LTS-2807CKD-P LED-Display Datenblatt - 0,2 Zoll Ziffernhöhe - Hyper Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTS-2807CKD-P ist ein oberflächenmontierbares Bauteil (SMD), das als einstellige numerische Anzeige konzipiert ist. Seine Kernfunktion besteht darin, eine klare, zuverlässige numerische Anzeige in einem kompakten, modernen Gehäuse zu bieten, das für automatisierte Bestückungsprozesse geeignet ist. Das Bauteil nutzt fortschrittliche AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid) Epitaxieschichten, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind, um die charakteristische Hyperrot-Emission zu erzeugen. Diese Materialtechnologie wurde aufgrund ihrer Effizienz und Stabilität bei der Erzeugung von hochhelligem rotem Licht gewählt. Das visuelle Design zeichnet sich durch eine graue Frontplatte mit weißen Segmentmarkierungen aus, eine Kombination, die entwickelt wurde, um den Kontrast und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu maximieren. Dies macht es geeignet für Unterhaltungselektronik, Instrumententafeln und industrielle Steuerungsschnittstellen, wo Platz knapp ist und Lesbarkeit entscheidend ist.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Das Produkt wird durch mehrere wichtige Leistungs- und Zuverlässigkeitsmerkmale definiert, die es auf dem Markt für Kleinformat-Displays auszeichnen.

• Kompakte Bauform:Eine Ziffernhöhe von 0,2 Zoll (5,08 mm) ermöglicht die Integration in dicht bestückte Leiterplatten, ohne die Zifferngröße zu opfern.
• Optische Leistung:Das Display bietet hohe Helligkeit und ausgezeichneten Kontrast, ermöglicht durch die AlInGaP-Chips und das Grau-auf-Weiß-Design. Ein großer Betrachtungswinkel gewährleistet die Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen.
• Segmentgleichmäßigkeit:Die Segmente sind für eine kontinuierliche und gleichmäßige Ausleuchtung ausgelegt, um Hotspots oder dunkle Bereiche zu verhindern, die das Erscheinungsbild der Ziffer beeinträchtigen können.
• Energieeffizienz:Es hat einen geringen Leistungsbedarf, was zu einem niedrigeren Gesamtsystemverbrauch beiträgt.
• Qualität und Zuverlässigkeit:Das Bauteil zeichnet sich durch Halbleiterzuverlässigkeit aus und ist nach Lichtstärke kategorisiert, was bedeutet, dass Einheiten für eine konsistente Helligkeit sortiert werden. Es ist zudem als bleifreies Gehäuse gemäß den RoHS-Umweltrichtlinien konstruiert.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der Betriebsgrenzen und Leistungsmerkmale des Bauteils unter definierten Bedingungen.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 70 mW. Eine Überschreitung kann zu Überhitzung und katastrophalem Ausfall führen.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:60 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Dies ist für kurze, hochintensive Blitze gedacht.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise beträgt der maximale Dauerstrom bei 85°C etwa 25 mA - (0,28 mA/°C * 60°C) = 8,2 mA.
• Temperaturbereiche:Der Betriebs- und Lagerungstemperaturbereich liegt zwischen -35°C und +105°C.
• Löttoleranz:Das Bauteil hält Lötvorgänge mit einem Lötkolben bei 260°C für 3 Sekunden aus, wobei die Lötspitze mindestens 1/16 Zoll unterhalb der Auflageebene positioniert sein muss.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C, die das erwartete Verhalten unter normalen Betriebsbedingungen darstellen.

• Lichtstärke (Iv):Die Lichtausbeute ist stromabhängig. Bei einem Durchlassstrom (I_F) von 1 mA liegt die Intensität zwischen 201 und 650 µcd (Mikrocandela). Bei 10 mA steigt der typische Wert auf 8250 µcd. Auf diese Messungen gilt eine Toleranz von ±15%.
• Wellenlängencharakteristika:Das Bauteil emittiert im Hyperrot-Spektrum. Die Spitzenemissionswellenlänge (λ_p) beträgt 650 nm. Die dominante Wellenlänge (λ_d) beträgt 639 nm mit einer Toleranz von ±1 nm. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm und gibt die Streuung der emittierten Lichtwellenlänge an.
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 2,6V bei I_F=20 mA, mit einer Toleranz von ±0,1V. Der spezifizierte Mindestwert beträgt 2,05V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (V_R) von 5V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; das Bauteil ist nicht für einen Dauerbetrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:Ein maximales Verhältnis von 2:1 für Segmente innerhalb einer ähnlichen Lichtfläche bei I_F=1 mA. Dies spezifiziert die maximal zulässige Helligkeitsvariation zwischen Segmenten.
• Übersprechen (Cross Talk):Spezifiziert als ≤ 2,5%, bezieht sich auf die unerwünschte Ausleuchtung eines nicht ausgewählten Segments, wenn ein benachbartes Segment angesteuert wird.

3. Binning- und Klassifizierungssystem

Das Datenblatt gibt an, dass das Produkt \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist, was einen Binning-Prozess impliziert.

• Lichtstärke-Binning:Bauteile werden getestet und anhand ihrer gemessenen Lichtausbeute bei einem Standardteststrom (z.B. 1 mA oder 10 mA) in Bins sortiert. Dies stellt sicher, dass Entwickler LEDs mit konsistenten Helligkeitsstufen für ein einheitliches Display-Erscheinungsbild erhalten.
• Wellenlängen-Binning:Obwohl nicht explizit als gebinnt angegeben, deutet die enge Toleranz der dominanten Wellenlänge (±1 nm) auf eine enge Prozesskontrolle hin, was zu einer sehr konsistenten Farbausgabe über alle Einheiten führt.
• Durchlassspannungs-Sortierung:Die spezifizierte V_F-Toleranz von ±0,1V deutet darauf hin, dass Teile wahrscheinlich gescreent werden, um diesen elektrischen Parameter zu erfüllen, was zu einem konsistenten Verhalten der Treiberschaltung beiträgt.

4. Analyse der Leistungskurven

Während der bereitgestellte PDF-Auszug auf typische Kurven verweist, diese aber nicht anzeigt, würde die Standardanalyse für ein solches Bauteil Folgendes umfassen:

• I-V (Strom-Spannungs-) Kurve:Würde die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom zeigen, mit einer Kniespannung von etwa 2,0-2,2V für AlInGaP-rote LEDs.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_v-I_F):Erwartet wird ein nahezu linearer Verlauf bei niedrigeren Strömen, möglicherweise mit Sättigungseffekten bei höheren Strömen aufgrund von thermischem und Effizienzabfall.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Würde die Abnahme der Lichtausbeute mit steigender Sperrschichttemperatur zeigen, ein kritischer Faktor für die Designzuverlässigkeit.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert bei 650 nm (Spitze) mit einer Halbwertsbreite von 20 nm, die den Hyperrot-Farbpunkt bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat einen definierten SMD-Fußabdruck. Wichtige dimensionale Hinweise umfassen: Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Spezifische Qualitätskontrollen werden vermerkt, wie Grenzwerte für Fremdmaterial, Tintenverschmutzung, Blasen im Segmentbereich und Kunststoffstiftgrat. Aufgrund der geringen Größe des Gehäuses ist die Bauteilkennzeichnung auf \"2807CKD-P\" abgekürzt (das Präfix \"LTS\" wird weggelassen).

5.2 Interner Schaltkreis und Pinbelegung

Das Bauteil hat einegemeinsame Anode-Konfiguration. Das interne Schaltbild zeigt zehn Pins, die folgenden Verbindungen entsprechen: Zwei Pins sind als gemeinsame Anoden (Pin 3 und 8) vorgesehen. Die verbleibenden Pins sind individuelle Kathoden für die Segmente A, B, C, D, E, F, G und den Dezimalpunkt (DP). Pin 1 ist als \"Keine Verbindung\" aufgeführt. Diese Konfiguration erfordert einen stromliefernden Treiber an den gemeinsamen Anoden-Pins und einen stromsenkenden Treiber an den individuellen Kathoden-Pins, um Segmente zu beleuchten.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 SMT-Lötanleitung

Das Bauteil ist für Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Eine kritische Einschränkung ist, dass die Anzahl der Reflow-Prozesszyklen weniger als zwei betragen muss. Wenn ein zweiter Reflow notwendig ist (z.B. für doppelseitige Bestückung), muss die Platine zwischen dem ersten und zweiten Prozess auf Normaltemperatur abgekühlt werden.

• Reflow-Profil (Max. 2 Zyklen):Vorwärmen auf 120-150°C für maximal 120 Sekunden. Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten.
• Handlöten (Max. 1 Zyklus):Bei Verwendung eines Lötkolbens darf die Spitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit muss auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden.

6.2 Empfohlenes Lötmuster

Ein Lötflächenmuster (Footprint) wird für das Leiterplattendesign bereitgestellt. Die Einhaltung dieses Musters ist für die zuverlässige Ausbildung der Lötstellen, die korrekte Ausrichtung und das Wärmemanagement während des Reflow-Prozesses unerlässlich.

6.3 Feuchtigkeitssensitivität und Lagerung

Die Bauteile werden in feuchtigkeitsdichter Verpackung geliefert. Sie müssen bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, beginnen die Bauteile, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen. Wenn sie nicht sofort verwendet und nicht in einem Trockenschrank gelagert werden (

• Trocknungsbedingungen:Wenn Bauteile auf Rolle sind: 60°C für ≥48 Stunden. Wenn Bauteile lose sind: 100°C für ≥4 Stunden oder 125°C für ≥2 Stunden. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Das Bauteil wird auf Tape-and-Reel für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung geliefert.

• Rollenabmessungen:Werden sowohl für den Bauteil-Trägerstreifen als auch für die gesamte Rolle angegeben (z.B. werden 13-Zoll- und 22-Zoll-Rollenoptionen angezeigt).
• Trägerstreifen:Hergestellt aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy. Die Abmessungen entsprechen den EIA-481-D-Standards. Die Streifendicke beträgt 0,30 ±0,05 mm.
• Packungsmengen:Eine Standard-13\"-Rolle enthält 1000 Stück. Eine 22\"-Rolle enthält eine Streifenlänge für 56,5 Meter. Die Mindestbestellmenge für Restrollen beträgt 250 Stück.
• Vorlauf- und Nachlaufstreifen:Die Rolle enthält einen Vorlaufstreifen (mindestens 400mm) und einen Nachlaufstreifen (mindestens 40mm) für den Maschineneinzug.

8. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

8.1 Bestimmungsgemäße Verwendung und Einschränkungen

Die Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte in Büro-, Kommunikations- und Haushaltsanwendungen ausgelegt. Sie ist nicht für sicherheitskritische oder hochzuverlässige Anwendungen bewertet, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (z.B. Luftfahrt, Medizinsysteme), ohne vorherige Konsultation und mögliche Qualifizierung.

8.2 Kritische Designregeln

• Treiberkreisschutz:Die TreiberschaltungmussSchutz gegen Sperrspannungen und Spannungstransienten enthalten, da diese die LED-Sperrschichten sofort beschädigen können.
• Strombegrenzung:Immer einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand oder einen Konstantstromtreiber verwenden. Die LED niemals direkt an eine Spannungsquelle anschließen. Den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_versorgung), der LED-Durchlassspannung (V_F~2,6V) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F) berechnen. Formel: R = (V_versorgung- V_F) / I_F.
• Wärmemanagement:Die Verlustleistungs- und Strom-Derating-Regeln beachten. Der Betrieb mit Strömen oder Umgebungstemperaturen über den empfohlenen Grenzwerten beschleunigt den Helligkeitsabfall (Lumendegradation) und kann zu vorzeitigem Ausfall führen. Bei Betrieb nahe der Maximalwerte für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen (Thermal Vias) sorgen.
• Multiplexing:Für mehrstellige Displays, die Multiplexing verwenden, sicherstellen, dass der Spitzenstrom im gepulsten Modus den absoluten Maximalwert von 60 mA nicht überschreitet, und den Durchschnittsstrom so berechnen, dass er innerhalb des Dauerstromgrenzwerts bleibt.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP (Galliumarsenidphosphid) roten LEDs bietet die AlInGaP-Technologie im LTS-2807CKD-P eine deutlich höhere Lichtausbeute, was zu größerer Helligkeit bei gleichem Eingangsstrom führt. Sie bietet typischerweise auch eine bessere Wellenlängenstabilität über Temperatur und Lebensdauer. Im Vergleich zu einigen Weißsegment-Displays, die einen Farbfilter über einer blauen/weißen LED verwenden, bietet der monochromatische AlInGaP-Chip reine Farbsättigung und potenziell höhere Effizienz für die Zielrotfarbe. Sein SMD-Gehäuse bietet eine bessere mechanische Robustheit und Eignung für die automatisierte Serienfertigung im Vergleich zu bedrahteten LED-Displays.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Basierend auf technischen Parametern

F: Welchen Widerstandswert sollte ich mit einer 5V-Versorgung verwenden?

A: Für eine typische Durchlassspannung von 2,6V und einen gewünschten Strom von 10 mA lautet die Berechnung: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohm. Den nächstgelegenen Standardwert verwenden (z.B. 240Ω oder 220Ω). Immer den tatsächlichen Strom im Schaltkreis überprüfen.

F: Kann ich es mit 20 mA dauerhaft betreiben?

A: Ja, 20 mA liegen unter dem Maximum von 25 mA bei 25°C. Allerdings muss die Umgebungstemperatur überprüft werden. Wenn die Betriebsumgebung über 25°C liegt, muss der Strom gederated werden. Bei 70°C wäre der maximale Strom 25 mA - (0,28 mA/°C * 45°C) ≈ 12,4 mA.

F: Warum ist der Sperrstromgrenzwert wichtig, wenn ich es nicht in Sperrrichtung betreiben sollte?

A: Es ist ein Qualitäts- und Leckageindikator. Ein hoher Sperrstrom kann auf eine defekte Sperrschicht hinweisen. Der Grenzwert informiert auch über das benötigte Schutzniveau; jedes Sperrspannungsereignis, das 5V überschreitet oder einen Strom über 100 µA verursacht, ist schädlich.

F: Was bedeutet \"2:1 Lichtstärke-Abgleichverhältnis\" für mein Design?

A: Es bedeutet, dass das dunkelste Segment einer Ziffer unter denselben Testbedingungen nicht weniger als halb so hell sein darf wie das hellste Segment. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit. Für kritische Anwendungen kann man aus einem engeren Bin auswählen.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer einstelligen Temperaturanzeige für ein Haushaltsgerät.

Das LTS-2807CKD-P ist eine ideale Wahl. Die Mikrocontroller (MCU)-Port-Pins können Strom senken (an die Segmentkathoden anschließen). Ein einzelner PNP-Transistor oder ein spezieller Treiber-IC kann Strom an den gemeinsamen Anoden-Pin liefern. Die MCU-Firmware implementiert einen 7-Segment-Decoder und einen Multiplexing-Timer, falls mehrere Ziffern verwendet werden. Die graue Front/weißen Segmente bieten einen ausgezeichneten Kontrast zum Gehäuse des Geräts. Der geringe Stromverbrauch entspricht den Energieeffizienzzielen. Der Entwickler muss sicherstellen, dass das Leiterplattenlayout das empfohlene Lötflächenmuster enthält, einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder Kathode platziert (oder einen Konstantstromtreiber-IC verwendet) und während der Fertigung die Reflow-Profilrichtlinien befolgt. Die Bauteile müssen nach dem Öffnen der Rolle bis zum Bestückungstermin in einer trockenen Umgebung gelagert werden.

12. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-PN-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die interne Potentialbarriere des Übergangs (etwa 2,0-2,2V für AlInGaP) übersteigt, injizieren Elektronen aus dem N-Typ-Material und Löcher aus dem P-Typ-Material über den Übergang. Sie rekombinieren im aktiven Bereich (den AlInGaP-Quantentopfschichten). Ein Teil dieser Rekombinationsenergie wird als Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung von Aluminium, Indium, Gallium und Phosphid in den Epitaxieschichten bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall Hyperrot bei ~650 nm. Die gemeinsame Anoden-Konfiguration verbindet intern die Anoden aller LED-Segmente, was die Treiberschaltung vereinfacht, da nur ein Stromquellen-Knoten pro Ziffer benötigt wird.

13. Technologietrends

Die Verwendung von AlInGaP für rote und bernsteinfarbene LEDs stellt eine ausgereifte und hochoptimierte Technologie dar. Aktuelle Trends bei Display-LEDs konzentrieren sich auf mehrere Bereiche: 1)Erhöhte Effizienz:Laufende Forschung zielt darauf ab, den Effizienzabfall bei hohen Strömen zu reduzieren und die Lichtextraktion aus dem Chipgehäuse zu verbessern. 2)Miniaturisierung:Während 0,2 Zoll Standard ist, besteht eine Nachfrage nach kleineren Ziffernhöhen in ultrakompakten Geräten. 3)Integration:Trends umfassen die Kombination des LED-Displays mit Treiber-ICs und Controllern in Multi-Chip-Modulen oder System-in-Package (SiP)-Lösungen, um das Endproduktdesign zu vereinfachen. 4)Verbesserte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien und Die-Attach-Techniken treiben die Betriebslebensdauer und Toleranz gegenüber höheren Temperatur-Reflow-Profilen, die für bleifreies Löten erforderlich sind, weiter voran.