Scheda Tecnica Display a LED LTS-4812CKS-PM - Altezza Cifra 0.39 Pollici - Giallo - 2.05V Tipico - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-4812CKS-PM è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) progettato come display numerico a cifra singola. Utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuta su substrato di GaAs per produrre emissione di luce gialla. Il display presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, offrendo un alto contrasto per una visibilità nitida dei caratteri. La sua applicazione principale è in dispositivi elettronici che richiedono letture numeriche compatte, affidabili e luminose, come pannelli strumentazione, elettronica di consumo e controlli industriali.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Dimensioni Compatte:Presenta un'altezza standard della cifra di 0.39 pollici (10.0 mm), rendendolo adatto per applicazioni con spazio limitato.
• Qualità Ottica:Offre segmenti uniformi e continui, un eccellente aspetto dei caratteri, alta luminosità e un ampio angolo di visione per una leggibilità ottimale da varie posizioni.
• Efficienza Energetica:Progettato con un basso fabbisogno di potenza, contribuendo al risparmio energetico complessivo del sistema.
• Alta Affidabilità:Beneficia di una costruzione a stato solido, garantendo una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni.
• Output Standardizzato:I dispositivi sono categorizzati (binning) per intensità luminosa e lunghezza d'onda dominante, permettendo prestazioni consistenti nella produzione in serie.
• Conformità Ambientale:Il package è privo di piombo e conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti limiti non devono essere superati in nessuna condizione per prevenire danni permanenti al dispositivo. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA (in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms).
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA. Questo valore si riduce linearmente di 0.28 mA/°C per temperature superiori a 25°C.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +105°C.
• Temperatura di Saldatura:Resiste alla saldatura a stagno a 260°C per 3 secondi, misurata 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

I parametri di prestazione tipici sono misurati a Ta=25°C. Questi definiscono il comportamento operativo standard del display.

• Intensità Luminosa Media (Iv):Varia da 1301 a 5400 µcd a una corrente diretta (IF) di 1 mA. A IF=10 mA, si ottiene un'intensità tipica di 30250 µcd.
• Tensione Diretta per Chip (VF):Tipicamente 2.05V, con un intervallo da 1.6V (MIN) a 2.6V (MAX) a IF=20 mA.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):588 nm a IF=20 mA.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Varia da 582.1 nm a 590 nm a IF=20 mA.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm a IF=20 mA.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):Massimo 100 µA a una tensione inversa (VR) di 5V. Nota: Questa è una condizione di test; il dispositivo non è destinato al funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:Il rapporto tra il segmento più luminoso e quello più debole in un'area luminosa simile è al massimo 2:1 a IF=1 mA, garantendo un aspetto uniforme.
• Cross Talk (Diafonia Ottica):Specificato ≤ 2.5%, minimizzando l'illuminazione indesiderata dei segmenti adiacenti.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la consistenza del colore e della luminosità in produzione, i dispositivi vengono suddivisi in bin in base ai parametri misurati.

3.1 Intervallo dei Bin di Intensità Luminosa

I dispositivi sono categorizzati in tre bin (J, K, L) in base alla loro intensità luminosa misurata a 1 mA. La tolleranza per l'assegnazione del bin è ±15%.

• Bin J:1301 – 2100 µcd
• Bin K:2101 – 3400 µcd
• Bin L:3401 – 5400 µcd

3.2 Intervallo della Tonalità (Lunghezza d'Onda Dominante)

I dispositivi sono anche suddivisi in quattro gruppi di tonalità (0, 1, 2, 3) in base alla loro lunghezza d'onda dominante, con una tolleranza di ±1 nm.

• Tonalità 0:582.1 – 584.0 nm
• Tonalità 1:584.1 – 586.0 nm
• Tonalità 2:586.1 – 588.0 nm
• Tonalità 3:588.1 – 590.0 nm

Specificare i bin permette ai progettisti di selezionare componenti con proprietà ottiche strettamente controllate per applicazioni che richiedono uniformità di colore o luminosità tra più display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene curve grafiche specifiche siano referenziate nella scheda tecnica, esse tipicamente illustrano le seguenti relazioni critiche per il progetto:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione non lineare, essenziale per calcolare i valori delle resistenze di limitazione di corrente e la dissipazione di potenza.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, aiutando nell'ottimizzazione della luminosità e nei calcoli di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Illustra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, aspetto vitale per progettare sistemi che operano in ambienti a temperatura elevata.
• Distribuzione Spettrale:Raffigura la potenza relativa emessa attraverso le lunghezze d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 588 nm per questo LED giallo.

5. Informazioni Meccaniche & sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo rispetta un profilo SMD standard. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (mm).
• La tolleranza standard è ±0.25 mm salvo diversa specifica.
• Criteri di qualità specifici sono definiti per materiale estraneo, contaminazione da inchiostro, bolle all'interno dei segmenti, piegatura del riflettore e sbavature dei perni di plastica per garantire una producibilità e un aspetto consistenti.

5.2 Configurazione dei Pin e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a 10 pin e utilizza una topologia circuitale ad anodo comune. Lo schema interno mostra le connessioni dell'anodo condivise per i segmenti, mentre ogni segmento (A-G e DP) ha il proprio pin catodico. Questa configurazione è comune per il multiplexing di più cifre. Il pinout è il seguente: Pin 3 e Pin 8 sono Anodi Comuni. I Pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10 sono i catodi rispettivamente per i segmenti E, D, C, DP, B, A, F, G.

5.3 Pattern Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornito un progetto di land pattern per garantire la formazione affidabile dei giunti di saldatura durante i processi di rifusione. Rispettare questo pattern aiuta a prevenire l'effetto "tombstone", disallineamenti e giunti di saldatura insufficienti.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

6.1 Istruzioni per la Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è adatto alla saldatura a rifusione con i seguenti vincoli critici:

• Numero Massimo di Cicli di Rifusione:Il componente deve essere sottoposto a saldatura a rifusione non più di due volte.
• Requisito di Raffreddamento:Il dispositivo deve essere lasciato raffreddare alla normale temperatura ambiente tra il primo e il secondo processo di saldatura.
• Profilo Termico:Un profilo termico consigliato include una fase di pre-riscaldamento a 120–150°C per un massimo di 120 secondi, con una temperatura di picco non superiore a 260°C.

6.2 Saldatura Manuale

Se è necessaria la saldatura manuale, deve essere limitata a una sola volta con una temperatura del saldatore non superiore a 300°C e un tempo di saldatura massimo di 3 secondi per giunto.

7. Imballaggio e Manipolazione

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti in nastro portacomponenti goffrato su bobine per l'assemblaggio automatizzato. Le specifiche chiave includono:

• Il materiale del nastro portacomponenti è una lega di polistirene conduttivo nero.
• Le dimensioni sono conformi agli standard EIA-481-D.
• La lunghezza dell'imballaggio è di 44.5 metri per bobina da 22 pollici.
• La quantità di componenti è di 800 pezzi per bobina da 13 pollici.
• È definita una quantità minima di imballaggio di 200 pezzi per lotti rimanenti.
• La bobina include parti di testa e di coda per l'alimentazione della macchina.

7.2 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

Essendo un dispositivo a montaggio superficiale, è sensibile all'assorbimento di umidità.

• Spedizione:I dispositivi sono spediti in imballaggio a prova di umidità.
• Stoccaggio:Le buste non aperte devono essere conservate a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa.
• Essiccazione (Baking):Se la busta viene aperta o le parti sono esposte ad ambienti umidi (>60% UR) per un periodo prolungato, è richiesta l'essiccazione prima della rifusione per prevenire l'effetto "popcorn" o la delaminazione. Le condizioni di essiccazione consigliate sono: 60°C per ≥48 ore per le parti in bobina, o 100°C per ≥4 ore / 125°C per ≥2 ore per le parti sfuse.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Quando si progetta un circuito di pilotaggio per questo display ad anodo comune, una resistenza di limitazione di corrente deve essere collegata in serie a ciascun pin catodico (segmento). Il valore della resistenza è calcolato usando la formula R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (tipicamente 2.05V) e IF è la corrente diretta desiderata. Per applicazioni multiplexate che pilotano più cifre, sono necessari transistor di commutazione appropriati o circuiti integrati driver sul lato dell'anodo.

8.2 Selezione della Luminosità e della Corrente

L'intensità luminosa dipende fortemente dalla corrente diretta. I progettisti possono fare riferimento alla curva caratteristica di Iv vs. IF per selezionare una corrente operativa che soddisfi la luminosità richiesta rimanendo entro i valori massimi assoluti per la corrente continua e la dissipazione di potenza. La riduzione della corrente ad alte temperature ambiente è cruciale per l'affidabilità.

8.3 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza per segmento sia bassa, va considerata la potenza totale per la cifra e la densità sul PCB. Garantire un'adeguata area di rame sul PCB per i pad del LED può aiutare a dissipare il calore, specialmente quando si opera a correnti più elevate o in ambienti ad alta temperatura.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

La lunghezza d'onda di picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima (588 nm per questo dispositivo). La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito della luce del LED, ed è il parametro utilizzato per il binning della tonalità (582.1-590 nm).

9.2 Posso pilotare questo display senza resistenze di limitazione di corrente?

No. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Farli funzionare direttamente da una sorgente di tensione senza un limite di corrente causerà un flusso di corrente eccessivo, potenzialmente superando il valore massimo assoluto e distruggendo i segmenti del LED. Utilizzare sempre resistenze in serie o un driver a corrente costante.

9.3 Perché il numero di cicli di rifusione è limitato a due?

La limitazione è dovuta allo stress termico sui materiali del package, sui bonding interni dei fili e sul die del LED stesso. Multipli cicli ad alta temperatura possono degradare i materiali, aumentare il rischio di delaminazione o indebolire i giunti di saldatura, influenzando l'affidabilità a lungo termine.

9.4 Come interpreto i codici bin (es. J, K, L) quando ordino?

Il codice bin specifica l'intervallo garantito di intensità luminosa. Per una luminosità uniforme tra tutte le cifre nel tuo prodotto, dovresti specificare il bin richiesto (es. Bin L per la massima luminosità) nel tuo ordine d'acquisto. Il produttore fornirà parti da quel bin specifico.

10. Introduzione alla Tecnologia e al Principio

L'LTS-4812CKS-PM è basato sul materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuto su un substrato di GaAs (Arseniuro di Gallio). Questo sistema di materiali è altamente efficiente per produrre luce nelle regioni gialla, arancione e rossa dello spettro. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica degli strati AlInGaP determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Il package SMD ospita il chip LED, i bonding dei fili e una lente in epossidico modellata che dà forma all'output luminoso e fornisce protezione ambientale.