Scheda Tecnica Display LED LTS-4812SKR-P - Altezza Cifra 0.39 Pollici - Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-4812SKR-P è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni di visualizzazione numerica. Si tratta di un display a cifra singola con altezza carattere di 0.39 pollici (10.0 mm). La tecnologia di base utilizza strati epitassiali di AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuti su un substrato di GaAs per produrre emissione di luce Rosso Super. Il dispositivo presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, migliorando contrasto e leggibilità. È configurato come anodo comune, un design standard per semplificare il circuito di pilotaggio nei display multi-segmento.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Dimensioni Compatte e Alta Leggibilità:L'altezza cifra di 0.39 pollici offre un buon equilibrio tra ingombro del componente e visibilità del carattere, adatto per elettronica di consumo, strumentazione e pannelli di controllo.
• Prestazioni Ottiche Superiori:Il sistema di materiali AlInGaP fornisce alta intensità luminosa ed eccellente purezza cromatica nello spettro rosso. I segmenti continui e uniformi e l'ampio angolo di visione garantiscono un aspetto coerente da varie prospettive.
• Efficienza Energetica:Caratterizzato da basso fabbisogno di potenza, lo rende adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico.
• Affidabilità Migliorata:Essendo un dispositivo a stato solido, offre alta affidabilità e lunga vita operativa rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione come VFD o lampade a incandescenza.
• Garanzia di Qualità:I dispositivi sono categorizzati (binnati) per intensità luminosa, consentendo un abbinamento di luminosità coerente nei display multi-cifra. Il package è privo di piombo e conforme alle direttive RoHS.

2. Parametri e Caratteristiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche e ottiche critiche per l'integrazione nel progetto.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi sono limiti di stress che non devono essere superati in nessuna condizione per prevenire danni permanenti.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questo limita la potenza continua massima che ogni segmento LED può gestire.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Solo per funzionamento impulsato.
• 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 (Ta) sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima ammissibile sarebbe circa: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Conservazione:-35°C a +105°C.
• Temperatura di Saldatura:260°C per 3 secondi (puntale saldatore 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio).

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche (Ta=25°C)

Questi sono i parametri operativi tipici in condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):3000 µcd (Tipico) a I_F=2mA. Il minimo è 1301 µcd e il massimo è 8600 µcd, riflettendo l'intervallo di binning.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.6V (Tipico) a I_F=20mA, con un massimo di 2.6V. Una resistenza limitatrice di corrente deve essere calcolata in base a questa V_Fe alla tensione di alimentazione.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):639 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):631 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il punto colore.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (Max) a V_R=5V. Nota: il funzionamento in tensione inversa è solo per scopi di test e non per uso continuo.
• Rapporto di Abbinamento Intensità Luminosa:2:1 (Max). In un display multi-cifra, il segmento più luminoso non deve essere più del doppio più luminoso del segmento più debole in un'area illuminata simile, garantendo uniformità.
• Diafonia:≤ 2.5%. Specifica l'illuminazione massima non intenzionale di un segmento non pilotato quando un segmento adiacente è alimentato.

2.3 Considerazioni Termiche

La riduzione lineare della corrente diretta con la temperatura è un parametro di progetto critico. Superare il limite di corrente ridotto a temperature elevate può portare a un deprezzamento accelerato del lumen e a una riduzione della durata di vita. Si raccomanda un layout PCB adeguato per la dissipazione del calore, specialmente quando si pilotano più segmenti o cifre contemporaneamente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'LTS-4812SKR-P è categorizzato in bin di intensità luminosa per garantire coerenza. Il codice bin (es. J1, K2, M1) indica l'intervallo minimo e massimo garantito di intensità per quel gruppo di dispositivi, misurato in microcandele (µcd) a I_F=2mA con una tolleranza di ±15%.

• Bin Inferiori (J1, J2):1301-2100 µcd. Adatto per applicazioni dove una luminosità inferiore è accettabile o il risparmio energetico è critico.
• Bin di Gamma Media (K1, K2, L1):2101-4300 µcd. Offre un equilibrio tra luminosità ed efficienza per display generici.
• Bin Superiori (L2, M1, M2):4301-8600 µcd. Progettato per applicazioni ad alta luminosità o dove è richiesta una visibilità superiore in condizioni di luce ambientale elevata.

Specificare un codice bin durante l'ordine è essenziale per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme tra più unità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene grafici specifici siano referenziati nella scheda tecnica, le loro implicazioni sono standard per i dispositivi LED.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale. La V_Ftipica di 2.6V a 20mA è il punto operativo chiave per il progetto del driver.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):L'intensità luminosa aumenta con la corrente ma non linearmente. L'efficienza (lumen per watt) tipicamente raggiunge il picco a una corrente inferiore al valore massimo assoluto.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'intensità generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Ciò sottolinea l'importanza della gestione termica per mantenere una luminosità costante.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico centrato attorno a 639 nm (picco) con una larghezza a mezza altezza di 20 nm, confermando l'emissione a banda stretta Rosso Super.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni e Tolleranze del Package

Il dispositivo è conforme a un profilo SMD standard. Le dimensioni critiche includono la lunghezza, larghezza e altezza complessive, nonché la spaziatura e la dimensione dei terminali. Tutte le dimensioni primarie hanno una tolleranza di ±0.25 mm salvo diversa specificazione. Note di qualità chiave includono limiti su materiale estraneo, contaminazione da inchiostro, bolle all'interno dell'area del segmento e sbavature di plastica sui pin.

5.2 Configurazione Pin e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a 10 pin. È un dispositivo adanodo comune. Lo schema circuitale interno mostra otto singoli segmenti LED (a, b, c, d, e, f, g, dp) con i loro anodi collegati internamente a due pin di anodo comune (Pin 3 e Pin 8). Ogni catodo di segmento ha il proprio pin dedicato.

Pinout:

1: Catodo E

2: Catodo D

3: Anodo Comune 1

4: Catodo C

5: Catodo DP (Punto Decimale)

6: Catodo B

7: Catodo A

8: Anodo Comune 2

9: Catodo F

10: Catodo G

Identificazione Polarità:I pin di anodo comune devono essere collegati alla tensione di alimentazione positiva (attraverso appropriate resistenze limitatrici di corrente). I singoli segmenti vengono accesi collegando i loro pin di catodo a una tensione inferiore (tipicamente massa).

5.3 Pattern Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern per garantire la formazione affidabile del giunto di saldatura durante la rifusione. Rispettare questo pattern aiuta a prevenire l'effetto "tombstoning", disallineamento e filetti di saldatura insufficienti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Istruzioni per Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è classificato per un massimo di due cicli di saldatura a rifusione. È richiesto un completo raffreddamento a temperatura ambiente tra i cicli.

• Profilo:Pre-riscaldo: 120-150°C per un massimo di 120 secondi. Temperatura di picco: 260°C massimo.
• Saldatura Manuale (Saldatore):Temperatura massima della punta di 300°C per un massimo di 3 secondi per giunto. Questo dovrebbe essere limitato solo a riparazioni una tantum.

6.2 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.

Requisiti di Essiccazione:Se i componenti sono esposti a condizioni ambientali oltre i limiti specificati, devono essere essiccati prima della rifusione per prevenire crepe "popcorn" o delaminazione durante il processo di saldatura ad alta temperatura.

• Componenti in bobina: Essiccare a 60°C per ≥48 ore.
• Componenti sfusi: 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.

7. Specifiche di Imballaggio e Ordine

7.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portatore goffrato avvolto su bobine, adatto per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place.

• Dimensioni Bobina:Vengono fornite le dimensioni standard della bobina (es. bobina da 13 pollici o 22 pollici).
• Nastro Portatore:Realizzato in lega di polistirene conduttivo nero. Le dimensioni sono conformi agli standard EIA-481-D. Le specifiche chiave includono la tolleranza di curvatura e la tolleranza cumulativa del passo su 10 fori di trascinamento.
• Quantità di Imballo:Una bobina da 13 pollici contiene tipicamente 800 pezzi. Una bobina da 22 pollici contiene una lunghezza di nastro di 44.5 metri. La quantità minima d'ordine per rimanenze è di 200 pezzi.
• Orientamento:Il nastro include una sezione leader e trailer (minimo 400mm e 40mm, rispettivamente) per facilitare il caricamento della macchina.

8. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Elettronica di Consumo:Orologi digitali, forni a microonde, display di condizionatori d'aria, apparecchiature audio.
• Strumentazione:Pannelli misuratori, apparecchiature di test, display per dispositivi medici.
• Controlli Industriali:Indicatori di controllo di processo, display timer, letture contatori.
• Aftermarket Automobilistico:Display ausiliari dove alta luminosità e ampio angolo di visione sono vantaggiosi.

8.2 Considerazioni Critiche di Progetto

1. Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie per ogni connessione di anodo comune (o per ogni segmento se si utilizza un driver a corrente costante). Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta tipica (V_F~2.6V), e alla corrente diretta desiderata (I_F). Esempio: Per V_CC=5V e I_F=10mA, R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω.
2. Multiplexing:Per display multi-cifra, è comune uno schema di pilotaggio multiplexato. Assicurarsi che la corrente di picco in questo schema non superi il valore massimo assoluto (90mA impulsato) e che la corrente media rispetti il limite di corrente continua ridotto in base al ciclo di lavoro e alla temperatura.
3. Gestione Termica:Fornire un'adeguata area di rame sul PCB collegata ai pad termici (se presenti) o ai terminali del dispositivo per fungere da dissipatore di calore, specialmente in applicazioni ad alta luminosità o ad alta temperatura ambiente.
4. Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato come sensibile, si raccomandano le precauzioni standard di manipolazione ESD per dispositivi a semiconduttore durante l'assemblaggio.
5. Interfaccia Ottica:Considerare il design faccia grigia/segmenti bianchi quando si scelgono sovrapposizioni o filtri per mantenere il contrasto ottimale.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (639nm) e lunghezza d'onda dominante (631nm)?

La lunghezza d'onda di picco è la misura fisica del punto di massima intensità nello spettro di emissione. La lunghezza d'onda dominante è un valore calcolato che rappresenta il colore percepito dall'occhio umano. Per una sorgente monocromatica come questo LED rosso, sono vicine ma non identiche a causa della forma della curva di sensibilità dell'occhio.

9.2 Posso pilotare questo display direttamente con un pin GPIO di un microcontrollore a 3.3V?

No. Un tipico pin GPIO non può erogare o assorbire corrente sufficiente (solitamente 20-25mA max per pin, con un limite totale del package) per pilotare più segmenti LED in modo luminoso e sicuro. Inoltre, la tensione diretta del LED (~2.6V) è vicina a 3.3V, lasciando poco margine per una resistenza limitatrice. È necessario utilizzare un circuito driver, come un array di transistor o un IC driver LED dedicato.

9.3 Perché il ciclo massimo di rifusione è limitato a due?

Multipli cicli di rifusione sottopongono il package plastico e i bond interni dei fili a ripetuti stress termici, che possono potenzialmente portare a guasti meccanici, aumento dell'assorbimento di umidità o degrado del materiale epossidico. Il limite garantisce l'affidabilità a lungo termine.

9.4 Come seleziono il bin di intensità luminosa appropriato?

Scegliere in base alle condizioni di luce ambientale dell'applicazione e alla leggibilità richiesta. Per interni, con luce ambientale bassa, bin inferiori (J, K) possono essere sufficienti e più efficienti energeticamente. Per applicazioni leggibili alla luce del sole o ad alta luce ambientale, specificare bin superiori (L, M). Per display multi-cifra, specificare lo stesso codice bin è cruciale per l'uniformità.

10. Contesto Tecnologico e Tendenze

10.1 Tecnologia LED AlInGaP

Il Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) è un materiale semiconduttore specificamente progettato per l'emissione di luce ad alta efficienza nelle lunghezze d'onda rosse, arancioni e gialle. Cresciuto su un substrato di GaAs, offre prestazioni superiori rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, fornendo maggiore luminosità, migliore stabilità termica e vita più lunga. La designazione "Rosso Super" indica tipicamente una composizione specifica ottimizzata per alta efficienza luminosa e un punto colore rosso visivamente saturo.

10.2 Tendenze dei Display LED SMD

La tendenza nei componenti di visualizzazione continua verso la miniaturizzazione, maggiore affidabilità e integrazione. Mentre display SMD a cifra singola come l'LTS-4812SKR-P rimangono vitali per letture numeriche segmentate, c'è una crescita parallela nei display SMD a matrice di punti e nei moduli di visualizzazione completamente integrati con controller incorporati. Le richieste di intervalli di temperatura operativa più ampi, minore consumo energetico e compatibilità con processi di saldatura senza piombo e ad alta temperatura (come quelli richiesti per l'elettronica automobilistica) continuano a guidare lo sviluppo dei componenti.