Scheda Tecnica Display a LED LTD-5435CKG-P - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Corrente Continua 25mA - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-5435CKG-P è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) che presenta una configurazione di display a sette segmenti e due cifre. La sua applicazione principale è in dispositivi elettronici che richiedono indicazioni numeriche chiare e luminose, come pannelli di strumentazione, elettronica di consumo, controlli industriali e apparecchiature di test. Il display utilizza la tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per i chip LED, che sono fabbricati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questa tecnologia è nota per produrre un'emissione luminosa ad alta efficienza nelle regioni spettrali del rosso, arancione, giallo e verde. Il dispositivo è costruito con una faccia grigia e segmenti bianchi, fornendo un alto contrasto per una leggibilità ottimale. È specificamente progettato per processi di assemblaggio a montaggio inverso.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Luminosità e Contrasto:La tecnologia e il design AlInGaP garantiscono un'eccellente intensità luminosa e definizione dei caratteri.
• Basso Consumo Energetico:Progettato per un funzionamento efficiente con correnti di pilotaggio standard.
• Ampio Angolo di Visione:Garantisce la visibilità da varie posizioni.
• Affidabilità allo Stato Solido:La tecnologia LED offre una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni.
• Output Categorizzato:I dispositivi sono classificati (binning) per intensità luminosa e tonalità (lunghezza d'onda dominante) per garantire coerenza nelle applicazioni.
• Conformità RoHS:Il package è privo di piombo, in conformità con le normative ambientali.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA (a 1 kHz, ciclo di lavoro 10%)
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA
• Derating della Corrente Diretta:0.28 mA/°C sopra i 25°C di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-40°C a +105°C
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-40°C a +105°C

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Misurate a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C, questi sono i parametri di prestazione tipici.

• Intensità Luminosa Media per Segmento (I_V):14.000 µcd (Min), 26.000 µcd (Tip) a I_F= 10 mA.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):571 nm (Tip) a I_F= 20 mA.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (Tip) a I_F= 20 mA.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):568 nm a 572 nm a I_F= 20 mA.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.0 V (Min), 2.6 V (Tip) a I_F= 20 mA.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 µA (Max) a V_R= 5V.Nota: Questa è una condizione di test; il funzionamento continuo in polarizzazione inversa non è supportato.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (Max) a I_F= 10 mA, garantendo l'uniformità di luminosità dei segmenti.
• Cross Talk (Diafonia Ottica):≤ 2.5%, minimizzando l'illuminazione indesiderata dei segmenti adiacenti.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza di colore e luminosità nella produzione, i display sono classificati in bin.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

I dispositivi sono ordinati in base alla loro intensità luminosa media per segmento a 10 mA.

• Grado P:13.701 µcd a 21.820 µcd
• Grado Q:21.821 µcd a 34.700 µcd
• Grado R:34.701 µcd a 55.170 µcd
• La tolleranza complessiva dell'intensità luminosa è ±15%.

3.2 Binning della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

I dispositivi sono anche classificati per la loro lunghezza d'onda dominante a 20 mA per controllare la sfumatura di verde.

• Grado 5:568.1 nm a 570.0 nm
• Grado 6:570.1 nm a 572.0 nm
• La tolleranza per ogni bin di lunghezza d'onda dominante è ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche (non riprodotte qui nel testo ma descritte). Queste curve rappresentano graficamente la relazione tra parametri chiave, aiutando nella progettazione del circuito e nella previsione delle prestazioni.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I_F-V_F):Mostra la relazione non lineare, fondamentale per la selezione di resistori limitatori di corrente o la progettazione di driver a corrente costante.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_V-I_F):Illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_a):Dimostra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione, aspetto cruciale per la gestione termica nell'applicazione.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco di emissione stretto caratteristico dei LED AlInGaP, centrato intorno a 571 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.22 mm). Disegni dimensionali dettagliati specificano le dimensioni complessive del package, il posizionamento dei segmenti e le posizioni dei pin. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa indicazione.

5.2 Diagramma Piazzola di Saldatura vs. Maschera

Questo diagramma è fondamentale per il layout del PCB. Definisce l'area della piazzola di saldatura rispetto all'area verniciata (solder mask) per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura e prevenire cortocircuiti. Note chiave includono:

• Bava massima del pin in plastica: 0.14 mm.
• Deformazione massima del PCB: 0.06 mm.
• Specifica di placcatura della piazzola: Rame (Cu) min. 1200 µin, Nichel (Ni) min. 150 µin, Oro (Au) min. 4 µin.
• Spessore della vernice (solder mask): 400 µin.

5.3 Connessioni dei Pin e Circuito Interno

Il display ha una configurazione ad anodo comune multiplexato. Lo schema del circuito interno mostra due anodi comuni (uno per ciascuna cifra) e catodi individuali per ogni segmento (A-G) e per i due punti (L1, L2). Il pinout è il seguente:

• Pin 1: Nessuna Connessione (NC)
• Pin 2: Catodo E
• Pin 3: Anodo Comune Cifra 1
• Pin 4: Catodo D
• Pin 5: Catodo C
• Pin 6: Catodo L1, L2 (Due Punti)
• Pin 7: Anodo Comune Cifra 2
• Pin 8: Catodo B
• Pin 9: Catodo A
• Pin 10: NC
• Pin 11: Catodo F
• Pin 12: Catodo G

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Istruzioni per Saldatura SMT

Una saldatura corretta è essenziale per l'affidabilità.

• Saldatura a Rifusione (Massimo 2 cicli):
  • Preriscaldamento: 120–150°C
  • Tempo di Preriscaldamento: 120 secondi massimo
  • Temperatura di Picco: 260°C massimo
  • Tempo sopra il liquidus: 5 secondi massimo
• Saldatura Manuale (Saldatore, Massimo 1 ciclo):
  • Temperatura: 300°C massimo
  • Tempo: 3 secondi massimo
• È richiesto un periodo di raffreddamento a temperatura ambiente tra il primo e il secondo ciclo di rifusione se è necessario un secondo passaggio.

6.2 Pattern di Saldatura Raccomandato

Viene fornito un diagramma del land pattern per il design del PCB, che specifica le dimensioni ottimali (in mm) delle piazzole in rame per garantire un filetto di saldatura affidabile e resistenza meccanica.

7. Imballaggio e Manipolazione

7.1 Formati di Imballaggio

• Dimensioni del Rullo:Specifiche per l'imballaggio in nastro e rullo utilizzato per l'assemblaggio automatizzato.
• Dimensioni del Nastro Portante:Dettagli del nastro portante goffrato che contiene i componenti.
• Direzione di Estrazione:Indicata chiaramente per prevenire danni durante il setup dell'alimentatore.

7.2 Sensibilità all'Umidità e Essiccazione

Il display SMD è sensibile all'umidità (MSL). Viene spedito in una busta sigillata a tenuta d'umidità con un essiccante.

• Stoccaggio:Le buste non aperte devono essere conservate a ≤30°C e ≤90% UR.
• Tempo di Utilizzo a Punto di Montaggio:Una volta aperta la busta, i componenti devono essere utilizzati entro un tempo specificato (implicitamente 1 settimana in condizioni controllate <30°C, <60% UR) o essiccati prima della rifusione.
• Condizioni di Essiccazione:
  • Sul Rullo: 60°C per ≥48 ore.
  • All'Ingrosso: 100°C per ≥4 ore o 125°C per ≥2 ore.
  • L'essiccazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare il degrado da stress termico.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Multimetri Digitali e Apparecchiature di Test:Per indicazioni numeriche chiare e luminose.
• Pannelli di Controllo Industriali:Visualizzazione di variabili di processo come temperatura, pressione o conteggio.
• Elettrodomestici:Display per forni a microonde, lavatrici o apparecchi audio.
• Display per il Dopo-Mercato Automobilistico:Dove l'alta luminosità e l'ampio angolo di visione sono vantaggiosi.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare driver a corrente costante o appropriati resistori limitatori di corrente per ciascuna combinazione segmento/anodo, considerando il design ad anodo comune multiplexato. Devono essere rispettati i valori nominali di tensione diretta e corrente.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il design del PCB permetta un'adeguata dissipazione del calore, specialmente se si opera vicino alla corrente massima o in alte temperature ambientali, poiché l'intensità luminosa diminuisce con la temperatura.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è un vantaggio, ma l'altezza di montaggio e il design della cornice dovrebbero essere considerati per massimizzare la leggibilità per l'utente finale.
• Protezione ESD:Implementare pratiche standard di manipolazione e protezione ESD durante l'assemblaggio, poiché i LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Rispetto ad altre tecnologie come i tradizionali LED verdi GaP o i più recenti LED verdi basati su InGaN, la tecnologia AlInGaP nel LTD-5435CKG-P offre vantaggi specifici:

• vs. Vecchi LED Verdi GaP:AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente più elevate, una migliore purezza del colore (spettro più stretto) e un'affidabilità migliorata.
• vs. LED Verdi InGaN (Fosforo Blu/Giallo):I LED verdi AlInGaP hanno tipicamente un'efficacia più alta nello spettro del verde puro (intorno a 570 nm) e non soffrono di degrado del fosforo o cambiamento di colore nel tempo. Offrono un colore verde distinto e saturo.
• Differenziatore Chiave:La combinazione di alta luminosità (fino al bin Grado R), eccellente contrasto (faccia grigia/segmenti bianchi) e la comprovata affidabilità della tecnologia AlInGaP rende questo display adatto per applicazioni che richiedono lunga vita e prestazioni costanti.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):La singola lunghezza d'onda in cui la distribuzione di potenza spettrale è massima (571 nm Tip).Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):La singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito del LED. È il parametro utilizzato per il binning della tonalità (568-572 nm).

10.2 Posso pilotare questo display con un'alimentazione a 5V?

Sì, ma non direttamente. La tensione diretta tipica è 2.6V a 20 mA. È necessario utilizzare un resistore limitatore di corrente in serie con ciascun percorso segmento/anodo. Il valore del resistore è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione a 5V e un target di 20 mA: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω. Verificare sempre la dissipazione di potenza nel resistore.

10.3 Perché c'è un limite sul numero di cicli di rifusione?

Multipli cicli di rifusione sottopongono il componente a ripetuti stress termici, che possono potenzialmente danneggiare i wire bond interni, degradare il chip LED o delaminare i materiali del package. Il limite di due cicli è una precauzione per l'affidabilità.

10.4 Cosa significa "categorizzato per intensità luminosa" per il mio design?

Significa che puoi selezionare un bin specifico (P, Q, R) quando ordini. Per un prodotto in cui l'uniformità di luminosità tra tutte le unità è critica, specificheresti un bin più stretto (es. solo Grado Q). Questo può influenzare costo e disponibilità ma garantisce prestazioni visive coerenti.

11. Studio di Caso di Integrazione nel Design

Scenario:Progettazione di una nuova unità di alimentazione da banco che richiede un display di tensione/corrente luminoso e affidabile.

Razionale della Selezione:Il LTD-5435CKG-P è stato scelto per la sua altezza cifra di 0.56\" (facilmente leggibile a distanza), l'alta luminosità (specificato bin Grado R per leggibilità alla luce solare) e l'affidabilità AlInGaP per il funzionamento continuo. La configurazione ad anodo comune ha semplificato la progettazione del circuito driver multiplexato utilizzando un singolo microcontrollore.

Implementazione:È stato utilizzato un driver IC a corrente costante per fornire 15 mA per segmento (derivato dal massimo di 25 mA per longevità e gestione termica). Il layout del PCB ha seguito precisamente il pattern di piazzola di saldatura raccomandato. I componenti sono stati conservati in un armadio asciutto dopo l'apertura della busta a tenuta d'umidità e utilizzati entro 3 giorni per evitare la necessità di essiccazione.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

I chip LED in questo display sono basati sul materiale semiconduttoreFosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Variando i rapporti di Al, In, Ga e P, il bandgap del semiconduttore può essere ingegnerizzato per emettere luce a specifiche lunghezze d'onda nella regione dello spettro dal rosso al verde. In questo caso, la composizione è sintonizzata per l'emissione verde intorno a 571 nm. Gli elettroni e le lacune si ricombinano nella regione attiva della giunzione del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il substrato non trasparente di GaAs assorbe parte della luce, ma il design del chip e il riflettore del package sono ottimizzati per dirigere la luce verso l'alto attraverso il segmento, ottenendo alta efficienza e luminosità.

13. Tendenze Tecnologiche

Mentre AlInGaP rimane la tecnologia dominante ad alta efficienza per LED rossi, arancioni, ambra e verdi puri, l'industria LED più ampia vede tendenze in corso:

• Miniaturizzazione:Riduzione continua delle dimensioni del package per display a maggiore densità.
• Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nei materiali e nella crescita epitassiale producono più lumen per watt.
• InGaN Verde Diretto:La ricerca su un'emissione verde diretta efficiente da materiali di Nitruro di Indio Gallio (InGaN) continua, il che potrebbe eventualmente offrire un'alternativa per alcune applicazioni.
• Integrazione:Tendenze verso display con circuiti di pilotaggio integrati ("smart display") per semplificare il design del sistema, sebbene il LTD-5435CKG-P rimanga un componente standard senza driver integrato.

Il LTD-5435CKG-P rappresenta una soluzione matura, affidabile e ad alte prestazioni all'interno della sua nicchia specifica di display numerici di media dimensione e alta luminosità.