LTS-5825CTB-PR LED-Display Datenblatt - 0,56 Zoll Zeichenhöhe - InGaN Blau - 3,8V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTS-5825CTB-PR ist ein oberflächenmontierbares Bauteil (SMD), das als einstellige alphanumerische Anzeige konzipiert ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, in elektronischen Geräten klare, helle numerische und begrenzte alphanumerische Zeichenausgaben zu liefern. Die Kerntechnologie nutzt Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleitermaterial, das auf einem Saphirsubstrat gewachsen ist und für seine effiziente blaue Lichtemission verantwortlich ist. Das Bauteil verfügt über eine graue Front und weiße Segmente, was den Kontrast und die Lesbarkeit verbessert. Es wird als Common-Anode-Display kategorisiert, was bedeutet, dass die Anoden aller LED-Segmente intern verbunden sind, was den Schaltungsentwurf für Multiplexing vereinfacht.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

• Zeichengröße:Eine Zeichenhöhe von 0,56 Zoll (14,22 mm) bietet eine ausgezeichnete Sichtbarkeit für mittlere Betrachtungsabstände.
• Optische Leistung:Liefert hohe Helligkeit und hohen Kontrast, ermöglicht durch kontinuierliche, gleichmäßige Segmente, die eine konsistente Ausleuchtung des Zeichens gewährleisten.
• Betrachtungswinkel:Bietet einen großen Betrachtungswinkel, wodurch die Anzeige aus verschiedenen Positionen lesbar ist.
• Energieeffizienz:Hat einen geringen Leistungsbedarf und trägt zu energieeffizienten Designs bei.
• Zuverlässigkeit:Profitiert von der Festkörperzuverlässigkeit ohne bewegliche Teile, was zu einer langen Betriebsdauer führt.
• Qualitätskontrolle:Die Bauteile werden nach ihrer Lichtstärke kategorisiert (gebinnt), was eine konsistente Helligkeitsabstimmung in mehrstelligen Anwendungen ermöglicht.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

1.2 Zielanwendungen und Markt

Diese Anzeige ist für den Einsatz in gewöhnlichen elektronischen Geräten vorgesehen. Typische Anwendungsbereiche sind Büroautomatisierungsgeräte (z.B. Kopierer, Drucker), Kommunikationsgeräte, Haushaltsgeräte, Instrumententafeln und Unterhaltungselektronik, bei denen klare numerische Anzeigen erforderlich sind. Sie eignet sich für Anwendungen, die Zuverlässigkeit, gute Sichtbarkeit und eine kompakte Bauform erfordern. Designer sollten für Anwendungen mit außergewöhnlichen Zuverlässigkeitsanforderungen, wie in der Luftfahrt, Medizin oder sicherheitskritischen Systemen, Rücksprache halten.

2. Vertiefung der technischen Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Dauerbetrieb des Bauteils an oder nahe diesen Grenzen wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:30 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C.
• Löttemperatur:Hält 260°C für 3 Sekunden bei 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflagefläche stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

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

• Mittlere Lichtstärke (I_V):8600 bis 28500 µcd (Mikrocandela) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 10mA. Für diese Messung gilt eine Toleranz von 15%.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):468 nm (Nanometer), was den stärksten Punkt der Lichtemission im blauen Spektrum angibt.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):470 nm, das ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Wellenlänge, mit einer Toleranz von ±1 nm.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):25 nm, definiert die spektrale Reinheit oder Bandbreite des emittierten blauen Lichts.
• Durchlassspannung pro Chip (V_F):3,3V bis 3,8V bei I_F=5mA, mit einer Toleranz von ±0,1V. Dies ist ein kritischer Parameter für den Treiberschaltungsentwurf.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Hinweis: Dies ist eine Prüfbedingung; das Bauteil ist nicht für Dauerbetrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:Maximal 2:1 für Segmente innerhalb einer ähnlichen Lichtfläche, um visuelle Gleichmäßigkeit sicherzustellen.
• Übersprechen:Spezifiziert als ≤ 2,5%, minimiert die unerwünschte Ausleuchtung benachbarter ausgeschalteter Segmente.

2.3 Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD)

LEDs sind anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Das Datenblatt empfiehlt dringend die Implementierung von ESD-Schutzmaßnahmen während der Handhabung und Montage:

• Verwendung geerdeter Handgelenkbänder oder antistatischer Handschuhe.
• Sicherstellen, dass alle Arbeitsplätze, Werkzeuge und Lagerstätten ordnungsgemäß geerdet sind.
• Einsatz von Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich auf dem Kunststoffgehäuse ansammeln können.

3. Binning- und Kategorisierungssystem

Das LTS-5825CTB-PR verwendet ein Kategorisierungssystem hauptsächlich fürLichtstärke. Bauteile werden getestet und anhand ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standardprüfstrom (10mA) in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Anzeigen mit abgeglichenen Helligkeitsstufen auszuwählen, was für mehrstellige Anwendungen entscheidend ist, um ein ungleichmäßiges Erscheinungsbild zu vermeiden. Der spezifizierte Intensitätsbereich beträgt 8600-28500 µcd. Obwohl in diesem Dokument nicht explizit für die Wellenlänge detailliert, gewährleistet die enge Toleranz der dominanten Wellenlänge (±1 nm) inhärent eine gute Farbkonsistenz von Bauteil zu Bauteil.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter variierenden Bedingungen wesentlich sind. Obwohl die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht reproduziert sind, umfassen diese typischerweise:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie):Zeigt die nichtlineare Beziehung, entscheidend für die Bestimmung der erforderlichen Treiberspannung für einen gewünschten Strom.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt, und hilft, den Kompromiss zwischen Helligkeit und Leistungsaufnahme/Wärme zu optimieren.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Abnahme der Lichtleistung bei steigender Temperatur, was für das Wärmemanagement in der Anwendung entscheidend ist.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, die die Spitzen- und dominante Wellenlänge sowie die spektrale Breite bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem spezifischen SMD-Fußabdruck. Wichtige dimensionale Hinweise sind: Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm. Spezifische Qualitätskontrollen sind für die Anzeigefront vorhanden: Fremdmaterial auf Segmenten ≤ 10 mils, Tintenverschmutzung ≤ 20 mils, Blasen in Segmenten ≤ 10 mils und Verbiegung des Reflektors ≤ 1% seiner Länge. Der Kunststoff-Pin-Grat ist auf maximal 0,14 mm begrenzt.

5.2 Pinbelegung und Schaltplan

Die Anzeige hat eine 10-Pin-Konfiguration. Der interne Schaltplan zeigt eine Common-Anode-Architektur. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 3 und Pin 8 sind Common Anodes. Die Pins 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 und 10 sind Kathoden für die Segmente E, D, C, DP (Dezimalpunkt), B, A, F bzw. G. Pin 5 ist speziell für die Kathode des rechten Dezimalpunkts.

5.3 Empfohlenes Lötflächenmuster

Ein empfohlener Fußabdruck (Land Pattern) für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt, um zuverlässige Lötstellenbildung und korrekte mechanische Ausrichtung während des Reflow-Prozesses sicherzustellen. Die Einhaltung dieses Musters ist für die Fertigungsausbeute entscheidend.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil ist für Reflow-Löten geeignet. Kritische Parameter sind:

• Vorwärmen:120–150°C.
• Vorwärmzeit:Maximal 120 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit oberhalb Liquidus:Maximal 5 Sekunden.
• Anzahl der Reflow-Zyklen:Maximal 2 Mal. Die Baugruppe muss zwischen dem ersten und zweiten Lötprozess auf Normaltemperatur abkühlen.

6.2 Handlöten (Lötkolben)

Falls Handlöten notwendig ist, sollte die Lötkolbentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Lötzeit pro Lötstelle auf maximal 3 Sekunden begrenzt sein.

6.3 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lagerung

Das SMD-Gehäuse ist feuchtigkeitsempfindlich. Bauteile werden in feuchtigkeitsdichter Verpackung mit Trockenmittel geliefert. Sie sollten bei ≤ 30°C und ≤ 60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, beginnen die Bauteile, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen. Wenn die Expositionszeit die spezifizierten Grenzen (in diesem Auszug nicht detailliert) überschreitet oder die Teile nicht in einem Trockenschrank gelagert werden,müssen sie getrocknet werdenvor dem Reflow, um Popcorn-Risse oder Delamination während des Lötens zu verhindern. Die Trocknungsbedingungen sind: 60°C für ≥48 Stunden (auf Rolle) oder 100°C für ≥4 Stunden / 125°C für ≥2 Stunden (in loser Schüttung). Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die Bauteile werden auf Band und Rolle für die automatisierte Montage geliefert. Das Trägerband besteht aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy. Die Verpackung entspricht den EIA-481-D-Standards. Wichtige Rollenspezifikationen umfassen eine Packlänge von 44,5 Metern pro 22-Zoll-Rolle, enthaltend 700 Stück pro 13-Zoll-Rolle. Eine Mindestpackmenge von 200 Stück gilt für Restbestellungen. Das Band enthält Vorlauf- und Nachlaufabschnitte (mindestens 400 mm bzw. 40 mm), um die Maschineneinspeisung zu erleichtern.

7.2 Interpretation der Teilenummer

Die Teilenummer LTS-5825CTB-PR kann wie folgt decodiert werden: LTS (Produktfamilie), 5825 (wahrscheinlich eine Serien-/Modellkennung), C (wahrscheinlich Farbcode für Blau), T (Gehäusetyp), B (Helligkeits-Bin oder Variante), PR (kann auf den rechten Dezimalpunkt hinweisen).

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Treiberschaltungsentwurf

Als Common-Anode-Display sollten die Anoden (Pins 3 & 8) mit der positiven Versorgungsspannung (V_CC) verbunden werden. Einzelne Segmente werden eingeschaltet, indem Strom über ihre jeweiligen Kathodenpins zur Masse abgeleitet wird. Die Durchlassspannung (V_F) von 3,3-3,8V muss bei der Auswahl der Versorgungsspannung berücksichtigt werden. Ein strombegrenzender Widerstand ist in Reihe mit jeder Kathode erforderlich (oder ein Konstantstromtreiber kann verwendet werden), um den Durchlassstrom (I_F) auf das gewünschte Niveau einzustellen, typischerweise zwischen 5-20 mA, um Helligkeit und Lebensdauer auszugleichen. Für das Multiplexen mehrerer Stellen werden die Common Anodes sequentiell mit hoher Frequenz geschaltet.

8.2 Wärmemanagement

Die lineare Reduzierung des Dauer-Durchlassstroms (0,28 mA/°C über 25°C) unterstreicht die Bedeutung des Wärmemanagements. Bei hohen Umgebungstemperaturen oder Anwendungen mit hohem Tastverhältnis muss der effektive Maximalstrom entsprechend reduziert werden. Ausreichende Leiterplatten-Kupferflächen und Belüftung helfen, Wärme abzuführen.

8.3 Optische Integration

Die graue Front und die weißen Segmente bieten einen inhärenten Kontrast. Zur weiteren Verbesserung kann die Zugabe eines Neutraldichtefilters oder eines farbigen Diffusors erwogen werden. Der große Betrachtungswinkel macht es für Anwendungen geeignet, bei denen der Benutzer nicht direkt vor der Anzeige sitzt.

9. Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie roten GaAsP-LEDs oder größeren Durchsteck-LED-Displays bietet das LTS-5825CTB-PR mehrere Vorteile:Kleinere Bauform:Das SMD-Gehäuse spart erheblichen Leiterplattenplatz und ermöglicht flachere Designs.Höhere Effizienz:InGaN-Technologie bietet höhere Helligkeit bei niedrigeren Strömen.Bessere Zuverlässigkeit:Festkörperkonstruktion und robuste SMD-Gehäusung verbessern die Stoß- und Vibrationsfestigkeit.Einfache Montage:Kompatibel mit schnellen, automatisierten Pick-and-Place- und Reflow-Lötprozessen, was die Fertigungskosten senkt. Sein primäres Unterscheidungsmerkmal innerhalb seiner Kategorie ist die spezifische Kombination aus 0,56-Zoll-Zeichenhöhe, blauer Farbe, Common-Anode-Konfiguration und den dokumentierten detaillierten Leistungsspezifikationen und Qualitätskontrollen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A1: Spitzenwellenlänge (λ_p=468 nm) ist der Punkt der maximalen spektralen Leistungsabgabe. Dominante Wellenlänge (λ_d=470 nm) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. Sie sind oft nahe, aber nicht identisch.

F2: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung betreiben?

A2: Ja, aber Sie müssen für jedes Segment einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand verwenden. Der Widerstandswert wird berechnet als R = (V_versorgung- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung, V_Fvon 3,5V und I_Fvon 10mA, R = (5 - 3,5) / 0,01 = 150 Ω.

F3: Warum ist die Anzahl der Reflow-Zyklen auf zwei begrenzt?

A3: Wiederholte Exposition gegenüber hohen Löttemperaturen kann thermische Belastung auf den internen Die-Attach, die Bonddrähte und das Kunststoffgehäuse verursachen, was möglicherweise zu verringerter Zuverlässigkeit oder Ausfall führt. Die Begrenzung gewährleistet die langfristige Bauteilintegrität.

F4: Was passiert, wenn ich eine feuchtigkeitsexponierte Rolle vor dem Reflow nicht trockne?

A4: Eingeschlossene Feuchtigkeit kann sich während des Hochtemperatur-Reflow-Profils schnell verdampfen und hohen Innendruck erzeugen. Dies kann zu Gehäuserissen (\"Popcorning\"), interner Delamination oder Bonddrahtschäden führen, was zu sofortigem oder latentem Ausfall resultiert.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Digitalmultimeter-Anzeige.Ein Designer benötigt eine helle, zuverlässige einstellige Anzeige für ein kompaktes Multimeter. Das LTS-5825CTB-PR wird ausgewählt. Vier Anzeigen werden verwendet, um bis zu 1999 Zählungen anzuzeigen. Der Mikrocontroller verwendet eine Multiplexing-Technik: Er setzt das Muster für Stelle 1 auf die Kathodenleitungen, aktiviert die Common Anode für Stelle 1, wartet eine kurze Zeit, deaktiviert dann Stelle 1, setzt das Muster für Stelle 2, aktiviert deren Anode usw., und zyklisiert schnell. Der Strom für jedes Segment wird über Widerstände auf 8 mA eingestellt, was ausreichende Helligkeit bei geringem Stromverbrauch bietet. Die graue Front gewährleistet guten Kontrast unter dem Schutzglas des Multimeters. Die Bauteile stammen aus demselben Lichtstärke-Bin, um gleichmäßige Helligkeit über alle vier Stellen zu garantieren.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die Lichtemission basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Das aktive Material ist Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode (ca. 3,3V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Typ-Gebiet und Löcher aus dem p-Typ-Gebiet in den aktiven Bereich (Quantentopf) injiziert. Wenn sich ein Elektron mit einem Loch rekombiniert, wird Energie in Form eines Photons freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt – in diesem Fall blau (~470 nm). Das Saphirsubstrat bietet eine kristalline Vorlage für das Wachstum der hochwertigen InGaN-Schichten.

13. Technologietrends und Kontext

Dieses Bauteil repräsentiert eine ausgereifte Anwendung der InGaN-blauen LED-Technologie. Der Trend bei alphanumerischen SMD-Displays geht hin zu höherer Pixeldichte (mehrstellig und Punktmatrix in einem Gehäuse), Vollfarbfähigkeit (Integration von roten, grünen und blauen Chips) und noch geringerem Stromverbrauch. Es gibt auch eine Bewegung hin zu Chip-on-Board (COB) und integrierten Treiberlösungen, die die Anzahl externer Komponenten reduzieren. Darüber hinaus ermöglichen Fortschritte in der Phosphor-Konvertierungstechnologie, dass einzelne blaue oder UV-Chips weißes oder anderes farbiges Licht erzeugen, was die Anwendungsmöglichkeiten erweitert. Die in dieser Komponente sichtbaren Prinzipien von Effizienz, Zuverlässigkeit und Miniaturisierung treiben weiterhin Innovationen in der gesamten LED-Branche voran.