Scheda Tecnica Display LED LTS-5325CKR-P - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-5325CKR-P è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) progettato come display numerico a cifra singola. La sua funzione principale è fornire letture numeriche chiare e ad alta visibilità in varie applicazioni elettroniche. La tecnologia di base utilizza strati epitassiali di AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuti su un substrato di GaAs per produrre un'emissione Rosso Super. Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e l'eccellente luminosità a correnti di pilotaggio relativamente basse. Il dispositivo presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, il che migliora il contrasto e la leggibilità in diverse condizioni di illuminazione. È categorizzato per intensità luminosa, garantendo coerenza nei livelli di luminosità tra i lotti di produzione, ed è costruito con materiali privi di piombo in conformità alle direttive RoHS.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il display offre diversi vantaggi distintivi per l'integrazione nei moderni design elettronici:

• Altezza Cifra 0.56 Pollici (14.22 mm):Fornisce una dimensione del carattere adatta per applicazioni che richiedono una visibilità chiara da una distanza moderata.
• Segmenti Uniformi e Continui:Garantisce un aspetto coerente e ininterrotto dei caratteri illuminati, contribuendo a un look professionale.
• Basso Requisito di Potenza:La tecnologia AlInGaP consente un'elevata efficienza luminosa, permettendo un'uscita luminosa minimizzando il consumo energetico.
• Alta Luminosità e Alto Contrasto:La combinazione della brillante emissione Rosso Super contro la faccia grigia offre rapporti di contrasto superiori, migliorando la leggibilità.
• Ampio Angolo di Visione:Il package SMD e il design ottico forniscono un ampio angolo di visione, rendendo il display efficace da varie prospettive.
• Affidabilità allo Stato Solido:Essendo un dispositivo a LED, offre una lunga vita operativa, resistenza agli urchi e tolleranza alle vibrazioni rispetto ai display meccanici.
• Intensità Luminosa Categorizzata:I componenti sono suddivisi in lotti (binning) in base all'intensità, permettendo ai progettisti di selezionare componenti per una luminosità coerente nelle loro applicazioni.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e obiettiva dei parametri elettrici e ottici del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato operare al di fuori di questi limiti.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA. Questo è permesso solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente ad un tasso 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 approssimativamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +105°C. Questo ampio intervallo rende il dispositivo adatto per ambienti industriali e automobilistici.
• 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 e Ottiche (Ta=25°C)

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

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da 501 µcd (min) a 18000 µcd (tip) a seconda della corrente di pilotaggio. Ad una corrente di test standard di 1mA, l'intensità tipica è 1700 µcd. A 10mA, raggiunge 18000 µcd, dimostrando alta efficienza.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):639 nm (tipica). Questo definisce la lunghezza d'onda alla quale l'uscita spettrale è più forte, collocandola nella regione rosso-arancio dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):631 nm (tipica). Questa è la percezione monocromatica del colore da parte dell'occhio umano, leggermente più corta della lunghezza d'onda di picco.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tipica). Questo indica la purezza spettrale; una larghezza più stretta significa un colore più monocromatico.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.0V (min), 2.6V (tip) a I_F=20mA. Questo parametro è cruciale per progettare il circuito di pilotaggio e calcolare la dissipazione di potenza.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (max) a V_R=5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che la tensione inversa è solo per scopi di test e il dispositivo non deve essere operato sotto polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:2:1 (max). Questo specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo, garantendo un aspetto uniforme.
• Cross Talk (Diafonia Ottica):≤ 2.5%. Questo si riferisce all'illuminazione indesiderata di un segmento non selezionato a causa di dispersione elettrica o accoppiamento ottico.

2.3 Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica afferma che il dispositivo è \"categorizzato per intensità luminosa\". Ciò implica un processo di binning in cui le unità prodotte vengono suddivise in base alla loro emissione luminosa misurata ad una corrente di test standard (probabilmente 1mA o 10mA). I progettisti possono specificare un codice di bin per garantire che tutti i display in un'assemblaggio abbiano luminosità corrispondente, prevenendo un'illuminazione irregolare. Gli intervalli e le etichette specifiche dei codici di bin non sono dettagliati in questo estratto ma farebbero tipicamente parte delle informazioni d'ordine.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, la scheda tecnica include curve tipiche. Basandosi sul comportamento standard dei LED e sui parametri forniti, queste curve illustrerebbero tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostrerebbe la relazione esponenziale, con la tensione di ginocchio intorno a 2.0-2.6V. La curva aiuta nella selezione dei valori delle resistenze limitatrici di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostrerebbe che l'uscita luminosa aumenta con la corrente ma può iniziare a saturarsi a correnti più elevate a causa di effetti termici e del calo di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostrerebbe l'uscita che diminuisce all'aumentare della temperatura, una considerazione chiave per applicazioni ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Traccerebbe l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando un picco intorno a 639nm con una larghezza a mezza altezza di ~20nm.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è alloggiato in un package SMD. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25mm. Sono notati controlli di qualità specifici, come limiti su materiale estraneo (≤10 mil), contaminazione da inchiostro (≤20 mils), bolle nei segmenti (≤10 mil), piegatura (≤1% della lunghezza del riflettore) e sbavature dei perni di plastica (max 0.14mm).

4.2 Connessioni dei Pin e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a catodo comune con due pin di catodo comune (Pin 3 e Pin 8). Questa configurazione è spesso preferita negli schemi di pilotaggio multiplexati. Il pinout è il seguente: Pin 1 (Anodo E), Pin 2 (Anodo D), Pin 3 (Catodo Comune), Pin 4 (Anodo C), Pin 5 (Anodo DP - Punto Decimale), Pin 6 (Anodo B), Pin 7 (Anodo A), Pin 8 (Catodo Comune), Pin 9 (Anodo F), Pin 10 (Anodo G). Lo schema circuitale interno mostra i dieci singoli segmenti LED (a, b, c, d, e, f, g, e il punto decimale destro DP) con i loro anodi collegati ai rispettivi pin e i loro catodi collegati insieme ai pin di catodo comune.

4.3 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 il reflow.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Istruzioni per Saldatura SMT

Vengono fornite istruzioni critiche per prevenire danni durante l'assemblaggio:

• Saldatura a Rifusione (Massimo 2 volte):È raccomandata una fase di pre-riscaldamento a 120-150°C per un massimo di 120 secondi. La temperatura di picco durante il reflow non deve superare i 260°C. Un processo di raffreddamento a temperatura normale è obbligatorio tra il primo e il secondo processo di saldatura se è necessario un secondo reflow.
• Saldatura Manuale (Saldatore):Se richiesto, la temperatura della punta del saldatore non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a un massimo di 3 secondi.
• Importanza dei Limiti:Superare la temperatura, il tempo o il numero di cicli di reflow può danneggiare il package in plastica, degradare l'epossidica del LED o causare il fallimento dei bonding interni.

5.2 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

Il dispositivo è spedito in imballaggio anti-umidità. Deve essere stoccato a ≤30°C e ≤60% di Umidità Relativa (UR). Una volta aperta la busta sigillata, i componenti iniziano ad assorbire umidità dall'atmosfera. Se non vengono utilizzati immediatamente e sono esposti a condizioni ambientali oltre i limiti specificati, devono essere essiccati (baked) prima del reflow per prevenire l'effetto \"popcorn\" o la delaminazione causata dalla rapida espansione del vapore durante la saldatura. Le condizioni di essiccazione sono specificate: 60°C per ≥48 ore quando in bobina, o 100°C per ≥4 ore / 125°C per ≥2 ore quando sfusi. L'essiccazione deve essere eseguita una sola volta.

6. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

6.1 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è fornito su nastro portatore goffrato e bobine, compatibile con apparecchiature automatiche pick-and-place. I dettagli chiave dell'imballaggio includono:

• Nastro Portatore:Realizzato in lega di polistirene conduttivo nero. Le dimensioni sono conformi agli standard EIA-481-D. La curvatura è entro 1mm su 250mm. Lo spessore è 0.30±0.05mm.
• Informazioni Bobina:Una bobina da 22 pollici contiene 44.5 metri di nastro. Una bobina da 13 pollici contiene 700 pezzi del componente.
• Quantità Minima d'Ordine (MOQ):La quantità minima di imballaggio per i resti/fine bobina è di 200 pezzi.
• Nastro di Testa/Coda:La bobina include un nastro di testa (minimo 400mm) e di coda (minimo 40mm) per l'alimentazione della macchina.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Scenari Applicativi Tipici

L'LTS-5325CKR-P è ben adatto per applicazioni che richiedono un display numerico compatto, affidabile e luminoso. Esempi includono:

• Pannelli di controllo industriali e strumentazione (es. timer, contatori, display di temperatura).
• Elettrodomestici consumer (es. forni a microonde, lavatrici, controlli di condizionatori d'aria).
• Accessori per il mercato automobilistico aftermarket (es. monitor di tensione, tachimetri).
• Letture di dispositivi medici.
• Apparecchiature di test e misura.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare driver a corrente costante o appropriate resistenze limitatrici di corrente per ogni anodo di segmento. La configurazione a catodo comune semplifica il multiplexing. Calcolare i valori delle resistenze in base alla tensione di alimentazione (V_CC), la tensione diretta tipica (V_F~2.6V) e la corrente di segmento desiderata (I_F). Ad esempio, con un'alimentazione a 5V: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240Ω per un pilotaggio a 10mA.
• Gestione Termica:Osservare la curva di derating della corrente. In ambienti ad alta temperatura, ridurre la corrente di pilotaggio di conseguenza per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza e garantire l'affidabilità a lungo termine.
• Layout PCB:Seguire il pattern di saldatura raccomandato. Assicurare un'adeguata larghezza delle tracce per la corrente del segmento. Considerare il posizionamento relativo ad altri componenti che generano calore.
• Integrazione Ottica:Il design faccia grigia/segmenti bianchi offre un buon contrasto. Per un'ulteriore diffusione o filtraggio del colore, assicurarsi che qualsiasi materiale di sovrapposizione abbia un'alta trasmissione alla lunghezza d'onda dominante (~631nm).

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard GaP, l'LTS-5325CKR-P basato su AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un'uscita più luminosa alla stessa corrente o una luminosità equivalente a potenza inferiore. Rispetto ad alcuni LCD retroilluminati a LED bianchi, questo display a segmenti LED diretto offre angoli di visione più ampi, contrasto più alto e prestazioni migliori in luce ambientale intensa. Il suo package SMD fornisce una maggiore robustezza meccanica e un assemblaggio automatizzato più facile rispetto ai display LED a foro passante.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D1: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (639nm) e lunghezza d'onda dominante (631nm)?

R1: La lunghezza d'onda di picco è il punto fisico di massima emissione spettrale. La lunghezza d'onda dominante è il \"colore\" percepito dall'occhio umano, calcolato dallo spettro completo. Spesso differiscono leggermente.

D2: Posso pilotare questo display direttamente con un pin GPIO di un microcontrollore a 3.3V?

R2: Non direttamente. Il pin GPIO deve erogare corrente attraverso una resistenza limitatrice. Con un'alimentazione a 3.3V e una V_Fdi 2.6V, la caduta di tensione sulla resistenza è solo di 0.7V. Per ottenere una corrente di 10mA, avresti bisogno di una resistenza da 70Ω (R = 0.7V / 0.01A). Tuttavia, assicurati che il pin del microcontrollore possa erogare in sicurezza 10mA in modo continuo.

D3: Perché la specifica della corrente inversa è importante se non dovrei applicare tensione inversa?

R3: È un parametro di test di qualità e di dispersione. Un'alta corrente inversa può indicare un difetto nella giunzione del chip LED. La specifica garantisce l'integrità del dispositivo.

D4: Come interpreto il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa \"2:1\"?

R4: Significa che all'interno di un singolo dispositivo, l'intensità misurata del segmento più luminoso non dovrebbe essere più del doppio dell'intensità del segmento più debole quando testato in condizioni identiche (I_F=1mA). Questo garantisce uniformità visiva.

10. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettare un display per timer digitale semplice.

Il timer deve mostrare minuti e secondi (quattro cifre). Verrebbero utilizzati quattro display LTS-5325CKR-P. Verrebbe impiegato un microcontrollore con sufficienti pin I/O in uno schema di pilotaggio multiplexato. Tutti gli anodi di segmento per la stessa lettera di segmento (es. tutti i segmenti \"A\") attraverso le quattro cifre sarebbero collegati insieme e pilotati da un singolo pin del microcontrollore tramite una resistenza limitatrice. Il catodo comune di ogni cifra sarebbe collegato a un pin separato del microcontrollore che agisce come interruttore di selezione della cifra. Il microcontrollore ciclerebbe rapidamente illuminando una cifra alla volta (es. per 2.5ms ciascuna in un ciclo totale di 10ms), affidandosi alla persistenza della visione per far apparire tutte le cifre illuminate simultaneamente. Questo metodo riduce drasticamente il numero di pin di pilotaggio richiesti da 40 (4 cifre * 10 pin) a 14 (7 anodi di segmento + 1 DP + 4 catodi comuni + 2 non utilizzati). Il progetto deve garantire che la corrente di picco per segmento durante il suo breve tempo di accensione non superi il valore massimo assoluto, mentre la corrente media fornisce la luminosità desiderata.

11. Principio di Funzionamento

Il dispositivo opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dallo strato n-type di AlInGaP si ricombinano con le lacune dallo strato p-type. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, Rosso Super. La luce è emessa dalla regione attiva, modellata dalla coppa riflettente del package e dalla lente epossidica per formare i segmenti visibili.

12. Tendenze Tecnologiche

La tecnologia AlInGaP rappresenta una soluzione matura e altamente efficiente per LED rossi, arancioni e gialli. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display includono lo sviluppo di materiali ancora più efficienti, come quelli basati su nitruro di gallio (GaN) per una copertura spettrale più ampia, e l'integrazione di micro-LED per display a visione diretta ad altissima risoluzione. Per display a cifra singola e piccoli display alfanumerici, la tendenza continua verso la miniaturizzazione, luminosità più alta, consumo energetico inferiore e migliore compatibilità con i processi di reflow ad alta temperatura e senza piombo richiesti per la conformità RoHS e le moderne linee di assemblaggio SMT. L'uso di plastiche avanzate e materiali di incapsulamento migliora anche l'affidabilità a lungo termine e la resistenza a fattori ambientali come umidità ed esposizione ai raggi UV.