Scheda Tecnica Display LED LTP-3862JR - Altezza Cifra 0.3 Pollici - Super Rosso AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-3862JR è un modulo display alfanumerico a doppia cifra ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono una rappresentazione chiara dei caratteri. La sua funzione principale è visualizzare caratteri alfanumerici (lettere e numeri) utilizzando una configurazione a 17 segmenti per cifra, offrendo una maggiore flessibilità rispetto ai display a 7 segmenti standard. Il dispositivo utilizza chip LED avanzati AS-AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) SUPER ROSSO, cresciuti epitassialmente su un substrato di GaAs. Questa tecnologia è nota per la sua alta efficienza e le eccellenti proprietà luminose. Il design visivo presenta una facciata nera con segmenti bianchi, che migliora significativamente il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. Il display è categorizzato per intensità luminosa, garantendo coerenza nella luminosità tra i lotti di produzione.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi chiave di questo display derivano dal suo design e dalla tecnologia dei semiconduttori. I segmenti uniformi e continui creano un aspetto dei caratteri liscio e gradevole, senza spazi visibili o discontinuità. Funziona con requisiti di bassa potenza, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico. La combinazione di alta luminosità e alto contrasto garantisce la leggibilità anche in ambienti molto luminosi. Un ampio angolo di visione consente di leggere le informazioni visualizzate da varie posizioni rispetto alla superficie del display. L'affidabilità allo stato solido della tecnologia LED offre una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni rispetto ad altri tipi di display come quelli fluorescenti a vuoto o a incandescenza.

Questo prodotto è tipicamente rivolto a mercati e applicazioni dove letture alfanumeriche compatte, affidabili e chiare sono essenziali. Applicazioni comuni includono pannelli di strumentazione industriale, apparecchiature di test e misura, dispositivi medici, terminali punto vendita, display per cruscotti automobilistici (per informazioni ausiliarie) e vari dispositivi elettronici di consumo dove è necessario presentare dati di stato o numerici.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. LaIntensità Luminosa Media per Segmentoè specificata con un minimo di 200 µcd, un valore tipico di 600 µcd, e nessun massimo elencato, quando pilotata con una corrente diretta (I_F) di 1mA. Questo parametro definisce la luminosità percepita di ogni singolo segmento. IlRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosaè specificato come massimo 2:1. Questo è un parametro critico per l'uniformità del display; significa che la luminosità del segmento più debole non sarà inferiore alla metà della luminosità del segmento più luminoso nelle stesse condizioni, garantendo un aspetto uniforme su tutti i segmenti di un carattere.

Le caratteristiche del colore sono definite dai parametri di lunghezza d'onda, misurati a I_F=20mA. LaLunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p)è 639 nm, che si trova nella regione rossa dello spettro visibile. LaLunghezza d'Onda Dominante (λ_d)è 631 nm. La differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è legata alla forma dello spettro di emissione. LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)è 20 nm, indicando la purezza spettrale o la diffusione delle lunghezze d'onda della luce emessa attorno al picco.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative del dispositivo. LaTensione Diretta per Segmento (V_F)varia da 2.0V a 2.6V con una corrente di test di 20mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire tensione sufficiente per superare questo valore, tipicamente utilizzando una resistenza limitatrice di corrente o un driver a corrente costante. LaCorrente Inversa per Segmento (I_R)è un massimo di 100 µA con una tensione inversa (V_R) di 5V, indicando il livello di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente.

IValori Nominali Assoluti Massimidefiniscono i limiti per un funzionamento sicuro. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè 25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C al di sopra di tale temperatura. Ciò significa che la massima corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente per prevenire il surriscaldamento. LaCorrente Diretta di Piccoè 90 mA ma solo in specifiche condizioni di impulso: un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. Ciò consente schemi di multiplexing dove una corrente istantanea più alta può essere utilizzata per ottenere una luminosità percepita mantenendo bassa la dissipazione di potenza media. LaDissipazione di Potenza per Segmentoè limitata a 70 mW.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per unIntervallo di Temperatura Operativada -35°C a +105°C e un identicoIntervallo di Temperatura di Conservazione. Questo ampio intervallo lo rende adatto per applicazioni in ambienti ostili, sia industriali che automobilistici. Il derating della corrente diretta con la temperatura, come menzionato, è una considerazione diretta di gestione termica. La scheda tecnica specifica anche le condizioni di saldatura: il dispositivo può resistere a 260°C per 3 secondi a una distanza di 1/16 di pollice (circa 1.59 mm) sotto il piano di appoggio, che è una tipica linea guida per il profilo di saldatura a rifusione.

3. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il LTP-3862JR è fornito in un package standard per display LED. La scheda tecnica include un disegno dimensionato dettagliato (dimensioni del package). Le caratteristiche meccaniche chiave includono l'ingombro complessivo, l'altezza del package, la spaziatura tra le due cifre e la posizione precisa e il diametro dei fori o dei piedini di montaggio. Il disegno specifica che tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.25mm salvo diversa indicazione. Queste informazioni sono cruciali per i progettisti del layout del PCB (Circuito Stampato) per garantire che l'impronta fisica sulla scheda corrisponda al display e che ci sia un adeguato spazio libero attorno al componente.

3.1 Configurazione dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha un totale di 20 piedini. È configurato come un tipoAnodo Comune Multiplex. Ciò significa che gli anodi dei LED per ogni cifra sono collegati insieme internamente. L'anodo comune della Cifra 1 è sul Piedino 4, e l'anodo comune della Cifra 2 è sul Piedino 10. I catodi di ogni singolo segmento (da A a U, più DP per il punto decimale) sono portati su piedini separati. Questa architettura multiplexata consente di controllare due cifre con meno linee di pilotaggio rispetto al caso in cui ogni segmento fosse indirizzabile indipendentemente. Un diagramma del circuito interno mostrerebbe tipicamente queste connessioni ad anodo comune per ogni cifra e come sono organizzati i catodi dei segmenti. La tabella di connessione dei piedini è essenziale per cablare correttamente il display a un microcontrollore o a un IC driver.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche elettriche/ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per tali dispositivi includerebbero:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V): Questo grafico mostra la relazione non lineare tra la tensione ai capi del LED e la corrente che lo attraversa. Aiuta i progettisti a selezionare il valore appropriato della resistenza limitatrice di corrente per una data tensione di alimentazione.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta: Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con l'aumentare della corrente di pilotaggio. È tipicamente lineare in un intervallo ma può saturarsi a correnti molto elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Questo grafico dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Comprendere questo derating è vitale per applicazioni che operano ad alte temperature ambientali.
• Distribuzione Spettrale: Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la forma dello spettro della luce emessa, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 639 nm.

Queste curve forniscono ai progettisti una comprensione più sfumata del comportamento del dispositivo in condizioni non standard o variabili, oltre ai dati puntuali nelle tabelle.

5. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

5.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

Per far funzionare questo display ad anodo comune multiplexato, è necessario un circuito driver. Ciò comporta tipicamente l'uso di un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o di un IC driver LED dedicato. Gli anodi comuni (Piedini 4 e 10) sarebbero collegati al microcontrollore tramite transistor di source di corrente o direttamente se i pin del MCU possono erogare corrente sufficiente. I catodi dei segmenti (Piedini 1-3, 5-9, 11-13, 15-20) sarebbero collegati a driver di sink di corrente (come un array di transistor o un IC driver). Il multiplexing si ottiene accendendo sequenzialmente l'anodo comune di una cifra alla volta mentre si presenta il pattern dei segmenti per quella cifra sulle linee dei catodi. Questo ciclo deve avvenire abbastanza velocemente (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile. Il valore nominale di corrente di picco consente l'uso di correnti istantanee più elevate durante il breve tempo di accensione di ogni cifra per ottenere una luminosità media percepita più alta.

5.2 Gestione Termica e di Saldatura

Sebbene i LED siano efficienti, la potenza dissipata (fino a 70mW per segmento) può portare a riscaldamento, specialmente quando più segmenti sono accesi simultaneamente. Un'adeguata area di rame sul PCB o via termiche possono essere considerate per i piedini ad anodo comune per fungere da dissipatore di calore. Il rigoroso rispetto del profilo di saldatura (260°C per 3 secondi) è necessario per prevenire danni alla resina epossidica interna, ai bond dei fili o al die del semiconduttore stesso durante l'assemblaggio.

5.3 Integrazione Ottica

Il design a faccia nera/segmenti bianchi offre un alto contrasto. Per un ulteriore miglioramento in luce ambientale intensa, può essere utilizzato un filtro di contrasto o una finestra di copertura scurita. L'ampio angolo di visione elimina la necessità di un allineamento preciso dell'osservatore con la normale del display. I progettisti dovrebbero considerare la distanza di visione prevista e i livelli di luce ambientale quando selezionano le correnti di pilotaggio per garantire una leggibilità ottimale senza consumi di potenza non necessari.

6. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione del LTP-3862JR sono l'uso della tecnologiaSuper Rosso AlInGaPe la sua architettura a17 segmenti. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED standard GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in display più luminosi a parità di corrente o in un consumo di potenza inferiore a parità di luminosità. Il formato a 17 segmenti, rispetto a un display a 7 segmenti standard, consente la rappresentazione leggibile dell'intero alfabeto (alfanumerico) piuttosto che solo numeri e poche lettere, ampliando notevolmente il suo campo di applicazione. La categorizzazione per intensità luminosa è un altro punto chiave, fornendo un livello di coerenza della luminosità importante per display multi-cifra dove una luminosità irregolare sarebbe visivamente fastidiosa.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Cosa significa un Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa 2:1 per il mio progetto?

R: Garantisce l'uniformità visiva. Nel caso peggiore, un segmento non sarà più debole della metà della luminosità di un altro segmento pilotato in modo identico. Ciò impedisce che alcuni caratteri o parti di caratteri appaiano notevolmente più deboli di altri.

D: Posso pilotare questo display direttamente con un microcontrollore a 5V?

R: Non direttamente per i segmenti. La tensione diretta è 2.0-2.6V. Collegare un pin MCU a 5V direttamente a un catodo di segmento (attraverso una resistenza) applicherebbe una polarizzazione inversa di ~5V al LED quando il pin MCU è alto, il che supera il valore nominale di tensione inversa di 8V e potrebbe danneggiare il LED. È necessario utilizzare un circuito driver appropriato (transistor o IC driver) per interfacciare i livelli logici del MCU con i requisiti di corrente del LED.

D: Come calcolo il valore della resistenza limitatrice di corrente?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione a 5V, una V_Ftipica di 2.3V e una I_Fdesiderata di 20mA: R = (5 - 2.3) / 0.02 = 135 ohm. Usa il prossimo valore standard (es. 150 ohm) che fornisce una corrente leggermente inferiore, ben all'interno dell'area di funzionamento sicuro.

D: Qual è lo scopo del valore nominale di corrente diretta di picco?

R: Abilita il multiplexing. In una configurazione multiplexata, ogni cifra è accesa solo per una frazione del tempo (es. ciclo di lavoro 1/2 per due cifre). Per ottenere una luminosità media desiderata, puoi usare una corrente istantanea più alta durante il suo breve tempo di accensione. Il valore nominale di picco di 90mA (a impulso di 0.1ms, ciclo 1/10) lo consente. La corrente media deve comunque rispettare il valore nominale di corrente continua quando calcolata nel tempo.

8. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettare un semplice contatore a due cifre con interfaccia microcontrollore.

Un caso di progettazione coinvolgerebbe un microcontrollore a 8 bit (es. ATmega328P). Due dei suoi pin I/O sarebbero configurati come uscite per pilotare gli anodi comuni (Cifra 1 e Cifra 2) tramite piccoli transistor NPN (es. 2N3904) per fornire la corrente richiesta per tutti i segmenti accesi in una cifra. Altri otto pin I/O sarebbero usati per pilotare i catodi dei segmenti attraverso un IC driver di sink di corrente come un array Darlington ULN2003A, che può gestire le correnti combinate dei segmenti. Il firmware manterrebbe una variabile contatore. Separerebbe le decine e le unità, convertirebbe ciascuna in un pattern a 17 segmenti (usando una tabella di ricerca), e poi abiliterebbe alternativamente il transistor per la Cifra 1 mentre invia il pattern delle unità, poi abiliterebbe la Cifra 2 mentre invia il pattern delle decine, in un ciclo continuo con un breve ritardo. Le resistenze limitatrici di corrente sarebbero posizionate sul lato dell'anodo comune (più semplice, una resistenza per cifra) o sul lato del catodo del segmento (controllo più preciso per segmento, più resistenze).

9. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il principio di funzionamento fondamentale si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Il materiale semiconduttore AlInGaP ha una specifica energia di bandgap. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia della giunzione (la tensione diretta V_F), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati attraverso la giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, questa energia viene rilasciata principalmente come fotoni (luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia di bandgap del materiale. Il layout a 17 segmenti è una disposizione geometrica di singoli die LED o regioni di chip all'interno del package, ciascuna corrispondente a un segmento del carattere. Le connessioni elettriche sono realizzate tramite bond di filo ai contatti di anodo e catodo, che sono instradati ai piedini esterni del package.

10. Tendenze Tecnologiche

La tecnologia dei display è in continua evoluzione. Mentre la tecnologia AlInGaP in questa scheda tecnica rappresenta una soluzione ad alte prestazioni per i colori rosso/arancione/giallo, le tendenze più ampie includono l'adozione di materiali e strutture ancora più efficienti. Per display a colori completi o bianchi, i LED blu e verdi basati su InGaN (Nitruro di Indio Gallio) sono dominanti. C'è una spinta costante verso una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), consentendo display più luminosi o un consumo energetico inferiore. La miniaturizzazione è un'altra tendenza, con il packaging a scala di chip e dimensioni del die più piccole che consentono display con risoluzione più alta o la stessa risoluzione in un ingombro ridotto. Inoltre, le soluzioni integrate stanno diventando più comuni, dove il circuito driver LED, il microcontrollore e talvolta persino il display stesso sono combinati in un unico modulo o display intelligente, semplificando il processo di progettazione per i produttori di prodotti finali. I vantaggi fondamentali dell'affidabilità allo stato solido, del basso consumo e dell'ampio angolo di visione rimangono fondamentali e sono potenziati da questi progressi nei materiali e nell'integrazione.