstrom pro Segment (Ir):Maximal 100 µA bei VR=5V.

Das Lichtstärke-Anpassungsverhältnis zwischen Segmenten (für ähnlich beleuchtete Flächen) ist mit maximal 2:1 spezifiziert, was eine gleichmäßige Helligkeit über die Ziffer hinweg gewährleistet.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +105°C und einen Lagerungstemperaturbereich von -35°C bis +105°C ausgelegt. Dieser weite Bereich macht es für den Einsatz in rauen Umgebungen geeignet. Die Reduzierung des Dauer-Durchlassstroms ist eine direkte thermische Überlegung, um Überhitzung zu verhindern und langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt zeigt an, dass die Bauteile nach ihrer Lichtstärke kategorisiert werden. Dies impliziert ein Binning-System, bei dem Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung sortiert und verkauft werden. Typischerweise werden Bins durch Bereiche der Lichtstärke definiert (z.B. Bin A: 27.520-35.000 µcd, Bin B: 35.001-44.000 µcd). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen für ihre Anwendung erfüllen, und gewährleistet Konsistenz in Produktionsläufen. Obwohl nicht explizit für die Wellenlänge detailliert, ist eine solche Kategorisierung auch für dominante oder Spitzenwellenlänge üblich, um Farbkonsistenz zu erhalten.

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl spezifische grafische Daten referenziert werden ("Typische elektrische / optische Kennlinien"), sind die in solchen Datenblättern typischerweise enthaltenen Kurven entscheidend, um das Bauteilverhalten über Ein-Punkt-Spezifikationen hinaus zu verstehen. Diese umfassen im Allgemeinen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, und hilft, den Treiberstrom für gewünschte Helligkeit und Effizienz zu optimieren.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Essentiell für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, wie die Helligkeit mit steigender Temperatur abnimmt, was für Hochtemperatur- oder Hochleistungsanwendungen kritisch ist.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt und die gelb-orangen Farbcharakteristiken bestätigt.

Entwickler sollten diese Kurven nutzen, um die Leistung unter nicht-standardisierten Bedingungen (unterschiedliche Ströme, Temperaturen) vorherzusagen und sicherzustellen, dass die Anzeige die Sichtbarkeitsanforderungen während der gesamten Produktlebensdauer erfüllt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LTS-4801KF ist ein Durchsteckbauteil mit einer standardmäßigen 10-poligen einreihigen Konfiguration. Die Ziffernhöhe beträgt 0,4 Zoll (10,16mm). Die Zeichnung der Gehäuseabmessungen liefert alle kritischen mechanischen Maße. Wichtige Toleranzen umfassen: ±0,25mm (0,01") für die meisten Abmessungen und eine Pin-Spitzen-Verschiebungstoleranz von +0,4mm. Das Pin-Belegungsdiagramm ist für das korrekte PCB-Layout essentiell:

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

Das Bauteil verwendet eine gemeinsame Anoden-Konfiguration, was bedeutet, dass alle LED-Segment-Anoden intern mit gemeinsamen Pins (3 und 8) verbunden sind. Um ein Segment zu beleuchten, muss der entsprechende Kathoden-Pin auf niedriges Potential (Masse) gezogen werden, während die gemeinsame Anode über einen strombegrenzenden Widerstand an eine positive Spannung gelegt wird.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert Lötbedingungen, um Schäden während der Montage zu verhindern: Die Komponente kann Wellen- oder Handlötung unterzogen werden, unter der Bedingung, dass die Löttemperatur 1/16 Zoll (ca. 1,6mm) unter der Sitzebene 260°C für nicht mehr als 3 Sekunden überschreitet. Alternativ darf die Temperatur der Einheit selbst während der Montage ihre maximale Temperaturbewertung nicht überschreiten. Für die moderne Montage sollte, wenn Reflow-Löten verwendet wird, ein Profil für Durchsteckbauteile mit ähnlichen thermischen Grenzen verwendet werden. Es handelt sich um ein bleifreies Gehäuse, das mit der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) konform ist. Während der Lagerung und Montage sollten geeignete ESD-Schutzmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) befolgt werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTS-4801KF. Das "KF"-Suffix bezeichnet wahrscheinlich spezifische Gehäuse- oder Anschlussfinish-Details. Während genaue Verpackungsdetails (Rolle, Tube, Tray) und Mengen im bereitgestellten Auszug nicht spezifiziert sind, ist die typische Verpackung für solche Anzeigen in antistatischen Tubes oder Trays. Die Datenblattrevision ist C, und das Gültigkeitsdatum ist der 24.06.2010, was für aktuelle Spezifikationen überprüft werden sollte.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jedes Gerät, das eine einzelne numerische Ziffer benötigt. Häufige Anwendungen umfassen: Panel-Meter für Spannung, Strom oder Temperatur; digitale Uhren und Timer; Anzeigetafeln; Gerätesteuerungen (Öfen, Mikrowellen); Automobil-Cockpit-Anzeigen (z.B. Gangposition); und Industrieausrüstungs-Statusanzeigen.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Externe strombegrenzende Widerstände sind für jede gemeinsame Anodenverbindung zwingend erforderlich. Der Widerstandswert wird mit R = (Vversorgung - Vf) / If berechnet, wobei Vf die Durchlassspannung (~2,6V) und If der gewünschte Durchlassstrom (max. 25mA Dauerbetrieb) ist. Bei einer 5V-Versorgung: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm.
• Multiplexing:Für Mehrfachziffernanzeigen mit ähnlichen Komponenten kann Multiplexing verwendet werden, um mehrere Ziffern mit weniger I/O-Pins zu steuern. Da es sich um eine gemeinsame Anodenanzeige handelt, beinhaltet Multiplexing das sequentielle Aktivieren (Versorgen) der gemeinsamen Anode einer Ziffer, während gleichzeitig die Segmentdaten für diese Ziffer auf den Kathodenleitungen bereitgestellt werden.
• Betrachtungswinkel:Der weite Betrachtungswinkel ist vorteilhaft für Anwendungen, bei denen die Anzeige aus schrägen Positionen betrachtet werden kann.
• Helligkeitssteuerung:Die Helligkeit kann durch Variieren des Durchlassstroms (innerhalb der Grenzen) oder durch Verwendung von Pulsweitenmodulation (PWM) auf den Treibersignalen eingestellt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale der LTS-4801KF sind die Verwendung von AlInGaP-Technologie und spezifische Designentscheidungen. Im Vergleich zu älteren GaAsP- oder GaP-LED-Anzeigen bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lumenausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Strom oder äquivalenter Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Die Kombination aus grauer Front/weißen Segmenten ist für hohen Kontrast optimiert. Ihre 0,4-Zoll-Ziffernhöhe füllt eine spezifische Nische zwischen kleineren (0,3") und größeren (0,5", 0,56") Anzeigen. Die beiden gemeinsamen Anoden-Pins (3 und 8) bieten Designflexibilität und können helfen, die Stromverteilung auszugleichen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der Unterschied zwischen gemeinsamer Anode und gemeinsamer Kathode?

A: Bei einer gemeinsamen Anodenanzeige sind alle Anoden miteinander verbunden. Sie legen eine positive Spannung an den gemeinsamen Pin an und schalten die Kathode des zu beleuchtenden Segments auf Masse. Bei einer gemeinsamen Kathodenanzeige sind alle Kathoden miteinander verbunden. Sie schalten den gemeinsamen Pin auf Masse und legen eine positive Spannung an die Anode des zu beleuchtenden Segments an. Die LTS-4801KF ist vom Typ gemeinsame Anode.

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

A: Nein. Ein Mikrocontroller-Pin kann typischerweise nicht den pro Segment benötigten Strom von 20-25mA liefern oder aufnehmen (und deutlich mehr, wenn mehrere Segmente gleichzeitig an einer gemeinsamen Anode leuchten). Sie müssen eine Treiberschaltung verwenden, wie z.B. einen Transistor-Array (z.B. ULN2003), um die gemeinsamen Anoden und möglicherweise die Segmentkathoden mit geeigneten strombegrenzenden Widerständen zu schalten.

F: Was bedeutet "Lichtstärke-Anpassungsverhältnis 2:1"?

A: Es bedeutet, dass das dunkelste Segment in einer beleuchteten Ziffer nicht weniger als halb so hell wie das hellste Segment sein wird. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit über die angezeigte Zahl hinweg.

F: Ist ein Kühlkörper erforderlich?

A: Für Dauerbetrieb mit maximalem Dauerstrom (25mA/Segment) und hohen Umgebungstemperaturen ist aufgrund der Verlustleistungsreduzierung eine sorgfältige Betrachtung des PCB-Layouts als Kühlkörper notwendig. In den meisten typischen Anwendungen mit niedrigeren Strömen oder mit Multiplexing ist kein zusätzlicher Kühlkörper erforderlich.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen digitalen Thermometers, das eine einzelne Ziffer anzeigt (z.B. die Zehnerstelle). Der Mikrocontroller liest einen Temperatursensor, verarbeitet die Daten und bestimmt, welche Ziffer (0-9) angezeigt werden soll. Eine Treiber-IC wie der MAX7219 oder eine diskrete Transistorschaltung wird verwendet. Der Mikrocontroller sendet einen BCD-Code (Binary-Coded Decimal) oder eine direkte Segmentzuordnung an den Treiber. Der Treiber liefert wiederum die korrekten Low-Signale auf den Kathoden-Pins A-G und D.P., während er die gemeinsame Anode mit Strom versorgt. Ein strombegrenzender Widerstand wird in Reihe mit der gemeinsamen Anodenverbindung geschaltet. Die hohe Helligkeit der AlInGaP-Anzeige stellt sicher, dass die Temperatur auch in einem gut beleuchteten Raum lesbar ist.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die LTS-4801KF basiert auf Halbleiter-Elektrolumineszenz. Das AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Material ist ein Halbleiter mit direkter Bandlücke. Bei Vorwärtsspannung (positive Spannung an der Anode relativ zur Kathode) werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall gelb-orange (~605-611 nm). Das nicht-transparente GaAs-Substrat hilft, den Kontrast zu verbessern, indem es Streulicht absorbiert. Die sieben Segmente sind individuelle LED-Chips oder Chip-Anordnungen, die auf separate Kathoden-Pins verdrahtet sind, aber gemeinsame Anodenverbindungen teilen, was eine unabhängige Steuerung zur Bildung numerischer Zeichen ermöglicht.

13. Technologietrends und Kontext

Während 7-Segment-LED-Anzeigen eine robuste und kostengünstige Lösung für numerische Anzeigen bleiben, hat sich die breitere Display-Technologielandschaft weiterentwickelt. Trends umfassen einen Wechsel zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für automatisierte Montage, höherdichte Mehrfachziffernmodule und die Integration von Treibern und Controllern in das Displaygehäuse. Organische LED (OLED) und fortschrittliche Flüssigkristallanzeigen (LCD) bieten Alternativen mit unterschiedlichen Kompromissen bei Stromverbrauch, Betrachtungswinkel und Anpassungsfähigkeit. Für Anwendungen, die extreme Zuverlässigkeit, weiten Temperaturbereich, hohe Helligkeit und Einfachheit erfordern, bleiben diskrete LED-Segmentanzeigen wie die LTS-4801KF jedoch eine bevorzugte Wahl. Die Verwendung von AlInGaP stellt einen Fortschritt gegenüber älteren LED-Materialien dar und bietet bessere Effizienz und Farbstabilität.