LTS-2807SKG-P LED-Display Datenblatt - 0,2-Zoll Zeichenhöhe - AlInGaP Grün - 2,4V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTS-2807SKG-P ist eine kompakte, leistungsstarke einstellige numerische Anzeige für moderne Oberflächenmontage-Anwendungen. Es verfügt über eine Zeichenhöhe von 0,2 Zoll (5,08 mm), was es ideal für Geräte macht, bei denen Platz knapp, aber Lesbarkeit essentiell ist. Die Anzeige nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Halbleitertechnologie zur Erzeugung eines hellen grünen Lichts. Dieses Materialsystem wird auf einem nicht-transparenten GaAs-Substrat aufgewachsen, was durch Minimierung von innerer Lichtstreuung und Reflexion zu einem hohen Kontrast beiträgt. Das Gerät hat ein markantes Erscheinungsbild mit grauer Front und weißen Segmenten, was die Zeichendefinition verbessert. Es wird nach Lichtstärke kategorisiert und ist in einer bleifreien, RoHS-konformen Bauform erhältlich, die den globalen Umweltstandards für elektronische Bauteile entspricht.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

• Kompakte Größe mit hoher Lesbarkeit:Die 0,2-Zoll Zeichenhöhe bietet eine klare numerische Anzeige auf minimaler Fläche, ideal für Unterhaltungselektronik, Messgeräte und Bedienfelder.
• Hervorragende optische Leistung:Die AlInGaP-Chip-Technologie liefert hohe Helligkeit und exzellenten Kontrast. Die durchgehenden, gleichmäßigen Segmente gewährleisten ein konsistentes und ansprechendes Zeichenbild ohne Lücken oder dunkle Stellen.
• Energieeffizienz:Für geringen Leistungsbedarf ausgelegt, eignet es sich für batteriebetriebene oder energiebewusste Anwendungen.
• Großer Betrachtungswinkel:Die Anzeige bietet einen weiten Betrachtungswinkel, der die numerische Anzeige aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar hält – entscheidend für Benutzerschnittstellen.
• Hohe Zuverlässigkeit:Als Festkörperbauteil bietet es eine lange Betriebsdauer, Stoß- und Vibrationsfestigkeit sowie eine konstante Leistung im Vergleich zu mechanischen Anzeigen.
• Qualitätssicherung:Die Geräte werden nach Lichtstärke kategorisiert (gebinned), was es Designern ermöglicht, Bauteile mit konsistenten Helligkeitsstufen für ein einheitliches Panel-Erscheinungsbild auszuwählen.

1.2 Gerätekonfiguration

Das LTS-2807SKG-P ist als Common-Anode-Anzeige konfiguriert. Das bedeutet, die Anoden aller LED-Segmente sind intern mit gemeinsamen Pins (Pin 3 und Pin 8) verbunden. Einzelne Segmente (A, B, C, D, E, F, G und der Dezimalpunkt DP) werden durch Anlegen eines Masse- (Low-) Signals an ihre jeweiligen Kathoden-Pins angesteuert. Die spezifische Teilenummer bezeichnet eine AlInGaP grüne Common-Anode-Anzeige mit einem Dezimalpunkt auf der rechten Seite. Diese Konfiguration ist gängig und vereinfacht die Treiberschaltung, da eine konstante Spannung an die gemeinsame Anode angelegt werden kann, während die Kathodensignale gemultiplext werden, um verschiedene Segmente zu beleuchten.

2. Technische Parameter und Eigenschaften

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen und optischen Spezifikationen des Geräts, die grundlegend für Schaltungsdesign und Systemintegration sind.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Gerät auftreten können. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für den Normalbetrieb nicht empfohlen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und beschleunigtem Abbau des LED-Chips führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dieser Grenzwert gilt für kurze, hochstromstarke Pulse, nicht für Dauerbetrieb.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom reduziert sich linear mit einer Rate von 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt. Beispielsweise beträgt der maximal zulässige Dauerstrom bei 85°C etwa 25 mA - (0,28 mA/°C * 60°C) = 8,2 mA.
• Betriebs- und Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Das Gerät kann diese extremen Temperaturen während der Lagerung und innerhalb seiner spezifizierten Betriebsumgebung aushalten.
• Löttemperatur:Die Anschlüsse können mit einem Lötkolben bei 260°C für maximal 3 Sekunden gelötet werden, gemessen 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene des Gehäuses.

2.2 Elektrische und optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Betriebsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Designer sollten diese Werte als Richtlinie für normale Betriebsbedingungen verwenden.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Dies ist das Schlüsselmaß für die Helligkeit.
  • Der typische Wert beträgt 700 µcd (Mikrocandela) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA.
  • Bei 10 mA steigt die typische Lichtstärke signifikant auf 8400 µcd. Die Beziehung zwischen Strom und Lichtausbeute ist im Betriebsbereich im Allgemeinen linear.
  • Es gilt eine Toleranz von ±15%, d.h. die tatsächliche Lichtstärke kann zwischen den Bauteilen variieren.
• Wellenlängeneigenschaften:
  • Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):574 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die emittierte Lichtleistung maximal ist.
  • Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):15 nm (typisch). Dies gibt die spektrale Reinheit an; eine schmalere Breite bedeutet eine monochromatischere (reine) grüne Farbe.
  • Dominante Wellenlänge (λ_d):571 nm (typisch, mit einer Toleranz von ±1 nm). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge und entscheidend für die Farbangabe.
• Durchlassspannung pro Chip (V_F):2,4 V typisch (2,0 V min, Toleranz ±0,1V) bei I_F=20 mA. Dieser Parameter ist entscheidend für die Auswahl des geeigneten strombegrenzenden Widerstands oder Konstantstrom-Treibers. Der Spannungsabfall ist aufgrund der Verwendung identischer LED-Chips über die Segmente hinweg relativ konsistent.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Dieser Test dient nur der Charakterisierung; das Gerät ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:Maximal 2:1 zwischen zwei beliebigen Segmenten innerhalb derselben Ziffer bei einem Treiberstrom von 1 mA. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit.
• Übersprechen:Spezifiziert als ≤ 2,5%. Dies bezieht sich auf die unerwünschte Beleuchtung eines Segments, wenn ein benachbartes Segment angesteuert wird, verursacht durch interne optische oder elektrische Leckage.

2.3 Analyse der Kennlinien

Während spezifische Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für ein solches Gerät Folgendes umfassen:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom. Die Kniespannung liegt bei etwa 2,0-2,4V, danach steigt der Strom bei kleinen Spannungszuwächsen schnell an.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_Vvs. I_F):Eine im Allgemeinen lineare Beziehung, die bestätigt, dass die Lichtausbeute innerhalb des sicheren Betriebsbereichs direkt proportional zum Treiberstrom ist.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtausbeute bei steigender Sperrschichttemperatur. AlInGaP-LEDs haben typischerweise eine gute Hochtemperaturleistung im Vergleich zu anderen Technologien, aber die Ausbeute nimmt mit der Wärme dennoch ab.
• Spektrale Verteilung:Eine glockenförmige Kurve um 574 nm (Spitze) mit einer durch die 15 nm Halbwertsbreite definierten Breite, die die grüne Lichtemission bestätigt.

3. Mechanische und Gehäuseinformationen

3.1 Gehäuseabmessungen

Das Gerät ist ein Oberflächenmontage-Gehäuse. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen:

• Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben.
• Kritische Qualitätsprüfungen umfassen Grenzwerte für Fremdmaterial in Segmenten (≤10 mils), Oberflächen-Tintenverschmutzung (≥20 mils akzeptabel), Blasen in Segmenten (≤10 mils) und Gehäuseverbiegung (≤1% der Reflektorlänge).
• Aufgrund der geringen Größe des Gehäuses ist die auf dem Gerät aufgedruckte Teilenummer auf "2807SKG-P" gekürzt; das Präfix "LTS" wird weggelassen.

3.2 Pinbelegung und Schaltplan

Die Anzeige hat eine 10-Pin-Konfiguration. Der interne Schaltplan zeigt eine Common-Anode-Struktur. Die Pinbelegung ist wie folgt:

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

Pin 3 und Pin 8 sind intern verbunden. Dieses Dual-Anode-Design hilft bei der Stromverteilung und thermischen Management. Eine korrekte Polaritätsidentifikation ist während des PCB-Layouts und der Montage entscheidend, um Schäden zu vermeiden.

3.3 Empfohlenes Lötmuster (Footprint)

Ein empfohlenes Lötflächenmuster (Footprint) für das PCB-Design wird bereitgestellt. Die Einhaltung dieses Musters gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung, mechanische Stabilität und Ausrichtung während des Reflow-Lötprozesses. Das Muster umfasst typischerweise Pad-Größen und Abstände, die das Lotpastenvolumen und thermische Entlastung berücksichtigen.

4. Montage, Handhabung und Zuverlässigkeit

4.1 SMT-Lötanleitung

Das Gerät ist für Reflow-Löten ausgelegt. Kritische Parameter müssen kontrolliert werden, um thermische Schäden zu verhindern.

• Reflow-Profil:Maximal zwei Reflow-Zyklen sind erlaubt. Zwischen den Zyklen ist eine Abkühlphase auf normale Umgebungstemperatur erforderlich.
  • Vorwärmen: 120–150°C für maximal 120 Sekunden.
  • Spitzentemperatur: Maximal 260°C.
  • Zeit über Liquidus: Maximal 5 Sekunden bei Spitzentemperatur.
• Handlöten:Falls notwendig, kann ein Lötkolben nur einmal verwendet werden, mit einer Spitzentemperatur von maximal 300°C und einer Kontaktzeit von maximal 3 Sekunden.

4.2 Feuchteempfindlichkeit und Lagerung

Wie die meisten SMD-Bauteile mit Kunststoffgehäuse ist diese Anzeige empfindlich gegenüber Feuchtigkeitsaufnahme, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" (Gehäuserissen) führen kann.

• Lagerung:Ungeöffnete feuchtigkeitsgeschützte Beutel sollten bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden.
• Trocknen (Baking):Wenn der Beutel geöffnet wurde oder Bauteile feuchten Umgebungen jenseits der spezifizierten Grenzen ausgesetzt waren, müssen sie vor dem Reflow-Löten getrocknet werden, um Feuchtigkeit auszutreiben.
  • Bauteile auf Rolle: Trocknen bei 60°C für ≥48 Stunden.
  • Lose Bauteile (in Schüttung): Trocknen bei 100°C für ≥4 Stunden oder 125°C für ≥2 Stunden.
• Wichtig:Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden, um zusätzliche thermische Belastung des Gehäuses zu vermeiden.

4.3 Verpackungsspezifikation

Das Gerät wird auf Tape-and-Reel für die automatisierte Montage geliefert.

• Rollenabmessungen:Bereitgestellt für die Kompatibilität mit Standard-Bestückungsautomaten (z.B. 13-Zoll oder 22-Zoll Rollen).
• Trägerband:Hergestellt aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy. Die Abmessungen entsprechen den EIA-481-D Standards. Wichtige Spezifikationen umfassen eine kumulative Toleranz des 10-Sprossenloch-Abstands von ±0,20 mm und eine Durchbiegung innerhalb von 1 mm über 250 mm.
• Packungsmengen:Eine Standard-13-Zoll-Rolle enthält 1000 Stück. Eine 22-Zoll-Rolle fasst 56,5 Meter Band. Die Mindestbestellmenge für Restrollen beträgt 250 Stück.
• Anfangs-/Endband:Enthält mindestens 400 mm Anfangsband und 40 mm Endband, um das Laden in die Maschine zu erleichtern.

5. Anwendungsrichtlinien und Designüberlegungen

5.1 Anwendungsbereich und Warnhinweise

Die Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte in Büro-, Kommunikations- und Haushaltsanwendungen vorgesehen. Sie ist nicht für oder qualifiziert für sicherheitskritische Systeme (z.B. Luftfahrt, medizinische Lebenserhaltung, Verkehrssteuerung) ausgelegt, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte. Für solche Anwendungen ist eine Konsultation mit dem Hersteller zwingend erforderlich.

5.2 Treiberschaltungsdesign

Ein korrektes Design ist für Zuverlässigkeit und Leistung unerlässlich.

• Strombegrenzung:Immer einen Vorwiderstand oder einen Konstantstrom-Treiber verwenden, um den Durchlassstrom auf den empfohlenen Dauerwert zu begrenzen (z.B. 10-20 mA für typische Helligkeit). Eine Überschreitung der maximalen Grenzwerte führt zu schwerwiegender Lichtausbeute-Degradation und vorzeitigem Ausfall.
• Thermisches Management:Der Durchlassstrom muss mit steigender Umgebungstemperatur reduziert werden, wie in den absoluten Grenzwerten spezifiziert. Bei Betrieb in Hochtemperaturumgebungen für ausreichende PCB-Kupferfläche oder andere Kühlmaßnahmen sorgen.
• Sperrspannungsschutz:Die Treiberschaltung sollte einen Schutz (z.B. eine Diode in Reihe oder parallel) enthalten, um das Anlegen einer Sperrspannung an die LED-Segmente zu verhindern, was diese beschädigen kann.
• Multiplexing:Für mehrstellige Anwendungen ist diese Common-Anode-Anzeige gut für Multiplex-Treiber geeignet. Die Wiederholfrequenz muss hoch genug sein (typischerweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

5.3 Typische Anwendungsszenarien

• Unterhaltungselektronik:Digitale Uhren, Mikrowellenherd-Anzeigen, Audio-Geräte-Anzeigen.
• Messgeräte:Panel-Meter, Prüfgeräte, Handmessgeräte.
• Industriesteuerungen:Prozesssteuerungsanzeigen, Timer-Anzeigen, Zähleranzeigen.
• Automotive Aftermarket:Nicht-kritische Innenraumdisplays (z.B. für Audiosysteme).

6. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu anderen einstelligen Anzeigen bietet das LTS-2807SKG-P spezifische Vorteile:

• Verglichen mit älteren roten GaAsP/GaP-Anzeigen:Die AlInGaP-Technologie bietet eine deutlich höhere Lumenausbeute (mehr Licht pro mA), bessere Hochtemperaturleistung und eine gesättigtere grüne Farbe.
• Verglichen mit blauen/weißen InGaN-Anzeigen:Die grüne AlInGaP-LED hat typischerweise eine niedrigere Durchlassspannung (~2,4V vs. ~3,2V+ für InGaN), was das Netzteil-Design in Niederspannungssystemen potenziell vereinfacht.
• Verglichen mit größeren Ziffernanzeigen:Die 0,2-Zoll-Größe bietet einen Kompromiss zwischen Lesbarkeit und Platzeinsparung auf der Leiterplatte und liegt zwischen kleineren 0,15-Zoll- und größeren 0,3-Zoll- oder 0,5-Zoll-Ziffern.
• Verglichen mit nicht kategorisierten Anzeigen:Die Kategorisierung nach Lichtstärke ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für Anwendungen, die eine einheitliche Panel-Helligkeit erfordern, und reduziert den Bedarf an manueller Kalibrierung oder Stromanpassung pro Ziffer.

7. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F1: Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Anoden-Pins (3 und 8)?

A1: Sie sind intern verbunden. Zwei Pins zu haben, hilft, den gesamten Anodenstrom zu verteilen, reduziert die Stromdichte in einem einzelnen Pin/PCB-Leiterbahn und kann die Wärmeableitung aus dem Gehäuse verbessern.

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

A2: Nein. Sie müssen einen strombegrenzenden Widerstand verwenden. Für eine 5V-Versorgung und eine typische V_F von 2,4V, wenn Sie 10 mA durch ein Segment schicken möchten, wäre der Widerstandswert R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ohm. Ein 270-Ohm-Widerstand ist ein Standardwert nahe dieser Berechnung.

F3: Warum gibt es eine Begrenzung der Anzahl der Reflow-Zyklen?

A3: Mehrere Reflow-Zyklen setzen das Kunststoffgehäuse und die internen Bonddrähte wiederholter thermischer Belastung aus, was zu Delamination, Rissen oder Bond-Ausfall führen kann und die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.

F4: Was bedeutet "nach Lichtstärke kategorisiert" in der Praxis?

A4: Der Hersteller testet und sortiert die Anzeigen in verschiedene Helligkeits-Bins (z.B. einen Hochhelligkeits-Bin und einen Standard-Bin). Bei der Bestellung können Sie einen Bin-Code angeben, um sicherzustellen, dass alle Anzeigen in Ihrer Charge eine sehr ähnliche Helligkeit haben und auffällige Variationen im Display Ihres Produkts vermieden werden.

8. Design-in Fallstudie

Szenario:Entwurf eines kompakten digitalen Timers für ein Küchengerät.

Anforderungen:Klare 1-stellige Anzeige (0-9), geringer Stromverbrauch, zuverlässiger Betrieb bei bis zu 60°C Umgebungstemperatur und Kompatibilität mit automatisierter Montage.

Lösung:Das LTS-2807SKG-P ist eine ideale Wahl.

1. Schaltungsdesign:Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins steuert die Anzeige in einer statischen (nicht gemultiplexten) Konfiguration für Einfachheit. Ein strombegrenzender Widerstand wird in die gemeinsame Anodenleitung eingefügt. Der Durchlassstrom wird auf 8 mA eingestellt (reduziert von 25 mA unter Berücksichtigung der 60°C Umgebungstemperatur, unter Verwendung des 0,28 mA/°C Reduktionsfaktors). Dies bietet ausreichende Helligkeit bei gleichzeitiger Gewährleistung langfristiger Zuverlässigkeit.
2. PCB-Layout:Das empfohlene Lötmuster wird verwendet. Thermische Entlastungsverbindungen werden zu den Anoden-Pads hinzugefügt, um das Löten zu erleichtern und gleichzeitig einen guten Wärmeleitpfad zu einer Massefläche für die Wärmeableitung beizubehalten.
3. Montage:Die Bauteile werden mit einem Bestückungsautomaten von der bereitgestellten Tape-and-Reel platziert. Ein Standard-Bleifrei-Reflow-Profil mit einer Spitzentemperatur von 245°C wird verwendet, was deutlich unter dem spezifizierten 260°C-Limit liegt.
4. Ergebnis:Das Endprodukt verfügt über eine helle, gleichmäßige und zuverlässige numerische Anzeige, die alle Anforderungen an Größe, Leistung und Fertigbarkeit erfüllt.

9. Technologie- und Markttrends

AlInGaP-Technologie:Dieses Materialsystem, eingeführt in den 1990er Jahren, revolutionierte hochhellige rote, orange und gelbe LEDs und später effiziente grüne LEDs. Es bleibt die dominierende Technologie für hochleistungsfähige grüne LEDs im Bereich 560-590 nm aufgrund ihrer überlegenen Effizienz und thermischen Stabilität im Vergleich zu älteren Technologien.

Marktrichtung:Der Trend für SMD-Indikator- und Display-Komponenten geht weiterhin in Richtung:

• Miniaturisierung:Noch kleinere Gehäuse bei beibehalter oder verbesserter Helligkeit.
• Höhere Effizienz:Mehr Lumen pro Watt, Reduzierung des Stromverbrauchs und der thermischen Belastung.
• Verbesserte Zuverlässigkeit:Verbesserte Gehäusematerialien und Fertigungsprozesse für längere Lebensdauer in anspruchsvollen Umgebungen.
• Integration:Kombination der LED-Anzeige mit Treiber-ICs oder Mikrocontrollern in Multi-Chip-Modulen (MCMs) oder System-in-Package (SiP)-Lösungen, um das Endproduktdesign zu vereinfachen.

Das LTS-2807SKG-P repräsentiert ein ausgereiftes und gut optimiertes Produkt in dieser sich entwickelnden Landschaft und bietet eine bewährte Balance aus Größe, Leistung und Kosten für eine breite Palette von Anwendungen.