LTS-5003AJD LED-Anzeige Datenblatt - 0,56 Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Rot - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-5003AJD ist eine einstellige, alphanumerische Sieben-Segment-Anzeige, die für Anwendungen konzipiert ist, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion besteht darin, eine hochgradig lesbare visuelle Ausgabe für digitale Daten bereitzustellen. Der zentrale Vorteil dieses Bauteils liegt in der Verwendung fortschrittlicher Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) Leuchtdioden-Chip-Technologie. Dieses Materialsystem ist für die Erzeugung von hocheffizientem rotem Licht bekannt, was direkt zu den Hauptvorteilen der Anzeige beiträgt: hohe Lichtstärke, ausgezeichneter Kontrast und überlegenes Zeichenbild. Das Bauteil ist nach Lichtstärke kategorisiert, was gleichbleibende Helligkeitswerte über alle Produktionschargen hinweg sicherstellt. Der Zielmarkt umfasst Industrie-Bedienfelder, Prüf- und Messgeräte, Haushaltsgeräte und jedes eingebettete System, das einen zuverlässigen, energieeffizienten numerischen Indikator benötigt.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Photometrische und optische Eigenschaften

Die optische Leistung ist zentral für die Funktionalität der Anzeige. Unter einer Standardtestbedingung von 10mA Durchlassstrom (IF) liegt die durchschnittliche Lichtstärke (Iv) zwischen einem Minimum von 320 µcd und einem typischen Maximum von 700 µcd. Diese hohe Helligkeit ist ein direktes Ergebnis der Effizienz des AlInGaP-Chips. Die Farbcharakteristika werden durch spezifische Wellenlängen definiert: die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt typischerweise 656 Nanometer (nm), während die dominante Wellenlänge (λd) bei 640 nm liegt, was sie klar im roten Bereich des sichtbaren Spektrums verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 22 nm, was auf eine relativ reine Farbemission hinweist. Ein kritischer Parameter für die Gleichmäßigkeit mehrerer Segmente ist das Lichtstärke-Verhältnis, das bei IF=10mA mit maximal 2:1 zwischen den Segmenten spezifiziert ist, um eine ausgewogene Ausleuchtung der Ziffer zu gewährleisten.

2.2 Elektrische Eigenschaften

Die elektrischen Parameter definieren die Betriebsgrenzen und Leistungsanforderungen. Die absoluten Maximalwerte setzen harte Grenzen: Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment beträgt 25 mA, mit einem Derating-Faktor von 0,33 mA/°C über 25°C. Der Spitzendurchlassstrom für gepulsten Betrieb (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite) kann 90 mA erreichen. Die maximale Sperrspannung pro Segment beträgt 5V. Unter normalen Betriebsbedingungen (IF=20mA) liegt die Durchlassspannung (VF) pro Segment typischerweise zwischen 2,1V und 2,6V. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 µA bei VR=5V. Die Verlustleistung pro Segment darf 70 mW nicht überschreiten.

2.3 Thermische und Umgebungsspezifikationen

Das Bauteil ist für einen Betriebstemperaturbereich von -35°C bis +85°C ausgelegt, mit einem identischen Lagertemperaturbereich. Dieser weite Bereich macht es für verschiedene Umgebungsbedingungen geeignet. Die Löttemperatur-Spezifikation ist entscheidend für die Montage: Das Bauteil kann 260°C für 3 Sekunden an einem Punkt 1/16 Zoll (ca. 1,59 mm) unterhalb der Auflageebene aushalten, was ein Standardreferenzwert für Wellen- oder Reflow-Lötprozesse ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt zeigt an, dass das Bauteil \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies impliziert ein Binning-System basierend auf der gemessenen Lichtleistung bei einem festen Strom (wahrscheinlich 10mA). Während spezifische Bin-Codes in diesem Dokument nicht detailliert sind, stellt ein solches System sicher, dass Kunden Anzeigen mit konsistenten und vorhersehbaren Helligkeitsstufen erhalten. Entwickler können Bins entsprechend den Kontrastanforderungen ihrer Anwendung auswählen, wobei Bins mit höherer Intensität typischerweise für Umgebungen mit hohem Umgebungslicht verwendet werden.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf \"Typische elektrische / optische Kennlinien\", die für detaillierte Entwicklungsarbeit essenziell sind. Obwohl die spezifischen Graphen im Text nicht bereitgestellt werden, würden typische Kurven für ein solches Bauteil umfassen:Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve): Diese zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung, die entscheidend für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung ist.Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve): Diese demonstriert, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, und hilft, den Kompromiss zwischen Helligkeit und Stromverbrauch zu optimieren.Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur: Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Temperatur abnimmt, was für Designs, die bei hohen Temperaturen arbeiten, von entscheidender Bedeutung ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil verfügt über ein standardmäßiges 10-poliges Gehäuse für eine einstellige Sieben-Segment-Anzeige. Die Zeichenhöhe beträgt 0,56 Zoll (14,22 mm). Die Zeichnung der Gehäuseabmessungen (referenziert, aber im Text nicht detailliert) würde kritische mechanische Daten liefern. Das Bauteil hat eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast durch Reduzierung von reflektiertem Umgebungslicht von den nicht beleuchteten Bereichen erhöht. Die Pinbelegung ist klar definiert: Die Pins 3 und 8 sind die gemeinsamen Kathoden, während die Pins 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 und 10 die Anoden für die Segmente E, D, C, Dezimalpunkt, B, A, F bzw. G sind. Das interne Schaltbild bestätigt eine gemeinsame Kathoden-Konfiguration, bei der alle LED-Segment-Kathoden intern miteinander verbunden sind.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung des absoluten Maximalwerts für die Löttemperatur ist von größter Bedeutung. Die Spezifikation von 260°C für 3 Sekunden, gemessen 1/16 Zoll unterhalb der Auflageebene, soll thermische Schäden an den LED-Chips und dem Epoxid-Gehäuse verhindern. Für Reflow-Löten muss ein Profil verwendet werden, das innerhalb dieser Grenze bleibt. Standardvorsichtsmaßnahmen für den Umgang mit elektrostatisch empfindlichen Bauteilen (ESD) sollten beachtet werden, auch wenn nicht explizit angegeben, da LEDs generell ESD-empfindlich sind. Die Lagerung sollte innerhalb des spezifizierten Bereichs von -35°C bis +85°C in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit erfolgen.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Der primäre Bestellcode ist LTS-5003AJD. Die Beschreibung \"Rt. Hand Decimal\" in der Artikelnummerntabelle deutet darauf hin, dass diese Version einen Dezimalpunkt auf der rechten Seite enthält. Verpackungsspezifika (Tube, Tray oder Rolle) und Mengen sind in diesem Auszug nicht detailliert. Die \"Spec No.: DS30-2001-364\" und \"BNS-OD-FC001/A4\" sind interne Dokumentenkontrollnummern.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jedes Gerät, das eine einzelne numerische Ziffer benötigt. Häufige Anwendungen sind: digitale Multimeter, Frequenzzähler, Uhrdisplays (für Sekunden oder Minuten), industrielle Timer-Steuerungen, Geräte-Bedienfelder (z.B. Öfen, Mikrowellen) und Statusanzeigetafeln, die einen einzelnen Parameter wie eine Kanalnummer oder einen Fehlercode anzeigen.

8.2 Design-Überlegungen

Strombegrenzung: Jedes Segment muss mit einem strombegrenzenden Widerstand angesteuert werden. Der Widerstandswert wird mit der Formel R = (Vcc - VF) / IF berechnet, wobei VF die Durchlassspannung ist (für Zuverlässigkeit max. 2,6V verwenden), Vcc die Versorgungsspannung und IF der gewünschte Durchlassstrom ist (kontinuierlich nicht mehr als 25 mA).Treiberschaltung: Als Bauteil mit gemeinsamer Kathode wird es am besten von einem Mikrocontroller oder Decoder-IC angesteuert, der Strom senken (die gemeinsame Kathode auf Masse ziehen) und Strom zu den einzelnen Segment-Anoden liefern kann. Das Multiplexen mehrerer Ziffern ist eine gängige Technik, aber dies ist ein einstelliges Bauteil.Betrachtungswinkel: Das Datenblatt gibt einen weiten Betrachtungswinkel an, was für Bedienfelder von Vorteil ist, die aus schrägen Positionen betrachtet werden.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP- oder GaP-roten LEDs bietet die AlInGaP-Technologie in der LTS-5003AJD eine deutlich höhere Lichtausbeute, was bei gleichem Treiberstrom zu größerer Helligkeit führt. Im Vergleich zu zeitgenössischen Alternativen sind ihre Hauptunterscheidungsmerkmale die spezifische 0,56-Zoll-Zeichenhöhe, die hocheffiziente rote Farbe und die gemeinsame Kathoden-Konfiguration. Anzeigen mit größeren Ziffern, anderen Farben (z.B. grün, gelb) oder gemeinsamen Anoden-Konfigurationen würden anderen Designanforderungen dienen.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Kathoden-Pins (3 und 8)?

A: Sie sind intern verbunden. Zwei Pins bieten eine bessere Stromverteilung und mechanische Stabilität und ermöglichen Flexibilität im PCB-Layout.

F: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Zum Beispiel, mit einer 5V-Versorgung, einem Ziel-IF von 20mA und VF(max)=2,6V, wäre der Widerstandswert (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm. Überprüfen Sie immer die Stromquellenfähigkeit des Mikrocontroller-Pins.

F: Was bedeutet \"geringer Leistungsbedarf\" quantitativ?

A: Bei einem typischen Betriebspunkt von 10mA pro Segment und VF=2,6V beträgt die Leistung pro Segment 26 mW. Die Beleuchtung aller 7 Segmente (plus Dezimalpunkt) würde insgesamt 80mA ziehen und etwa 208 mW verbrauchen, was für eine helle Anzeige relativ gering ist.

F: Wie wird die Lichtstärke gemessen?

A: Wie erwähnt, wird sie mit einem Sensor und Filter gemessen, der der CIE photopischen Augenempfindlichkeitskurve nahekommt, um sicherzustellen, dass die Messung mit der menschlichen Helligkeitswahrnehmung korreliert.

11. Praktischer Anwendungsfall

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen digitalen Tachometers für einen Motor. Ein Mikrocontroller misst die Pulsfrequenz von einem Sensor. Dieser Frequenzwert wird in U/min umgewandelt. Die einzelne höchstwertige Ziffer der U/min (z.B. die \"Tausender\"-Ziffer) könnte mit der LTS-5003AJD angezeigt werden. Der Mikrocontroller würde berechnen, welche Segmente (A-G) zu beleuchten sind, um diese Ziffer zu bilden, dann die gemeinsame Kathode auf Masse ziehen und die entsprechenden Anoden-Pins über strombegrenzende Widerstände auf High setzen. Die hohe Helligkeit gewährleistet die Lesbarkeit in einer Werkstattumgebung.

12. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung, die die Durchlassspannung der Diode überschreitet, an ein Segment angelegt wird (Anode positiv, Kathode negativ), rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des AlInGaP-Halbleitermaterials. Diese Rekombination setzt Energie in Form von Photonen frei und erzeugt rotes Licht. Die spezifische Legierungszusammensetzung von AlInGaP bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert. Die sieben Segmente sind unabhängige LEDs, die in einem Achter-Muster angeordnet sind; durch selektives Ansteuern verschiedener Kombinationen dieser Segmente können alle numerischen Ziffern von 0 bis 9 gebildet werden.

13. Technologietrends

Während Sieben-Segment-Anzeigen eine robuste und kostengünstige Lösung für numerische Anzeigen bleiben, geht der allgemeine Trend in der Displaytechnologie hin zu höherer Integration und Flexibilität. Mehrstellige Module mit integrierten Controllern (I2C, SPI) werden immer häufiger, was die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-Pins und den Softwareaufwand reduziert. Darüber hinaus bieten Punktmatrix-Displays und OLEDs alphanumerische und grafische Fähigkeiten in ähnlich großen Gehäusen. Für Anwendungen, die jedoch nur eine einfache, helle, zuverlässige und energieeffiziente numerische Ziffer benötigen, bleiben diskrete Sieben-Segment-LEDs wie die LTS-5003AJD, insbesondere solche mit hocheffizienten Materialien wie AlInGaP, aufgrund ihrer Einfachheit, Haltbarkeit und ihres ausgezeichneten Kontrasts unter verschiedenen Lichtverhältnissen eine relevante und optimale Wahl.