Scheda Tecnica Display LED LTS-2806SKG-P - Altezza Cifra 0.28 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-2806SKG-P è un display LED a cifra singola, a montaggio superficiale (SMD), progettato per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica chiara in un fattore di forma compatto. Presenta un'altezza della cifra di 0.28 pollici (7.0 mm), rendendolo adatto all'integrazione in vari dispositivi elettronici dove lo spazio è limitato. Il display utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi segmenti emettitori di luce, che fornisce un'uscita di colore verde distinto. Il package è caratterizzato da una faccia grigia e segmenti bianchi, migliorando il contrasto e la leggibilità. Questo dispositivo è categorizzato per l'intensità luminosa ed è conforme alle direttive senza piombo e RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto per la moderna produzione elettronica.

1.1 Caratteristiche Principali

• LTS-2806SKG-PAltezza carattere 0.28 pollici (7.0 mm).
• Tecnologia:Utilizza chip LED AlInGaP su substrato GaAs non trasparente per emissione verde.
• Uniformità:Illuminazione del segmento continua e uniforme.
• Efficienza Energetica:Basso fabbisogno di potenza per applicazioni sensibili al consumo.
• Prestazioni Ottiche:Aspetto del carattere eccellente, alta luminosità e alto rapporto di contrasto.
• Angolo di Visione:Ampio angolo di visione per la visibilità da varie posizioni.
• Affidabilità:La costruzione a stato solido garantisce una lunga vita operativa.
• Controllo Qualità:I dispositivi sono categorizzati (binning) in base all'intensità luminosa.
• Conformità Ambientale:Package senza piombo conforme agli standard RoHS.

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parteLTS-2806SKG-Pidentifica questo modello specifico. È un display LED verde AlInGaP a configurazione ad anodo comune.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata delle specifiche elettriche e ottiche che definiscono i limiti di prestazione e le condizioni operative del display LTS-2806SKG-P.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato in un progetto affidabile.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED senza causare danni termici.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA. Questa corrente è ammissibile solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questo valore diminuisce linearmente sopra i 25°C con un fattore di derating di 0.28 mA/°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima sarebbe approssimativamente: 25 mA - (0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 25 mA - 16.8 mA = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +105°C. Il dispositivo può essere stoccato e operato in questo intervallo completo.
• Temperatura di Saldatura:Il package può resistere alla saldatura a stagno a 260°C per 3 secondi, misurata 1/16 di pollice (≈1.6 mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test specificate (Ta=25°C). Sono utilizzati per la progettazione del circuito e le aspettative di prestazione.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Questa è la misura primaria della luminosità.
  • Minimo: 201 µcd, Tipico: 501 µcd a I_F= 2 mA.
  • Tipico: 5210 µcd a I_F= 20 mA. Questo mostra la relazione non lineare tra corrente e uscita luminosa; un aumento di 10x della corrente produce approssimativamente un aumento di 10x dell'intensità in questo intervallo.
  • La misurazione segue la curva di risposta dell'occhio CIE per accuratezza.
• Caratteristiche della Lunghezza d'Onda:
  • Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):574 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è maggiore.
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):571 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore (verde).
  • Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa un colore più monocromatico.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.6 V (tipico), con un massimo di 2.6 V a I_F= 20 mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire questa tensione.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (massimo) a V_R= 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; non è raccomandato applicare una tensione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:2:1 (massimo). Questo specifica la massima variazione di luminosità ammissibile tra i segmenti all'interno di un singolo dispositivo, garantendo l'uniformità visiva.
• Cross Talk:≤ 2.5%. Questo definisce la quantità massima di emissione luminosa non intenzionale da un segmento non attivato quando un segmento adiacente è acceso.

2.3 Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica afferma che il dispositivo è \"categorizzato per l'intensità luminosa.\" Ciò implica un processo di binning in cui le unità prodotte vengono ordinate (binnate) in base all'uscita luminosa misurata a una corrente di test standard (probabilmente 2 mA o 20 mA). I progettisti possono selezionare i bin per garantire una luminosità uniforme tra più display in un prodotto. I codici bin specifici o gli intervalli di intensità non sono dettagliati in questo documento ma sarebbero tipicamente disponibili dal produttore per l'approvvigionamento.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene curve grafiche specifiche siano referenziate nella scheda tecnica, le loro implicazioni tipiche sono analizzate qui in base al comportamento standard dei LED e ai parametri forniti.

3.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Il tipico V_Fda 2.05V a 2.6V a 20mA indica la caratteristica di accensione del diodo. La curva mostrerebbe un aumento esponenziale della corrente dopo la tensione di accensione (~1.8-2.0V per AlInGaP), diventando più lineare a correnti più elevate. È raccomandato un driver a corrente costante rispetto a uno a tensione costante per garantire un'uscita luminosa stabile e prevenire la fuga termica.

3.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L)

I punti dati (2mA -> 501 µcd, 20mA -> 5210 µcd) suggeriscono una relazione largamente lineare tra corrente e uscita luminosa in questo intervallo operativo. Tuttavia, l'efficienza (uscita luminosa per unità di potenza elettrica) tipicamente diminuisce a correnti molto elevate a causa dell'aumento del calore. Il derating della corrente continua con la temperatura è direttamente correlato alla preservazione di questa efficienza e della durata del dispositivo.

3.3 Distribuzione Spettrale

Con una lunghezza d'onda dominante di 571 nm e una larghezza a mezza altezza di 15 nm, la luce emessa è un verde relativamente puro. Il picco a 574 nm è leggermente più alto, il che è comune. Questa informazione spettrale è cruciale per applicazioni dove la consistenza del colore o l'interazione con una specifica lunghezza d'onda è importante.

4. Informazioni Meccaniche & del Package

4.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo si conforma a un'impronta SMD standard. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specificazione.
• Sono definiti controlli qualità specifici per la faccia del display: materiale estraneo sui segmenti ≤ 10 mils, contaminazione da inchiostro ≤ 20 mils, bolle nei segmenti ≤ 10 mils, e curvatura del riflettore ≤ 1% della sua lunghezza.
• La sbavatura del pin di plastica non deve superare 0.1 mm.

Un disegno dimensionato dettagliato è fornito nella scheda tecnica originale per la progettazione del land pattern PCB.

4.2 Schema Circuitale Interno & Connessione Pin

Il display ha una configurazione adanodo comune. Ciò significa che gli anodi (terminali positivi) di tutti i segmenti LED sono collegati internamente a pin comuni (Pin 4 e Pin 9). Ogni catodo del segmento (terminale negativo) ha il suo pin dedicato. Per illuminare un segmento, il suo corrispondente pin catodo deve essere portato a basso (collegato a massa o a un sink di corrente) mentre l'anodo comune è mantenuto alto (collegato all'alimentazione positiva tramite una resistenza limitatrice di corrente).

Definizione Pinout:

1: Nessuna Connessione (N/C)

2: Catodo D

3: Catodo E

4: Anodo Comune

5: Catodo C

6: Catodo DP (Punto Decimale)

7: Catodo B

8: Catodo A

9: Anodo Comune

10: Catodo F

11: Nessuna Connessione (N/C)

12: Catodo G

I due pin ad anodo comune (4 & 9) sono probabilmente collegati internamente e forniscono flessibilità nel routing PCB e potenzialmente una migliore distribuzione della corrente.

5. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

5.1 Istruzioni per Saldatura SMT

Il dispositivo è destinato a processi di saldatura a rifusione. Le istruzioni critiche includono:

• Cicli di Rifusione Massimi:Il dispositivo può resistere a un massimo di due processi di saldatura a rifusione. È richiesto un raffreddamento completo a temperatura ambiente tra il primo e il secondo ciclo.
• Profilo di Rifusione Raccomandato:
  • Pre-riscaldamento: 120–150°C.
  • Tempo di pre-riscaldamento: Massimo 120 secondi.
  • Temperatura di picco: Massimo 260°C.
  • Tempo sopra il liquidus: Massimo 5 secondi.
• Saldatura Manuale (Saldatore):Se necessario, la temperatura del saldatore non deve superare 300°C e il tempo di contatto non deve superare 3 secondi.

Rispettare questi profili previene danni termici ai chip LED, all'involucro di plastica e ai wire bond interni.

5.2 Pattern di Saldatura Raccomandato

Viene fornita una raccomandazione per il land pattern (impronta) per garantire la formazione affidabile del giunto di saldatura e la stabilità meccanica. Questo pattern considera la dimensione, la forma e la spaziatura del pad rispetto ai terminali del dispositivo per ottenere filetti di saldatura adeguati ed evitare ponticelli.

5.3 Sensibilità all'Umidità & Stoccaggio

I display SMD sono spediti in imballaggio anti-umidità (probabilmente con un essiccante e una carta indicatrice di umidità).

• Condizioni di Stoccaggio:Le buste non aperte dovrebbero essere stoccate a ≤ 30°C e ≤ 60% di Umidità Relativa (UR).
• Esposizione:Una volta che la busta sigillata è aperta, i dispositivi iniziano ad assorbire umidità dall'ambiente.
• Requisito di Baking:Se esposti a condizioni ambientali oltre la shelf life specificata (non dichiarata, ma tipicamente 168 ore per un dispositivo di Livello 3), le parti DEVONO essere sottoposte a baking prima della rifusione per eliminare l'umidità assorbita. Il mancato rispetto può causare \"popcorning\" o delaminazione interna durante il processo di rifusione ad alta temperatura.
• Parametri di Baking (solo una volta):
  • Per parti su nastro: 60°C per ≥ 48 ore.
  • Per parti sfuse: 100°C per ≥ 4 ore o 125°C per ≥ 2 ore.

6. Imballaggio & Informazioni d'Ordine

6.1 Specifiche d'Imballaggio

I dispositivi sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

• Tipo Bobina:Bobina standard da 13 pollici (330 mm) di diametro.
• Quantità per Bobina:1000 pezzi.
• Lunghezza Imballaggio:38.5 metri di nastro portacomponenti per bobina da 22 pollici (questo sembra riferirsi alla lunghezza del nastro, possibilmente per una bobina master più grande).
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):Per quantità residue, la confezione minima è di 250 pezzi.
• Nastro Portacomponenti:Realizzato in lega di polistirene conduttivo nero. Le dimensioni sono conformi agli standard EIA-481. Il nastro ha un limite di curvatura di 1 mm su 250 mm e uno spessore di 0.40 ± 0.05 mm.
• Leader & Trailer:Il nastro include un leader (≥ 400 mm) e un trailer (≥ 40 mm) per l'alimentazione della macchina, con un minimo di 40 mm di spazio tra la fine dei componenti e l'inizio del trailer.

7. Suggerimenti Applicativi & Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Elettronica di Consumo:Display digitali su elettrodomestici, apparecchi audio, ciabatte o caricabatterie.
• Strumentazione:Pannelli di misura, display per apparecchiature di test o interfacce di sistemi di controllo.
• Controlli Industriali:Indicatori di stato, display contatori o letture di parametri su macchinari.
• Aftermarket Automobilistico:Display per strumenti ausiliari o moduli elettronici personalizzati (considerare i requisiti di temperatura estesa).

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie per ogni connessione ad anodo comune. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V e un I_Fobiettivo di 10 mA con V_F~2.4V: R = (5 - 2.4) / 0.01 = 260 Ω. Utilizzare il prossimo valore standard (270 Ω).
• Multiplexing:Per display multi-cifra, può essere utilizzato uno schema di multiplexing in cui gli anodi comuni di cifre diverse sono pilotati sequenzialmente ad alta frequenza, mentre i catodi (segmenti) sono pilotati con il pattern per la cifra attiva. Ciò riduce significativamente il numero di pin I/O richiesti.
• Gestione del Calore:Osservare la curva di derating della corrente per temperature ambiente elevate. Assicurare un'adeguata superficie di rame sul PCB o ventilazione se si opera vicino ai limiti massimi di temperatura o corrente.
• Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato, dovrebbero essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD (Scarica Elettrostatica) durante l'assemblaggio.

8. Confronto Tecnico & Differenziazione

Rispetto ad altri display SMD a cifra singola, i principali fattori di differenziazione del LTS-2806SKG-P sono:

• Tecnologia del Materiale:L'uso di chip AlInGaP offre una maggiore efficienza e potenzialmente una migliore stabilità termica per l'emissione verde rispetto a tecnologie più vecchie come il GaP.
• Luminosità:Un'intensità tipica di oltre 5000 µcd a 20 mA è piuttosto elevata per un display da 0.28 pollici, adatto ad ambienti ben illuminati.
• Contrasto:Il design faccia grigia/segmenti bianchi è ottimizzato per l'alto contrasto, migliorando la leggibilità.
• Package:Il package SMD senza piombo e conforme RoHS si allinea con le moderne normative ambientali e le linee di assemblaggio automatizzate.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

La lunghezza d'onda di picco (λ_p=574 nm) è il picco fisico dello spettro di luce emesso. La lunghezza d'onda dominante (λ_d=571 nm) è la singola lunghezza d'onda che sarebbe percepita dall'occhio umano come avente lo stesso colore. Spesso differiscono leggermente. I progettisti interessati alla corrispondenza dei colori dovrebbero fare riferimento alla lunghezza d'onda dominante.

9.2 Posso pilotare questo display direttamente con un pin di microcontrollore a 3.3V?

No. La tensione diretta (V_F) è tipicamente 2.05-2.6V. Sebbene 3.3V sia superiore, è necessario includere una resistenza limitatrice di corrente. Inoltre, un pin GPIO di un microcontrollore tipicamente non può erogare o assorbire corrente sufficiente (25 mA continuo max per segmento) per il pilotaggio diretto. Utilizzare un transistor o un IC driver LED dedicato.

9.3 Perché ci sono due pin ad anodo comune?

Avere due pin (4 e 9) collegati internamente all'anodo comune consente un layout PCB più flessibile, può aiutare a distribuire la corrente più uniformemente sul display e fornisce ridondanza nel caso in cui un giunto di saldatura sia difettoso.

9.4 Come interpreto il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa \"2:1\"?

Ciò significa che all'interno di un singolo dispositivo, il segmento più luminoso non sarà più del doppio più luminoso del segmento più debole quando pilotato in condizioni identiche (I_F=2mA). Ciò garantisce l'uniformità visiva del numero visualizzato.

10. Studio di Caso Pratico di Progettazione & Utilizzo

Scenario:Progettare una semplice lettura digitale della temperatura per un dispositivo prototipo. Il microcontrollore ha un numero limitato di pin I/O.

Implementazione:Utilizzare una versione a 3 cifre di un display simile (o tre unità LTS-2806SKG-P). Collegare tutti i catodi di segmento corrispondenti (A, B, C, D, E, F, G, DP) insieme attraverso le tre cifre, utilizzando 8 pin del microcontrollore. Collegare l'anodo comune di ogni cifra a un pin separato del microcontrollore tramite un piccolo transistor NPN (es., 2N3904) per gestire la corrente cumulativa più elevata dei segmenti. Il firmware del microcontrollore cicla rapidamente (multiplex) abilitando il transistor dell'anodo di ogni cifra una alla volta mentre invia il pattern del segmento per quella cifra. Una frequenza di refresh di 100 Hz o superiore previene il flicker visibile. Le resistenze limitatrici di corrente sono posizionate sulle linee dell'anodo comune (prima dei transistor). Questo approccio controlla 3 cifre con solo 8+3=11 pin I/O, invece di 8*3=24 pin per il pilotaggio diretto.

11. Introduzione al Principio

Il LTS-2806SKG-P opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di accensione del diodo, gli elettroni dallo strato n-type di AlInGaP si ricombinano con le lacune dallo strato p-type. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che detta direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, verde (~571 nm). Il substrato GaAs non trasparente aiuta a riflettere la luce verso l'esterno, migliorando l'efficienza. Ogni segmento della cifra è formato da uno o più di questi minuscoli chip LED collegati in parallelo o in serie all'interno del package.

12. Tendenze di Sviluppo

L'evoluzione dei display LED SMD come il LTS-2806SKG-P segue le tendenze più ampie dell'optoelettronica:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca in corso nella scienza dei materiali mira a migliorare i lumen per watt (efficacia), riducendo il consumo energetico a parità di luminosità.
• Miniaturizzazione:Sebbene 0.28 pollici sia standard, c'è una domanda per altezze di cifra più piccole in dispositivi ultra-compatti, spingendo i limiti della tecnologia di packaging e dei chip.
• Gamut di Colori Migliorato & Opzioni:I progressi nei materiali fosforici e semiconduttori diretti (come InGaN per blu/verde) possono offrire colori più luminosi e saturi o nuove opzioni di colore in fattori di forma simili.
• Integrazione:I dispositivi futuri potrebbero integrare l'IC driver LED o la logica (es., un decodificatore BCD-a-7 segmenti) direttamente nel package del display, semplificando la progettazione del sistema.
• Prestazioni Termiche Migliorate:Nuovi materiali e design del package per dissipare meglio il calore, consentendo correnti di pilotaggio e luminosità più elevate o una longevità migliorata ad alte temperature ambiente.

Queste tendenze si concentrano sul fornire prestazioni più elevate, maggiore flessibilità di progettazione e maggiore affidabilità in applicazioni sempre più impegnative.