Scheda Tecnica Display LED LTS-5825CTB-PR - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Blu InGaN - Tensione Diretta 3.8V - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-5825CTB-PR è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) progettato come display alfanumerico a cifra singola. La sua funzione principale è fornire un output chiaro e luminoso di caratteri numerici e alfanumerici limitati nelle apparecchiature elettroniche. La tecnologia di base utilizza materiale semiconduttore Nitruro di Gallio e Indio (InGaN) cresciuto su un substrato di zaffiro, responsabile della sua efficiente emissione di luce blu. Il dispositivo presenta una faccia grigia e segmenti bianchi, migliorando il contrasto e la leggibilità. È classificato come display di tipo Anodo Comune, il che significa che gli anodi di tutti i segmenti LED sono collegati internamente, semplificando la progettazione del circuito per il multiplexing.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Dimensione della Cifra:Un'altezza del carattere di 0.56 pollici (14.22 mm) offre un'ottima visibilità per distanze di visione medio-breve.
• Prestazioni Ottiche:Offre alta luminosità e alto contrasto, facilitati da segmenti uniformi e continui che garantiscono un'illuminazione coerente su tutto il carattere.
• Angolo di Visione:Fornisce un ampio angolo di visione, rendendo il display leggibile da varie posizioni.
• Efficienza Energetica:Richiede una bassa potenza, contribuendo a progetti energeticamente efficienti.
• Affidabilità:Beneficia dell'affidabilità dello stato solido senza parti in movimento, portando a una lunga vita operativa.
• Controllo Qualità:I dispositivi sono categorizzati (binning) per intensità luminosa, consentendo un abbinamento coerente della luminosità nelle applicazioni multi-cifra.
• Conformità Ambientale:Il package è senza piombo e conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Applicazioni Target e Mercato

Questo display è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie. Le aree di applicazione tipiche includono dispositivi per l'automazione d'ufficio (es. fotocopiatrici, stampanti), apparecchiature di comunicazione, elettrodomestici, pannelli strumentazione ed elettronica di consumo dove sono richiesti display numerici chiari. È adatto per applicazioni che richiedono affidabilità, buona visibilità e un fattore di forma compatto. I progettisti dovrebbero consultare per applicazioni che coinvolgono requisiti di affidabilità eccezionali, come in sistemi aeronautici, medicali o critici per la sicurezza.

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. Non è consigliabile far funzionare il dispositivo continuamente a o vicino a questi limiti.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:30 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 & Stoccaggio:-35°C a +105°C.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Da 8600 a 28500 µcd (microcandele) a una corrente diretta (I_F) di 10mA. Si applica una tolleranza del 15% a questa misurazione.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):468 nm (nanometri), indica il punto di massima emissione di luce nello spettro blu.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):470 nm, che è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, con una tolleranza di ±1 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):25 nm, definisce la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce blu emessa.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):Da 3.3V a 3.8V a I_F=5mA, con una tolleranza di ±0.1V. Questo è un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Nota: questa è una condizione di test; il dispositivo non è progettato per funzionamento continuo in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Abbinamento Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per segmenti all'interno di un'area luminosa simile, garantendo uniformità visiva.
• Diafonia (Crosstalk):Specificato come ≤ 2.5%, minimizza l'illuminazione indesiderata dei segmenti adiacenti spenti.

2.3 Sensibilità alle Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono suscettibili ai danni da scariche elettrostatiche. La scheda tecnica raccomanda vivamente di implementare misure di controllo ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio:

• Utilizzare braccialetti o guanti antistatici collegati a terra.
• Assicurarsi che tutte le postazioni di lavoro, gli strumenti e le strutture di stoccaggio siano correttamente messi a terra.
• Impiegare ionizzatori per neutralizzare le cariche statiche che possono accumularsi sul package plastico.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

L'LTS-5825CTB-PR utilizza un sistema di categorizzazione principalmente perl'Intensità Luminosa. I dispositivi vengono testati e suddivisi in bin in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (10mA). Ciò consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità abbinati, fondamentale per applicazioni multi-cifra per evitare un aspetto irregolare. L'intervallo di intensità specificato è 8600-28500 µcd. Sebbene non sia esplicitamente dettagliato per la lunghezza d'onda in questo documento, la stretta tolleranza sulla lunghezza d'onda dominante (±1 nm) garantisce intrinsecamente una buona coerenza di colore da dispositivo a dispositivo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche, essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo fornito, tipicamente includono:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione non lineare, cruciale per determinare la tensione di pilotaggio richiesta per una corrente desiderata.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente, aiutando a ottimizzare il compromesso tra luminosità e consumo energetico/calore.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, vitale per la gestione termica nell'applicazione.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, conferma le lunghezze d'onda di picco e dominante e la larghezza spettrale.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo si conforma a un'impronta SMD specifica. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm. Sono in atto 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 bava plastica dei pin è limitata a un massimo di 0.14 mm.

5.2 Configurazione Pin e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a 10 pin. Lo schema circuitale interno mostra un'architettura ad Anodo Comune. Il pinout è il seguente: Pin 3 e Pin 8 sono Anodi Comuni. I Pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 e 10 sono Catodi rispettivamente per i segmenti E, D, C, DP (punto decimale), B, A, F e G. Il Pin 5 è specificamente per il catodo del punto decimale destro.

5.3 Pattern di Saldatura Raccomandato

Viene fornita un'impronta raccomandata (land pattern) per la progettazione del PCB per garantire una formazione affidabile dei giunti di saldatura e un corretto allineamento meccanico durante il processo di rifusione. Rispettare questo pattern è critico per la resa produttiva.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è adatto per la saldatura a rifusione. I parametri critici sono:

• Preriscaldamento:120–150°C.
• Tempo di Preriscaldamento:Massimo 120 secondi.
• Temperatura di Picco:Massimo 260°C.
• Tempo Sopra Liquido:Massimo 5 secondi.
• Numero di Cicli di Rifusione:Massimo 2 volte. L'assemblaggio deve raffreddarsi a temperatura normale tra il primo e il secondo processo di saldatura.

6.2 Saldatura Manuale (a Stagno)

Se è necessaria la saldatura manuale, la temperatura del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di saldatura per giunto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi.

6.3 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

Il package SMD è sensibile all'umidità. I dispositivi sono spediti in imballaggio a tenuta d'umidità con essiccante. Dovrebbero essere stoccati a ≤ 30°C e ≤ 60% di Umidità Relativa. Una volta aperta la busta sigillata, i dispositivi iniziano ad assorbire umidità dall'ambiente. Se il tempo di esposizione supera i limiti specificati (non dettagliati in questo estratto), o se i componenti non sono stoccati in un armadio asciutto, essidevono essere essiccatiprima della rifusione per prevenire crepe da "popcorn" o delaminazione durante la saldatura. Le condizioni di essiccazione sono: 60°C per ≥48 ore (in bobina), o 100°C per ≥4 ore / 125°C per ≥2 ore (sfusi). L'essiccazione dovrebbe essere eseguita una sola volta.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche d'Imballaggio

I dispositivi sono forniti su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Il nastro portante è realizzato in lega di polistirene conduttivo nero. L'imballaggio è conforme agli standard EIA-481-D. Le specifiche chiave della bobina includono una lunghezza di imballaggio di 44.5 metri per bobina da 22 pollici, contenente 700 pezzi per bobina da 13 pollici. Si applica una quantità minima di imballaggio di 200 pezzi per ordini di rimanenze. Il nastro include sezioni di testa e di coda (minimo 400mm e 40mm, rispettivamente) per facilitare l'alimentazione della macchina.

7.2 Interpretazione del Codice Articolo

Il codice articolo LTS-5825CTB-PR può essere decodificato come: LTS (famiglia prodotto), 5825 (probabilmente un identificatore di serie/modello), C (probabilmente codice colore per blu), T (tipo di package), B (bin di luminosità o variante), PR (può indicare punto decimale destro).

8. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

8.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Essendo un display ad anodo comune, gli anodi (pin 3 & 8) dovrebbero essere collegati alla tensione di alimentazione positiva (V_CC). I singoli segmenti vengono accesi facendo scorrere corrente attraverso i rispettivi pin catodo verso massa. La tensione diretta (V_F) di 3.3-3.8V deve essere considerata quando si seleziona la tensione di alimentazione. È richiesta una resistenza limitatrice di corrente in serie con ogni catodo (o si può usare un driver a corrente costante) per impostare la corrente diretta (I_F) al livello desiderato, tipicamente tra 5-20 mA, bilanciando luminosità e longevità. Per il multiplexing di più cifre, gli anodi comuni vengono commutati sequenzialmente ad alta frequenza.

8.2 Gestione Termica

La riduzione lineare della corrente diretta continua (0.28 mA/°C sopra i 25°C) evidenzia l'importanza della gestione termica. In ambienti ad alta temperatura o applicazioni ad alto ciclo di lavoro, la corrente massima effettiva deve essere ridotta di conseguenza. Un'adeguata area di rame sul PCB e una ventilazione aiutano a dissipare il calore.

8.3 Integrazione Ottica

La faccia grigia e i segmenti bianchi forniscono un contrasto intrinseco. Per un ulteriore miglioramento, considerare l'aggiunta di un filtro a densità neutra o di un diffusore colorato. L'ampio angolo di visione lo rende adatto per applicazioni in cui l'utente potrebbe non essere direttamente di fronte al display.

9. Confronto e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi GaAsP o display LED a foro passante più grandi, l'LTS-5825CTB-PR offre diversi vantaggi:Fattore di Forma Più Piccolo:Il package SMD risparmia spazio significativo sul circuito stampato e consente design a profilo più basso.Maggiore Efficienza:La tecnologia InGaN fornisce una luminosità maggiore a correnti più basse.Migliore Affidabilità:La costruzione a stato solido e il robusto package SMD migliorano la resistenza a urti e vibrazioni.Facilità di Assemblaggio:Compatibile con processi di prelievo e posizionamento automatizzati ad alta velocità e saldatura a rifusione, riducendo i costi di produzione. Il suo principale elemento di differenziazione all'interno della sua categoria è la combinazione specifica di altezza cifra 0.56 pollici, colore blu, configurazione ad anodo comune e le dettagliate specifiche di prestazione e controlli qualità documentati.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R1: La lunghezza d'onda di picco (λ_p=468 nm) è il punto di massima potenza spettrale in uscita. La lunghezza d'onda dominante (λ_d=470 nm) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito del LED. Sono spesso vicine ma non identiche.

D2: Posso pilotare questo display con un'alimentazione a 5V?

R2: Sì, ma devi usare una resistenza limitatrice di corrente in serie per ogni segmento. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione a 5V, V_Fdi 3.5V, e I_Fdi 10mA, R = (5 - 3.5) / 0.01 = 150 Ω.

D3: Perché il numero di cicli di rifusione è limitato a due?

R3: L'esposizione ripetuta alle alte temperature di saldatura può causare stress termico sull'attacco del die interno, sui bond dei fili e sul package plastico, potenzialmente portando a un'affidabilità ridotta o a guasti. Il limite garantisce l'integrità a lungo termine del dispositivo.

D4: Cosa succede se non essicco una bobina esposta all'umidità prima della rifusione?

R4: L'umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente durante il profilo di rifusione ad alta temperatura, creando un'alta pressione interna. Ciò può causare crepe nel package ("popcorning"), delaminazione interna o danni ai fili di bond, risultando in guasti immediati o latenti.

11. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettazione del Display per un Multimetro Digitale.Un progettista necessita di un display a cifra singola luminoso e affidabile per un multimetro compatto. Viene selezionato l'LTS-5825CTB-PR. Vengono utilizzati quattro display per mostrare fino a 1999 conteggi. Il microcontrollore utilizza una tecnica di multiplexing: imposta il pattern per la cifra 1 sulle linee catodo, abilita l'anodo comune per la cifra 1, attende un breve tempo, quindi disabilita la cifra 1, imposta il pattern per la cifra 2, abilita il suo anodo, e così via, ciclando rapidamente. La corrente per ogni segmento è impostata a 8 mA tramite resistenze, fornendo una luminosità adeguata con basso consumo energetico. La faccia grigia garantisce un buon contrasto sotto il vetro protettivo del multimetro. I dispositivi sono approvvigionati dallo stesso bin di intensità luminosa per garantire una luminosità uniforme su tutte e quattro le cifre.

12. Introduzione al Principio Tecnico

L'emissione di luce si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Il materiale attivo è il Nitruro di Gallio e Indio (InGaN). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 3.3V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (pozzo quantico). Quando un elettrone si ricombina con una lacuna, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotone. La composizione specifica della lega InGaN determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, blu (~470 nm). Il substrato di zaffiro fornisce un modello cristallino per la crescita degli strati InGaN di alta qualità.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Questo dispositivo rappresenta un'applicazione matura della tecnologia LED blu InGaN. La tendenza nei display SMD alfanumerici è verso una maggiore densità di pixel (multi-cifra e matrice di punti in un unico package), capacità a colori completi (integrando chip rosso, verde e blu) e un consumo energetico ancora più basso. C'è anche una tendenza verso soluzioni chip-on-board (COB) e driver integrati che riducono il numero di componenti esterni. Inoltre, i progressi nella tecnologia a conversione di fosfori consentono a singoli chip blu o UV di produrre luce bianca o altri colori, ampliando le possibilità applicative. I principi di efficienza, affidabilità e miniaturizzazione osservati in questo componente continuano a guidare l'innovazione in tutta l'industria LED.