Scheda Tecnica Display LED LTS-2807CKD-P - Altezza Cifra 0.2 Pollici - Iper Rosso - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-2807CKD-P è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) progettato come display numerico a cifra singola. La sua funzione principale è fornire un'indicazione numerica chiara e affidabile in un package compatto e moderno, adatto per processi di assemblaggio automatizzati. Il dispositivo utilizza avanzati strati epitassiali di AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuti su un substrato di GaAs per produrre la caratteristica emissione iper rossa. Questa tecnologia dei materiali è scelta per la sua efficienza e stabilità nella produzione di luce rossa ad alta luminosità. Il design visivo presenta un frontale grigio con marcature dei segmenti bianche, una combinazione progettata per massimizzare il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione, rendendolo adatto per elettronica di consumo, pannelli strumentazione e interfacce di controllo industriale dove lo spazio è limitato e la leggibilità è critica.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il prodotto è definito da diverse caratteristiche chiave di prestazioni e affidabilità che lo differenziano nel mercato dei display di piccolo formato.

• Form Factor Compatto:Un'altezza della cifra di 0.2 pollici (5.08 mm) consente l'integrazione in PCB densamente popolati senza sacrificare le dimensioni dei numeri.
• Prestazioni Ottiche:Il display offre alta luminosità ed eccellente contrasto, facilitati dai chip AlInGaP e dal design grigio su bianco. Un ampio angolo di visione garantisce la visibilità da varie posizioni.
• Uniformità dei Segmenti:I segmenti sono progettati per un'illuminazione continua e uniforme, prevenendo punti caldi o aree scure che possono compromettere l'aspetto del carattere.
• Efficienza Energetica:Ha un basso requisito di potenza, contribuendo a un consumo energetico complessivo del sistema inferiore.
• Qualità e Affidabilità:Il dispositivo vanta un'affidabilità allo stato solido ed è categorizzato per intensità luminosa, il che significa che le unità sono selezionate per una luminosità uniforme. È inoltre costruito come un package senza piombo in conformità con le direttive ambientali RoHS.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del dispositivo in condizioni definite.

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.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e guasto catastrofico.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo è per brevi lampi ad alta intensità.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.28 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) aumenta sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima sarebbe circa 25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA.
• Intervalli di Temperatura:L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è -35°C a +105°C.
• Tolleranza alla Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a stagno a 260°C per 3 secondi, con la punta del saldatore posizionata almeno 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri prestazionali tipici misurati a Ta=25°C, che rappresentano il comportamento atteso in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa (Iv):L'emissione luminosa dipende dalla corrente. A una corrente diretta (I_F) di 1 mA, l'intensità varia da 201 a 650 µcd (microcandele). A 10 mA, il valore tipico sale a 8250 µcd. A queste misure si applica una tolleranza di ±15%.
• Caratteristiche della Lunghezza d'Onda:Il dispositivo emette nello spettro iper rosso. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λ_p) è 650 nm. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è 639 nm con una tolleranza di ±1 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è 20 nm, indicando l'ampiezza della lunghezza d'onda della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente 2.6V a I_F=20 mA, con una tolleranza di ±0.1V. Il minimo specificato è 2.05V.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è progettato per funzionamento continuo in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:Un rapporto massimo di 2:1 per segmenti all'interno di un'area luminosa simile a I_F=1 mA. Questo specifica la massima variazione di luminosità consentita tra i segmenti.
• Cross Talk (Diafonia):Specificato come ≤ 2.5%, riferendosi all'illuminazione indesiderata di un segmento non selezionato quando un segmento adiacente è pilotato.

3. Sistema di Selezione e Classificazione

La scheda tecnica indica che il prodotto è "categorizzato per intensità luminosa", il che implica un processo di selezione.

• Selezione per Intensità Luminosa:I dispositivi vengono testati e suddivisi in lotti in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (es. 1 mA o 10 mA). Ciò garantisce ai progettisti di ricevere LED con livelli di luminosità uniformi per un aspetto del display omogeneo.
• Selezione per Lunghezza d'Onda:Sebbene non dichiarato esplicitamente come selezione, la stretta tolleranza sulla lunghezza d'onda dominante (±1 nm) indica un controllo di processo rigoroso, risultando in un'emissione di colore molto uniforme su tutte le unità.
• Ordinamento per Tensione Diretta:La tolleranza specificata di V_Fdi ±0.1V suggerisce che i componenti siano probabilmente selezionati per soddisfare questo parametro elettrico, contribuendo a un comportamento uniforme del circuito di pilotaggio.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto PDF fornito faccia riferimento a curve tipiche ma non le mostri, l'analisi standard per un tale dispositivo includerebbe:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostrerebbe la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente, con la tensione di ginocchio intorno a 2.0-2.2V per i LED rossi AlInGaP.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_v-I_F):Ci si aspetta che sia quasi lineare a correnti più basse, potenzialmente mostrando effetti di saturazione a correnti più elevate a causa del decadimento termico e dell'efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostrerebbe la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, un fattore critico per l'affidabilità del progetto.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità rispetto alla lunghezza d'onda, centrato a 650 nm (picco) con una semilarghezza di 20 nm, confermando il punto di colore iper rosso.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un'impronta SMD definita. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specificazione. Sono indicate specifiche controlli di qualità, come limiti su materiale estraneo, contaminazione da inchiostro, bolle all'interno dell'area del segmento e sbavature dei pin di plastica. A causa delle piccole dimensioni del package, la marcatura del componente è abbreviata in "2807CKD-P" (il prefisso "LTS" è omesso).

5.2 Circuito Interno e Pinout

Il dispositivo ha una configurazione adanodo comune. Lo schema del circuito interno mostra dieci pin corrispondenti alle seguenti connessioni: Due pin sono dedicati come anodi comuni (pin 3 e 8). I rimanenti pin sono catodi individuali per i segmenti A, B, C, D, E, F, G e il punto decimale (DP). Il pin 1 è elencato come "Nessuna Connessione". Questa configurazione richiede un driver che fornisca corrente ai pin dell'anodo comune e che assorba corrente ai singoli pin del catodo per illuminare i segmenti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Istruzioni per Saldatura SMT

Il dispositivo è progettato per processi di saldatura a rifusione. Una restrizione critica è che il numero di cicli del processo di rifusione deve essere inferiore a due. Se è necessaria una seconda rifusione (es. per assemblaggio su doppia faccia), la scheda deve essere raffreddata a temperatura normale tra il primo e il secondo processo.

• Profilo di Rifusione (Max 2 cicli):Preriscaldamento a 120-150°C per un massimo di 120 secondi. La temperatura di picco non deve superare i 260°C.
• Saldatura Manuale (Max 1 ciclo):Se si utilizza un saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi.

6.2 Pattern di Saldatura Raccomandato

Viene fornito un land pattern (impronta) per il design del PCB. Rispettare questo pattern è essenziale per la formazione affidabile dei giunti di saldatura, il corretto allineamento e la gestione termica durante la rifusione.

6.3 Sensibilità all'Umidità e Conservazione

I componenti sono spediti in imballaggio anti-umidità. Devono essere conservati a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa (UR). Una volta aperta la busta sigillata, i componenti iniziano ad assorbire umidità dall'ambiente. Se non vengono utilizzati immediatamente e non sono conservati in un armadio asciutto (

• Condizioni di Baking:Se i componenti sono su bobina: 60°C per ≥48 ore. Se i componenti sono sfusi: 100°C per ≥4 ore o 125°C per ≥2 ore. Il baking deve essere eseguito una sola volta.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è fornito su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

• Dimensioni della Bobina:Fornite sia per il nastro portacomponenti che per la bobina complessiva (ad esempio, sono indicate opzioni per bobine da 13 pollici e 22 pollici).
• Nastro Portacomponenti:Realizzato in lega di polistirene conduttivo nero. Le dimensioni sono conformi agli standard EIA-481-D. Lo spessore del nastro è 0.30 ±0.05 mm.
• Quantità di Imballaggio:Una bobina standard da 13" contiene 1000 pezzi. Una bobina da 22" contiene una lunghezza di nastro per 56.5 metri. La quantità minima d'ordine per bobine residue è di 250 pezzi.
• Nastro di Testa e di Coda:La bobina include un nastro di testa (minimo 400mm) e uno di coda (minimo 40mm) per l'alimentazione della macchina.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Uso Previsto e Limitazioni

Il display è progettato per apparecchiature elettroniche ordinarie in applicazioni d'ufficio, di comunicazione e domestiche. Non è classificato per applicazioni critiche per la sicurezza o ad alta affidabilità dove un guasto potrebbe mettere in pericolo vite o salute (es. aviazione, sistemi medici) senza preventiva consultazione e potenziale qualifica.

8.2 Regole Critiche di Progetto

• Protezione del Circuito di Pilotaggio:Il circuito di pilotaggiodeveincludere protezione contro tensioni inverse e transitori di tensione, poiché questi possono danneggiare istantaneamente le giunzioni LED.
• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione di corrente in serie o un driver a corrente costante. Non collegare mai il LED direttamente a una sorgente di tensione. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_alim), alla tensione diretta del LED (V_F~2.6V) e alla corrente diretta desiderata (I_F). Formula: R = (V_alim- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Osservare le regole di dissipazione di potenza e derating della corrente. Operare a correnti o temperature ambiente superiori ai limiti raccomandati accelererà il degrado dell'emissione luminosa (deprezzamento dei lumen) e può causare guasti prematuri. Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche se si opera vicino ai valori massimi.
• Multiplexing:Per display multi-cifra che utilizzano il multiplexing, assicurarsi che la corrente di picco in modalità pulsata non superi il valore massimo assoluto di 60 mA e calcolare la corrente media per rimanere entro il valore della corrente continua.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), la tecnologia AlInGaP nel LTS-2807CKD-P offre un'efficienza luminosa significativamente maggiore, risultando in una luminosità superiore a parità di corrente in ingresso. Inoltre, tipicamente fornisce una migliore stabilità della lunghezza d'onda in funzione della temperatura e della durata di vita. Rispetto ad alcuni display a segmenti bianchi che utilizzano un filtro colorato su un LED blu/bianco, il chip monocromatico AlInGaP offre una saturazione del colore pura e una potenziale efficienza più alta per il colore rosso target. Il suo package SMD offre una maggiore robustezza meccanica e idoneità per la produzione automatizzata ad alto volume rispetto ai display LED a foro passante.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Basate sui Parametri Tecnici

D: Che valore di resistenza devo usare con un'alimentazione a 5V?

R: Per una tensione diretta tipica di 2.6V e una corrente desiderata di 10 mA, il calcolo è: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohm. Utilizzare il valore standard più vicino (es. 240Ω o 220Ω). Verificare sempre la corrente effettiva nel circuito.

D: Posso pilotarlo con 20 mA in modo continuo?

R: Sì, 20 mA è inferiore al massimo di 25 mA a 25°C. Tuttavia, è necessario verificare la temperatura ambiente. Se l'ambiente operativo è superiore a 25°C, è necessario applicare il derating della corrente. A 70°C, la corrente massima sarebbe 25 mA - (0.28 mA/°C * 45°C) ≈ 12.4 mA.

D: Perché è importante il valore della corrente inversa se non dovrei farlo funzionare in inversa?

R: È un indicatore di qualità e di dispersione. Un'elevata corrente inversa può segnalare una giunzione difettosa. Il valore informa anche sul livello di protezione necessario; qualsiasi evento di polarizzazione inversa che superi i 5V o causi una corrente superiore a 100 µA è dannoso.

D: Cosa significa "rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa 2:1" per il mio progetto?

R: Significa che il segmento più debole in una cifra non può essere meno della metà luminoso del segmento più luminoso nelle stesse condizioni di test. Ciò garantisce uniformità visiva. Per applicazioni critiche, è possibile selezionare da un lotto con tolleranze più strette.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un display a cifra singola per la lettura della temperatura in un elettrodomestico.

Il LTS-2807CKD-P è una scelta ideale. I pin di porta del microcontrollore (MCU) possono assorbire corrente (collegati ai catodi dei segmenti). Un singolo transistor PNP o un driver IC dedicato può fornire corrente al pin dell'anodo comune. Il firmware dell'MCU implementa un decodificatore a 7 segmenti e un timer di multiplexing se vengono utilizzate più cifre. Il frontale grigio/segmenti bianchi fornisce un eccellente contrasto contro la cornice dell'elettrodomestico. Il basso consumo energetico si allinea con gli obiettivi di efficienza. Il progettista deve assicurarsi che il layout del PCB includa il pattern di pad di saldatura raccomandato, posizioni una resistenza di limitazione di corrente in serie con ogni catodo (o utilizzi un driver IC a corrente costante) e segua le linee guida del profilo di rifusione durante la produzione. I componenti devono essere conservati in un ambiente asciutto dopo l'apertura della bobina fino alla data di assemblaggio.

12. Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione P-N di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione (circa 2.0-2.2V per AlInGaP), gli elettroni dal materiale di tipo N e le lacune dal materiale di tipo P vengono iniettati attraverso la giunzione. Essi si ricombinano nella regione attiva (gli strati di pozzi quantici AlInGaP). Una parte di questa energia di ricombinazione viene rilasciata come fotoni (luce). La composizione specifica di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro negli strati epitassiali determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, iper rosso a ~650 nm. La configurazione ad anodo comune collega internamente gli anodi di tutti i segmenti LED, semplificando il circuito di pilotaggio richiedendo un solo nodo di sorgente di corrente per cifra.

13. Tendenze Tecnologiche

L'uso di AlInGaP per LED rossi e ambra rappresenta una tecnologia matura e altamente ottimizzata. Le tendenze attuali nei display LED si concentrano su diverse aree: 1)Aumento dell'Efficienza:La ricerca in corso mira a ridurre il decadimento dell'efficienza ad alte correnti e a migliorare l'estrazione della luce dal package del chip. 2)Miniaturizzazione:Sebbene 0.2 pollici sia uno standard, c'è una domanda per altezze di cifra più piccole in dispositivi ultra-compatti. 3)Integrazione:Le tendenze includono combinare il display LED con driver IC e controller in moduli multi-chip o soluzioni system-in-package (SiP) per semplificare il design del prodotto finale. 4)Affidabilità Migliorata:I miglioramenti nei materiali di packaging e nelle tecniche di attacco del die continuano a spingere la durata operativa e la tolleranza a profili di rifusione a temperature più elevate richiesti per la saldatura senza piombo.