Scheda Tecnica Display LED LTS-2806CKR-P - Altezza Cifra 0.28 pollici - Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-2806CKR-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 ai processi di assemblaggio automatizzato. La caratteristica distintiva di questo componente è l'utilizzo del materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per i chip emettitori di luce, che vengono cresciuti su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questa tecnologia dei materiali è scelta specificamente per produrre luce ad alta efficienza nello spettro dal rosso all'ambra-arancio. Il design visivo presenta un frontale grigio con filtri di segmento bianchi, una combinazione pensata per migliorare il contrasto e la leggibilità quando i segmenti sono illuminati.

1.1 Caratteristiche Principali e Applicazioni Target

Questo display è progettato per l'integrazione in apparecchiature elettroniche consumer e industriali dove spazio, efficienza energetica e affidabilità sono considerazioni chiave. La sua altezza cifra di 0.28 pollici (7.0 mm) offre un equilibrio tra visibilità e risparmio di spazio sulla scheda. Il design dei segmenti continuo e uniforme garantisce un aspetto del carattere coerente e professionale. I vantaggi principali includono basso fabbisogno di potenza, elevata luminosità, eccellente contrasto e un ampio angolo di visione, rendendolo adatto a una varietà di applicazioni di lettura. È categorizzato per intensità luminosa, consentendo l'abbinamento della luminosità in applicazioni multi-cifra, ed è fornito in un package senza piombo conforme alle direttive RoHS. Applicazioni tipiche includono pannelli strumentazione, elettrodomestici, apparecchiature di comunicazione, dispositivi per l'automazione d'ufficio e vari pannelli di controllo dove è richiesta una singola cifra numerica.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

Le prestazioni dell'LTS-2806CKR-P sono definite da una serie di valori massimi assoluti e caratteristiche elettriche/ottiche standard. Comprendere questi parametri è fondamentale per un design del circuito affidabile e un funzionamento a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale. La massima dissipazione di potenza per segmento è di 70 mW. La corrente diretta di picco per segmento è nominale a 90 mA, ma è consentita solo in condizioni di impulso specifiche: un ciclo di lavoro 1/10 con una larghezza di impulso di 0.1 ms. La corrente diretta continua per segmento è deratata linearmente da 25 mA a 25°C. Il dispositivo è nominale per un intervallo di temperatura di funzionamento e stoccaggio da -35°C a +105°C. Per la saldatura manuale, la punta del saldatore deve essere tenuta 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio per un massimo di 3 secondi a 260°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C) e rappresentano le prestazioni tipiche. L'intensità luminosa media (Iv) è una metrica primaria. Con una corrente diretta (If) di 1 mA, l'intensità minima è di 201 µcd, con un valore tipico di 650 µcd. A 10 mA, l'intensità tipica sale significativamente a 8250 µcd. La tensione diretta (Vf) per chip è tipicamente di 2.6V a una corrente di test di 20 mA, con un massimo di 2.6V. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) è tipicamente 639 nm, e la lunghezza d'onda dominante (λd) è 631 nm, entrambe misurate a 20 mA, posizionando l'output saldamente nella regione del colore rosso super. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 20 nm. La corrente inversa (Ir) per segmento è un massimo di 100 µA a una tensione inversa (Vr) di 5V. È cruciale notare che questa condizione di tensione inversa è solo per scopi di test e il dispositivo non deve essere operato continuamente in polarizzazione inversa. Il rapporto di abbinamento dell'intensità luminosa tra i segmenti è specificato come massimo 2:1 quando pilotato a 1 mA.

3. Binning e Abbinamento delle Prestazioni

La scheda tecnica indica che l'LTS-2806CKR-P è "categorizzato per intensità luminosa". Questo si riferisce a un processo di binning in cui le unità prodotte vengono classificate in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard. Ciò consente ai progettisti di selezionare display dallo stesso o da bin di intensità adiacenti per garantire una luminosità uniforme su tutte le cifre in un display multi-cifra, evitando variazioni evidenti nella luminosità dei segmenti. Sebbene codici bin specifici non siano dettagliati in questo estratto, questa caratteristica è essenziale per le applicazioni che richiedono un aspetto visivo coerente.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, la scheda tecnica fa riferimento alle "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Queste curve sono preziose per i progettisti. Tipicamente includono la relazione tra corrente diretta (If) e tensione diretta (Vf), mostrando il comportamento di conduzione del diodo. Più importante, includono curve che tracciano l'intensità luminosa (Iv) in funzione della corrente diretta (If), che è non lineare. Questa curva aiuta i progettisti a selezionare la corrente di pilotaggio ottimale per ottenere la luminosità desiderata gestendo al contempo il consumo energetico e il calore. Un'altra curva critica descriverebbe la variazione dell'intensità luminosa con la temperatura ambiente (Ta), mostrando come l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura. Questo è vitale per progettare sistemi che operano in ambienti a temperatura elevata, garantendo che sia incluso un margine di luminosità sufficiente.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Tolleranze del Package

L'LTS-2806CKR-P è fornito in un package a montaggio superficiale. Tutte le dimensioni critiche sono fornite in millimetri. Le tolleranze generali sono ±0.25 mm salvo diversa specificazione. La scheda tecnica include anche criteri specifici di qualità visiva e meccanica: materiale estraneo su un segmento deve essere ≤10 mils, contaminazione da inchiostro sulla superficie ≤20 mils, bolle all'interno di un segmento ≤10 mils, la curvatura del riflettore deve essere ≤1% della sua lunghezza, e le sbavature dei pin di plastica non devono superare 0.1 mm. Questi criteri garantiscono una qualità fisica costante e un posizionamento affidabile durante l'assemblaggio.

5.2 Circuito Interno e Configurazione dei Pin

Il dispositivo ha uno schema circuitale interno che mostra una configurazione ad anodo comune. Ciò significa che gli anodi di tutti i segmenti LED sono collegati internamente insieme. Il display ha un totale di 12 pin. La tabella di connessione dei pin è essenziale per il layout del PCB: i Pin 4 e Pin 9 sono entrambi connessioni di Anodo Comune. I catodi per i segmenti A, B, C, D, E, F, G e DP (punto decimale) sono collegati rispettivamente ai pin 8, 7, 5, 2, 3, 10, 12 e 6. I pin 1 e 11 sono contrassegnati come "Nessuna Connessione" (N/C). Questo pinout deve essere seguito precisamente per garantire l'illuminazione corretta dei segmenti.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Manipolazione

6.1 Istruzioni per Saldatura SMT

Il dispositivo è progettato per processi di saldatura a rifusione. Un'istruzione critica è che il numero di cicli del processo di rifusione deve essere inferiore a due. Inoltre, il dispositivo deve essere lasciato raffreddare alla normale temperatura ambiente tra il primo e il secondo processo di saldatura se è richiesto un secondo passaggio. Il profilo di rifusione raccomandato include una fase di pre-riscaldamento a 120–150°C, con un tempo di pre-riscaldamento massimo di 120 secondi. La temperatura di picco durante la rifusione non deve superare i 260°C. Per la saldatura manuale con saldatore, la temperatura massima della punta è di 300°C, con un tempo di saldatura non superiore a 3 secondi per giunto.

6.2 Pattern di Saldatura Raccomandato

Viene fornita una raccomandazione per il land pattern (impronta) per il design del PCB. Rispettare questo pattern è cruciale per ottenere giunti di saldatura affidabili, un corretto allineamento e minimizzare lo stress sul componente durante i cicli termici. Il pattern definisce la dimensione, la forma e la spaziatura delle piazzole di rame sul PCB che corrispondono ai terminali del dispositivo.

6.3 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

I display SMD sono spediti in imballaggio anti-umidità. Dovrebbero essere stoccati a 30°C o meno e al 60% di umidità relativa (RH) o meno. Una volta aperta la confezione sigillata originale, i componenti iniziano ad assorbire umidità dall'atmosfera. Se le parti non vengono stoccate in un ambiente secco controllato (es. un armadio essiccatore) dopo l'apertura, devono subire un processo di baking prima di essere sottoposte alla saldatura a rifusione per prevenire l'"effetto popcorn" o la delaminazione interna causata dall'espansione rapida del vapore. Le condizioni di baking sono specificate: 60°C per ≥48 ore se ancora sul nastro, o 100°C per ≥4 ore o 125°C per ≥2 ore se sfusi. Il baking dovrebbe essere eseguito una sola volta.

7. Specifiche di Imballaggio e Ordine

Il dispositivo è fornito su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Vengono fornite le dimensioni della bobina di imballaggio e del carrier (nastro), con il materiale del carrier specificato come lega di polistirene conduttivo nero. Le dimensioni del carrier sono conformi agli standard EIA-481. Una bobina standard da 22 pollici contiene 38.5 metri di nastro, che contiene 1000 pezzi del componente. È specificata una quantità minima di imballaggio di 250 pezzi per ordini di resto. Il nastro include sezioni leader e trailer (minimo 400mm e 40mm rispettivamente) per facilitare l'alimentazione della macchina.

8. Considerazioni Progettuali e Avvertenze Applicative

La scheda tecnica include importanti avvertenze applicative. Il display è destinato ad apparecchiature elettroniche ordinarie. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (aviazione, sistemi medici, ecc.), è richiesta una consultazione con il produttore prima dell'uso. I progettisti devono attenersi ai valori massimi assoluti. Superare la corrente di pilotaggio raccomandata o la temperatura di funzionamento può portare a una grave degradazione dell'emissione luminosa o a un guasto prematuro. Il circuito di pilotaggio dovrebbe includere protezioni contro tensioni inverse e picchi di tensione transitori durante l'accensione o lo spegnimento. È raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante per garantire un'intensità luminosa coerente indipendentemente dalle variazioni di tensione diretta (Vf) tra singoli LED o in funzione della temperatura. Il design del circuito deve tenere conto dell'intero intervallo specificato di Vf per garantire che la corrente di pilotaggio desiderata sia sempre erogata. Dovrebbero essere considerati un adeguato dissipatore di calore e un layout della scheda per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente quando si opera a correnti più elevate o in ambienti caldi.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

L'LTS-2806CKR-P si differenzia attraverso la sua specifica combinazione di attributi. L'uso della tecnologia AlInGaP per i chip rossi offre tipicamente una maggiore efficienza e prestazioni migliori a temperature elevate rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP standard. L'altezza cifra di 0.28 pollici riempie una nicchia tra display più piccoli e meno visibili e quelli più grandi e con maggior consumo energetico. La configurazione ad anodo comune è un differenziatore chiave; molti driver IC sono progettati per il multiplexing ad anodo comune, rendendo questo display compatibile con un'ampia gamma di driver di display standard. La sua categorizzazione per intensità luminosa è un vantaggio significativo per i design multi-cifra rispetto a parti non binnate, garantendo coerenza visiva.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display con un'alimentazione a 5V e una semplice resistenza?

R: Sì, ma è necessario un calcolo attento. Usando un'alimentazione a 5V con una Vf tipica di 2.6V per segmento, rimangono 2.4V da far cadere sulla resistenza limitatrice di corrente. Per una corrente desiderata di 10 mA, il valore della resistenza sarebbe R = V/I = 2.4V / 0.01A = 240 Ω. Tuttavia, è necessario utilizzare una resistenza per catodo di segmento (o per anodo comune se in multiplexing) e tenere conto della Vf massima di 2.6V nel calcolo per garantire che la corrente non superi mai il valore massimo nominale.

D: Perché è raccomandato il pilotaggio a corrente costante?

R: La luminosità di un LED è principalmente una funzione della corrente, non della tensione. La tensione diretta (Vf) ha un coefficiente di temperatura negativo e può variare da unità a unità. Una sorgente di tensione costante con una resistenza in serie fornisce una corrente approssimativamente costante, ma può variare con i cambiamenti di Vf. Un driver a corrente costante dedicato fornisce una corrente stabile indipendentemente da queste variazioni, garantendo una luminosità coerente e una maggiore durata.

D: Cosa significa "ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0.1ms" per la corrente di picco nominale?

R: Questa specifica consente un breve impulso ad alta corrente per ottenere una luminosità extra per effetti di multiplexing o stroboscopici. È possibile inviare un impulso di 90 mA a un segmento, ma l'impulso stesso non deve essere più largo di 0.1 millisecondi, e la corrente media nel tempo deve rispettare il ciclo di lavoro 1/10 (cioè, il segmento è acceso solo per il 10% del tempo). La corrente media in questo scenario sarebbe di 9 mA (90 mA * 0.1), che deve anche essere entro i limiti di derating della corrente continua per la temperatura del dispositivo.

11. Studio di Caso di Design e Utilizzo

Scenario: Progettare una lettura di temperatura a cifra singola per un termostato.L'LTS-2806CKR-P è un candidato ideale. Il progettista seleziona una corrente di pilotaggio di 5 mA per segmento per bilanciare luminosità e consumo energetico per un dispositivo alimentato a batteria. Viene scelto un microcontrollore con pin driver per display a segmenti integrati. Poiché il display è ad anodo comune, il driver del microcontrollore è configurato di conseguenza. Il layout del PCB segue rigorosamente il pattern di saldatura raccomandato. Il display viene stoccato in un armadio essiccatore dopo l'apertura della bobina. Durante l'assemblaggio, viene utilizzato un singolo passaggio di rifusione. Il prodotto finale mostra un numero rosso chiaro, uniformemente luminoso e facilmente leggibile in condizioni di illuminazione interna tipiche, con un basso assorbimento di potenza complessivo che contribuisce a una maggiore durata della batteria.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il principio di emissione della luce di base si basa su una giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni dal materiale di tipo n e lacune dal materiale di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando un elettrone si ricombina con una lacuna, cade a uno stato energetico inferiore, rilasciando la differenza di energia come un fotone (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) di questa luce è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore. L'LTS-2806CKR-P utilizza AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), un semiconduttore composto il cui bandgap può essere sintonizzato regolando i rapporti dei suoi elementi costitutivi per emettere luce efficiente nella regione spettrale dal rosso all'ambra. Il substrato di GaAs fornisce il modello cristallino per la crescita degli strati epitassiali di AlInGaP.

13. Tendenze e Contesto del Settore

La tendenza nei componenti di visualizzazione come l'LTS-2806CKR-P è verso una maggiore efficienza, package più piccoli e una maggiore integrazione. Mentre i display a segmenti discreti rimangono vitali per applicazioni specifiche, c'è una tendenza parallela verso display a matrice di punti integrati e OLED che offrono maggiore flessibilità nella visualizzazione di caratteri e grafica. Tuttavia, per l'indicazione numerica semplice, ad alta luminosità e a basso costo, i display a segmenti SMD che utilizzano materiali semiconduttori avanzati come AlInGaP e InGaN (per blu/verde/bianco) continuano a essere ampiamente utilizzati. Le richieste di un minor consumo energetico, intervalli di temperatura operativa più ampi e un'affidabilità migliorata guidano l'innovazione nei materiali e nel packaging. Il passaggio alla produzione senza piombo e conforme RoHS, come visto con questo componente, è un requisito standard del settore guidato dalle normative ambientali.