Scheda Tecnica LTS-3361JS - Display LED a 7 Segmenti Giallo da 0.3 Pollici - Altezza Cifra 7.62mm - Tensione Diretta 2.6V - Potenza 40mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-3361JS è un modulo display LED alfanumerico a 7 segmenti e singola cifra, progettato per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica o alfanumerica limitata, chiara e luminosa. La sua funzione principale è fornire un output visivo altamente leggibile in un fattore di forma compatto.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo dispositivo è progettato per affidabilità e prestazioni nell'elettronica di consumo, negli strumenti industriali e nei display digitali di base. I suoi vantaggi principali, come desumibile dalla scheda tecnica, includono un'altezza della cifra di 0.3 pollici (7.62mm)che offre un buon equilibrio tra dimensioni e leggibilità. Presentasegmenti uniformi e continuiper un aspetto del carattere pulito e professionale, senza interruzioni visibili nei segmenti accesi. Il display vantaelevata luminosità e alto contrasto, favorite dall'uso della tecnologia a semiconduttore AlInGaP su un substrato non trasparente, garantendo un output vivido anche in condizioni di buona illuminazione ambientale. Unampio angolo di visionemigliora la visibilità da diverse prospettive. Inoltre, è classificato per intensità luminosa, consentendo la selezione in lotti e la coerenza nelle produzioni in serie. I principali mercati di riferimento includono misuratori da pannello, elettrodomestici, apparecchiature di test e qualsiasi dispositivo che richieda un display numerico semplice ed efficiente.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

La seguente 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 funzione di questo display. Il dispositivo utilizzachip LED gialli in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e stabilità nello spettro giallo-arancio-rosso. I chip sono realizzati su unsubstrato GaAs non trasparente, che aiuta a migliorare il contrasto impedendo alla luce di fuoriuscire dal retro del chip, dirigendo così più luce in avanti. Il package ha unafaccia grigia con segmenti bianchi, che migliora ulteriormente il contrasto quando i segmenti sono spenti. I parametri chiave misurati a Ta=25°C includono:

• Intensità Luminosa Media (I_V): Varia da 200 μcd (min) a 600 μcd (max) con una corrente diretta (I_F) di 1mA. Il valore tipico è implicito in questo intervallo. Questa intensità è misurata utilizzando un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p): Tipicamente 588 nm, collocandola nella regione gialla dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): Tipicamente 587 nm, molto vicina alla lunghezza d'onda di picco, indicando un colore giallo relativamente puro.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ): Approssimativamente 15 nm, che definisce la purezza spettrale o la larghezza di banda del colore della luce emessa.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa: Specificato come massimo 2:1. Ciò significa che l'intensità del segmento più luminoso non deve essere più del doppio di quella del segmento più debole all'interno della stessa cifra alla stessa corrente di pilotaggio, garantendo uniformità.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti operativi e le condizioni per un uso affidabile.

• Valori Massimi Assoluti:
  • Dissipazione di Potenza per Segmento: 40 mW.
  • Corrente Diretta di Picco per Segmento: 60 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
  • Corrente Diretta Continua per Segmento: 25 mA a 25°C, ridotta linearmente di 0.33 mA/°C sopra i 25°C.
  • Tensione Inversa per Segmento: 5 V.
  • Intervallo di Temperatura Operativa e di Stoccaggio: -35°C a +85°C.
  • Temperatura di Saldatura: Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi a 1.6mm sotto il piano di appoggio.
• Caratteristiche Elettriche/Ottiche a Ta=25°C:
  • Tensione Diretta per Segmento (V_F): Tipicamente 2.6V, con un massimo di 2.6V a I_F=20mA. Il minimo è 2.05V.
  • Corrente Inversa per Segmento (I_R): Massimo 100 μA a V_R=5V.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è affrontata indirettamente attraverso la specifica di riduzione della corrente diretta continua. La corrente deve essere ridotta di 0.33 mA per ogni grado Celsius sopra la temperatura ambiente di 25°C. Ciò è cruciale per mantenere l'affidabilità a lungo termine e prevenire un deprezzamento accelerato del lumen o guasti catastrofici. L'ampio intervallo di temperatura operativa da -35°C a +85°C indica robustezza per varie condizioni ambientali.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è"classificato per intensità luminosa."Ciò si riferisce a un processo di binning o selezione post-produzione. A causa delle variazioni intrinseche nella crescita epitassiale del semiconduttore e nella fabbricazione dei chip, i LED dello stesso lotto di produzione possono avere output ottici leggermente diversi. Il binning comporta la misurazione dell'intensità luminosa di ciascuna unità e il loro raggruppamento in specifici intervalli di intensità (bin). Ciò consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità coerenti per la loro applicazione, garantendo un aspetto uniforme su più cifre in un display multi-digit. La scheda tecnica fornisce l'intervallo complessivo min (200 μcd) e max (600 μcd); i codici bin specifici sarebbero tipicamente definiti in documentazione separata o informazioni d'ordine.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per tali dispositivi includerebbero tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensione): Mostra la relazione tra tensione diretta (V_F) e corrente diretta (I_F). Questa curva è non lineare, con una tensione di soglia di circa 2V per l'AlInGaP, dopo la quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione. Ciò evidenzia l'importanza di resistori limitatori di corrente o driver a corrente costante.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F): Questa curva mostra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio. È generalmente lineare in un intervallo ma satura a correnti molto elevate a causa dello svenimento termico e di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Questa curva mostrerebbe la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione, sottolineando la necessità di un adeguato progetto termico, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi.
• Distribuzione Spettrale: Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 587-588 nm con una larghezza a mezza altezza di ~15 nm, confermando il punto di colore giallo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Contorno

Il package è un display LED a 7 segmenti standard a singola cifra. La scheda tecnica include un disegno "DIMENSIONI DEL PACKAGE" (dettagli non completamente estratti qui). Note critiche affermano che tutte le dimensioni sono in millimetri e le tolleranze sono ±0.25 mm (0.01") salvo diversa specifica. Questa tolleranza è importante per il progetto dell'impronta PCB per garantire un corretto montaggio e allineamento.

5.2 Piedinatura e Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha una configurazione acatodo comune. Ciò significa che tutti i catodi (terminali negativi) dei segmenti LED sono collegati insieme internamente. Il collegamento dei pin è chiaramente definito:

1. Catodo Comune
2. Anodo F
3. Anodo G
4. Anodo E
5. Anodo D
6. Catodo Comune (Nota: I pin 1 e 6 sono entrambi catodo comune, probabilmente per flessibilità di layout o resistenza inferiore)
7. Anodo DP (Punto Decimale)
8. Anodo C
9. Anodo B
10. Anodo A

Lo schema circuitale interno mostra il collegamento del catodo comune ai pin 1 & 6, con anodi individuali per i segmenti A-G e DP. La nota "RT. HANDE DECIMAL" nella descrizione del numero di parte suggerisce un posizionamento del punto decimale a destra.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica fornisce una specifica critica di saldatura: il package può sopportare una temperatura massima di saldatura di260°C per un massimo di 3 secondi, misurata a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio. Questo è un vincolo standard del profilo di saldatura a rifusione. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio PCB, sia a onda che a rifusione, rispetti questo limite per prevenire danni ai chip LED interni, ai bonding wires o al package plastico. L'intervallo di temperatura di stoccaggio (-35°C a +85°C) dovrebbe essere osservato anche prima e dopo l'assemblaggio.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono una singola cifra altamente visibile: letture di tensione/corrente su alimentatori, display di temperatura su termostati o forni, contatori timer, tabelloni segnapunti semplici o indicatori di stato su apparecchiature di rete ed elettrodomestici.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio: Essendo un dispositivo a catodo comune, i catodi (pin 1/6) dovrebbero essere collegati a massa o a un sink di corrente. Ogni anodo di segmento deve essere pilotato attraverso unresistore limitatore di corrente. Il valore del resistore è calcolato in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta del LED (V_F, usare max 2.6V per affidabilità), e alla corrente diretta desiderata (I_F). Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e obiettivo I_F=10mA: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. Un resistore da 220 Ω o 270 Ω sarebbe adatto.
• Multiplexing: Per display multi-cifra, questa cifra può essere multiplexata. Poiché ha anodi indipendenti e un catodo comune, è ben adatta per progetti multiplexati in cui i catodi di cifre diverse vengono commutati rapidamente.
• Controllo della Luminosità: La luminosità può essere regolata variando la corrente diretta (entro i limiti assoluti) o utilizzando la modulazione di larghezza di impulso (PWM) sui segnali di pilotaggio.
• Angolo di Visione: L'ampio angolo di visione dovrebbe essere considerato durante la progettazione dell'involucro meccanico per garantire che il display sia visibile all'utente finale.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED standard in GaP o GaAsP, la tecnologia AlInGaP nel LTS-3361JS offre unaefficienza luminosa e luminosità significativamente più elevate. Rispetto ad alcuni LED bianchi o blu che utilizzano conversione di fosfori, l'AlInGaP fornisce uncolore puro e saturo direttamente dal semiconduttore, spesso con una migliore stabilità nel tempo e con la temperatura. Il substrato non trasparente è un differenziatore chiave rispetto a display più economici che possono utilizzare un substrato trasparente, portando a un contrasto inferiore poiché la luce fuoriesce in tutte le direzioni. La classificazione (binning) per intensità è un segno di un componente di qualità destinato ad applicazioni che richiedono coerenza.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo di avere due pin di catodo comune (1 e 6)?

R: Ciò fornisce flessibilità di progettazione per il routing del PCB. Può aiutare a ridurre la densità di corrente attraverso un singolo pin se si pilotano tutti i segmenti ad alta corrente simultaneamente, e può semplificare il layout della scheda offrendo due punti di connessione a massa.

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore?

R: Sì, ma con importanti avvertenze. Un tipico pin MCU può erogare/assorbire fino a 20-25mA, che è entro il rating di corrente continua. Tuttavia, è NECESSARIO utilizzare un resistore in serie limitatore di corrente per ogni segmento. Non collegare il LED direttamente al pin. Inoltre, assicurarsi che la corrente totale dall'alimentazione o dal pin di massa dell'MCU non superi i limiti del suo package quando più segmenti sono accesi.

D: La tensione diretta è elencata come "2.05 2.6 V". Cosa significa?

R: Ciò indica l'intervallo della tensione diretta. Il V_Fminimo atteso è 2.05V, e il massimo è 2.6V quando misurato a I_F=20mA. Dovresti progettare il tuo circuito di pilotaggio assumendo il caso peggiore (V_Fpiù alto) per garantire un margine di tensione sufficiente per ottenere la corrente desiderata su tutte le unità.

D: Cosa significa "classificato per intensità luminosa" per il mio progetto?

R: Significa che puoi richiedere parti da un lotto di luminosità specifico quando ordini. Se stai costruendo uno strumento multi-cifra, specificare lo stesso codice di lotto per tutti i display garantirà che abbiano tutti una luminosità quasi identica, risultando in un aspetto professionale e uniforme.

10. Introduzione al Principio Operativo

Il principio operativo si basa sull'elettroluminescenza dei semiconduttori. Il chip AlInGaP consiste di più strati epitassiali che formano una giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera la tensione di soglia della giunzione (~2V), elettroni e lacune vengono iniettati attraverso la giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, giallo (~587 nm). Il substrato GaAs non trasparente assorbe piuttosto che trasmettere la luce, migliorando l'estrazione della luce in avanti e il contrasto complessivo. La luce emessa dal chip passa attraverso la lente epossidica di incapsulamento, sagomata per migliorare l'angolo di visione, e illumina il motivo del segmento bianco stampato sulla faccia grigia, creando il carattere riconoscibile a 7 segmenti.

11. Tendenze di Sviluppo

Sebbene questo sia un prodotto maturo, le tendenze nella tecnologia dei display continuano a evolversi. C'è una tendenza generale verso display ad alta densità e indirizzabili a matrice completa (come matrice di punti o OLED) per un maggiore contenuto informativo. Tuttavia, per semplici letture numeriche, i LED a 7 segmenti rimangono popolari grazie alla lorosemplicità, robustezza, basso costo ed eccellente leggibilità. Le future iterazioni di tali dispositivi potrebbero concentrarsi su un'efficienza ancora più elevata, consentendo un consumo energetico inferiore per dispositivi alimentati a batteria, o sull'integrazione di circuiti integrati driver all'interno del package ("display intelligenti"). L'uso di materiali avanzati come GaN-su-Si o fosfori migliorati potrebbe anche ampliare la gamma di colori disponibili e l'efficienza per display monocromatici. Tuttavia, il progetto fondamentale e l'applicazione di display a 7 segmenti basati su AlInGaP a catodo comune come il LTS-3361JS dovrebbero rimanere rilevanti in applicazioni ad alta affidabilità e sensibili ai costi per il futuro prevedibile.