LTD-3812SW-P LED-Display Datenblatt - 0,3-Zoll Ziffernhöhe - Weiß - 5mA Durchlassstrom - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Das LTD-3812SW-P ist ein Oberflächenmontage-Bauteil (SMD), das als zweistellige numerische Anzeige konzipiert ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, klare, gut sichtbare numerische Anzeigen in elektronischen Geräten bereitzustellen. Die Kerntechnologie basiert auf InGaN (Indiumgalliumnitrid)-weißen LED-Chips, die auf einem Saphirsubstrat montiert sind. Diese Kombination ergibt eine Anzeige mit schwarzem Ziffernblatt und weißen Segmenten, die einen ausgezeichneten Kontrast für eine einfache Lesbarkeit bietet.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die Anzeige ist für Leistung und Zuverlässigkeit in moderner Elektronik ausgelegt. Ihr Funktionsumfang adressiert gängige Anforderungen für Anzeige- und Displayanwendungen.

• Zifferngröße:Besitzt eine Ziffernhöhe von 0,3 Zoll (7,62 mm), was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen der Platz begrenzt, die Lesbarkeit jedoch entscheidend ist.
• Optische Qualität:Bietet durchgehende, gleichmäßige Segmente für ein konsistentes Erscheinungsbild, hohe Helligkeit und einen weiten Betrachtungswinkel.
• Benötigt wenig Betriebsleistung und ist mit der Zuverlässigkeit von Halbleitern aufgebaut, was eine lange Lebensdauer gewährleistet.
• Standardisierung:Die Bauteile werden nach Leuchtstärke und Farbort kategorisiert (gebinned), was eine konsistente Leistung in der Serienfertigung ermöglicht.
• Umweltkonformität:Das Gehäuse ist bleifrei und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).

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 stellen die Belastungsgrenzen dar, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb bei oder nahe diesen Grenzen wird für zuverlässige Leistung nicht empfohlen.

• Verlustleistung pro Segment:Maximal 35 mW.
• Spitzen-Durchlassstrom pro Segment:50 mA (unter gepulsten Bedingungen: 1/10 Tastverhältnis, 0,1 ms Pulsbreite).
• Dauer-Durchlassstrom pro Segment:10 mA bei 25°C. Dieser Wert verringert sich linear um 0,11 mA/°C, wenn die Umgebungstemperatur (Ta) über 25°C steigt.
• Temperaturbereiche:Betriebs- und Lagertemperaturbereich liegt zwischen -35°C und +105°C.
• Löttoleranz:Das Bauteil hält Lötkolbenlöten bei 260°C für 3 Sekunden stand, 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 einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 5 mA, was der Standardtestbedingung entspricht.

• Leuchtstärke (IV):Liegt pro Chip zwischen einem Minimum von 71 mcd und einem Maximum von 165 mcd. Die Stärke wird mit einer Sensor-Filter-Kombination gemessen, die der photopischen (CIE) Augenempfindlichkeitskurve annähernd entspricht.
• Farbortkoordinaten (x, y):Definiert im CIE-1931-Farbtafeld. Die angegebenen typischen Werte sind x=0,294 und y=0,286 und weisen auf einen Weißpunkt hin.
• Durchlassspannung (VF):Pro Chip typischerweise zwischen 2,7 V und 3,2 V bei 5 mA.
• Sperrstrom (IR):Maximal 100 µA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V. Dieser Parameter dient nur Testzwecken; die LED ist nicht für Dauerbetrieb in Sperrrichtung ausgelegt.
• Leuchtstärke-Abgleich:Das Verhältnis der Leuchtstärke zwischen Segmenten in einem ähnlich beleuchteten Bereich beträgt 2:1 oder besser, was ein gleichmäßiges Erscheinungsbild gewährleistet.
• Übersprechen:Spezifiziert mit ≤ 2,5 %, um unerwünschtes Aufleuchten benachbarter, nicht aktiver Segmente zu minimieren.

2.3 Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD)

Wie die meisten Halbleiterbauteile sind diese LEDs anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Das Datenblatt empfiehlt dringend Standard-ESD-Schutzmaßnahmen: Verwendung geerdeter Handgelenkbänder oder antistatischer Handschuhe, Sicherstellung, dass alle Arbeitsplätze und Geräte ordnungsgemäß geerdet sind, und Einsatz von Ionisatoren, um statische Aufladungen zu neutralisieren, die sich während der Handhabung am Kunststoffgehäuse ansammeln können.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz zu gewährleisten, werden die LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit eng gruppierten Eigenschaften für ihre Anwendung auszuwählen.

3.1 Binning der Durchlassspannung (VF)

LEDs werden anhand ihres Durchlassspannungsabfalls bei 5 mA in Bins (3 bis 7) kategorisiert. Jeder Bin hat einen Bereich von 0,1 V (z.B. Bin 3: 2,70 V-2,80 V, Bin 4: 2,80 V-2,90 V) mit einer Toleranz von ±0,1 V innerhalb jedes Bins. Dies hilft bei der Auslegung stabiler Stromtreiberschaltungen.

3.2 Binning der Leuchtstärke (IV)

Die Lichtausbeute wird mit Codes wie Q11, Q12, R11 usw. gebinned. Jeder Bin definiert einen spezifischen Bereich der Millicandela (mcd)-Ausgabe bei 5 mA (z.B. Q11: 71,0-81,0 mcd, R21: 146,0-165,0 mcd). Die Toleranz für die Leuchtstärke innerhalb eines Bins beträgt ±15 %.

3.3 Binning des Farbtons (Farbort)

Die Farbe des weißen Lichts wird präzise durch Farbton-Bins (S1-2, S2-2, S3-1 usw.) gesteuert. Jeder Bin ist durch einen viereckigen Bereich im CIE-1931-Farbtafeld definiert, der den zulässigen Bereich der x- und y-Koordinaten angibt. Die Toleranz für die Farbortkoordinaten (x, y) innerhalb eines Bins beträgt ±0,01. Ein Diagramm im Datenblatt bildet diese Bins visuell ab.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht einem spezifischen SMD-Fußabdruck. Alle kritischen Abmessungen sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Das Datenblatt enthält auch Hinweise zu akzeptablen kosmetischen Fehlern, wie Grenzwerte für Fremdmaterial, Tintenverschmutzung, Blasen innerhalb der Segmente, Verbiegung des Reflektors und Kunststoffstiftgrat.

4.2 Pinbelegung und Schaltplan

Das LTD-3812SW-P ist eine Anzeige mit gemeinsamer Anode. Der interne Schaltplan zeigt die Verschaltung der LED-Segmente für drei Ziffern (obwohl das Bauteil eine zweistellige Anzeige ist, deutet die Pinbelegung auf ein Design hin, das mit einem dreistelligen Fußabdruck kompatibel ist). Die Pinverbindungstabelle listet klar die Funktion jedes der 10 Pins auf: Beispielsweise ist Pin 1 die gemeinsame Anode für Ziffer 1, Pin 2 die Kathode für die Segmente D2 & D3 usw. Pin 10 ist als \"Nicht verbunden\" vermerkt.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 SMT-Lötanleitung

Das Bauteil ist für Reflow-Lötprozesse vorgesehen. Kritische Parameter sind spezifiziert, um thermische Schäden zu verhindern.

• Reflow-Prozessgrenze:Das Bauteil hält maximal zwei Reflow-Lötzyklen stand. Die Baugruppe muss zwischen dem ersten und zweiten Zyklus auf Normaltemperatur abkühlen.
• Reflow-Profil:Die empfohlene Vorwärmtemperatur beträgt 120-150°C für maximal 120 Sekunden. Die Spitzentemperatur während des Reflow darf 260°C nicht überschreiten.
• Handlöten:Bei Verwendung eines Lötkolbens sollte die Spitzentemperatur 300°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden begrenzt werden.

5.2 Empfohlenes Lötmuster

Ein Lötflächenmuster (Footprint) wird bereitgestellt, um das PCB-Layout zu leiten. Dies umfasst die empfohlene Pad-Geometrie und einen Aussparungsbereich, der für die korrekte Ausbildung der Lötstelle und die Verhinderung von Lötbrücken entscheidend ist.

6. Verpackungsspezifikation

Die Bauteile werden auf Tape-and-Reel-Verpackungen für die automatisierte Montage geliefert. Detaillierte Abmessungen für die Verpackungsspule und den Trägerstreifen werden bereitgestellt, einschließlich Spulendurchmesser, Bandbreite, Taschenabstand und Vorlauf-/Nachlauf-Längen. Ein Diagramm zeigt die Richtung zum Ziehen des Bandes während der Zuführeinrichtung an.

7. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Das LTD-3812SW-P ist ideal für Anwendungen, die kompakte, zuverlässige numerische Displays erfordern. Dazu gehören Unterhaltungselektronik (z.B. Mikrowellenherde, Klimaanlagen, Audiogeräte), Industrielle Instrumentierung (Pultmessgeräte, Steuerungsanzeigen), Automobil-Innenraumdisplays (zur Anzeige von Temperatur und anderen Statuswerten) und Medizingeräte-Schnittstellen.

7.2 Designüberlegungen

• Stromtreiber:Verwenden Sie stets einen Konstantstromtreiber oder einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe mit jeder gemeinsamen Anode oder Segmentkathode. Das Design muss den absoluten maximalen Dauerstromwert einhalten und eine ordnungsgemäße Entlastung mit der Temperatur implementieren.
• Multiplexing:Als Anzeige mit gemeinsamer Anode und separaten Segmentkathoden eignet sie sich gut für multiplexende Treiberschaltungen, die die Anzahl der benötigten Mikrocontroller-I/O-Pins reduzieren.
• ESD-Schutz:Integrieren Sie ESD-Schutzdioden auf den PCB-Leitungen, die mit den Display-Pins verbunden sind, insbesondere wenn das Display für den Benutzer zugänglich ist.
• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass das PCB-Layout eine ausreichende thermische Entlastung bietet, insbesondere bei Betrieb nahe der Maximalwerte oder in hohen Umgebungstemperaturen.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Technologien wie roten GaAsP-LEDs oder Vakuum-Fluoreszenz-Displays (VFDs) bietet die auf InGaN basierende weiße LED überlegene Helligkeit, breitere Betrachtungswinkel, geringeren Stromverbrauch und längere Lebensdauer. Innerhalb ihrer Kategorie sind die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale des LTD-3812SW-P die spezifische 0,3-Zoll-Ziffernhöhe, das präzise Binning für Intensität und Farbe, seine RoHS-konforme Bauweise und die detaillierte Spezifikation für die SMT-Montagekompatibilität.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Was ist der Zweck der Entlastungskurve für den Durchlassstrom?

A: Die Entlastungskurve (0,11 mA/°C über 25°C) ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt, nimmt ihre Fähigkeit, Wärme abzuleiten, ab. Die Reduzierung des Stroms verhindert thermisches Durchgehen und stellt sicher, dass die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen bleibt, was die Lichtausbeute und Lebensdauer erhält.

F: Warum gibt es Bins für den Farbort?

A: Der Herstellungsprozess für weiße LEDs beinhaltet Phosphor-Konversion, was zu leichten Schwankungen im genauen Weißton führen kann. Das Binning gruppiert LEDs mit nahezu identischen Farbkoordinaten. Dies ist bei mehrstelligen oder mehreren Bauteilanwendungen wesentlich, um visuell ablenkende Farbunterschiede zwischen benachbarten Displays oder Segmenten zu vermeiden.

F: Kann ich dieses Display direkt mit einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?

A: Nein. Die Durchlassspannung (VF) der LED-Chips beträgt typischerweise 2,7-3,2 V. Das direkte Anschließen einer 3,3-V-Versorgung an eine Anode (über einen Widerstand) könnte die LED je nach tatsächlicher VF ineffizient kaum oder gar nicht zum Leuchten bringen. Eine geeignete Treiberschaltung ist erforderlich, um ausreichende Spannung bereitzustellen und den Strom zu regeln.

10. Funktionsprinzipien

Das Bauteil arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet (Anode positiv gegenüber Kathode), rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (InGaN-Quantentöpfe) und setzen Energie in Form von Photonen frei. Das primäre Licht des InGaN-Chips liegt im blauen Spektrum. Eine Phosphorbeschichtung auf dem Chip absorbiert einen Teil dieses blauen Lichts und emittiert es als gelbes Licht neu. Die Mischung aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen.