LTD-5435CKG-P LED-Display Datenblatt - 0,56 Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Grün - 2,6V Durchlassspannung - 25mA Dauerstrom - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Das LTD-5435CKG-P ist ein Oberflächenmontage-Bauteil (SMD) mit einer zweistelligen Sieben-Segment-Anzeigekonfiguration. Seine Hauptanwendung liegt in elektronischen Geräten, die klare, helle numerische Anzeigen erfordern, wie z.B. Instrumententafeln, Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerungen und Prüfgeräte. Die Anzeige nutzt Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)-Halbleitertechnologie für die LED-Chips, die auf einem nicht-transparenten Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gefertigt sind. Diese Technologie ist bekannt für die Erzeugung hocheffizienter Lichtemission im roten, orangen, gelben und grünen Spektralbereich. Das Bauteil ist mit einer grauen Front und weißen Segmenten konstruiert, was einen hohen Kontrast für optimale Lesbarkeit bietet. Es ist speziell für Reverse-Mount-Montageprozesse ausgelegt.

1.1 Kernvorteile

• Hohe Helligkeit & Kontrast:Die AlInGaP-Technologie und das Design ergeben eine ausgezeichnete Lichtstärke und Zeichendefinition.
• Geringer Stromverbrauch:Für effizienten Betrieb mit Standard-Ansteuerströmen ausgelegt.
• Großer Betrachtungswinkel:Sichert die Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen.
• Zuverlässigkeit der Festkörpertechnik:LED-Technologie bietet lange Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit gegen Stoß und Vibration.
• Kategorisierte Ausgabe:Bauteile werden nach Lichtstärke und Farbton (dominante Wellenlänge) gebinnt, um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten.
• RoHS-Konformität:Das Gehäuse ist bleifrei und hält Umweltvorschriften ein.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA (bei 1 kHz, 10% Tastverhältnis)
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA
• Strombelastbarkeitsreduzierung:0,28 mA/°C über 25°C Umgebungstemperatur.
• Betriebstemperaturbereich:-40°C bis +105°C
• Lagertemperaturbereich:-40°C bis +105°C

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Dies sind die typischen Leistungsparameter.

• ):_V):14.000 µcd (Min), 26.000 µcd (Typ) bei I_F= 10 mA.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):571 nm (Typ) bei I_F= 20 mA.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (Typ) bei I_F= 20 mA.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):568 nm bis 572 nm bei I_F= 20 mA.
• Durchlassspannung pro Segment (V_F):2,0 V (Min), 2,6 V (Typ) bei I_F= 20 mA.
• Sperrstrom pro Segment (I_R):100 µA (Max) bei V_R= 5V.Hinweis: Dies ist eine Prüfbedingung; Dauerbetrieb in Sperrrichtung wird nicht unterstützt.
• Lichtstärke-Gleichmäßigkeitsverhältnis (I_V-m):2:1 (Max) bei I_F= 10 mA, gewährleistet gleichmäßige Segmenthelligkeit.
• Übersprechen:≤ 2,5%, minimiert unerwünschte Beleuchtung benachbarter Segmente.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion zu garantieren, werden die Displays in Bins kategorisiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

Bauteile werden basierend auf ihrer mittleren Lichtstärke pro Segment bei 10 mA sortiert.

• Klasse P:13.701 µcd bis 21.820 µcd
• Klasse Q:21.821 µcd bis 34.700 µcd
• Klasse R:34.701 µcd bis 55.170 µcd
• Die Gesamttoleranz der Lichtstärke beträgt ±15%.

3.2 Farbton (Dominante Wellenlänge) Binning

Bauteile werden auch nach ihrer dominanten Wellenlänge bei 20 mA gebinnt, um den Grün-Ton zu kontrollieren.

• Klasse 5:568,1 nm bis 570,0 nm
• Klasse 6:570,1 nm bis 572,0 nm
• Die Toleranz für jede dominante Wellenlängen-Klasse beträgt ±1 nm.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien (hier nicht im Text wiedergegeben, aber beschrieben). Diese Kurven stellen grafisch die Beziehung zwischen Schlüsselparametern dar und unterstützen Schaltungsdesign und Leistungsvorhersage.

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I_F-V_F):Zeigt die nichtlineare Beziehung, entscheidend für die Auswahl von Strombegrenzungswiderständen oder den Entwurf von Konstantstrom-Treibern.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_V-I_F):Veranschaulicht, wie die Lichtausbeute mit dem Strom zunimmt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmungseffekten sublinear.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_V-T_a):Zeigt die Abnahme der Lichtausbeute bei steigender Sperrschichttemperatur, was für das thermische Management in der Anwendung entscheidend ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die den schmalen Emissionspeak charakteristisch für AlInGaP-LEDs zeigt, zentriert um 571 nm.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat eine Zeichenhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm). Detaillierte Maßzeichnungen spezifizieren die Gesamtgehäusegröße, Segmentplatzierung und Anschlussbeinchen-Positionen. Alle Maße sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Lötpad vs. Lackierungsdiagramm

Dieses Diagramm ist entscheidend für das PCB-Layout. Es definiert die Lötpadfläche gegenüber der lackierten (Lötstoppmaske) Fläche, um eine korrekte Lötstellenbildung zu gewährleisten und Kurzschlüsse zu verhindern. Wichtige Hinweise umfassen:

• Maximaler Kunststoff-Pin-Grat: 0,14 mm.
• Maximale PCB-Verwölbung: 0,06 mm.
• Lötpad-Beschichtungsspezifikation: Kupfer (Cu) min. 1200 µin, Nickel (Ni) min. 150 µin, Gold (Au) min. 4 µin.
• Lackierung (Lötstoppmaske) Dicke: 400 µin.

5.3 Pinbelegung & Interne Schaltung

Die Anzeige hat eine Multiplex-Gemeinsame-Anode-Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt zwei gemeinsame Anoden (eine für jede Ziffer) und individuelle Kathoden für jedes Segment (A-G) und die Doppelpunkte/Dezimalpunkte (L1, L2). Die Pinbelegung ist wie folgt:

• Pin 1: Nicht angeschlossen (NC)
• Pin 2: Kathode E
• Pin 3: Gemeinsame Anode Ziffer 1
• Pin 4: Kathode D
• Pin 5: Kathode C
• Pin 6: Kathode L1, L2 (Doppelpunkt)
• Pin 7: Gemeinsame Anode Ziffer 2
• Pin 8: Kathode B
• Pin 9: Kathode A
• Pin 10: NC
• Pin 11: Kathode F
• Pin 12: Kathode G

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 SMT-Lötanleitung

Richtiges Löten ist für die Zuverlässigkeit essenziell.

• Reflow-Löten (Maximal 2 Zyklen):
  • Vorwärmen: 120–150°C
  • Vorwärmzeit: Maximal 120 Sekunden
  • Spitzentemperatur: Maximal 260°C
  • Zeit über Liquidus: Maximal 5 Sekunden
• Handlöten (Lötkolben, Maximal 1 Zyklus):
  • Temperatur: Maximal 300°C
  • Zeit: Maximal 3 Sekunden
• Zwischen dem ersten und zweiten Reflow-Zyklus ist, falls ein zweiter Durchgang nötig ist, eine Abkühlphase auf Raumtemperatur erforderlich.

6.2 Empfohlenes Lötmuster

Ein Land-Pattern-Diagramm wird für das PCB-Design bereitgestellt, das die optimalen Kupferpad-Abmessungen (in mm) spezifiziert, um eine zuverlässige Lötnaht und mechanische Festigkeit zu gewährleisten.

7. Verpackung & Handhabung

7.1 Verpackungsformate

• Spulendimensionen:Spezifikationen für die Tape-and-Reel-Verpackung, die für automatisierte Montage verwendet wird.
• Trägerband-Dimensionen:Details des geprägten Trägerbands, das die Bauteile hält.
• Abzugsrichtung:Deutlich angegeben, um Beschädigungen während des Bestückungsautomaten-Setups zu verhindern.

7.2 Feuchtigkeitsempfindlichkeit & Trocknen

Das SMD-Display ist feuchtigkeitsempfindlich (MSL). Es wird in einem versiegelten feuchtigkeitsdichten Beutel mit Trockenmittel geliefert.

• Lagerung:Ungeöffnete Beutel sollten bei ≤30°C und ≤90% r.F. gelagert werden.
• Standzeit:Sobald der Beutel geöffnet ist, müssen die Bauteile innerhalb einer bestimmten Zeit (impliziert als 1 Woche unter kontrollierten Bedingungen <30°C, <60% r.F.) verwendet oder vor dem Reflow getrocknet werden.
• Trocknungsbedingungen:
  • Auf Spule: 60°C für ≥48 Stunden.
  • Lose: 100°C für ≥4 Stunden oder 125°C für ≥2 Stunden.
  • Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden, um thermische Spannungsdegradation zu vermeiden.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Digitale Multimeter & Prüfgeräte:Für klare, helle numerische Anzeigen.
• Industrielle Steuerungstafeln:Anzeige von Prozessvariablen wie Temperatur, Druck oder Zählwerten.
• Haushaltsgeräte:Mikrowellenherde, Waschmaschinen oder Audio-Geräte-Displays.
• Automotive Aftermarket-Displays:Wo hohe Helligkeit und großer Betrachtungswinkel vorteilhaft sind.

8.2 Designüberlegungen

• Ansteuerschaltung:Verwenden Sie Konstantstromtreiber oder geeignete strombegrenzende Widerstände für jede Segment/Anoden-Kombination unter Berücksichtigung des gemultiplexten gemeinsamen Anoden-Designs. Die Durchlassspannungs- und Stromwerte müssen eingehalten werden.
• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass das PCB-Design eine ausreichende Wärmeableitung ermöglicht, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen, da die Lichtstärke mit der Temperatur abnimmt.
• Betrachtungswinkel:Der große Betrachtungswinkel ist ein Vorteil, aber die Montagehöhe und das Blenden-Design sollten berücksichtigt werden, um die Lesbarkeit für den Endbenutzer zu maximieren.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie während der Montage Standard-ESD-Handhabungs- und Schutzpraktiken, da LEDs empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung sind.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu anderen Technologien wie traditionellen GaP- oder neueren InGaN-basierten grünen LEDs bietet die AlInGaP-Technologie im LTD-5435CKG-P spezifische Vorteile:

• vs. Ältere GaP-Grün-LEDs:AlInGaP bietet deutlich höhere Lichtausbeute und Helligkeit, bessere Farbreinheit (schmaleres Spektrum) und verbesserte Zuverlässigkeit.
• vs. InGaN (Blau/Gelb-Phosphor) Grün-LEDs:AlInGaP-Grün-LEDs haben typischerweise eine höhere Effizienz im rein grünen Spektrum (um 570 nm) und leiden nicht unter Phosphor-Degradation oder Farbverschiebung über die Zeit. Sie bieten eine deutliche, gesättigte grüne Farbe.
• Wesentlicher Unterscheidungsfaktor:Die Kombination aus hoher Helligkeit (bis zur Klasse R), ausgezeichnetem Kontrast (graue Front/weiße Segmente) und der bewährten Zuverlässigkeit der AlInGaP-Technologie macht diese Anzeige geeignet für Anwendungen, die lange Lebensdauer und konsistente Leistung fordern.

10. Häufig gestellte Fragen (Basierend auf technischen Parametern)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Spitzenwellenlänge (λ_p):Die einzelne Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist (571 nm Typ).Dominante Wellenlänge (λ_d):Die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. Es ist der Parameter, der für das Farbton-Binning verwendet wird (568-572 nm).

10.2 Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung betreiben?

Ja, aber nicht direkt. Die typische Durchlassspannung beträgt 2,6V bei 20 mA. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jedem Segment/Anoden-Pfad verwenden. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung und 20 mA Zielstrom: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ω. Überprüfen Sie stets die Verlustleistung im Widerstand.

10.3 Warum gibt es eine Begrenzung der Anzahl der Reflow-Zyklen?

Mehrere Reflow-Zyklen setzen das Bauteil wiederholter thermischer Belastung aus, was die internen Bonddrähte beschädigen, den LED-Chip verschlechtern oder die Gehäusematerialien delaminieren kann. Die Begrenzung auf zwei Zyklen ist eine Zuverlässigkeitsvorsichtsmaßnahme.

10.4 Was bedeutet \"kategorisiert für Lichtstärke\" für mein Design?

Es bedeutet, dass Sie beim Bestellen eine spezifische Bin-Klasse (P, Q, R) auswählen können. Für ein Produkt, bei dem Helligkeitsgleichmäßigkeit über alle Einheiten kritisch ist, würden Sie eine engere Bin-Klasse spezifizieren (z.B. nur Klasse Q). Dies kann Kosten und Verfügbarkeit beeinflussen, stellt aber konsistente visuelle Leistung sicher.

11. Design-in Fallstudie

Szenario:Entwurf einer neuen Tisch-Netzteil-Einheit, die eine helle, zuverlässige Spannungs-/Strom-Anzeige erfordert.

Auswahlbegründung:Das LTD-5435CKG-P wurde aufgrund seiner 0,56\" Zeichenhöhe (aus der Entfernung leicht lesbar), hohen Helligkeit (Klasse R für Sonnenlicht-Lesbarkeit spezifiziert) und der AlInGaP-Zuverlässigkeit für Dauerbetrieb gewählt. Die gemeinsame Anoden-Konfiguration vereinfachte den Entwurf der Multiplex-Treiberschaltung unter Verwendung eines einzelnen Mikrocontrollers.

Umsetzung:Ein Konstantstrom-Treiber-IC wurde verwendet, um 15 mA pro Segment zu liefern (von den 25 mA Max. heruntergeregelt für Langlebigkeit und thermisches Management). Das PCB-Layout folgte genau dem empfohlenen Lötpad-Muster. Die Bauteile wurden nach Öffnen des feuchtigkeitsdichten Beutels in einem Trockenschrank gelagert und innerhalb von 3 Tagen verwendet, um das Trocknen zu vermeiden.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die LED-Chips in dieser Anzeige basieren aufAluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP)Halbleitermaterial. Durch Variation der Verhältnisse von Al, In, Ga und P kann die Bandlücke des Halbleiters so gestaltet werden, dass Licht bei bestimmten Wellenlängen im roten bis grünen Bereich des Spektrums emittiert wird. In diesem Fall ist die Zusammensetzung für grüne Emission um 571 nm abgestimmt. Die Elektronen und Löcher rekombinieren im aktiven Bereich des Halbleiterübergangs und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Das nicht-transparente GaAs-Substrat absorbiert etwas Licht, aber das Chipdesign und der Gehäusereflektor sind optimiert, um das Licht durch die Oberseite des Segments zu lenken, wodurch hohe Effizienz und Helligkeit erreicht werden.

13. Technologietrends

Während AlInGaP die dominante hocheffiziente Technologie für rote, orange, gelbe und reine grüne LEDs bleibt, sieht die breitere LED-Industrie laufende Trends:

• Miniaturisierung:Fortgesetzte Verkleinerung der Gehäusegröße für höher auflösende Displays.
• Erhöhte Effizienz:Laufende Verbesserungen bei Materialien und epitaktischem Wachstum ergeben mehr Lumen pro Watt.
• Direktes Grün InGaN:Die Forschung an effizienter direkter grüner Emission aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Materialien geht weiter, was letztendlich eine Alternative für einige Anwendungen bieten könnte.
• Integration:Trends zu Displays mit integrierter Treiberschaltung (\"Smart Displays\"), um das Systemdesign zu vereinfachen, obwohl das LTD-5435CKG-P eine standardmäßige, treiberlose Komponente bleibt.

Das LTD-5435CKG-P stellt eine ausgereifte, zuverlässige und leistungsstarke Lösung in seiner spezifischen Nische mittelgroßer, hochheller numerischer Displays dar.