Scheda Tecnica Display LED LTP-3362JD - Altezza Cifra 0.3 Pollici - Iper Rosso AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un display a diodi luminosi (LED) alfanumerico a doppia cifra con altezza cifra di 0.3 pollici (7.62 mm). Il dispositivo è progettato per fornire una rappresentazione di caratteri chiara e leggibile per applicazioni che richiedono la visualizzazione di informazioni numeriche e alfabetiche limitate. La sua costruzione utilizza chip LED avanzati in AS-AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) Iper Rosso, cresciuti su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questa scelta tecnologica è fondamentale per ottenere le specifiche caratteristiche di colore e prestazioni delineate in questa scheda tecnica. Il design visivo presenta una facciata nera con segmenti bianchi, una combinazione ottimizzata per un alto contrasto e un'ottima visibilità dei caratteri in varie condizioni di illuminazione.

1.1 Vantaggi Principali e Applicazioni Target

Il display offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto a una gamma di prodotti elettronici. Il suo basso consumo energetico è un vantaggio significativo per dispositivi alimentati a batteria o attenti all'energia. L'alta luminosità e l'alto rapporto di contrasto garantiscono la leggibilità sia in ambienti poco illuminati che molto luminosi. Un ampio angolo di visione consente di vedere chiaramente le informazioni visualizzate da varie posizioni, aspetto cruciale per l'elettronica di consumo, la strumentazione e i display per informazioni pubbliche. L'affidabilità allo stato solido intrinseca della tecnologia LED garantisce una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione come quelle fluorescenti a vuoto o a incandescenza. Questo display è categorizzato per intensità luminosa, il che significa che le unità sono classificate in base alla loro emissione luminosa, consentendo coerenza nelle produzioni in serie. Applicazioni tipiche includono: misuratori digitali da pannello, apparecchiature di test, dispositivi medici, terminali POS (punto vendita), pannelli di controllo industriali e display per cruscotti automobilistici dove è richiesta un'uscita alfanumerica chiara e affidabile.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e fisici che definiscono le prestazioni e i limiti del display.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato nella progettazione del circuito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che un singolo segmento LED può dissipare come calore senza rischio di danneggiamento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA. Questa corrente è ammissibile solo in specifiche condizioni pulsate (frequenza 1 kHz, ciclo di lavoro 10%) per ottenere una luminosità istantanea più elevata senza surriscaldamento. Non è per il funzionamento continuo in DC.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento in regime stazionario. Il fattore di derating di 0.33 mA/°C indica che questa corrente massima deve essere ridotta man mano che la temperatura ambiente sale sopra i 25°C per prevenire il surriscaldamento.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può danneggiare la giunzione LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare ed essere stoccato entro questo intervallo di temperatura.
• Condizione di Saldatura:260°C per 3 secondi, con la punta del saldatore ad almeno 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del componente. Questa è una linea guida critica per la saldatura a onda o manuale per prevenire danni termici ai chip LED o al package plastico.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test specificate. Sono i valori che i progettisti dovrebbero utilizzare per i calcoli del circuito e le aspettative di prestazione.

• Intensità Luminosa Media per Segmento (I_V):200 μcd (min), 600 μcd (tip) con I_F= 1 mA. Questa è una misura dell'emissione luminosa. L'ampio intervallo indica un processo di classificazione (binning); i progettisti devono considerare il valore minimo per garantire una luminosità sufficiente.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (tip) con I_F= 20 mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte, posizionando il colore nella regione dell'iper-rosso dello spettro.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tip). Questo indica la purezza spettrale o la diffusione delle lunghezze d'onda emesse attorno al picco. Un valore di 20 nm è tipico per i LED rossi AlInGaP.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm (tip). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore del LED, leggermente diversa dalla lunghezza d'onda di picco a causa della curva di sensibilità dell'occhio.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.0 V (min), 2.6 V (tip) con I_F= 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi di un segmento LED durante il funzionamento. Le resistenze limitatrici di corrente devono essere calcolate utilizzando il V_Fmassimo atteso per garantire che la corrente non superi i limiti.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 μA (max) con V_R= 5 V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo.
• Rapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (max). Questo specifica il rapporto massimo ammissibile tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo, garantendo un aspetto uniforme.

2.3 Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Ciò implica un processo di classificazione (binning) post-produzione. Sebbene codici di bin specifici non siano elencati qui, la pratica tipicamente prevede di raggruppare i display in base all'emissione luminosa misurata (es. un bin "luminoso" e uno "standard") per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. I progettisti che approvvigionano questo componente dovrebbero informarsi sui bin disponibili se un'uniformità di luminosità stretta tra più unità è critica per la loro applicazione. L'intervallo della tensione diretta (V_F) (da 2.0V a 2.6V) indica anche un potenziale binning per la tensione diretta, che può influenzare la progettazione dell'alimentazione.

3. Informazioni Meccaniche, Interfacciamento e Assemblaggio

3.1 Dimensioni del Package e Pinout

Il display è contenuto in un package LED standard a doppia cifra. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25 mm salvo diversa specifica. I progettisti devono integrare l'impronta precisa e l'altezza nei loro progetti di PCB e contenitore. La tabella di connessione dei pin è essenziale per un'interfacciamento corretto. Il dispositivo utilizza una configurazione a catodo comune multiplex: il Pin 4 è il catodo comune per la Cifra 1 e il Pin 10 è il catodo comune per la Cifra 2. I pin rimanenti (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20) sono anodi per i singoli segmenti (da A a U, incluso DP per il punto decimale). Il Pin 14 è indicato come "Nessuna Connessione" (NC). Questa configurazione consente di pilotare le due cifre indipendentemente utilizzando il multiplexing a divisione di tempo, riducendo il numero totale di pin di pilotaggio richiesti.

3.2 Schema Circuitale Interno e Metodo di Pilotaggio

Lo schema circuitale interno mostra la disposizione a catodo comune multiplex. Tutti gli anodi di segmento corrispondenti (es. tutti i segmenti 'A') tra le due cifre sono collegati internamente. Per illuminare un segmento su una cifra specifica, il suo pin anodo deve essere portato a livello alto (con appropriata limitazione di corrente), mentre il catodo della cifra target viene portato a livello basso. Ciclando rapidamente quale catodo di cifra è attivo e impostando gli anodi per il pattern desiderato, entrambe le cifre appaiono continuamente accese. Questo metodo richiede un microcontrollore o un IC driver dedicato in grado di gestire il multiplexing.

3.3 Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rigoroso rispetto della condizione di saldatura (260°C per 3 secondi) è fondamentale. Superare questo tempo o temperatura può danneggiare i bonding interni dei fili, degradare l'epossidico del LED o delaminare il package. Per la saldatura a rifusione, deve essere utilizzato un profilo termico che rispetti questo limite. La nota riguardante il mantenimento della punta del saldatore sotto il piano di appoggio aiuta a prevenire il trasferimento diretto di calore al die LED tramite i terminali. Durante la manipolazione e l'assemblaggio devono essere osservate le normali precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica) per proteggere le giunzioni dei semiconduttori.

4. Analisi delle Prestazioni e Considerazioni Applicative

4.1 Curve Caratteristiche Tipiche

Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti in testo, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:Corrente Diretta (I_F) vs. Tensione Diretta (V_F):Questa curva esponenziale mostra la relazione tra corrente e tensione. La tensione di ginocchio è attorno a 2.0V, dopo la quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione, evidenziando la necessità di circuiti limitatori di corrente.Intensità Luminosa (I_V) vs. Corrente Diretta (I_F):Questa curva è generalmente lineare a correnti più basse ma può saturarsi a correnti più elevate a causa degli effetti termici. Aiuta i progettisti a scegliere una corrente di funzionamento per ottenere la luminosità desiderata in modo efficiente.Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, aspetto cruciale per progetti che operano in ambienti caldi.Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa attraverso le lunghezze d'onda, centrato attorno a 650 nm con una larghezza a mezza altezza di ~20 nm.

4.2 Considerazioni di Progettazione e Suggerimenti Applicativi

Limitazione di Corrente:Una resistenza in serie è obbligatoria per ogni linea anodica (o un driver a corrente costante) per impostare la corrente diretta. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo (2.6V) dalla scheda tecnica per garantire che la corrente non superi mai la I_Fscelta (es. 20 mA) in tutte le condizioni.Driver per Multiplexing:È necessario un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o un IC driver LED dedicato (come un MAX7219 o HT16K33) per gestire la sequenza di multiplexing, la frequenza di refresh e il controllo della luminosità. La frequenza di refresh deve essere abbastanza alta (>60 Hz) per evitare sfarfallio visibile.Dissipazione di Potenza:Calcolare la potenza totale: Per un segmento a 20 mA e 2.6V, P = 52 mW. Con più segmenti accesi, assicurarsi che i limiti termici del package non vengano superati, specialmente ad alte temperature ambiente.Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso, ma considerare la direzione di visione primaria quando si monta il display in un contenitore per evitare ombre dal bordo.

4.3 Confronto e Domande Comuni

Confronto con Altre Tecnologie:Rispetto ai display a 7 segmenti, il formato a 17 segmenti consente una rappresentazione più leggibile di caratteri alfabetici (A-Z), sebbene non così completa come un display a matrice di punti. La tecnologia AlInGaP offre un'efficienza più elevata e una migliore stabilità termica rispetto ai vecchi LED rossi in GaAsP o GaP.Domande Tipiche degli Utenti: D: Posso pilotare questo display con un'alimentazione a tensione costante senza resistenze?R: No. La tensione diretta ha un intervallo (2.0-2.6V). Una tensione costante impostata per un V_Fmedio potrebbe sovraccaricare un LED con un V_Fbasso, portando a un guasto prematuro. Utilizzare sempre la limitazione di corrente.D: Perché la corrente di picco (90 mA) è più alta della corrente continua (25 mA)?R: Il LED può gestire brevi impulsi ad alta corrente per la luminosità di picco (es. per evidenziare) perché l'energia termica non ha il tempo di accumularsi e danneggiare la giunzione. La potenza media deve comunque rimanere entro i limiti.D: Qual è lo scopo del pin "Nessuna Connessione"?R: Spesso è un segnaposto meccanico per standardizzare il numero di pin con altri prodotti della stessa famiglia o per fornire simmetria strutturale. Non deve essere collegato a nessun circuito.

5. Principi Tecnici e Contesto

5.1 Tecnologia Sottostante: AlInGaP su GaAs

La struttura di emissione luminosa centrale è una eterogiunzione in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) cresciuta epitassialmente su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs). Regolando i rapporti di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo nel reticolo cristallino, l'energia del bandgap - e quindi la lunghezza d'onda emessa - può essere sintonizzata con precisione. Questo sistema di materiali è particolarmente efficiente per produrre LED rossi, arancioni e gialli ad alta luminosità. La designazione "Iper Rosso" si riferisce tipicamente a una composizione specifica che produce un colore rosso intenso con alta efficienza luminosa. Il substrato GaAs è opaco alla luce emessa, quindi la struttura del dispositivo è progettata per l'emissione dalla parte superiore attraverso la lente epossidica del package.

5.2 Contesto Industriale e Tendenze

Al momento della pubblicazione di questa scheda tecnica (2003), la tecnologia AlInGaP rappresentava un progresso significativo rispetto ai precedenti materiali LED per i colori rosso/arancione. La tendenza nei display alfanumerici si è poi spostata verso pannelli a matrice di punti ad alta densità e, più recentemente, verso display a LED organici (OLED) o micro-LED per una maggiore flessibilità e capacità a colori completi. Tuttavia, display LED segmentati come questo rimangono altamente rilevanti per applicazioni che richiedono estrema affidabilità, lunga durata, alta luminosità, semplicità e basso costo in ruoli monocromatici o a colori limitati. La loro natura allo stato solido, il basso consumo energetico e l'ottima leggibilità ne garantiscono l'uso continuo nei campi industriale, automobilistico e della strumentazione dove questi attributi sono fondamentali.