Scheda Tecnica Display LED LTS-2807SKG-P - Altezza Cifra 0.2 Pollici - LED Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.4V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-2807SKG-P è un display numerico a cifra singola compatto e ad alte prestazioni, progettato per applicazioni moderne a montaggio superficiale. Presenta un'altezza della cifra di 0.2 pollici (5.08 mm), rendendolo adatto per dispositivi dove lo spazio è limitato ma la leggibilità è essenziale. Il display utilizza la tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) per produrre una luce verde brillante. Questo sistema di materiali è cresciuto su un substrato di GaAs non trasparente, che contribuisce ad un alto contrasto minimizzando la dispersione e la riflessione interna della luce. Il dispositivo ha un aspetto distintivo con faccia grigia e segmenti bianchi, migliorando la definizione del carattere. È categorizzato per intensità luminosa ed è fornito in un package senza piombo conforme alle direttive RoHS, allineandosi con gli standard ambientali globali per i componenti elettronici.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Dimensioni Compatte con Alta Leggibilità:L'altezza della cifra di 0.2 pollici fornisce una chiara lettura numerica in un ingombro minimo, ideale per elettronica di consumo, strumentazione e pannelli di controllo.
• Prestazioni Ottiche Superiori:La tecnologia del chip AlInGaP garantisce alta luminosità ed eccellente contrasto. I segmenti continui e uniformi assicurano un aspetto del carattere coerente e piacevole, senza spazi vuoti o punti deboli.
• Efficienza Energetica:Progettato per bassi requisiti di potenza, è adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico.
• Ampio Angolo di Visione:Il display offre un ampio angolo di visione, garantendo che la lettura numerica rimanga visibile da varie prospettive, aspetto critico per le interfacce utente.
• Alta Affidabilità:Essendo un dispositivo a stato solido, offre una lunga vita operativa, resistenza a urti e vibrazioni e prestazioni costanti nel tempo rispetto ai display meccanici.
• Garanzia di Qualità:I dispositivi sono categorizzati (binning) in base all'intensità luminosa, permettendo ai progettisti di selezionare componenti con livelli di luminosità coerenti per un aspetto uniforme del pannello.

1.2 Configurazione del Dispositivo

Il LTS-2807SKG-P è configurato come display ad anodo comune. Ciò significa che gli anodi di tutti i segmenti LED sono collegati internamente a pin comuni (Pin 3 e Pin 8). I singoli segmenti (A, B, C, D, E, F, G e il punto decimale DP) sono controllati applicando un segnale di massa (basso) ai rispettivi pin catodici. Il numero di parte specifico denota un display verde AlInGaP ad anodo comune con punto decimale a destra. Questa configurazione è comune e semplifica il circuito di pilotaggio, poiché una tensione costante può essere applicata all'anodo comune mentre si multiplexano i segnali catodici per illuminare i diversi segmenti.

2. Parametri e Caratteristiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche e ottiche del dispositivo, fondamentali per la progettazione del circuito e l'integrazione del sistema.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operazione a o vicino a questi limiti non è raccomandata per l'uso normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e degrado accelerato del chip LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA, ma solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo valore è per brevi impulsi ad alta corrente, non per funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente ad un tasso di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe circa 25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Conservazione:-35°C a +105°C. Il dispositivo può resistere a queste temperature estreme durante la conservazione non operativa e all'interno del suo ambiente operativo specificato.
• Temperatura di Saldatura:I terminali possono essere sottoposti a saldatura a stagno a 260°C per un massimo di 3 secondi, misurati 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del package.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. I progettisti dovrebbero usare questi valori come guida per le condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Questa è la misura chiave della luminosità.
  • Il valore tipico è 700 µcd (microcandele) a una corrente diretta (I_F) di 1 mA.
  • A 10 mA, l'intensità tipica aumenta significativamente a 8400 µcd. La relazione tra corrente e emissione luminosa è generalmente lineare nell'intervallo operativo.
  • Si applica una tolleranza di ±15%, il che significa che l'intensità effettiva può variare tra i componenti.
• 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 della luce emessa è massima.
  • Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; una larghezza più stretta significa un colore verde più monocromatico (puro).
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):571 nm (tipico, con una tolleranza di ±1 nm). Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano ed è cruciale per la specifica del colore.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.4 V tipico (2.0 V min, tolleranza ±0.1V) a I_F=20 mA. Questo parametro è vitale per selezionare la resistenza di limitazione della corrente o il driver a corrente costante appropriati. La caduta di tensione è relativamente consistente tra i segmenti grazie all'uso di chip LED identici.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo test è solo per caratterizzazione; il dispositivo non è progettato per operare in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1 tra due segmenti qualsiasi all'interno della stessa cifra quando pilotati a 1 mA. Ciò garantisce uniformità visiva.
• Cross Talk (Diafonia Ottica):Specificato come ≤ 2.5%. Si riferisce all'illuminazione indesiderata di un segmento quando un segmento adiacente è pilotato, causata da dispersione ottica o elettrica interna.

2.3 Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La tensione di ginocchio è intorno a 2.0-2.4V, dopo la quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli incrementi di tensione.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F):Una relazione generalmente lineare, che conferma che l'emissione luminosa è direttamente proporzionale alla corrente di pilotaggio all'interno dell'area di funzionamento sicuro.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. I LED AlInGaP tipicamente hanno buone prestazioni ad alta temperatura rispetto ad altre tecnologie, ma l'emissione diminuisce comunque con il calore.
• Distribuzione Spettrale:Una curva a campana centrata intorno a 574 nm (picco) con una larghezza definita dai 15 nm di larghezza a mezza altezza, confermando l'emissione di colore verde.

3. Informazioni Meccaniche e sul Package

3.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è un package a montaggio superficiale. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specifica.
• I controlli di qualità critici includono limiti su materiale estraneo all'interno dei segmenti (≤10 mils), contaminazione da inchiostro superficiale (≥20 mils accettabile), bolle nei segmenti (≤10 mils) e flessione del package (≤1% della lunghezza del riflettore).
• A causa delle piccole dimensioni del package, il numero di parte stampato sul dispositivo è abbreviato in "2807SKG-P"; il prefisso "LTS" è omesso.

3.2 Configurazione dei Pin e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a 10 pin. Lo schema circuitale interno mostra una struttura ad anodo comune. Il pinout è il seguente:

• Pin 1: Catodo per il segmento E
• Pin 2: Catodo per il segmento D
• Pin 3: Anodo Comune (CA)
• Pin 4: Catodo per il segmento C
• Pin 5: Catodo per il Punto Decimale (DP)
• Pin 6: Catodo per il segmento B
• Pin 7: Catodo per il segmento A
• Pin 8: Anodo Comune (CA)
• Pin 9: Catodo per il segmento F
• Pin 10: Catodo per il segmento G

I Pin 3 e Pin 8 sono collegati internamente. Questo design a doppio anodo aiuta nella distribuzione della corrente totale, riduce la densità di corrente in un singolo pin/traccia PCB e può migliorare la dissipazione termica dal package. L'identificazione corretta della polarità è cruciale durante il layout PCB e il montaggio per prevenire danni.

3.3 Pattern di Saldatura Consigliato (Footprint)

Viene fornito un land pattern (footprint) consigliato per il progetto PCB. Rispettare questo pattern garantisce una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e allineamento durante il processo di saldatura a rifusione. Il pattern include tipicamente dimensioni e spaziatura dei pad che tengono conto del volume della pasta saldante e dello sfiato termico.

4. Montaggio, Manipolazione e Affidabilità

4.1 Istruzioni per la Saldatura SMT

Il dispositivo è progettato per la saldatura a rifusione. I parametri critici devono essere controllati per prevenire danni termici.

• Profilo di Rifusione:È consentito un massimo di due cicli di rifusione. È richiesto un periodo di raffreddamento a temperatura ambiente normale tra i cicli.
  • Preriscaldamento: 120–150°C per un massimo di 120 secondi.
  • Temperatura di Picco: Massimo 260°C.
  • Tempo sopra il liquidus: Massimo 5 secondi alla temperatura di picco.
• Saldatura Manuale:Se necessario, un saldatore può essere usato una sola volta, con una temperatura della punta non superiore a 300°C e un tempo di contatto limitato a un massimo di 3 secondi.

4.2 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

Come la maggior parte dei componenti SMD con package plastico, questo display è sensibile all'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" (crepe nel package) durante la rifusione.

• Conservazione:Le buste anti-umidità non aperte devono essere conservate a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa.
• Essiccazione:Se la busta viene aperta o le parti sono esposte ad ambienti umidi oltre i limiti specificati, devono essere essiccate prima della rifusione per rimuovere l'umidità.
  • Parti su bobina: Essiccare a 60°C per ≥48 ore.
  • Parti sciolte (sfuse): Essiccare a 100°C per ≥4 ore o a 125°C per ≥2 ore.
• Importante:L'essiccazione dovrebbe essere eseguita una sola volta per evitare ulteriore stress termico sul package.

4.3 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è fornito su nastro e bobina per il montaggio automatizzato.

• Dimensioni della Bobina:Fornite per compatibilità con le attrezzature standard pick-and-place (es. bobine da 13 pollici o 22 pollici).
• Nastro Portacomponenti:Realizzato in lega di polistirene conduttivo nero. Le dimensioni sono conformi agli standard EIA-481-D. Le specifiche chiave includono una tolleranza cumulativa del passo dei fori di trascinamento a 10 fori di ±0.20 mm e una curvatura entro 1 mm su 250 mm.
• Quantità di Imballaggio:Una bobina standard da 13 pollici contiene 1000 pezzi. Una bobina da 22 pollici contiene 56.5 metri di nastro. La quantità minima d'ordine per bobine residue è di 250 pezzi.
• Nastro di Testa/Coda:Include sezioni di testa minima di 400mm e di coda di 40mm per facilitare il caricamento della macchina.

5. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

5.1 Ambito di Applicazione e Avvertenze

Il display è destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari in applicazioni d'ufficio, di comunicazione e domestiche. Non è progettato o qualificato per sistemi critici per la sicurezza (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti) dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute. Per tali applicazioni, la consultazione con il produttore è obbligatoria.

5.2 Progetto del Circuito di Pilotaggio

Un progetto corretto è essenziale per l'affidabilità e le prestazioni.

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta al valore continuo raccomandato (es. 10-20 mA per una luminosità tipica). Superare i valori massimi assoluti porta a una grave degradazione dell'emissione luminosa e a guasti prematuri.
• Gestione Termica:La corrente diretta deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente, come specificato nei Valori Massimi Assoluti. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o altri dissipatori di calore se si opera in ambienti ad alta temperatura.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Il circuito di pilotaggio dovrebbe incorporare una protezione (es. un diodo in serie o in parallelo) per prevenire l'applicazione di tensione inversa ai segmenti LED, che potrebbe danneggiarli.
• Multiplexing:Per applicazioni multi-cifra, questo display ad anodo comune è ben adatto per il pilotaggio multiplexato. La frequenza di refresh deve essere sufficientemente alta (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile.

5.3 Scenari Applicativi Tipici

• Elettronica di Consumo:Orologi digitali, display per forni a microonde, display per apparecchi audio.
• Strumentazione:Pannelli di misura, apparecchiature di test, dispositivi di misura portatili.
• Controlli Industriali:Indicatori per il controllo di processo, display per timer, display per contatori.
• Aftermarket Automobilistico:Display interni non critici (es. per sistemi audio).

6. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ad altri display a cifra singola, il LTS-2807SKG-P offre vantaggi specifici:

• vs. Display Rossi GaAsP/GaP più Vecchi:La tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta (più luce per mA), migliori prestazioni ad alta temperatura e un colore verde più saturo.
• vs. Display Blu/Bianchi InGaN:Il LED verde AlInGaP ha tipicamente una tensione diretta più bassa (~2.4V vs. ~3.2V+ per InGaN), potenzialmente semplificando il progetto dell'alimentazione in sistemi a bassa tensione.
• vs. Display con Cifre più Grandi:La dimensione di 0.2 pollici offre un equilibrio tra leggibilità e risparmio di spazio su scheda, posizionandosi tra le cifre più piccole da 0.15 pollici e quelle più grandi da 0.3 o 0.5 pollici.
• vs. Display non Categorizzati:La categorizzazione per intensità luminosa è un differenziatore chiave per applicazioni che richiedono una luminosità uniforme del pannello, riducendo la necessità di calibrazione manuale o regolazione della corrente per cifra.

7. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è lo scopo dei due pin di anodo comune (3 e 8)?

R1: Sono collegati internamente. Avere due pin aiuta a distribuire la corrente totale dell'anodo, riduce la densità di corrente in un singolo pin/traccia PCB e può migliorare la dissipazione termica dal package.

D2: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R2: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente. Per un'alimentazione a 5V e una V_F tipica di 2.4V, se si desidera una corrente di 10 mA attraverso un segmento, il valore della resistenza sarebbe R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohm. Una resistenza da 270 Ohm è un valore standard vicino a questo calcolo.

D3: Perché c'è un limite sul numero di cicli di rifusione?

R3: Multipli cicli di rifusione sottopongono il package plastico e i bond interni dei fili a ripetuti stress termici, che possono portare a delaminazione, crepe o rottura dei bond, compromettendo l'affidabilità.

D4: Cosa significa "categorizzato per intensità luminosa" nella pratica?

R4: Il produttore testa e suddivide i display in diversi bin di luminosità (es. un bin ad alta luminosità e uno standard). Quando si ordina, si può specificare un codice bin per assicurarsi che tutti i display nel lotto abbiano una luminosità molto simile, evitando variazioni evidenti nel display del proprio prodotto.

8. Caso di Studio di Progettazione

Scenario:Progettazione di un timer digitale compatto per un elettrodomestico da cucina.

Requisiti:Lettura chiara a 1 cifra (0-9), basso consumo energetico, funzionamento affidabile fino a 60°C di temperatura ambiente e compatibilità con il montaggio automatizzato.

Soluzione:Il LTS-2807SKG-P è una scelta ideale.

1. Progetto del Circuito:Un microcontrollore con sufficienti pin I/O pilota il display in una configurazione statica (non multiplexata) per semplicità. Una resistenza di limitazione della corrente è posizionata sulla linea dell'anodo comune. La corrente diretta è impostata a 8 mA (ridotta da 25 mA considerando i 60°C ambientali, utilizzando il fattore di riduzione di 0.28 mA/°C). Ciò fornisce una luminosità adeguata garantendo al contempo affidabilità a lungo termine.
2. Layout PCB:Viene utilizzato il pattern di saldatura consigliato. Vengono aggiunte connessioni di sfiato termico ai pad dell'anodo per facilitare la saldatura mantenendo un buon percorso termico verso un piano di massa per la dissipazione del calore.
3. Montaggio:I componenti sono posizionati utilizzando una macchina pick-and-place dal nastro e bobina forniti. Viene utilizzato un profilo di rifusione standard senza piombo con una temperatura di picco di 245°C, ben all'interno del limite specificato di 260°C.
4. Risultato:Il prodotto finale presenta un display numerico luminoso, uniforme e affidabile che soddisfa tutti i requisiti di dimensioni, prestazioni e producibilità.

9. Tendenze Tecnologiche e di Mercato

Tecnologia AlInGaP:Questo sistema di materiali, introdotto negli anni '90, ha rivoluzionato i LED rossi, arancioni e gialli ad alta luminosità e successivamente i LED verdi efficienti. Rimane la tecnologia dominante per i LED verdi ad alte prestazioni nell'intervallo 560-590 nm grazie alla sua efficienza superiore e stabilità termica rispetto alle tecnologie più vecchie.

Direzione del Mercato:La tendenza per i componenti indicatori e display SMD continua verso:

• Miniaturizzazione:Package ancora più piccoli con luminosità mantenuta o migliorata.
• Maggiore Efficienza:Più lumen per watt, riducendo il consumo energetico e il carico termico.
• Affidabilità Migliorata:Materiali del package e processi produttivi migliorati per una vita più lunga in ambienti impegnativi.
• Integrazione:Combinazione del display LED con driver IC o microcontrollori in moduli multi-chip (MCM) o soluzioni system-in-package (SiP) per semplificare la progettazione del prodotto finale.

Il LTS-2807SKG-P rappresenta un prodotto maturo e ben ottimizzato in questo panorama in evoluzione, offrendo un collaudato equilibrio tra dimensioni, prestazioni e costo per un'ampia gamma di applicazioni.