LTS-2806CKR-P LED-Display Datenblatt - 0,28-Zoll Ziffernhöhe - Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTS-2806CKR-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 charakteristische Merkmal dieser Komponente ist die Verwendung von Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid (AlInGaP) als Halbleitermaterial für die Leuchtdioden-Chips, die auf einem Galliumarsenid (GaAs)-Substrat gewachsen werden. Diese Materialtechnologie wird speziell für die Erzeugung von hocheffizientem Licht im roten bis bernsteinorangen Spektrum gewählt. Das visuelle Design zeichnet sich durch eine graue Frontplatte mit weißen Segmentfiltern aus, eine Kombination, die den Kontrast und die Lesbarkeit bei beleuchteten Segmenten verbessern soll.

1.1 Hauptmerkmale und Zielanwendungen

Diese Anzeige ist für die Integration in Verbraucher- und Industrie-Elektronikgeräte entwickelt, bei denen Platz, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit entscheidend sind. Die Ziffernhöhe von 0,28 Zoll (7,0 mm) bietet einen Kompromiss zwischen Sichtbarkeit und Platzeinsparung auf der Leiterplatte. Das durchgehende, gleichmäßige Segmentdesign gewährleistet ein konsistentes und professionelles Erscheinungsbild der Zeichen. Zu den Hauptvorteilen zählen der geringe Leistungsbedarf, die hohe Helligkeit, der ausgezeichnete Kontrast und der weite Betrachtungswinkel, was sie für eine Vielzahl von Anzeigeanwendungen geeignet macht. Sie ist nach Lichtstärke kategorisiert, was eine Helligkeitsabstimmung in mehrstelligen Anwendungen ermöglicht, und wird in einer bleifreien, RoHS-konformen Ausführung geliefert. Typische Anwendungen sind Instrumententafeln, Haushaltsgeräte, Kommunikationsgeräte, Geräte der Büroautomatisierung und verschiedene Steuerpanels, bei denen eine einzelne numerische Ziffer benötigt wird.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Die Leistung des LTS-2806CKR-P wird durch eine Reihe von absoluten Maximalwerten und standardmäßigen elektrischen/optischen Kenngrößen definiert. Das Verständnis dieser Parameter ist für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und einen langfristigen Betrieb entscheidend.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Sie sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 70 mW. Der Spitzendurchlassstrom pro Segment ist mit 90 mA spezifiziert, dies ist jedoch nur unter spezifischen Pulsbedingungen zulässig: einem Tastverhältnis von 1/10 mit einer Pulsbreite von 0,1 ms. Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment wird linear von 25 mA bei 25°C heruntergesetzt. Das Bauteil ist für einen Betriebs- und Lagertemperaturbereich von -35°C bis +105°C ausgelegt. Beim Handlöten sollte die Lötspitze maximal 3 Sekunden lang bei 260°C 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene gehalten werden.

2.2 Elektrische und optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C) gemessen und stellen typische Leistungswerte dar. Die mittlere Lichtstärke (Iv) ist eine primäre Kennzahl. Bei einem Durchlassstrom (If) von 1 mA beträgt die Mindestintensität 201 µcd, mit einem typischen Wert von 650 µcd. Bei 10 mA steigt die typische Intensität signifikant auf 8250 µcd an. Die Durchlassspannung (Vf) pro Chip beträgt typischerweise 2,6V bei einem Teststrom von 20 mA, mit einem Maximum von 2,6V. Die Peak-Emissionswellenlänge (λp) beträgt typisch 639 nm und die dominante Wellenlänge (λd) 631 nm, beide gemessen bei 20 mA, was die Ausgabe eindeutig in den Super-Rot-Bereich einordnet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 20 nm. Der Sperrstrom (Ir) pro Segment beträgt maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (Vr) von 5V. Es ist entscheidend zu beachten, dass diese Sperrspannungsbedingung nur für Testzwecke gilt und das Bauteil nicht kontinuierlich unter Sperrvorspannung betrieben werden darf. Das Verhältnis der Lichtstärke zwischen den Segmenten ist mit maximal 2:1 spezifiziert, wenn sie mit 1 mA angesteuert werden.

3. Binning und Leistungsabgleich

Das Datenblatt gibt an, dass das LTS-2806CKR-P "nach Lichtstärke kategorisiert" ist. Dies bezieht sich auf einen Binning-Prozess, bei dem gefertigte Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtleistung bei einem Standardteststrom sortiert werden. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Anzeigen aus demselben oder benachbarten Helligkeits-Bins auszuwählen, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Ziffern in einer mehrstelligen Anzeige zu gewährleisten und auffällige Variationen in der Segmentleuchtkraft zu vermeiden. Obwohl spezifische Bin-Codes in diesem Auszug nicht detailliert sind, ist diese Funktion für Anwendungen, die ein einheitliches visuelles Erscheinungsbild erfordern, wesentlich.

4. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen nicht im Text wiedergegeben sind, verweist das Datenblatt auf "Typische elektrische / optische Kennlinien". Diese Kurven sind für Entwicklungsingenieure von unschätzbarem Wert. Sie zeigen typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom (If) und Durchlassspannung (Vf), die das Leitungsverhalten der Diode darstellt. Noch wichtiger sind Kurven, die die Lichtstärke (Iv) über dem Durchlassstrom (If) auftragen, die nichtlinear ist. Diese Kurve hilft Entwicklern, den optimalen Treiberstrom auszuwählen, um die gewünschte Helligkeit bei gleichzeitiger Steuerung von Leistungsaufnahme und Wärme zu erreichen. Eine weitere kritische Kurve würde die Änderung der Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur (Ta) darstellen und zeigen, wie die Lichtleistung mit steigender Temperatur abnimmt. Dies ist entscheidend für die Entwicklung von Systemen, die in erhöhten Temperaturumgebungen arbeiten, um sicherzustellen, dass ein ausreichender Helligkeitsspielraum eingeplant wird.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Toleranzen

Das LTS-2806CKR-P wird in einem oberflächenmontierbaren Gehäuse geliefert. Alle kritischen Abmessungen sind in Millimetern angegeben. Allgemeine Toleranzen betragen ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Datenblatt enthält auch spezifische visuelle und mechanische Qualitätskriterien: Fremdmaterial auf einem Segment muss ≤10 mils sein, Tintenverschmutzung auf der Oberfläche ≤20 mils, Blasen innerhalb eines Segments ≤10 mils, Verbiegung des Reflektors muss ≤1% seiner Länge betragen, und Kunststoffstiftgrate dürfen 0,1 mm nicht überschreiten. Diese Kriterien gewährleisten eine konsistente physikalische Qualität und eine zuverlässige Platzierung während der Montage.

5.2 Interner Schaltkreis und Pin-Belegung

Das Bauteil hat einen internen Schaltplan, der eine Common-Anode-Konfiguration zeigt. Das bedeutet, dass die Anoden aller LED-Segmente intern miteinander verbunden sind. Die Anzeige hat insgesamt 12 Pins. Die Pin-Verbindungstabelle ist für das PCB-Layout essentiell: Pin 4 und Pin 9 sind beide Common-Anode-Anschlüsse. Die Kathoden für die Segmente A, B, C, D, E, F, G und DP (Dezimalpunkt) sind mit den Pins 8, 7, 5, 2, 3, 10, 12 bzw. 6 verbunden. Die Pins 1 und 11 sind als "Keine Verbindung" (N/C) gekennzeichnet. Dieser Pinout muss genau eingehalten werden, um eine korrekte Segmentbeleuchtung zu gewährleisten.

6. Löt-, Montage- und Handhabungsrichtlinien

6.1 SMT-Lötanleitungen

Das Bauteil ist für Reflow-Lötprozesse ausgelegt. Eine kritische Anweisung ist, dass die Anzahl der Reflow-Prozesszyklen weniger als zwei betragen muss. Darüber hinaus muss das Bauteil, falls ein zweiter Lötvorgang erforderlich ist, zwischen dem ersten und zweiten Lötprozess auf normale Umgebungstemperatur abkühlen. Das empfohlene Reflow-Profil umfasst eine Vorwärmphase bei 120–150°C mit einer maximalen Vorwärmzeit von 120 Sekunden. Die Spitzentemperatur während des Reflow darf 260°C nicht überschreiten. Für manuelles Löten mit einem Lötkolben beträgt die maximale Spitzentemperatur 300°C, mit einer Lötzeit von maximal 3 Sekunden pro Lötstelle.

6.2 Empfohlenes Lötmuster

Für das PCB-Design wird ein Lötflächenmuster (Footprint) empfohlen. Die Einhaltung dieses Musters ist entscheidend, um zuverlässige Lötstellen, eine korrekte Ausrichtung und eine Minimierung der Belastung der Komponente während thermischer Zyklen zu erreichen. Das Muster definiert Größe, Form und Abstand der Kupferpads auf der Leiterplatte, die den Anschlüssen des Bauteils entsprechen.

6.3 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lagerung

Die SMD-Anzeigen werden in feuchtigkeitsdichter Verpackung versendet. Sie sollten bei 30°C oder weniger und 60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger gelagert werden. Sobald die originalversiegelte Verpackung geöffnet ist, beginnen die Bauteile, Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufzunehmen. Wenn die Teile nach dem Öffnen nicht in einer kontrollierten trockenen Umgebung (z.B. einem Trockenschrank) gelagert werden, müssen sie vor dem Reflow-Löten einem Trocknungsprozess (Backen) unterzogen werden, um "Popcorning" oder interne Delaminierung durch schnelle Dampfausdehnung zu verhindern. Die Backbedingungen sind spezifiziert: 60°C für ≥48 Stunden, wenn noch auf der Rolle, oder 100°C für ≥4 Stunden oder 125°C für ≥2 Stunden in loser Schüttung. Das Backen sollte nur einmal durchgeführt werden.

7. Verpackungs- und Bestellspezifikationen

Das Bauteil wird auf Tape & Reel für die automatisierte Pick-and-Place-Montage geliefert. Die Abmessungen der Verpackungsrolle und des Trägers (Tape) sind angegeben, wobei das Trägermaterial als schwarze leitfähige Polystyrol-Legierung spezifiziert ist. Die Trägerabmessungen entsprechen den EIA-481-Standards. Eine Standard-22-Zoll-Rolle enthält 38,5 Meter Tape, was 1000 Stück der Komponente aufnimmt. Für Restbestellungen ist eine Mindestpackmenge von 250 Stück spezifiziert. Das Tape enthält Vorlauf- und Nachlaufabschnitte (mindestens 400 mm bzw. 40 mm), um das Einziehen in die Maschine zu erleichtern.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen und Warnhinweise

Das Datenblatt enthält wichtige Anwendungshinweise. Die Anzeige ist für gewöhnliche elektronische Geräte bestimmt. Für Anwendungen, die außergewöhnliche Zuverlässigkeit erfordern, bei denen ein Ausfall Leben oder Gesundheit gefährden könnte (Luftfahrt, Medizinsysteme usw.), ist vor der Verwendung eine Konsultation mit dem Hersteller erforderlich. Entwickler müssen die absoluten Maximalwerte einhalten. Das Überschreiten des empfohlenen Treiberstroms oder der Betriebstemperatur kann zu schwerwiegender Lichtleistungsabnahme oder vorzeitigem Ausfall führen. Die Treiberschaltung sollte einen Schutz gegen Sperrspannungen und transiente Spannungsspitzen beim Einschalten oder Abschalten enthalten. Eine Konstantstrom-Ansteuerung wird gegenüber einer Konstantspannungs-Ansteuerung empfohlen, um eine gleichmäßige Lichtstärke unabhängig von Durchlassspannungs (Vf)-Schwankungen zwischen einzelnen LEDs oder über die Temperatur zu gewährleisten. Der Schaltungsentwurf muss den gesamten spezifizierten Vf-Bereich berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der beabsichtigte Treiberstrom immer geliefert wird. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung und Leiterplattenlayout sollten berücksichtigt werden, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten, insbesondere bei Betrieb mit höheren Strömen oder in warmen Umgebungen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das LTS-2806CKR-P unterscheidet sich durch seine spezifische Kombination von Eigenschaften. Die Verwendung von AlInGaP-Technologie für die roten Chips bietet typischerweise eine höhere Effizienz und bessere Leistung bei erhöhten Temperaturen im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaAsP. Die Ziffernhöhe von 0,28 Zoll füllt eine Nische zwischen kleineren, weniger sichtbaren Anzeigen und größeren, leistungshungrigeren. Die Common-Anode-Konfiguration ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal; viele Treiber-ICs sind für Common-Anode-Multiplexing ausgelegt, was diese Anzeige mit einer breiten Palette von Standard-Displaytreibern kompatibel macht. Ihre Kategorisierung nach Lichtstärke ist ein bedeutender Vorteil für mehrstellige Designs gegenüber nicht gebinnten Teilen und gewährleistet visuelle Konsistenz.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese Anzeige mit einer 5V-Versorgung und einem einfachen Widerstand ansteuern?

A: Ja, aber eine sorgfältige Berechnung ist erforderlich. Bei einer 5V-Versorgung mit einer typischen Vf von 2,6V pro Segment verbleiben 2,4V, die am strombegrenzenden Widerstand abfallen müssen. Für einen gewünschten Strom von 10 mA wäre der Widerstandswert R = V/I = 2,4V / 0,01A = 240 Ω. Sie müssen jedoch einen Widerstand pro Segmentkathode (oder pro gemeinsamer Anode bei Multiplexing) verwenden und in Ihrer Berechnung die maximale Vf von 2,6V berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der Strom niemals den Maximalwert überschreitet.

F: Warum wird eine Konstantstrom-Ansteuerung empfohlen?

A: Die LED-Helligkeit ist primär eine Funktion des Stroms, nicht der Spannung. Die Durchlassspannung (Vf) hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und kann von Bauteil zu Bauteil variieren. Eine Konstantspannungsquelle mit einem Serienwiderstand liefert einen annähernd konstanten Strom, dieser kann sich jedoch mit Änderungen der Vf ändern. Ein spezieller Konstantstromtreiber liefert einen stabilen Strom unabhängig von diesen Schwankungen und gewährleistet so eine gleichmäßige Helligkeit und eine längere Lebensdauer.

F: Was bedeutet "1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite" für den Spitzenstromwert?

A: Diese Spezifikation erlaubt einen kurzen, hochstromstarken Puls, um zusätzliche Helligkeit für Multiplexing oder Stroboskopeffekte zu erreichen. Sie können ein Segment mit 90 mA pulsieren, aber der Puls selbst darf nicht breiter als 0,1 Millisekunden sein, und der zeitliche Mittelwert des Stroms muss das Tastverhältnis von 1/10 einhalten (d.h., das Segment ist nur 10% der Zeit eingeschaltet). Der Durchschnittsstrom in diesem Szenario wäre 9 mA (90 mA * 0,1), was ebenfalls innerhalb der Herabsetzungsgrenzen für den kontinuierlichen Strom bei der Temperatur des Bauteils liegen muss.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer einstelligen Temperaturanzeige für ein Thermostat.Das LTS-2806CKR-P ist ein idealer Kandidat. Der Entwickler wählt einen Treiberstrom von 5 mA pro Segment, um bei einem batteriebetriebenen Gerät Helligkeit und Leistungsaufnahme auszugleichen. Es wird ein Mikrocontroller mit integrierten Segmentanzeige-Treiberpins gewählt. Da die Anzeige eine gemeinsame Anode hat, wird der Treiber des Mikrocontrollers entsprechend konfiguriert. Das PCB-Layout folgt strikt dem empfohlenen Lötmuster. Die Anzeige wird nach dem Öffnen der Rolle in einem Trockenschrank gelagert. Während der Montage wird ein einzelner Reflow-Durchgang verwendet. Das Endprodukt zeigt eine klare, gleichmäßig helle rote Zahl, die unter typischen Innenbeleuchtungsbedingungen leicht lesbar ist, wobei der geringe Gesamtleistungsverbrauch zu einer verlängerten Batterielebensdauer beiträgt.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Das grundlegende Lichtemissionsprinzip basiert auf einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Typ-Material und Löcher aus dem p-Typ-Material in den Übergangsbereich injiziert. Wenn sich ein Elektron mit einem Loch rekombiniert, fällt es in einen niedrigeren Energiezustand und gibt die Energiedifferenz als Photon (Licht) ab. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) dieses Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Das LTS-2806CKR-P verwendet AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid), einen Verbindungshalbleiter, dessen Bandlücke durch Anpassen der Verhältnisse seiner Bestandteile eingestellt werden kann, um effizientes Licht im roten bis bernsteinfarbenen Spektralbereich zu emittieren. Das GaAs-Substrat dient als kristalline Vorlage für das Wachstum der AlInGaP-Epitaxieschichten.

13. Branchentrends und Kontext

Der Trend bei Anzeigekomponenten wie dem LTS-2806CKR-P geht in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäuse und größerer Integration. Während diskrete Segmentanzeigen für bestimmte Anwendungen nach wie vor von entscheidender Bedeutung sind, gibt es einen parallelen Trend hin zu integrierten Punktmatrixanzeigen und OLEDs, die mehr Flexibilität bei der Darstellung von Zeichen und Grafiken bieten. Für einfache, hochhellige und kostengünstige numerische Anzeigen werden jedoch SMD-Segmentanzeigen mit fortschrittlichen Halbleitermaterialien wie AlInGaP und InGaN (für Blau/Grün/Weiß) weiterhin häufig eingesetzt. Die Nachfrage nach geringerem Stromverbrauch, breiteren Betriebstemperaturbereichen und verbesserter Zuverlässigkeit treibt Material- und Verpackungsinnovationen voran. Der Übergang zu bleifreier und RoHS-konformer Fertigung, wie bei dieser Komponente zu sehen, ist eine Standardanforderung der Branche, die durch Umweltvorschriften vorangetrieben wird.