Scheda Tecnica Display LED LTS-4812CKR-PM - Altezza Cifra 0.39 Pollici - Colore Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-4812CKR-PM è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) progettato come display numerico a singola cifra. Utilizza la tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuta su substrato di GaAs per produrre un'emissione di colore rosso super. Il display presenta una facciata grigia con segmenti bianchi, garantendo un alto contrasto per una leggibilità ottimale. La sua applicazione principale è nell'elettronica di consumo, negli strumenti industriali e nei pannelli di controllo dove è richiesto un indicatore numerico compatto, affidabile e luminoso.

1.1 Caratteristiche Principali

• Altezza della Cifra:0.39 pollici (10.0 mm), offre una dimensione del carattere chiara e visibile.
• Uniformità dei Segmenti:Emissione luminosa continua e uniforme su tutti i segmenti per un aspetto omogeneo.
• Efficienza Energetica:Basso consumo energetico, lo rende adatto per dispositivi alimentati a batteria.
• Prestazioni Ottiche:Elevata luminosità e alto rapporto di contrasto garantiscono un'ottima visibilità in varie condizioni di illuminazione.
• Angolo di Visione:Ampio angolo di visione che consente la leggibilità da diverse prospettive.
• Affidabilità:Costruzione a stato solido che assicura una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni.
• Binning:Categorizzato per intensità luminosa, permettendo un abbinamento uniforme della luminosità in applicazioni multi-cifra.
• Conformità Ambientale:Package privo di piombo conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Configurazione del Dispositivo

Questo dispositivo è configurato come display ad anodo comune. Il numero di parte specifico LTS-4812CKR-PM indica una configurazione del punto decimale a destra. Il design ad anodo comune semplifica la progettazione del circuito quando si interfaccia con microcontrollori o circuiti integrati driver che forniscono corrente.

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. L'operazione deve sempre essere mantenuta entro questi limiti.

• 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 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-35°C a +105°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-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 e Ottiche

Le prestazioni tipiche sono misurate a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media (Iv):Varia da un minimo di 201 µcd a un tipico 650 µcd con una corrente diretta (IF) di 1 mA. A 10 mA, l'intensità tipica è 8250 µcd.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):639 nm, definisce il punto di colore primario nello spettro del rosso super.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm, indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):631 nm.
• Tensione Diretta per Chip (VF):Tipicamente 2.6V con un massimo di 2.6V a IF=20mA. Il minimo è 2.0V.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):Massimo 100 µA con una tensione inversa (VR) di 5V. Nota: questa condizione è solo per scopi di test; il dispositivo non è destinato a funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Abbinamento Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per segmenti all'interno di un'area luminosa simile a IF=1mA, garantendo una luminosità uniforme.
• Cross Talk (Interferenza):Specificato come ≤ 2.5%, minimizza l'illuminazione indesiderata dei segmenti adiacenti.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa del LTS-4812CKR-PM è categorizzata in bin per garantire la coerenza. Il codice bin (E, F, G, H, J) corrisponde a un intervallo specifico di intensità luminosa misurata in microcandele (µcd). La tolleranza per ogni bin è +/-15%.

• Bin E:201 - 320 µcd
• Bin F:321 - 500 µcd
• Bin G:501 - 800 µcd
• Bin H:801 - 1300 µcd
• Bin J:1301 - 2100 µcd

Questo sistema consente ai progettisti di selezionare componenti con luminosità strettamente abbinata per display multi-cifra, prevenendo un'illuminazione irregolare.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche, le relazioni sottostanti sono critiche per la progettazione.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):La tecnologia AlInGaP presenta una tensione diretta caratteristica tipicamente attorno a 2.6V a 20mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire tensione sufficiente, considerando le eventuali cadute.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:L'intensità aumenta con la corrente ma non linearmente. Operare nell'intervallo consigliato di 10-20mA fornisce luminosità ed efficienza ottimali.
• Dipendenza dalla Temperatura:Come tutti i LED, l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. La riduzione della corrente continua (0.28 mA/°C sopra i 25°C) è cruciale per la gestione termica in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:La stretta larghezza a mezza altezza (20nm) attorno ai 639nm indica un colore rosso saturo e puro, che è meno suscettibile a variazioni con la corrente o la temperatura rispetto ad altre tecnologie LED.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo si conforma a un footprint SMD standard. Le note dimensionali critiche includono tolleranze di ±0.25mm salvo diversa specifica. I criteri di controllo qualità sono definiti per materiale estraneo, contaminazione dell'inchiostro, bolle all'interno dei segmenti, piegatura del riflettore e sbavature dei perni di plastica (max 0.1 mm).

5.2 Connessioni dei Pin e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a 10 pin. Lo schema circuitale interno mostra una connessione ad anodo comune per tutti i segmenti. Il pinout è il seguente: i Pin 3 e 8 sono Anodi Comuni. I pin rimanenti (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10) sono i catodi rispettivamente per i segmenti E, D, C, DP (punto decimale), B, A, F e G. Il Pin 5 è specificamente per il punto decimale destro (DP).

5.3 Pattern di Saldatura Raccomandato

Viene fornito un disegno del land pattern per garantire la formazione affidabile dei giunti di saldatura durante i processi di rifusione, promuovendo un corretto auto-allineamento e connessione termica ed elettrica.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Istruzioni per Saldatura SMT

Il dispositivo è valutato per un massimo di due cicli di saldatura a rifusione. È obbligatorio un raffreddamento completo a temperatura normale tra il primo e il secondo ciclo.

• Profilo di Saldatura a Rifusione:
  • Pre-riscaldo: 120-150°C
  • Tempo di Pre-riscaldo: Massimo 120 secondi
  • Temperatura di Picco: Massimo 260°C
  • Tempo sopra il liquidus: Massimo 5 secondi
• Saldatura Manuale (Saldatore):Temperatura massima della punta di 300°C per un massimo di 3 secondi per giunto.

6.2 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Il package SMD è sensibile all'umidità. I dispositivi sono spediti in imballaggio anti-umidità con essiccante. Devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa. Una volta aperta la busta sigillata, i componenti iniziano ad assorbire umidità dall'ambiente.

Requisiti di Essiccazione (se esposti):Se i componenti non vengono conservati in un armadio asciutto dopo l'apertura della busta, devono essere essiccati prima della rifusione per prevenire il fenomeno del \"popcorning\" o delaminazione interna durante la saldatura.

• In Rullo: 60°C per ≥48 ore.
• All'Ingrosso: 100°C per ≥4 ore o 125°C per ≥2 ore.

Importante:L'essiccazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare il degrado del package plastico.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è fornito su nastro portatore goffrato avvolto su bobine, compatibile con apparecchiature automatiche pick-and-place.

• Dimensioni della Bobina:Vengono fornite le dimensioni standard della bobina sia per il portatore dei componenti che per la bobina complessiva (es. bobina da 13\" o 22\").
• Nastro Portatore:Realizzato in lega di polistirene nero conduttivo. Le dimensioni sono conformi agli standard EIA-481-D. Le specifiche chiave includono la curvatura (entro 1mm su 250mm) e lo spessore (0.40±0.05mm).
• Quantità di Imballaggio:
  • Componenti per bobina da 13\": 800 pezzi.
  • Lunghezza di imballaggio per bobina da 22\": 44.5 metri.
  • Quantità minima d'ordine per rimanenze: 200 pezzi.
• Nastro di Testa e di Coda:La bobina include un nastro di testa (minimo 400mm) e uno di coda (minimo 40mm) per la manipolazione della macchina.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Elettronica di Consumo:Orologi digitali, display per forni a microonde, display per apparecchi audio.
• Controlli Industriali:Pannellisti, indicatori di processo, display per timer.
• Aftermarket Automobilistico:Quadranti e display ausiliari (soggetti a ulteriore qualificazione per ambienti automobilistici).
• Dispositivi Medici:Semplici display numerici su apparecchiature di monitoraggio non critiche.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie per ogni segmento o un circuito integrato driver LED a corrente costante dedicato. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (Vcc), alla tensione diretta del LED (Vf ~2.6V) e alla corrente diretta desiderata (es. 10-20mA).
• Multiplexing:Per display multi-cifra, è comune uno schema di pilotaggio multiplexato. Il design ad anodo comune è ben adatto a questo. Assicurarsi che la corrente di picco in funzionamento multiplexato non superi il valore massimo assoluto e calcolare la corrente media per rimanere entro il valore continuo.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un layout PCB adeguato per dissipare il calore, specialmente in applicazioni ad alta temperatura ambiente o quando si pilota a correnti più elevate. Seguire la curva di riduzione della corrente sopra i 25°C.
• Protezione ESD:Durante la manipolazione e l'assemblaggio, devono essere osservate le normali precauzioni ESD, come per tutti i dispositivi a semiconduttore.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTS-4812CKR-PM si differenzia grazie all'uso della tecnologia AlInGaP per il colore rosso super.

• vs. LED Rossi Tradizionali GaAsP/GaP:L'AlInGaP offre un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente più elevate a parità di livello di corrente. Fornisce anche una migliore stabilità termica e una durata di vita più lunga.
• vs. LED Rossi ad Alta Efficienza:Sebbene non sia l'efficienza assoluta più alta disponibile, offre un eccellente equilibrio tra prestazioni, costo e affidabilità per applicazioni standard di display numerici.
• Vantaggio Chiave:La combinazione di alta luminosità, buon contrasto (facciata grigia/segmenti bianchi), ampio angolo di visione e imballaggio SMD affidabile in una dimensione di cifra di 0.39 pollici lo rende una scelta versatile per molte applicazioni.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è lo scopo del sistema di binning?

Il sistema di binning garantisce l'uniformità della luminosità tra diversi lotti di produzione e all'interno di un display multi-cifra. Specificando un codice bin (es. Bin G), si garantisce che tutti i segmenti avranno un'intensità luminosa nell'intervallo 501-800 µcd a 1mA, impedendo che una cifra appaia più luminosa o più scura di un'altra.

10.2 Posso pilotare questo display senza una resistenza di limitazione di corrente?

No.I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Collegarli direttamente a una sorgente di tensione farà salire la corrente in modo incontrollato, superando rapidamente i valori massimi e distruggendo il LED. Una resistenza in serie o un driver a corrente costante sono obbligatori.

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

Il package plastico e i materiali interni possono assorbire umidità. Durante la rifusione, questa umidità si trasforma in vapore, potenzialmente causando crepe interne o delaminazione (\"popcorning\"). Il limite di due cicli, con un'adeguata essiccazione se necessaria, è impostato per garantire che l'integrità del package rimanga entro limiti sicuri.

10.4 Cosa significa \"anodo comune\" per il mio progetto di circuito?

In un display ad anodo comune, tutti gli anodi (lati positivi) dei segmenti LED sono collegati insieme internamente. Per illuminare un segmento, si collega il suo pin catodo a una bassa tensione (massa) mentre si applica una tensione positiva al pin dell'anodo comune. Questo è conveniente quando si utilizzano circuiti integrati driver che assorbono corrente (come molti driver per multiplexing).

11. Esempio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un display per orologio a 4 cifre utilizzando il LTS-4812CKR-PM, pilotato da un microcontrollore a 5V con un numero limitato di pin I/O.

Soluzione:Utilizzare uno schema di multiplexing con un circuito integrato driver LED dedicato (es. un MAX7219 o un registro a scorrimento multiplexing simile).

1. Connessione:Collegare i quattro pin anodo comune (i pin 3 e 8 di ogni cifra collegati insieme) a quattro uscite separate del driver configurate come sorgenti di corrente.
2. Linee dei Segmenti:Collegare tutti i catodi dei segmenti corrispondenti (A, B, C, D, E, F, G, DP) in parallelo tra le quattro cifre alle uscite di assorbimento dei segmenti del driver.
3. Impostazione della Corrente:Impostare la corrente costante del driver a un valore come 15mA per segmento. Questo è entro il valore continuo e fornisce una buona luminosità.
4. Multiplexing:Il driver ciclerà rapidamente illuminando ogni cifra una alla volta. Grazie alla persistenza della visione, tutte e quattro le cifre sembreranno accese simultaneamente. Assicurarsi che la frequenza di aggiornamento sia sufficientemente alta (tipicamente >100Hz) per evitare sfarfallio visibile.
5. Resistenze:Il driver a corrente costante elimina la necessità di singole resistenze in serie su ogni segmento.

Questo approccio minimizza l'uso dei pin I/O del microcontrollore fornendo un'illuminazione stabile e uniforme.

12. Principio di Funzionamento

Il LTS-4812CKR-PM è un display a diodi emettitori di luce (LED). Ogni segmento è composto da uno o più chip semiconduttori AlInGaP. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta (che supera la tensione diretta del chip, ~2.6V), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati AlInGaP determina la lunghezza d'onda della luce emessa, in questo caso, nello spettro del rosso super (~639nm di picco). La facciata grigia e i segmenti bianchi agiscono rispettivamente come diffusore e riflettore, per modellare l'emissione luminosa in caratteri numerici riconoscibili.

13. Tendenze Tecnologiche

L'uso dell'AlInGaP per LED rossi/arancioni/gialli rappresenta una tecnologia matura e stabile che offre alta efficienza e affidabilità. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display si concentrano su:

• Miniaturizzazione:Altezze delle cifre e passi dei pixel ancora più piccoli per display ad alta risoluzione.
• Aumento dell'Efficienza:Miglioramenti continui nella scienza dei materiali per ottenere più lumen per watt (lm/W), riducendo il consumo energetico.
• Integrazione:Combinare l'array LED, il circuito di pilotaggio e talvolta un microcontrollore in un unico modulo display intelligente.
• Substrati Flessibili:Ricerca sui LED su circuiti flessibili per fattori di forma innovativi, sebbene ciò sia più rilevante per le tecnologie OLED e micro-LED più recenti che per i tradizionali display segmentati.

Per display numerici a singola cifra standard ed economici, i componenti SMD basati su AlInGaP come il LTS-4812CKR-PM rimangono una soluzione mainstream e affidabile.