LTS-547AKS LED-Anzeige Datenblatt - 0,52 Zoll Ziffernhöhe - Gelbe Farbe - 2,6V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-547AKS ist ein hochleistungsfähiges Einzelziffern-Anzeigemodul, das für Anwendungen konzipiert ist, die klare, helle und zuverlässige numerische Anzeigen erfordern. Ihre Hauptfunktion ist die visuelle Darstellung einer einzelnen Dezimalziffer (0-9) zusammen mit einem Dezimalpunkt. Das Bauteil ist unter Verwendung fortschrittlicher AS-AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie aufgebaut, die speziell für die Emission eines hellen gelben Lichts entwickelt wurde. Dieses Materialsystem, das auf einem GaAs (Galliumarsenid) Substrat gewachsen wird, ist für seine hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbreinheit im gelb-orangen Spektrum bekannt. Die Anzeige zeichnet sich durch ein markantes Erscheinungsbild mit grauer Frontplatte und weißen Segmenten aus, was den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Sie ist hinsichtlich der Lichtstärke kategorisiert, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die LTS-547AKS bietet mehrere entscheidende Vorteile, die sie für eine breite Palette von industriellen, kommerziellen und Verbraucheranwendungen geeignet machen. Ihr geringer Leistungsbedarf ist ein wesentlicher Vorteil, der die Integration in batteriebetriebene oder energieeffiziente Systeme ermöglicht. Die hohe Helligkeit und der hohe Kontrast gewährleisten eine ausgezeichnete Sichtbarkeit auch in hell erleuchteten Umgebungen. Ein großer Betrachtungswinkel bietet Flexibilität bei der Montage und Benutzerpositionierung. Die Festkörperzuverlässigkeit der LED-Technologie bedeutet eine lange Betriebsdauer, Stoßfestigkeit und minimalen Wartungsaufwand im Vergleich zu älteren Anzeigetechnologien wie Glühlampen- oder Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen. Das Bauteil wird zudem in einer bleifreien Gehäuseausführung angeboten, die modernen Umweltvorschriften wie RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe) entspricht. Typische Zielmärkte umfassen Instrumententafeln, Prüf- und Messgeräte, Industrie-Steuerungen, Medizingeräte, Haushaltsgeräte und Automobil-Armaturenbrettanzeigen, bei denen ein einzelner, klarer numerischer Indikator benötigt wird.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt spezifizierten wesentlichen elektrischen und optischen Parameter. Das Verständnis dieser Parameter ist entscheidend für einen korrekten Schaltungsentwurf und zur Gewährleistung einer optimalen Anzeigeleistung.

2.1 Lichttechnische und optische Kenngrößen

Die primäre optische Kenngröße ist dieMittlere Lichtstärke (Iv). Gemessen bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA beträgt der typische Wert 1400 µcd (Mikrocandela), mit einem spezifizierten Mindestwert von 500 µcd. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit jedes beleuchteten Segments. DasLichtstärke-Anpassungsverhältnis (IV-m)ist mit einem Maximum von 2:1 spezifiziert. Dieses Verhältnis gibt die maximal zulässige Helligkeitsschwankung zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils an und gewährleistet so ein einheitliches Erscheinungsbild, wenn alle Segmente leuchten. Die Farbcharakteristik wird durch die Wellenlänge definiert. DieSpitzen-Emissionswellenlänge (λp)beträgt typischerweise 588 nm (Nanometer) bei IF=20mA. Diedominante Wellenlänge (λd), die enger mit der wahrgenommenen Farbe korreliert, liegt im Bereich von 584 nm bis 594 nm. Diespektrale Halbwertsbreite (Δλ)beträgt typischerweise 15 nm und beschreibt die spektrale Reinheit des emittierten gelben Lichts.

2.2 Elektrische Parameter

Der wesentliche elektrische Parameter ist dieDurchlassspannung (VF)pro Segment. Bei einem Durchlassstrom von 20 mA beträgt die typische VF 2,6 Volt, mit einem Minimum von 2,05 Volt. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn sie Strom führt und Licht emittiert. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Treiberschaltung diese Spannung bereitstellen kann. DerSperrstrom (IR)ist mit einem Maximum von 10 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V spezifiziert und zeigt den sehr geringen Leckstrom an, wenn die LED in Sperrrichtung vorgespannt ist. Das Überschreiten des absoluten Maximalwerts für die Sperrspannung (5V) kann das Bauteil beschädigen.

2.3 Absolute Maximalwerte und thermische Betrachtungen

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden am Bauteil auftreten kann. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen. DerDauer-Durchlassstrompro Segment beträgt 25 mA bei 25°C. Ein Entwertungsfaktor von 0,33 mA/°C wird angegeben, was bedeutet, dass der maximal zulässige Dauerstrom sinkt, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt. Zum Beispiel wäre bei 85°C der maximale Strom etwa 25 mA - (0,33 mA/°C * 60°C) = 5,2 mA. DerSpitzen-Durchlassstrombeträgt 60 mA, ist jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1 kHz, 25% Tastverhältnis) zulässig. DieVerlustleistungpro Segment beträgt 70 mW. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist von -35°C bis +85°C spezifiziert und definiert die Umgebungsbedingungen, die das Bauteil aushalten kann.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Produkthinsichtlich der Lichtstärke kategorisiertist. Dies bezieht sich auf einen Binning- oder Sortierprozess, der während der Fertigung durchgeführt wird. Aufgrund inhärenter Schwankungen im Halbleiterepitaxiewachstum und der Waferverarbeitung können LEDs aus derselben Produktionscharge leichte Unterschiede in wichtigen Parametern wie Lichtstärke und Durchlassspannung aufweisen. Um für den Endbenutzer Konsistenz sicherzustellen, testen Hersteller jedes Bauteil und sortieren es basierend auf der gemessenen Leistung in verschiedene "Bins" oder Kategorien. Die LTS-547AKS wird speziell für die Lichtstärke (Iv) gebinnt, was bedeutet, dass Kunden Bauteile aus einem bestimmten Intensitätsbereich (Bin) auswählen können, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Ziffern in einer Mehrfachziffernanwendung zu garantieren. Das Datenblatt gibt die Mindest- (500 µcd) und typischen (1400 µcd) Werte an, aber spezifische Bincodes und ihre entsprechenden Intensitätsbereiche würden typischerweise in einem separaten Binning-Dokument detailliert oder auf Anfrage verfügbar sein.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Leistungskurven für ein solches Bauteil wertvolle Entwurfseinblicke liefern. Diese Kurven stellen grafisch die Beziehung zwischen Schlüsselparametern dar.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Diese Kurve zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und der Spannung darüber. Sie demonstriert die "Einschaltspannung" (etwa 2,0-2,1V für AlInGaP) und wie die Durchlassspannung mit dem Strom leicht ansteigt. Diese Information ist entscheidend für den Entwurf von strombegrenzenden Schaltungen, sei es mit einfachen Widerständen oder Konstantstromtreibern.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Darstellung veranschaulicht, wie die Lichtausbeute (in µcd oder mcd) mit dem Durchlassstrom zunimmt. Sie ist über einen Bereich im Allgemeinen linear, kann aber bei sehr hohen Strömen sättigen. Dies hilft Entwicklern, einen Betriebsstrom zu wählen, der die erforderliche Helligkeit liefert, ohne die Verlustleistungsgrenzen zu überschreiten oder den Lichtstromrückgang zu beschleunigen.

4.3 Temperaturcharakteristiken

Kurven, die die Variation von Durchlassspannung und Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur (Ta) oder Sperrschichttemperatur (Tj) zeigen, sind wesentlich. Typischerweise nimmt die Durchlassspannung mit steigender Temperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient), während auch die Lichtstärke mit steigender Temperatur abnimmt. Das Verständnis dieser Trends ist für Anwendungen mit großen Temperaturschwankungen entscheidend, um eine stabile Leistung zu gewährleisten.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LTS-547AKS hat eine Ziffernhöhe von 0,52 Zoll (13,2 mm). Die Gehäuseabmessungen werden in einer Zeichnung mit allen Maßen in Millimetern und einer Standardtoleranz von ±0,25 mm angegeben, sofern nicht anders vermerkt. Diese Zeichnung ist entscheidend für das Leiterplattenlayout, um sicherzustellen, dass der Footprint und die Bohrbilder korrekt entworfen sind. Das Bauteil hat 10 Pins in einer Dual-In-Line-Gehäuseausführung.

5.1 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1: Anode E, Pin 2: Anode D, Pin 3: Gemeinsame Kathode, Pin 4: Anode C, Pin 5: Anode D.P. (Dezimalpunkt), Pin 6: Anode B, Pin 7: Anode A, Pin 8: Gemeinsame Kathode, Pin 9: Anode F, Pin 10: Anode G. Das Bauteil verwendet einegemeinsame KathodeKonfiguration. Dies bedeutet, dass die Kathoden (negative Anschlüsse) aller LED-Segmente (A-G und DP) intern verbunden und auf zwei Pins herausgeführt sind (3 und 8, die verbunden sind). Um ein bestimmtes Segment zu beleuchten, muss sein entsprechender Anodenpin auf eine positive Spannung gesetzt werden (über einen strombegrenzenden Widerstand oder Treiber), während die gemeinsamen Kathodenpins mit Masse verbunden sind. Das interne Schaltbild würde diese gemeinsame Kathodenverbindung für alle Segmente zeigen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Datenblatt spezifiziert einen kritischen Lötparameter: Die maximal zulässigeLöttemperatur beträgt 260°C, und diese Temperatur darf maximal für3 Sekundenangewendet werden. Diese Messung wird an einem Punkt 1,6 mm (1/16 Zoll) unterhalb der Auflageebene des Bauteils auf der Leiterplatte vorgenommen. Diese Richtlinie ist für Wellenlöt- oder Reflow-Lötprozesse wesentlich. Das Überschreiten dieser Zeit-/Temperaturgrenzen kann thermische Schäden an den LED-Chips, dem Epoxid-Vergussmaterial oder den internen Bonddrähten verursachen, was zu sofortigem Ausfall oder reduzierter Langzeitzuverlässigkeit führt. Es wird empfohlen, die standardmäßigen IPC-Richtlinien für die LED-Montage zu befolgen. Für die Lagerung ist der spezifizierte Bereich -35°C bis +85°C in einer trockenen Umgebung, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Die LTS-547AKS ist ideal für jedes Gerät, das eine einzelne, hochlesbare numerische Anzeige benötigt. Häufige Anwendungen sind: digitale Multimeter und Zangenamperemeter, Frequenzzähler, Labornetzteile, Prozess-Timer und -Zähler, medizinische Überwachungsgeräte (z.B. Einzelparameter-Anzeigen), Haushaltsgeräte (Mikrowellen, Öfen, Kaffeemaschinen), Automobil-Zubehörinstrumente (Spannung, Temperatur) und Industrie-Steuerpultanzeigen.

7.2 Entwurfsüberlegungen

• Strombegrenzung:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein strombegrenzender Widerstand muss in Reihe mit jeder Anode geschaltet werden (oder ein Konstantstromtreiber verwendet werden), um den Durchlassstrom auf den gewünschten Wert einzustellen (z.B. 10-20 mA für volle Helligkeit). Der Widerstandswert wird mit R = (Vcc - Vf) / If berechnet, wobei Vcc die Versorgungsspannung, Vf die LED-Durchlassspannung und If der gewünschte Durchlassstrom ist.
• Multiplexing:Für das Ansteuern mehrerer Ziffern wird oft eine Multiplexing-Technik verwendet, bei der Segmente desselben Typs über Ziffern hinweg zusammengeschaltet werden und die gemeinsame Kathode jeder Ziffer sequentiell mit hoher Frequur eingeschaltet wird. Dies spart I/O-Pins an einem Mikrocontroller.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ermöglicht eine flexible Montage, aber für optimale Lesbarkeit sollte die primäre Sichtlinie des Benutzers relativ zur Anzeigefläche berücksichtigt werden.
• ESD-Schutz:Obwohl nicht explizit angegeben, können AlInGaP-LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) sein. Während der Montage sollten Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen beachtet werden.

8. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu anderen Einzelziffern-Anzeigetechnologien bietet die LTS-547AKS (AlInGaP Gelb) deutliche Vorteile. Gegenüber älterenroten GaAsP- oder GaP-LEDsbietet AlInGaP eine deutlich höhere Helligkeit und Effizienz für Farben im gelb-orange-roten Spektrum. Im Vergleich zu7-Segment-LCDsbietet sie eine überlegene Sichtbarkeit bei schwachem Licht, einen größeren Betriebstemperaturbereich und benötigt keine Hintergrundbeleuchtung. GegenüberVakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs)ist sie robuster, hat eine niedrigere Betriebsspannung und verbraucht weniger Leistung, obwohl VFDs eine andere Farbe (oft blau-grün) und einen sehr großen Betrachtungswinkel bieten können. Die Wahl von Gelb wird oft aufgrund seiner hohen Lichtausbeute und seines klaren, aufmerksamkeitserregenden Erscheinungsbildes getroffen, das sich von den üblichen roten oder grünen Anzeigen unterscheidet.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Kathodenpins (3 und 8)?

A1: Sie sind intern verbunden. Zwei Pins zu haben, bietet mechanische Symmetrie, eine bessere Stromverteilung und eine verbesserte Wärmeableitung von der Kathodenseite der LED-Chips. In einem Leiterplattenlayout sollten beide mit Masse verbunden werden.

F2: Kann ich diese Anzeige direkt von einem 5V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A2: Nein, nicht direkt. Die typische Durchlassspannung beträgt 2,6V, und ein Mikrocontroller-Pin, der 5V ausgibt, würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und das LED-Segment zerstören. Sie müssen einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand verwenden. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom von 20 mA wäre der Widerstandswert etwa (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm. Ein etwas höherer Wert (z.B. 150 Ohm) wird oft aus Sicherheits- und Langlebigkeitsgründen verwendet.

F3: Was bedeutet "hinsichtlich der Lichtstärke kategorisiert" für meinen Entwurf?

A3: Es bedeutet, dass Sie Bauteile aus einem bestimmten Helligkeits-Bin bestellen können. Wenn Sie ein Produkt mit mehreren Einheiten oder eine Mehrfachziffernanzeige bauen, stellt die Spezifikation desselben Bincodes für alle Ihre Anzeigen sicher, dass sie alle eine sehr ähnliche Helligkeit haben, was zu einem einheitlichen und professionellen Erscheinungsbild führt. Wenn Sie Bins mischen, können einige Ziffern merklich heller oder dunkler erscheinen als andere.

F4: Wie interpretiere ich den Entwertungsfaktor für den Durchlassstrom?

A4: Der Entwertungsfaktor von 0,33 mA/°C bedeutet, dass Sie für jedes Grad Celsius, um das die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, den maximalen Dauer-Durchlassstrom um 0,33 mA reduzieren müssen. Dies ist notwendig, um zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur der LED ihren sicheren Grenzwert überschreitet, was ihre Lebensdauer drastisch reduzieren würde. In Hochtemperaturumgebungen müssen Sie die Anzeige möglicherweise mit einem niedrigeren Strom betreiben, um die Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.

10. Praktischer Entwurfsfall

Szenario:Entwurf eines einfachen batteriebetriebenen Digitalvoltmeters zur Anzeige von 0-9,9V.

Umsetzung:Verwenden Sie einen Mikrocontroller mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) zur Spannungsmessung. Der Mikrocontroller benötigt mindestens 8 I/O-Pins, um die 7 Segmente und den Dezimalpunkt der LTS-547AKS anzusteuern. Ein strombegrenzender Widerstand (z.B. 180-220 Ohm für ein 3,3V-5V-System) ist für jede Anodenleitung erforderlich. Die beiden gemeinsamen Kathodenpins sind mit Masse verbunden. Die Mikrocontroller-Firmware liest den ADC-Wert, wandelt ihn in eine Dezimalzahl um und beleuchtet die entsprechenden Segmente, indem sie die entsprechenden Anodenpins auf High setzt. Für die Anzeige einer Zehntelstelle (die "9" in 9,9) wäre eine zweite Ziffer erforderlich, und Multiplexing würde eingesetzt, um beide Ziffern von denselben 8 Segmentleitungen anzusteuern, wobei separate I/O-Pins verwendet werden, um die gemeinsame Kathode jeder Ziffer zu steuern.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Die LTS-547AKS arbeitet nach dem Prinzip derElektrolumineszenzin einer Halbleiterdiode. Das Kernstück jedes Segments ist ein winziger Chip aus AlInGaP-Schichten, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind. Diese Struktur bildet einen p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs (etwa 2,0-2,1V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger im aktiven Bereich des Halbleiters rekombinieren, wird Energie in Form von Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall gelb (~588 nm). Die graue Front und die weißen Segmente wirken jeweils als Diffusor und Kontrastverstärker, formen und lenken das Licht für optimale Lesbarkeit.

12. Technologietrends

Die Entwicklung von Anzeigetechnologien schreitet voran. Für diskrete LED-Ziffernanzeigen wie die LTS-547AKS konzentrieren sich die Trends auf mehrere Bereiche.Erhöhte Effizienz:Laufende Materialforschungen zielen darauf ab, den internen Quantenwirkungsgrad (IQE) und die Lichtextraktionseffizienz von AlInGaP und anderen Verbindungshalbleitern zu verbessern, was hellere Anzeigen bei niedrigeren Strömen ergibt, was für tragbare Geräte entscheidend ist.Miniaturisierung:Während 0,52 Zoll eine Standardgröße ist, besteht Bedarf an kleineren Ziffern für kompakte Geräte und größeren, helleren Ziffern für die Betrachtung aus großer Entfernung.Integration:Es gibt einen Trend zu Anzeigen mit integrierten Treibern (I2C, SPI) oder sogar Mikrocontrollern, was die Schnittstelle für den Systementwickler vereinfacht.Farboptionen:Während Gelb hocheffizient ist, haben Fortschritte bei blauen InGaN-LEDs und Phosphor-Konversion Vollfarb-RGB-Anzeigen und weiße Anzeigen zugänglicher gemacht, oft jedoch zu einem anderen Kosten-/Leistungsverhältnis. Die Kernvorteile von LEDs – Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Festkörperrobustheit – stellen sicher, dass sie eine dominierende Wahl für viele numerische Anzeigeanwendungen bleiben, bei denen diese Eigenschaften von größter Bedeutung sind.