Scheda Tecnica Display LED LTS-4817SW-P - Altezza Cifra 0.39 Pollici - Segmenti Bianchi - Tensione Diretta 3.2V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-4817SW-P è un modulo display LED alfanumerico a una cifra per montaggio superficiale. È progettato con un'altezza della cifra di 0.39 pollici (10.0 mm), rendendolo adatto per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica o alfanumerica limitata, compatta e altamente leggibile. Il dispositivo utilizza la tecnologia a semiconduttore InGaN (Indio Gallio Nitruro) per produrre luce bianca, offrendo un'alternativa moderna ai tradizionali LED bianchi a filtro o a conversione di fosforo. La sua faccia grigia con segmenti bianchi garantisce un eccellente contrasto per una leggibilità ottimale.

1.1 Caratteristiche Chiave e Posizionamento

Questo display è progettato per affidabilità e prestazioni nell'elettronica di consumo, nella strumentazione industriale, nei cruscotti automobilistici e nei pannelli di controllo degli elettrodomestici. I suoi vantaggi principali includono un design dei segmenti continuo e uniforme che elimina gli spazi vuoti per un aspetto pulito e un ampio angolo di visuale che garantisce la visibilità da varie posizioni. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa e tensione diretta, consentendo una maggiore coerenza di luminosità e colore nella produzione in serie. Essendo un package senza piombo conforme alle direttive RoHS, è adatto per i mercati globali con normative ambientali severe.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Le prestazioni del LTS-4817SW-P sono definite da un insieme completo di parametri elettrici e ottici critici per l'integrazione nel progetto.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La massima dissipazione di potenza per segmento è di 35 mW. La corrente diretta di picco è di 50 mA, ma solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1 ms). La corrente diretta continua per segmento è deratata da 10 mA a 25°C con un tasso di 0.11 mA/°C, il che significa che la corrente ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. L'intervallo di temperatura di funzionamento e di stoccaggio è specificato da -35°C a +105°C, indicando robustezza per ambienti ostili. La condizione di saldatura è specificata a 260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

In condizioni di test tipiche (Ta=25°C, IF=5mA), i parametri chiave sono: L'intensità luminosa media per chip varia da un minimo di 71 mcd a un massimo di 165 mcd. La tensione diretta per chip (VF) varia da 2.7V a 3.2V. La corrente inversa (IR) è al massimo di 100 µA a VR=5V, ma questa è solo una condizione di test; il dispositivo non è destinato a funzionamento in polarizzazione inversa continua. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti è di 2:1 o migliore, garantendo una luminosità uniforme. Le coordinate di cromaticità (x, y) sono fornite secondo lo standard CIE 1931, con valori tipici intorno a x=0.294, y=0.286, che definiscono il punto di bianco. È indicata una specifica di diafonia ≤ 2.5%, che si riferisce all'indesiderata dispersione di luce tra segmenti adiacenti.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza, i LED utilizzati in questo display sono suddivisi in bin in base a parametri chiave.

3.1 Binning della Tensione Diretta (VF)

I LED sono raggruppati in bin (3, 4, 5, 6, 7) in base alla loro tensione diretta a 5mA. Ogni bin ha un intervallo di 0.1V (es. Bin 3: 2.70-2.80V, Bin 4: 2.80-2.90V). È consentita una tolleranza di ±0.1V all'interno di ciascun bin. Ciò consente ai progettisti di selezionare i componenti per applicazioni sensibili alla caduta di tensione o al design dell'alimentazione.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (IV)

La luminosità è categorizzata in bin etichettati Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12, R21. Ogni bin copre un intervallo specifico di mcd a 5mA (es. Q11: 71.0-81.0 mcd, R21: 146.0-165.0 mcd). Si applica una tolleranza di ±15% a ciascun bin. Questo sistema consente di abbinare la luminosità del display su più unità o cifre.

3.3 Binning della Tonalità (Cromaticità)

Il colore della luce bianca è controllato attraverso bin di tonalità (S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). Ogni bin è definito da un'area quadrilatera sul diagramma di cromaticità CIE 1931, specificando l'intervallo ammissibile delle coordinate x e y. Viene mantenuta una tolleranza di ±0.01. Ciò minimizza le differenze di colore visibili tra segmenti o display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel documento siano referenziati dati grafici specifici, le curve tipiche per tali dispositivi includono la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF), che è esponenziale. La relazione tra corrente diretta (IF) e intensità luminosa (IV) è generalmente lineare nell'intervallo di funzionamento. L'effetto della temperatura ambiente (Ta) sull'intensità luminosa mostra un coefficiente negativo; la luminosità diminuisce all'aumentare della temperatura. Comprendere queste curve è vitale per la progettazione del circuito di pilotaggio e la gestione termica, al fine di mantenere un'uscita ottica costante durante la vita del prodotto.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo si conforma a un'impronta SMD specifica. Le dimensioni critiche includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché la spaziatura e le dimensioni dei terminali (pin). Le tolleranze sono tipicamente ±0.25 mm salvo diversa specifica. Note aggiuntive sulla qualità affrontano i limiti per materiale estraneo, contaminazione da inchiostro, bolle nel segmento, piegatura del riflettore e sbavature dei pin, aspetti cruciali per la resa dell'assemblaggio e l'aspetto finale.

5.2 Pinout e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione ad anodo comune. Lo schema circuitale interno mostra dieci pin: due sono pin di anodo comune (pin 3 e 8), e i restanti otto sono catodi 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 a sink di corrente; gli anodi sono collegati a un'alimentazione positiva (attraverso resistenze di limitazione della corrente), e i singoli segmenti vengono illuminati portando i corrispondenti pin catodo a massa.

5.3 Pattern di Saldatura Raccomandato

Viene fornito un land pattern (impronta) per il design del PCB. Questo pattern garantisce la corretta formazione del giunto di saldatura durante il reflow, fornisce un'adeguata resistenza meccanica e previene i ponticelli di saldatura. L'aderenza a questo pattern è fondamentale per un affidabile assemblaggio a montaggio superficiale.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Riflusso

Il dispositivo può sopportare un massimo di due cicli di reflow, con un periodo di raffreddamento a temperatura ambiente richiesto tra i cicli. Il profilo di reflow raccomandato ha una zona di pre-riscaldamento a 120-150°C per un massimo di 120 secondi, e una temperatura di picco non superiore a 260°C. Per riparazioni manuali, la temperatura del saldatore non deve superare i 300°C, con un tempo di contatto limitato a un massimo di 3 secondi. Superare queste condizioni può danneggiare il package plastico o i chip LED.

6.2 Precauzioni per le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il chip InGaN è sensibile alle scariche elettrostatiche. Le precauzioni obbligatorie includono l'uso da parte del personale di braccialetti o guanti antistatici collegati a terra. Tutte le postazioni di lavoro, le attrezzature e le strutture di stoccaggio devono essere correttamente messe a terra. Si raccomanda l'uso di ionizzatori per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sul package plastico durante la manipolazione. Il mancato rispetto dei controlli ESD può portare a guasti latenti o catastrofici del dispositivo.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

I componenti sono forniti in nastro portacomponenti goffrato avvolto su bobine, adatto per macchine pick-and-place automatizzate. Sono specificate le dimensioni dettagliate della bobina (diametro bobina, larghezza mozzo, ecc.) e del nastro portacomponenti (dimensione tasca, passo, dettagli fori di trascinamento). Le tolleranze chiave includono una tolleranza cumulativa di ±0.20 mm su 10 fori di trascinamento e un limite di curvatura (warp) di 1 mm su 250 mm di nastro portacomponenti.

8. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Un tipico circuito di pilotaggio prevede di collegare i pin di anodo comune a una sorgente di tensione positiva (es. 5V) tramite una resistenza di limitazione della corrente. Il valore di questa resistenza è calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del segmento LED (VF) e alla corrente diretta desiderata (IF). Per multiplexare più cifre, è possibile utilizzare un transistor o un IC driver dedicato per commutare gli anodi comuni, mentre i catodi dei segmenti sono pilotati da un registro a scorrimento o un espansore di porta.

8.2 Controllo della Luminosità e della Corrente

Poiché l'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta, la luminosità può essere controllata tramite PWM (Pulse Width Modulation) della corrente di pilotaggio. Questo metodo è più efficace ed efficiente della regolazione analogica tramite tensione variabile. La curva di derating per la corrente continua deve essere rispettata nelle applicazioni ad alta temperatura per prevenire surriscaldamento e accelerato decadimento del flusso luminoso.

8.3 Gestione Termica

Sebbene la dissipazione di potenza per segmento sia bassa, è necessario considerare il calore combinato di più segmenti illuminati in un package piccolo. Un'adeguata area di rame sul PCB attorno ai pad può fungere da dissipatore di calore. Garantire un buon flusso d'aria nell'involucro del prodotto finale aiuta a mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, preservando longevità e stabilità del colore.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più datate come i LED GaP o GaAsP filtrati, il LED bianco InGaN offre maggiore luminosità, migliore efficienza e un punto di bianco più moderno. La configurazione ad anodo comune è comune e supportata da molti driver IC standard. La dimensione di 0.39 pollici occupa una nicchia tra indicatori più piccoli e display multi-cifra più grandi. Il dettagliato binning per intensità, tensione e tonalità fornisce un livello di coerenza essenziale per prodotti di livello professionale dove l'uniformità visiva è critica.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è lo scopo dei due pin di anodo comune?

I due pin (3 e 8) sono collegati internamente. Fornire due pin aiuta a distribuire la corrente totale dell'anodo, riduce la densità di corrente nei terminali del package e può aiutare nel layout del PCB per simmetria e affidabilità.

10.2 Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 3.3V?

Sì, ma è necessario un design attento. La VF tipica è 2.7-3.2V. Con un'alimentazione a 3.3V, il margine di tensione per la resistenza di limitazione è molto piccolo (0.1-0.6V). Ciò richiede un valore di resistenza molto piccolo, rendendo la corrente sensibile alle variazioni di VF e della tensione di alimentazione. Generalmente si raccomanda un'alimentazione a 5V per un funzionamento più stabile, oppure dovrebbe essere utilizzato un driver LED a corrente costante dedicato.

10.3 Come interpreto i codici dei bin di tonalità (es. S3-2)?

Il codice bin corrisponde a una regione specifica sul diagramma di cromaticità CIE definito nella scheda tecnica. I progettisti possono specificare un bin richiesto o un intervallo di bin quando ordinano, per garantire l'abbinamento dei colori in una produzione. Per la maggior parte delle applicazioni generali, qualsiasi bin bianco standard è accettabile.

11. Studio di Caso Pratico di Progetto

Si consideri la progettazione di un display per timer digitale utilizzando quattro cifre LTS-4817SW-P. Il progetto comporterebbe la creazione di un PCB con quattro impronte identiche secondo il pattern di saldatura raccomandato. Un microcontrollore multiplexerebbe le cifre, alimentando l'anodo comune di una cifra alla volta mentre invia il pattern dei segmenti per quella cifra. Le resistenze di limitazione della corrente sarebbero posizionate sulle linee degli anodi comuni. La frequenza di refresh deve essere sufficientemente alta (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile. I codici bin per intensità e tonalità dovrebbero essere specificati al fornitore per garantire che tutte e quattro le cifre appaiano identiche. La protezione ESD durante l'assemblaggio e la manipolazione è obbligatoria.

12. Principio Tecnologico

Il LTS-4817SW-P utilizza chip LED basati su InGaN. L'InGaN è un materiale semiconduttore in grado di emettere luce nello spettro dal blu all'ultravioletto. Per produrre luce bianca, il dispositivo probabilmente impiega un chip InGaN che emette luce blu combinato con un rivestimento di fosforo. Il fosforo assorbe una porzione della luce blu e la riemette come luce gialla. La miscela della luce blu residua e della luce gialla emessa è percepita dall'occhio umano come bianca. Questo è un metodo comune ed efficiente per creare LED bianchi.

13. Tendenze del Settore

La tendenza nei display e indicatori SMD continua verso una maggiore efficienza (più lumen per watt), consentendo un consumo energetico inferiore o una luminosità maggiore. C'è anche una spinta verso la miniaturizzazione mantenendo o migliorando la leggibilità. La coerenza del colore e un binning più stretto sono sempre più importanti per l'elettronica di consumo di fascia alta. Inoltre, l'integrazione del circuito di pilotaggio direttamente con il package del display è una tendenza in crescita, che semplifica il design del sistema per gli utenti finali.