LTS-5325CKR-P LED-Display Datenblatt - 0,56-Zoll Ziffernhöhe - Super Rot - 2,6V Durchlassspannung - 70mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTS-5325CKR-P ist ein oberflächenmontierbares Bauteil (SMD), das als einstellige numerische Anzeige konzipiert ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, klare, gut sichtbare numerische Anzeigen in verschiedenen elektronischen Anwendungen bereitzustellen. Die Kerntechnologie nutzt AlInGaP (Aluminium-Indium-Gallium-Phosphid)-Epitaxieschichten, die auf einem GaAs-Substrat gewachsen sind, um eine Super-Rot-Emission zu erzeugen. Dieses Materialsystem ist für seinen hohen Wirkungsgrad und seine ausgezeichnete Helligkeit bei relativ niedrigen Treiberströmen bekannt. Das Bauteil verfügt über eine graue Front mit weißen Segmenten, was den Kontrast erhöht und die Lesbarkeit unter verschiedenen Lichtverhältnissen verbessert. Es ist nach Lichtstärke kategorisiert, um eine gleichmäßige Helligkeit über alle Produktionschargen hinweg sicherzustellen, und ist gemäß der RoHS-Richtlinie aus bleifreien Materialien gefertigt.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die Anzeige bietet mehrere deutliche Vorteile für die Integration in moderne elektronische Designs:

• 0,56-Zoll Ziffernhöhe (14,22 mm):Bietet eine Zeichengröße, die für Anwendungen geeignet ist, die eine klare Sichtbarkeit aus mittlerer Entfernung erfordern.
• Kontinuierliche, gleichmäßige Segmente:Sichert ein konsistentes und lückenloses Erscheinungsbild der beleuchteten Zeichen und trägt zu einem professionellen Look bei.
• Geringer Leistungsbedarf:Die AlInGaP-Technologie ermöglicht einen hohen Lichtwirkungsgrad, was eine helle Ausgabe bei minimalem Stromverbrauch erlaubt.
• Hohe Helligkeit & Hoher Kontrast:Die Kombination aus heller Super-Rot-Emission vor grauem Hintergrund bietet ein überlegenes Kontrastverhältnis und verbessert die Lesbarkeit.
• Großer Betrachtungswinkel:Das SMD-Gehäuse und das optische Design bieten einen breiten Betrachtungswinkel, wodurch die Anzeige aus verschiedenen Perspektiven effektiv ist.
• Zuverlässigkeit der Festkörpertechnik:Als LED-basiertes Bauteil bietet es im Vergleich zu mechanischen Anzeigen eine lange Betriebsdauer, Stoßfestigkeit und Vibrationsbeständigkeit.
• Kategorisierte Lichtstärke:Die Bauteile werden nach ihrer Intensität sortiert (gebinned), sodass Entwickler Komponenten für eine konsistente Helligkeit in ihren Anwendungen auswählen können.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen und optischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen wird nicht empfohlen.

• Verlustleistung pro Segment:70 mW. Dies ist die maximale Leistung, die sicher von einem einzelnen LED-Segment abgeführt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:90 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (1/10 Tastverhältnis, 0,1ms Pulsbreite), um eine Überhitzung zu verhindern.
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:25 mA bei 25°C. Dieser Strom verringert sich linear mit einer Rate von 0,28 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt. Beispielsweise beträgt der maximale Dauerstrom bei 85°C ungefähr: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Betriebs- & Lagertemperaturbereich:-35°C bis +105°C. Dieser weite Bereich macht das Bauteil für industrielle und automotive Umgebungen geeignet.
• Löttemperatur:Hält 260°C für 3 Sekunden in 1/16 Zoll (ca. 1,6mm) unterhalb der Auflageebene stand.

2.2 Elektrische & Optische Kenngrößen (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter spezifizierten Testbedingungen.

• Mittlere Lichtstärke (I_V):Reicht von 501 µcd (min) bis 18000 µcd (typ) in Abhängigkeit vom Treiberstrom. Bei einem Standard-Teststrom von 1mA beträgt die typische Intensität 1700 µcd. Bei 10mA erreicht sie 18000 µcd, was den hohen Wirkungsgrad demonstriert.
• Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_p):639 nm (typisch). Dies definiert die Wellenlänge, bei der die spektrale Ausgabe am stärksten ist, und platziert sie im rot-orangen Bereich des sichtbaren Spektrums.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):631 nm (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge der Farbe, etwas kürzer als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Halbwertsbreite (Δλ):20 nm (typisch). Dies zeigt die spektrale Reinheit; eine schmalere Breite bedeutet eine monochromatischere Farbe.
• Durchlassspannung pro Chip (V_F):2,0V (min), 2,6V (typ) bei I_F=20mA. Dieser Parameter ist entscheidend für das Design der Treiberschaltung und die Berechnung der Verlustleistung.
• Sperrstrom (I_R):100 µA (max) bei V_R=5V. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass die Sperrspannung nur für Testzwecke dient und das Bauteil nicht unter Dauer-Sperrvorspannung betrieben werden sollte.
• Lichtstärke-Abgleichverhältnis:2:1 (max). Dies spezifiziert das maximal zulässige Verhältnis zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Segment innerhalb eines einzelnen Bauteils und sorgt so für ein gleichmäßiges Erscheinungsbild.
• Übersprechen:≤ 2,5%. Dies bezieht sich auf die unerwünschte Beleuchtung eines nicht ausgewählten Segments aufgrund von elektrischem Leckstrom oder optischer Kopplung.

2.3 Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass das Bauteil \"nach Lichtstärke kategorisiert\" ist. Dies impliziert einen Binning-Prozess, bei dem hergestellte Einheiten basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe bei einem Standard-Teststrom (wahrscheinlich 1mA oder 10mA) sortiert werden. Entwickler können einen Bin-Code angeben, um sicherzustellen, dass alle Anzeigen in einer Baugruppe eine abgestimmte Helligkeit haben und eine ungleichmäßige Beleuchtung verhindert wird. Die spezifischen Bin-Code-Bereiche und -Bezeichnungen sind in diesem Auszug nicht detailliert, wären aber typischerweise Teil der Bestellinformationen.

3. Analyse der Leistungskurven

Während die spezifischen Graphen nicht im Text reproduziert werden, enthält das Datenblatt typische Kurven. Basierend auf dem Standardverhalten von LEDs und den angegebenen Parametern würden diese Kurven typischerweise Folgendes veranschaulichen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Würde die exponentielle Beziehung zeigen, mit der Kniespannung bei etwa 2,0-2,6V. Die Kurve hilft bei der Auswahl der Werte für die strombegrenzenden Widerstände.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Würde zeigen, dass die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, aber bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte und des Wirkungsgradabfalls in die Sättigung gehen kann.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Würde zeigen, dass die Ausgabe mit steigender Temperatur abnimmt, eine wichtige Überlegung für Hochtemperaturanwendungen.
• Spektrale Verteilung:Würde die relative Intensität über der Wellenlänge darstellen und einen Peak bei etwa 639nm mit einer Halbwertsbreite von ~20nm zeigen.

4. Mechanische & Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist in einem SMD-Gehäuse untergebracht. Wichtige dimensionale Hinweise sind: Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25mm. Spezifische Qualitätskontrollen werden erwähnt, wie Grenzwerte für Fremdmaterial (≤10 mil), Tintenverschmutzung (≤20 mils), Blasen in Segmenten (≤10 mil), Verbiegung (≤1% der Reflektorlänge) und Plastikstift-Grat (max. 0,14mm).

4.2 Pinbelegung und Schaltplan

Die Anzeige hat eine gemeinsame Kathoden-Konfiguration mit zwei gemeinsamen Kathoden-Pins (Pin 3 und Pin 8). Diese Konfiguration wird oft in Multiplex-Treiberschaltungen bevorzugt. Die Pinbelegung ist wie folgt: Pin 1 (Anode E), Pin 2 (Anode D), Pin 3 (Gemeinsame Kathode), Pin 4 (Anode C), Pin 5 (Anode DP - Dezimalpunkt), Pin 6 (Anode B), Pin 7 (Anode A), Pin 8 (Gemeinsame Kathode), Pin 9 (Anode F), Pin 10 (Anode G). Der interne Schaltplan zeigt die zehn einzelnen LED-Segmente (a, b, c, d, e, f, g und der rechte Dezimalpunkt DP) mit ihren Anoden, die mit den jeweiligen Pins verbunden sind, und ihren Kathoden, die zu den gemeinsamen Kathoden-Pins zusammengeführt sind.

4.3 Empfohlenes Lötmuster

Ein Lötmuster (Footprint) wird für das Leiterplattendesign bereitgestellt. Die Einhaltung dieses Musters ist für die Bildung zuverlässiger Lötstellen, die korrekte Ausrichtung und das Wärmemanagement während des Reflow-Lötens unerlässlich.

5. Löt- & Montagerichtlinien

5.1 SMT-Lötanleitung

Kritische Anweisungen werden gegeben, um Schäden während der Montage zu verhindern:

• Reflow-Löten (Maximal 2 Mal):Eine Vorwärmphase von 120-150°C für maximal 120 Sekunden wird empfohlen. Die Spitzentemperatur während des Reflow darf 260°C nicht überschreiten. Zwischen dem ersten und zweiten Lötvorgang, falls ein zweiter Reflow notwendig ist, ist ein Abkühlprozess auf Normaltemperatur zwingend erforderlich.
• Handlöten (Lötkolben):Falls erforderlich, sollte die Lötspitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden.
• Bedeutung der Grenzwerte:Das Überschreiten der Temperatur-, Zeit- oder Reflow-Zyklenzahl kann das Kunststoffgehäuse beschädigen, das LED-Epoxid verschlechtern oder zu einem Ausfall der internen Bonddrähte führen.

5.2 Feuchtesensitivität und Lagerung

Das Bauteil wird in feuchtigkeitsdichter Verpackung geliefert. Es muss bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Sobald der versiegelte Beutel geöffnet ist, beginnen die Bauteile, Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufzunehmen. Wenn sie nicht sofort verwendet werden und Umgebungsbedingungen außerhalb der spezifizierten Grenzen ausgesetzt sind, müssen sie vor dem Reflow getrocknet (gebaked) werden, um \"Popcorning\" oder Delaminierung zu verhindern, die durch die schnelle Dampfausdehnung während des Lötens verursacht wird. Die Trocknungsbedingungen sind spezifiziert: 60°C für ≥48 Stunden auf der Rolle oder 100°C für ≥4 Stunden / 125°C für ≥2 Stunden in loser Schüttung. Das Trocknen sollte nur einmal durchgeführt werden.

6. Verpackungs- & Bestellinformationen

6.1 Verpackungsspezifikationen

Das Bauteil wird auf geprägter Trägerbahn und Rollen geliefert, kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten. Wichtige Verpackungsdetails sind:

• Trägerbahn:Hergestellt aus schwarzem leitfähigem Polystyrol-Alloy. Abmessungen entsprechen den EIA-481-D-Standards. Die Krümmung liegt innerhalb von 1mm über 250mm. Die Dicke beträgt 0,30±0,05mm.
• Rolleninformation:Eine 22-Zoll-Rolle enthält 44,5 Meter Bahn. Eine 13-Zoll-Rolle enthält 700 Stück des Bauteils.
• Mindestbestellmenge (MOQ):Die minimale Verpackungsmenge für Reste/Rollenenden beträgt 200 Stück.
• Anfangs-/Endbahn:Die Rolle enthält eine Anfangsbahn (mindestens 400mm) und eine Endbahn (mindestens 40mm) für den Maschineneinzug.

7. Anwendungsvorschläge & Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Das LTS-5325CKR-P eignet sich gut für Anwendungen, die eine kompakte, zuverlässige und helle numerische Anzeige erfordern. Beispiele sind:

• Industrielle Steuerpulte und Instrumentierung (z.B. Timer, Zähler, Temperaturanzeigen).
• Konsumgeräte (z.B. Mikrowellenherde, Waschmaschinen, Klimaanlagensteuerungen).
• Automotive Zubehör (z.B. Spannungsmonitore, Drehzahlmesser).
• Anzeigen für medizinische Geräte.
• Prüf- und Messgeräte.

7.2 Designüberlegungen

• Treiberschaltung:Verwenden Sie Konstantstromtreiber oder geeignete strombegrenzende Widerstände für jede Segmentanode. Die gemeinsame Kathoden-Konfiguration vereinfacht das Multiplexen. Berechnen Sie die Widerstandswerte basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der typischen Durchlassspannung (V_F~2,6V) und dem gewünschten Segmentstrom (I_F). Beispielsweise bei einer 5V-Versorgung: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2,6V) / 0,01A = 240Ω für einen 10mA-Treiber.
• Wärmemanagement:Beachten Sie die Strom-Derating-Kurve. Reduzieren Sie in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur den Treiberstrom entsprechend, um innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben und die Langzeitzuverlässigkeit sicherzustellen.
• Leiterplattenlayout:Folgen Sie dem empfohlenen Lötmuster. Sorgen Sie für ausreichende Leiterbahnbreite für den Segmentstrom. Berücksichtigen Sie die Platzierung relativ zu anderen wärmeerzeugenden Komponenten.
• Optische Integration:Das Grau/Weiß-Design bietet guten Kontrast. Für zusätzliche Diffusion oder Farbfilterung stellen Sie sicher, dass jedes Überlagerungsmaterial eine hohe Transmission bei der dominanten Wellenlänge (~631nm) aufweist.

8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie Standard-GaP-roten LEDs bietet das auf AlInGaP basierende LTS-5325CKR-P einen deutlich höheren Lichtwirkungsgrad, was zu einer helleren Ausgabe bei gleichem Strom oder äquivalenter Helligkeit bei geringerer Leistung führt. Im Vergleich zu einigen von Weißlicht-LEDs hinterleuchteten LCDs bietet diese direkte LED-Segmentanzeige größere Betrachtungswinkel, höheren Kontrast und eine bessere Leistung bei hellem Umgebungslicht. Sein SMD-Gehäuse bietet eine größere mechanische Robustheit und eine einfachere automatisierte Montage als Durchsteck-LED-Anzeigen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (639nm) und dominanter Wellenlänge (631nm)?

A1: Die Spitzenwellenlänge ist der physikalische Punkt der maximalen spektralen Emission. Die dominante Wellenlänge ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene \"Farbe\", berechnet aus dem vollen Spektrum. Sie unterscheiden sich oft leicht.

F2: Kann ich diese Anzeige direkt mit einem 3,3V-Mikrocontroller-GPIO-Pin ansteuern?

A2: Nicht direkt. Der GPIO-Pin muss den Strom über einen strombegrenzenden Widerstand liefern. Bei einer 3,3V-Versorgung und einer V_Fvon 2,6V beträgt der Spannungsabfall über dem Widerstand nur 0,7V. Um einen 10mA-Strom zu erreichen, benötigen Sie einen 70Ω-Widerstand (R = 0,7V / 0,01A). Stellen Sie jedoch sicher, dass der Mikrocontroller-Pin kontinuierlich sicher 10mA liefern kann.

F3: Warum ist die Sperrstrom-Spezifikation wichtig, wenn ich keine Sperrspannung anlegen sollte?

A3: Es ist ein Qualitäts- und Leckagetestparameter. Ein hoher Sperrstrom kann auf einen Defekt in der LED-Chip-Sperrschicht hinweisen. Die Spezifikation gewährleistet die Integrität des Bauteils.

F4: Wie interpretiere ich das \"2:1\" Lichtstärke-Abgleichverhältnis?

A4: Es bedeutet, dass innerhalb eines einzelnen Bauteils die gemessene Intensität des hellsten Segments unter identischen Testbedingungen (I_F=1mA) nicht mehr als doppelt so hoch sein sollte wie die Intensität des dunkelsten Segments. Dies gewährleistet visuelle Gleichmäßigkeit.

10. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer einfachen digitalen Timer-Anzeige.

Der Timer muss Minuten und Sekunden anzeigen (vier Ziffern). Vier LTS-5325CKR-P-Anzeigen würden verwendet. Ein Mikrocontroller mit ausreichend I/O-Pins würde in einer Multiplex-Treiberschaltung eingesetzt. Alle Segmentanoden für denselben Segmentbuchstaben (z.B. alle \"A\"-Segmente) über die vier Ziffern hinweg würden zusammengeschaltet und von einem einzelnen Mikrocontroller-Pin über einen strombegrenzenden Widerstand angesteuert. Die gemeinsame Kathode jeder Ziffer würde mit einem separaten Mikrocontroller-Pin verbunden, der als Ziffernauswahlschalter fungiert. Der Mikrocontroller würde schnell durch das Beleuchten einer Ziffer nach der anderen zyklieren (z.B. jeweils 2,5ms in einem 10ms-Gesamtzyklus) und sich auf das Nachleuchten des Auges (Persistence of Vision) verlassen, um alle Ziffern gleichzeitig beleuchtet erscheinen zu lassen. Diese Methode reduziert die Anzahl der benötigten Treiberpins drastisch von 40 (4 Ziffern * 10 Pins) auf 14 (7 Segmentanoden + 1 DP + 4 gemeinsame Kathoden + 2 unbenutzt). Das Design muss sicherstellen, dass der Spitzenstrom pro Segment während seiner kurzen Einschaltzeit den absoluten Maximalwert nicht überschreitet, während der Durchschnittsstrom die gewünschte Helligkeit liefert.

11. Funktionsprinzip

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs übersteigt, rekombinieren Elektronen aus der n-dotierten AlInGaP-Schicht mit Löchern aus der p-dotierten Schicht. Dieses Rekombinationsereignis setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlInGaP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall Super Rot. Das Licht wird aus dem aktiven Bereich emittiert, durch den Reflektorkelch und die Epoxidlinse des Gehäuses geformt und bildet die sichtbaren Segmente.

12. Technologietrends

Die AlInGaP-Technologie stellt eine ausgereifte und hocheffiziente Lösung für rote, orange und gelbe LEDs dar. Aktuelle Trends in der Displaytechnologie umfassen die Entwicklung noch effizienterer Materialien, wie z.B. auf Galliumnitrid (GaN) basierende für eine breitere Spektralabdeckung, und die Integration von Micro-LEDs für ultrahochauflösende Direktsichtdisplays. Für einstellige und kleine alphanumerische Anzeigen geht der Trend weiterhin in Richtung Miniaturisierung, höherer Helligkeit, geringerem Stromverbrauch und verbesserter Kompatibilität mit bleifreien, Hochtemperatur-Reflow-Prozessen, die für RoHS-Konformität und moderne SMT-Montagelinien erforderlich sind. Der Einsatz fortschrittlicher Kunststoffe und Vergussmaterialien verbessert auch die Langzeitzuverlässigkeit und die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und UV-Strahlung.