LTS-4817SW-P LED-Display Datenblatt - 0,39-Zoll Ziffernhöhe - Weiße Segmente - 3,2V Durchlassspannung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTS-4817SW-P ist ein oberflächenmontierbares, einstelliges alphanumerisches LED-Anzeigemodul. Es ist mit einer Ziffernhöhe von 0,39 Zoll (10,0 mm) ausgelegt und eignet sich somit für Anwendungen, die eine kompakte, gut lesbare numerische oder begrenzt alphanumerische Anzeige erfordern. Das Bauteil nutzt InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Halbleitertechnologie zur Erzeugung von weißem Licht und bietet damit eine moderne Alternative zu traditionellen gefilterten oder phosphorkonvertierten weißen LEDs. Die graue Front mit weißen Segmenten bietet einen ausgezeichneten Kontrast für optimale Lesbarkeit.

1.1 Hauptmerkmale und Positionierung

Diese Anzeige ist für Zuverlässigkeit und Leistung in Unterhaltungselektronik, Industriemessgeräten, Automobilarmaturenbrettern und Gerätesteuerpaneelen konzipiert. Ihre Kernvorteile umfassen ein durchgehendes, gleichmäßiges Segmentdesign, das Lücken für ein sauberes Erscheinungsbild eliminiert, sowie einen weiten Betrachtungswinkel, der die Sichtbarkeit aus verschiedenen Positionen sicherstellt. Das Bauteil wird nach Lichtstärke und Durchlassspannung kategorisiert, was eine engere Helligkeits- und Farbkonsistenz in der Serienfertigung ermöglicht. Als bleifreies Gehäuse, das mit den RoHS-Richtlinien konform ist, eignet es sich für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften.

2. Vertiefung der technischen Spezifikationen

Die Leistung des LTS-4817SW-P wird durch einen umfassenden Satz elektrischer und optischer Parameter definiert, die für den Design-in-Prozess entscheidend sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können. Die maximale Verlustleistung pro Segment beträgt 35 mW. Der Spitzen-Durchlassstrom beträgt 50 mA, jedoch nur unter gepulsten Bedingungen (1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite). Der kontinuierliche Durchlassstrom pro Segment wird von 10 mA bei 25°C mit einer Rate von 0,11 mA/°C abgeleitet, was bedeutet, dass der zulässige Strom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Der Betriebs- und Lagertemperaturbereich ist von -35°C bis +105°C spezifiziert, was auf Robustheit für raue Umgebungen hinweist. Die Lötbedingung ist mit 260°C für 3 Sekunden in 1/16 Zoll (ca. 1,6 mm) unterhalb der Auflageebene angegeben.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen

Unter typischen Testbedingungen (Ta=25°C, IF=5mA) sind die Schlüsselparameter: Die durchschnittliche Lichtstärke pro Chip reicht von mindestens 71 mcd bis maximal 165 mcd. Die Durchlassspannung pro Chip (VF) liegt zwischen 2,7V und 3,2V. Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 100 µA bei VR=5V, dies ist jedoch nur eine Testbedingung; das Bauteil ist nicht für einen kontinuierlichen Sperrbetrieb vorgesehen. Das Lichtstärkeverhältnis zwischen den Segmenten beträgt 2:1 oder besser und gewährleistet so eine gleichmäßige Helligkeit. Die Farbwertkoordinaten (x, y) werden gemäß dem CIE-Standard von 1931 angegeben, mit typischen Werten um x=0,294, y=0,286, die den Weißpunkt definieren. Eine Übersprech-Spezifikation von ≤ 2,5% wird angegeben, was sich auf unerwünschtes Lichtleckage zwischen benachbarten Segmenten bezieht.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz zu gewährleisten, werden die in dieser Anzeige verwendeten LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Durchlassspannung (VF)

LEDs werden basierend auf ihrer Durchlassspannung bei 5mA in Bins (3, 4, 5, 6, 7) gruppiert. Jeder Bin hat einen Bereich von 0,1V (z.B. Bin 3: 2,70-2,80V, Bin 4: 2,80-2,90V). Innerhalb jedes Bins ist eine Toleranz von ±0,1V zulässig. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile für Anwendungen auszuwählen, die empfindlich auf Spannungsabfall oder Netzteilauslegung reagieren.

3.2 Binning der Lichtstärke (IV)

Die Helligkeit wird in Bins kategorisiert, die mit Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12, R21 gekennzeichnet sind. Jeder Bin deckt einen spezifischen mcd-Bereich bei 5mA ab (z.B. Q11: 71,0-81,0 mcd, R21: 146,0-165,0 mcd). Für jeden Bin gilt eine Toleranz von ±15%. Dieses System ermöglicht die Abstimmung der Anzeigehelligkeit über mehrere Einheiten oder Ziffern hinweg.

3.3 Binning des Farbtons (Chromaticity)

Die Farbe des weißen Lichts wird durch Farbton-Bins (S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1) gesteuert. Jeder Bin ist durch einen viereckigen Bereich im CIE-1931-Farbtafeld definiert, der den zulässigen Bereich der x- und y-Koordinaten spezifiziert. Eine Toleranz von ±0,01 wird eingehalten. Dies minimiert sichtbare Farbunterschiede zwischen Segmenten oder Anzeigen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Dokument referenziert werden, umfassen typische Kurven für solche Bauteile die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF), die exponentiell ist. Die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Lichtstärke (IV) ist im Arbeitsbereich im Allgemeinen linear. Der Einfluss der Umgebungstemperatur (Ta) auf die Lichtstärke zeigt einen negativen Koeffizienten; die Helligkeit nimmt mit steigender Temperatur ab. Das Verständnis dieser Kurven ist entscheidend für die Auslegung der Treiberschaltung und das thermische Management, um eine konsistente optische Ausgangsleistung über die Lebensdauer des Produkts hinweg aufrechtzuerhalten.

5. Mechanische & Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem spezifischen SMD-Footprint. Kritische Abmessungen umfassen die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie den Anschluss (Pin)-Abstand und die -Größe. Toleranzen betragen typischerweise ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Zusätzliche Qualitätshinweise behandeln Grenzwerte für Fremdmaterial, Tintenverschmutzung, Blasen im Segment, Verbiegung des Reflektors und Pin-Grat, die für die Montageausbeute und das finale Erscheinungsbild entscheidend sind.

5.2 Pinbelegung und Schaltplan

Die Anzeige hat eine gemeinsame Anoden-Konfiguration. Der interne Schaltplan zeigt zehn Pins: zwei sind gemeinsame Anoden-Pins (Pin 3 und 8), und die verbleibenden acht sind Kathoden für die Segmente A, B, C, D, E, F, G und den Dezimalpunkt (DP). Pin 1 ist als \"Nicht verbunden\" aufgeführt. Diese Konfiguration erfordert einen Stromsenkenden Treiber; die Anoden werden mit einer positiven Versorgungsspannung verbunden (über strombegrenzende Widerstände), und einzelne Segmente werden durch das Ziehen ihrer entsprechenden Kathoden-Pins auf Masse beleuchtet.

5.3 Empfohlenes Lötmuster

Ein Lötflächenmuster (Footprint) für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt. Dieses Muster gewährleistet eine korrekte Lötstellenbildung während des Reflow-Lötens, bietet ausreichende mechanische Festigkeit und verhindert Lötbrücken. Die Einhaltung dieses Musters ist für eine zuverlässige Oberflächenmontage entscheidend.

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötparameter

Das Bauteil kann maximal zwei Reflow-Zyklen aushalten, wobei zwischen den Zyklen eine Abkühlphase auf Raumtemperatur erforderlich ist. Das empfohlene Reflow-Profil hat eine Vorwärmzone von 120-150°C für maximal 120 Sekunden und eine Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C. Für manuelle Reparaturen sollte die Lötkolbentemperatur 300°C nicht überschreiten, mit einer Kontaktzeit von maximal 3 Sekunden. Das Überschreiten dieser Bedingungen kann das Kunststoffgehäuse oder die LED-Chips beschädigen.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen gegen elektrostatische Entladung (ESD)

Der InGaN-Chip ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Obligatorische Vorsichtsmaßnahmen umfassen die Verwendung geerdeter Handgelenkbänder oder antistatischer Handschuhe durch das Personal. Alle Arbeitsplätze, Geräte und Lagerstätten müssen ordnungsgemäß geerdet sein. Die Verwendung von Ionisatoren wird empfohlen, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung auf dem Kunststoffgehäuse ansammeln können. Die Nichtbeachtung der ESD-Kontrollen kann zu latenten oder katastrophalen Bauteilausfällen führen.

7. Verpackungs- & Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenverpackung

Die Bauteile werden in geprägter Trägerbandverpackung auf Rollen geliefert, geeignet für automatische Bestückungsmaschinen. Detaillierte Rollenabmessungen (Rollen-Ø, Nabenbreite, etc.) und Trägerbandabmessungen (Taschengröße, Teilung, Transportlochdetails) sind spezifiziert. Wichtige Toleranzen umfassen eine kumulative Toleranz von ±0,20 mm über 10 Transportlöcher und eine Durchbiegungsgrenze (Verwölbung) von 1 mm über 250 mm Trägerband.

8. Anwendungshinweise & Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Eine typische Treiberschaltung beinhaltet das Verbinden der gemeinsamen Anoden-Pins über einen strombegrenzenden Widerstand mit einer positiven Spannungsquelle (z.B. 5V). Der Wert dieses Widerstands wird basierend auf der Versorgungsspannung, der Durchlassspannung des LED-Segments (VF) und dem gewünschten Durchlassstrom (IF) berechnet. Zum Multiplexen mehrerer Ziffern kann ein Transistor oder ein spezieller Treiber-IC verwendet werden, um die gemeinsamen Anoden zu schalten, während die Segmentkathoden von einem Schieberegister oder Port-Expander angesteuert werden.

8.2 Helligkeits- und Stromregelung

Da die Lichtstärke annähernd proportional zum Durchlassstrom ist, kann die Helligkeit über PWM (Pulsweitenmodulation) des Treiberstroms gesteuert werden. Dies ist effektiver und effizienter als analoges Dimmen über variable Spannung. Die Entlastungskurve für den kontinuierlichen Strom muss in Hochtemperaturanwendungen beachtet werden, um Überhitzung und beschleunigten Lichtstromrückgang zu verhindern.

8.3 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung pro Segment gering ist, muss die kombinierte Wärme von mehreren beleuchteten Segmenten in einem kleinen Gehäuse berücksichtigt werden. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Pads herum kann als Kühlkörper wirken. Eine gute Luftzirkulation im Gehäuse des Endprodukts hilft, die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und so Langlebigkeit und Farbstabilität zu erhalten.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie gefilterten GaP- oder GaAsP-LEDs bietet die InGaN-Weißlicht-LED höhere Helligkeit, bessere Effizienz und einen moderneren Weißpunkt. Die gemeinsame Anoden-Konfiguration ist weit verbreitet und wird von vielen Standard-Treiber-ICs unterstützt. Die 0,39-Zoll-Größe füllt eine Nische zwischen kleineren Indikatoren und größeren mehrstelligen Displays. Das detaillierte Binning für Intensität, Spannung und Farbton bietet ein Maß an Konsistenz, das für professionelle Produkte, bei denen visuelle Gleichmäßigkeit entscheidend ist, unerlässlich ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der Zweck der beiden gemeinsamen Anoden-Pins?

Die beiden Pins (3 und 8) sind intern verbunden. Die Bereitstellung von zwei Pins hilft, den gesamten Anodenstrom zu verteilen, reduziert die Stromdichte in den Gehäuseanschlüssen und kann das Leiterplattenlayout für Symmetrie und Zuverlässigkeit unterstützen.

10.2 Kann ich diese Anzeige mit einem 3,3V-Mikrocontroller ansteuern?

Ja, aber ein sorgfältiges Design ist erforderlich. Die typische VF beträgt 2,7-3,2V. Bei einer 3,3V-Versorgung ist der Spannungsabstand für den strombegrenzenden Widerstand sehr gering (0,1-0,6V). Dies erfordert einen sehr kleinen Widerstandswert, wodurch der Strom empfindlich auf Schwankungen in VF und Versorgungsspannung reagiert. Eine 5V-Versorgung wird im Allgemeinen für einen stabileren Betrieb empfohlen, oder es sollte ein spezieller Konstantstrom-LED-Treiber verwendet werden.

10.3 Wie interpretiere ich die Farbton-Bin-Codes (z.B. S3-2)?

Der Bin-Code entspricht einem spezifischen Bereich im CIE-Farbtafeld, der im Datenblatt definiert ist. Entwickler können bei der Bestellung einen erforderlichen Bin oder einen Bereich von Bins angeben, um die Farbabstimmung über einen Produktionslauf hinweg sicherzustellen. Für die meisten allgemeinen Anwendungen ist jeder Standard-Weiß-Bin akzeptabel.

11. Praktische Design-Fallstudie

Betrachten Sie den Entwurf einer digitalen Timer-Anzeige mit vier LTS-4817SW-P Ziffern. Das Design würde die Erstellung einer Leiterplatte mit vier identischen Footprints gemäß dem empfohlenen Lötmuster beinhalten. Ein Mikrocontroller würde die Ziffern multiplexen, indem er jeweils die gemeinsame Anode einer Ziffer einschaltet, während er das Segmentmuster für diese Ziffer ausgibt. Strombegrenzende Widerstände würden auf den gemeinsamen Anodenleitungen platziert. Die Aktualisierungsrate muss hoch genug sein (typischerweise >60 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden. Die Bin-Codes für Intensität und Farbton sollten beim Lieferanten spezifiziert werden, um sicherzustellen, dass alle vier Ziffern identisch aussehen. ESD-Schutz während der Montage und Handhabung ist obligatorisch.

12. Technologieprinzip

Das LTS-4817SW-P verwendet InGaN-basierte LED-Chips. InGaN ist ein Halbleitermaterial, das Licht im blauen bis ultravioletten Spektrum emittieren kann. Um weißes Licht zu erzeugen, verwendet das Bauteil wahrscheinlich einen blau emittierenden InGaN-Chip in Kombination mit einer Phosphorbeschichtung. Der Phosphor absorbiert einen Teil des blauen Lichts und emittiert es als gelbes Licht neu. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem emittierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Dies ist eine gängige und effiziente Methode zur Herstellung weißer LEDs.

13. Branchentrends

Der Trend bei SMD-Anzeigen und -Indikatoren geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was einen geringeren Stromverbrauch oder höhere Helligkeit ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der Lesbarkeit. Farbkonsistenz und engere Binning werden für hochwertige Unterhaltungselektronik zunehmend wichtiger. Darüber hinaus ist die Integration der Treiberschaltung direkt mit dem Anzeigepaket ein wachsender Trend, der die Systemauslegung für Endbenutzer vereinfacht.