Technisches Datenblatt LTS-5825CKG-PST1 LED-Anzeige - 0,56 Zoll Ziffernhöhe - AlInGaP Grün - 2,6V Durchlassspannung - 25mA Dauerstrom - Deutschsprachiges Dokument

1. Produktübersicht

Die LTS-5825CKG-PST1 ist eine hochleistungsfähige, einstellige, oberflächenmontierbare (SMD) LED-Anzeige, die für Anwendungen entwickelt wurde, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern. Ihre Kerntechnologie basiert auf dem Halbleitermaterial Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP), das auf einem nicht transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat aufgewachsen wird. Dieses Materialsystem ist für die Erzeugung hocheffizienter grüner Lichtemission bekannt. Die Anzeige verfügt über ein schwarzes Ziffernblatt für einen verbesserten Kontrast und weiße Segmente für optimale Lichtstreuung und Sichtbarkeit. Mit einer Ziffernhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm) bietet sie ein ausgezeichnetes Erscheinungsbild der Zeichen und eignet sich für eine Vielzahl von Verbraucher- und Industrie-Elektronikgeräten, bei denen Platz knapp, aber Lesbarkeit entscheidend ist.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Diese Anzeige ist auf Zuverlässigkeit und Leistung ausgelegt. Zu den Hauptvorteilen zählen niedriger Stromverbrauch, hohe Helligkeit und ein großer Betrachtungswinkel, der die Lesbarkeit aus verschiedenen Positionen gewährleistet. Die Festkörperbauweise bietet inhärente Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer. Sie ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine konsistente Helligkeitsabstimmung in mehrstelligen Anwendungen ermöglicht. Die primären Zielmärkte umfassen Instrumententafeln, Prüf- und Messgeräte, Kassenterminals, industrielle Steuerungssysteme und Automobil-Armaturenbrettanzeigen, bei denen eine einzelne, gut sichtbare Ziffer benötigt wird.

2. Tiefgehende objektive Interpretation der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Der Spitzendurchlassstrom pro Segment ist mit 60 mA spezifiziert, dies ist jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1 kHz Frequenz, 10 % Tastverhältnis) zur Wärmeregulierung zulässig. Der Dauer-Durchlassstrom pro Segment, der die sichere Grenze für den Dauerbetrieb darstellt, beträgt 25 mA bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,28 mA für jeden Grad Celsius, um den die Umgebungstemperatur über 25°C steigt. Das Bauteil kann innerhalb eines Temperaturbereichs von -40°C bis +105°C betrieben und gelagert werden. Die Lötbedingung schreibt vor, dass der Bauteilkörper während eines 3-Sekunden-Reflow-Vorgangs bei einer Spitzentemperatur von 260°C mindestens 1/16 Zoll über der Auflageebene liegen muss.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta = 25°C gemessen und geben die erwartete Leistung an. Die Lichtstärke (Iv) reicht von einem Minimum von 501 μcd bis zu einem typischen Wert von 1700 μcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 1 mA. Die Spitzenemissionswellenlänge (λp) beträgt 571 nm und die dominante Wellenlänge (λd) 572 nm bei IF=20mA, was sie eindeutig im grünen Spektrum verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 15 nm, was auf eine relativ reine Farbe hinweist. Die Durchlassspannung pro Segment (VF) hat ein Maximum von 2,6V bei IF=20mA, mit einem typischen Wert von 2,05V. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5V, wobei ein Dauerbetrieb unter Sperrspannung verboten ist. Das Lichtstärkeverhältnis zwischen den Segmenten ist mit maximal 2:1 spezifiziert, um eine gleichmäßige Helligkeit über die Ziffer hinweg sicherzustellen.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen und Konstruktion

Das Bauteil ist ein Oberflächenmontagegehäuse. Kritische Maßtoleranzen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Die Konstruktionsdetails umfassen Spezifikationen für Kunststoffgrat (maximal 0,14 mm) und PCB-Verzug (maximal 0,06 mm). Die Lötpad-Beschichtung ist entscheidend für zuverlässiges Löten und besteht aus einer Schichtstruktur: mindestens 1200 Mikrozoll Kupfer, mindestens 150 Mikrozoll Nickel und 4 Mikrozoll Goldauflage. Eine zusätzliche Lackschicht von 400 Mikrozoll wird aufgebracht.

3.2 Pinbelegung und interner Schaltkreis

Die Anzeige hat eine 10-Pin-Konfiguration und nutzt eine gemeinsame Anoden-Schaltungsdesign. Das interne Schaltbild zeigt, dass alle Segment-Anoden intern mit zwei gemeinsamen Anoden-Pins (Pin 3 und Pin 8) verbunden sind. Jede Segment-Kathode (A, B, C, D, E, F, G und Dezimalpunkt DP) hat einen eigenen dedizierten Pin. Diese Konfiguration ist üblich für Multiplexing-Anwendungen, bei denen mehrere Ziffern Treiberleitungen teilen.

4. Löt- und Montagerichtlinien

4.1 SMT-Lötanleitung

Für Reflow-Löten muss ein spezifisches Profil eingehalten werden. Die Vorwärmphase sollte zwischen 120-150°C für maximal 120 Sekunden liegen. Die Spitzentemperatur während des Reflow darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über dieser kritischen Temperatur sollte auf maximal 5 Sekunden begrenzt sein. Entscheidend ist, dass die Anzahl der Reflow-Prozesszyklen weniger als zwei betragen muss. Falls ein zweiter Reflow erforderlich ist (z.B. für doppelseitige Bestückung), muss die Platine zwischen dem ersten und zweiten Prozess vollständig auf normale Umgebungstemperatur abkühlen. Für Handlötung mit einem Lötkolben sollte die Spitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit pro Lötstelle auf maximal 3 Sekunden begrenzt sein.

4.2 Empfohlenes Lötmuster

Ein empfohlenes Lötflächenmuster (Footprint) mit Abmessungen in Millimetern wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses Musters ist für die korrekte Ausbildung der Lötstellen, mechanische Stabilität und Wärmeableitung während des Betriebs unerlässlich.

5. Verpackung und Handhabung

5.1 Verpackungsspezifikationen

Die Bauteile werden auf Gurt und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Der Trägergurt besteht aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy mit einer Dicke von 0,30±0,05 mm. Die Krümmung (Verzug) des Trägergurts wird auf 1 mm über eine Länge von 250 mm kontrolliert. Jede 13-Zoll-Rolle enthält 700 Stück, und die Gesamtgurtlänge auf einer 22-Zoll-Rolle beträgt 44,5 Meter. Die Verpackung umfasst Vorlauf- und Nachlaufgurtabschnitte (mindestens 400 mm bzw. 40 mm), um die Maschineneinspeisung zu erleichtern. Für Restposten ist eine Mindestpackmenge von 200 Stück festgelegt. Die Richtung zum Abziehen des Gurts von der Rolle ist klar angegeben.

5.2 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Trocknung

Als oberflächenmontierbares Bauteil ist die Anzeige empfindlich gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme, was während des Hochtemperatur-Reflow-Prozesses zu \"Popcorning\" oder Delaminierung führen kann. Die Bauteile werden in einer versiegelten feuchtigkeitsdichten Verpackung versendet und sollten bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, haben die Bauteile eine begrenzte Standzeit. Wenn der Beutel länger als eine Woche unter Bedingungen geöffnet war, die nicht den Lagerspezifikationen entsprechen (weniger als 30°C und weniger als 60% RH), ist vor dem Reflow eine Trocknung erforderlich. Die Trocknungsbedingungen hängen vom Verpackungszustand ab: 60°C für ≥48 Stunden für Teile auf Rolle oder 100°C für ≥4 Stunden / 125°C für ≥2 Stunden für Teile in loser Schüttung. Die Trocknung sollte nur einmal durchgeführt werden.

6. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese Anzeige ist ideal für jede Anwendung, die eine einzelne, gut lesbare numerische Ziffer erfordert. Häufige Anwendungen sind Digitaluhren (Sekunden- oder Minutenanzeige), Batterieladezustandsanzeigen, einstellige Zähler, Parameter-Einstellanzeigen an Geräten und Statuscode-Anzeigen an elektronischen Geräten. Ihr SMD-Format macht sie für moderne, kompakte PCB-Designs geeignet.

6.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand für jede Segment-Kathode. Der Widerstandswert sollte basierend auf der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung (VF) der LED und dem gewünschten Durchlassstrom (IF) berechnet werden, der 25 mA Dauerstrom nicht überschreiten darf.
• Treiber-Schaltung:Die gemeinsame Anoden-Konfiguration vereinfacht die Ansteuerung mit Low-Side-Schaltern (Transistoren oder ICs), die den Strom von den Kathoden ziehen.
• Thermisches Management:Sorgen Sie für ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Durchkontaktierungen, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen, um Überhitzung und Helligkeitsabfall zu verhindern.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen, wie bei allen Halbleiterbauteilen.

7. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für detailliertes Design unerlässlich sind. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden Ingenieure typischerweise Kurven für Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve), Lichtstärke vs. Durchlassstrom, Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur und eventuell spektrale Verteilung erwarten. Diese Kurven ermöglichen es Designern, nichtlineares Verhalten zu verstehen, wie z.B. wie sich der Wirkungsgrad mit dem Strom ändert oder wie die Helligkeit mit steigender Temperatur abfällt, und so die Ansteuerungsbedingungen für spezifische Anwendungsumgebungen zu optimieren.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das Hauptunterscheidungsmerkmal der LTS-5825CKG-PST1 ist die Verwendung von AlInGaP-Technologie für grüne Emission. Im Vergleich zu älteren Technologien wie traditionellem GaP bietet AlInGaP eine deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit. Das Design mit schwarzem Ziffernblatt/weißen Segmenten bietet ein überlegenes Kontrastverhältnis, insbesondere bei heller Beleuchtung, im Vergleich zu Anzeigen mit hellem Ziffernblatt. Die Ziffernhöhe von 0,56 Zoll füllt eine spezifische Nische zwischen kleineren Indikatoren und größeren Panel-Anzeigen. Ihre Kategorisierung nach Lichtstärke ist ein Qualitätssicherungsmerkmal, das Konsistenz in mehrstelligen Anwendungen gewährleistet – ein kritischer Faktor, der bei einfachen LED-Komponenten nicht immer garantiert ist.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe des emittierten Lichts entspricht. Für eine LED mit schmalem Spektrum wie diese liegen sie sehr nahe beieinander (571 nm vs. 572 nm).

F: Kann ich diese Anzeige mit 20mA dauerhaft betreiben?

A: Ja, 20mA liegen unterhalb des maximalen Dauer-Durchlassstroms von 25mA. Sie müssen jedoch die Umgebungstemperatur berücksichtigen, da sich der Stromwert oberhalb von 25°C verringert.

F: Warum ist die Sperrstrom-Spezifikation wichtig, wenn ich sie nicht in Sperrrichtung betreiben kann?

A: Die IR-Spezifikation ist ein Qualitäts- und Leckagetestparameter. Ein hoher Sperrstrom kann auf einen Fertigungsfehler im Halbleiterübergang hinweisen.

F: Was bedeutet \"Kategorisierung nach Lichtstärke\"?

A: Es bedeutet, dass die Bauteile basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standardteststrom getestet und sortiert (gebinned) werden. Dies ermöglicht es Designern, Anzeigen aus demselben Helligkeits-Bin auszuwählen, um eine gleichmäßige Helligkeit in einem Array sicherzustellen und zu vermeiden, dass eine Ziffer dunkler erscheint als eine andere.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf eines einfachen Digitaltimers mit einer 1-Sekunden-Auflösung. Die Sekundenziffer des Geräts könnte mit der LTS-5825CKG-PST1 realisiert werden. Ein Mikrocontroller würde zur Steuerung der Anzeige verwendet. Die gemeinsamen Anoden-Pins würden über eine geeignete Strombegrenzungsschaltung an eine positive Versorgungsspannung (z.B. 5V) angeschlossen, wenn andere Ziffern gemultiplext werden. Die acht Kathoden-Pins (Segmente A-G und DP) würden jeweils über einen eigenen Strombegrenzungswiderstand (z.B. ~150Ω für 20mA bei 5V Versorgung, unter Berücksichtigung einer Vf von ~2,1V) mit den GPIO-Pins des Mikrocontrollers verbunden. Die Software würde die Zahlen 0-9 durchlaufen und jede Sekunde die entsprechende Kombination von Kathoden-Pins einschalten. Die hohe Helligkeit und der Kontrast stellen sicher, dass die Ziffer aus der Entfernung leicht lesbar ist, während der niedrige Stromverbrauch zur Gesamtsystemeffizienz beiträgt.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet (Anode positiv relativ zur Kathode), werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlInGaP-LEDs setzt diese Rekombination hauptsächlich Energie in Form von Photonen (Licht) im grünen Wellenlängenbereich frei. Die spezifische Legierungszusammensetzung aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid bestimmt die Bandlückenenergie und damit die Farbe des emittierten Lichts. Das nicht transparente GaAs-Substrat absorbiert jegliches nach unten emittierte Licht und verbessert so die Gesamtlichtextraktionseffizienz von der Oberseite des Bauteils.

12. Technologietrends

Der Trend in der LED-Anzeigetechnologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, stärkerer Miniaturisierung und verbesserter Zuverlässigkeit. Während AlInGaP eine ausgereifte und effiziente Technologie für rote, orange, gelbe und grüne LEDs ist, können neuere Materialien wie Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) nun mit sehr hoher Effizienz das gesamte sichtbare Spektrum abdecken, einschließlich Grün und Blau. Bei einstelligen Anzeigen geht der Trend zu dünneren Gehäusen, höherer Pixeldichte (für Punktmatrix-Alphanumerikanzeigen) und Integration mit Treiber-ICs oder intelligenten Fähigkeiten. Für spezifische Anwendungen, die eine einfache, robuste, hochhelle Einzelziffer erfordern, bleiben diskrete Segmentanzeigen wie die LTS-5825CKG-PST1 jedoch eine kostengünstige und zuverlässige Lösung. Umweltaspekte treiben auch die Eliminierung gefährlicher Stoffe und Verbesserungen der Recyclingfähigkeit von Verpackungsmaterialien voran.