Scheda Tecnica Display LED LTP-537JD - Altezza Cifra 0.5 Pollici - Colore Rosso Iper - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-537JD è un modulo display alfanumerico a singola cifra ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono una rappresentazione chiara e luminosa di caratteri numerici e alfabetici limitati. La sua funzione principale è fornire un output visivo tramite segmenti indirizzabili individualmente che formano i caratteri. Il dispositivo è progettato con un focus su affidabilità e prestazioni ottiche per interfacce elettroniche industriali, di strumentazione e consumer.

Il display utilizza il materiale semiconduttore avanzato AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi elementi luminosi. Questa tecnologia è scelta specificamente per la sua efficienza nel produrre luce rossa ad alta luminosità. I chip sono fabbricati su un substrato non trasparente di GaAs (Arseniuro di Gallio), che migliora il contrasto prevenendo la dispersione e la riflessione interna della luce, dirigendo più luce emessa in avanti attraverso i segmenti. La presentazione visiva presenta una facciata nera, che aumenta significativamente il rapporto di contrasto assorbendo la luce ambientale, combinata con aree segmenti bianche che permettono alla luce rossa emessa di passare, risultando in caratteri nitidi e ben definiti su uno sfondo scuro.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi primari di questo display derivano dal suo design e costruzione optoelettronica. L'uso di LED AlInGaP fornisceun'elevata intensità luminosae un'eccellente efficienza nello spettro rosso. Il design afacciata nera e segmenti bianchiè una caratteristica critica per ottenere un alto contrasto, rendendo il display facilmente leggibile in varie condizioni di illuminazione, inclusa luce ambientale intensa. Isegmenti uniformi e continuigarantiscono un aspetto coerente e professionale dei caratteri formati, senza spazi visibili o irregolarità nelle aree illuminate.

Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, il che significa che le unità sono classificate o testate per garantire che soddisfino specifiche soglie di luminosità, fornendo coerenza nelle produzioni in serie. Il suoampio angolo di visioneassicura la leggibilità da posizioni fuori asse, cruciale per apparecchiature montate su pannelli. Ilbasso fabbisogno di potenzaper segmento lo rende adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico. Infine, la suaaffidabilità allo stato solidoimplica una lunga durata operativa senza parti in movimento, resistente a urti e vibrazioni.

Il mercato di riferimento per questo componente include pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, dispositivi medici, cruscotti automobilistici (per display ausiliari), sistemi POS ed elettrodomestici dove è richiesta una lettura a singola cifra per impostazioni, contatori o indicatori di stato.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

I parametri elettrici e ottici definiscono i limiti operativi e le caratteristiche prestazionali del display. Comprenderli è essenziale per una corretta progettazione e integrazione del circuito.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la massima potenza dissipabile come calore da un singolo segmento LED in qualsiasi condizione. Superarla può portare a surriscaldamento e degrado accelerato o guasto.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA. È consentita solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. È utile per schemi di multiplexing o per ottenere una luminosità momentaneamente più alta.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento costante. È specificato un fattore di derating di 0.33 mA/°C, il che significa che la corrente continua massima consentita diminuisce linearmente man mano che la temperatura ambiente (Ta) sale sopra i 25°C per prevenire stress termico eccessivo.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può rompere la giunzione PN del LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa e di Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare e essere stoccato entro questo ampio intervallo di temperatura, adatto per la maggior parte degli ambienti non estremi.
• Temperatura di Saldatura:260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del package. Questo fornisce linee guida per i processi di saldatura a onda o rifusione per evitare di danneggiare il package plastico o i collegamenti interni.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i valori tipici e massimi/minimi in condizioni di test specificate (solitamente a Ta=25°C). Descrivono le prestazioni del dispositivo durante il funzionamento normale.

• Intensità Luminosa Media (I_V):320 μcd (Min), 700 μcd (Tip) a I_F=1mA. Questa è una misura dell'output luminoso. La categorizzazione menzionata nelle caratteristiche probabilmente raggruppa i dispositivi in base a questo parametro (es. bin standard e ad alta luminosità).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (Tip) a I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'output spettrale è più forte, collocandola nella regione del rosso iper dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm (Tip) a I_F=20mA. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore. La differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è dovuta alla forma dello spettro di emissione.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (Tip) a I_F=20mA. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica. 20 nm è tipico per i LED rossi AlInGaP.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.1V (Min), 2.6V (Tip) a I_F=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce. È cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. La tensione di alimentazione del driver deve essere superiore a questo valore.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 μA (Max) a V_R=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (Max). Questo specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo quando pilotato nelle stesse condizioni (I_F=1mA). Un rapporto di 2:1 garantisce una ragionevole uniformità nell'aspetto.

Nota di Misurazione:L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, assicurando che i valori corrispondano alla percezione visiva umana.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il prodotto è"categorizzato per intensità luminosa."Ciò implica un processo di binning o selezione.

• Binning per Intensità Luminosa:Dopo la produzione, i singoli display vengono testati per il loro output luminoso a una corrente standard (probabilmente 1mA o 20mA). Vengono quindi raggruppati in diversi bin o categorie in base alla loro I_V misurata. Ad esempio, un bin può contenere dispositivi con I_V tra 320-500 μcd, e un bin premium può contenere dispositivi da 500-700 μcd. Ciò consente ai clienti di selezionare un livello di coerenza adatto alla loro applicazione, garantendo una luminosità uniforme su più cifre in un sistema. La scheda tecnica fornisce l'intervallo min/tip complessivo, ma i codici bin specifici sarebbero tipicamente parte delle informazioni complete d'ordine.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Corrente vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale. La tensione diretta (V_F) aumenta con la corrente (I_F). La curva dipende dalla temperatura, con V_F che diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione per una data corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F):Generalmente mostra un aumento lineare o leggermente sub-lineare dell'output luminoso con l'aumento della corrente fino a un certo punto, dopodiché l'efficienza cala a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente (e quindi di giunzione). I LED AlInGaP hanno un coefficiente di temperatura negativo relativamente forte per l'output luminoso.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa vs. lunghezza d'onda, che mostra un picco attorno a 650 nm e una larghezza a metà altezza di circa 20 nm, confermando il colore rosso iper.

Queste curve sono essenziali per progettare driver che compensino i cambiamenti di temperatura e per comprendere il comportamento della luminosità in diverse condizioni operative.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package e Montaggio

Il dispositivo presenta un package standard per display LED. Le note dimensionali chiave della scheda tecnica includono che tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.25 mm (0.01") salvo diversa specifica. L'impronta esatta, la spaziatura dei terminali, l'altezza della cifra (12.7mm) e le dimensioni complessive del package sono definite nel disegno dimensionale, cruciale per il layout del PCB (Printed Circuit Board) per garantire un corretto adattamento e allineamento nel taglio.

5.2 Connessioni dei Pin e Polarità

Il LTP-537JD è un display acatodo comune. Ciò significa che tutti i 18 segmenti (16 segmenti per caratteri più un punto decimale a destra) condividono una connessione negativa comune (Catodo) sul Pin 18. Ogni singolo segmento ha il proprio pin anodo dedicato (Pin 1-17). Questa configurazione è comune e semplifica i circuiti driver di multiplexing, dove il catodo comune viene commutato a massa mentre gli anodi desiderati vengono pilotati ad alta tensione attraverso resistori di limitazione della corrente.

Il pinout elenca esplicitamente la connessione per ogni pin, mappando i numeri fisici dei pin alle funzioni dei segmenti (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, e D.P. per il punto decimale). Uno schema circuitale interno mostrerebbe tipicamente questa disposizione a catodo comune.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è per il processo di saldatura stesso:260°C per 3 secondi, misurati in un punto a 1/16 di pollice (1.6 mm) sotto il piano di appoggio del package. Questo è un parametro standard del profilo di rifusione. È cruciale rispettarlo per prevenire:

• Danni termici alla resina epossidica plastica del package, che possono causare scolorimento o crepe.
• Il surriscaldamento dei fili di collegamento interni che connettono i chip LED ai terminali.
• L'esposizione del die semiconduttore a temperature eccessive.

Dovrebbero essere osservate anche precauzioni generali di manipolazione: evitare stress meccanici sui terminali, utilizzare precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione e conservare in condizioni anti-statiche e asciutte appropriate entro l'intervallo di stoccaggio specificato da -35°C a +85°C.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è ilmultiplexing. Poiché è un dispositivo a catodo comune, un microcontrollore o un driver IC dedicato può assorbire corrente attraverso il pin del catodo comune (Pin 18) mentre fornisce corrente ai pin anodo specifici per i segmenti che devono essere accesi. Più cifre possono essere multiplexate ciclando rapidamente quale catodo di cifra è attivo mentre si presentano i dati di segmento corrispondenti sulle linee anodo condivise. Ciò riduce notevolmente il numero di pin I/O del microcontrollore richiesti.

A Un resistore di limitazione della corrente è obbligatorioper ogni linea anodo (o un driver a corrente regolata). Il valore del resistore è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usando il V_F tipico di 2.6V a 20mA e un'alimentazione di 5V: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohm. Verrebbe utilizzato un resistore standard da 120Ω. La potenza nominale del resistore dovrebbe essere verificata: P = I²* R = (0.02)²* 120 = 0.048W, quindi un resistore standard da 1/8W (0.125W) è sufficiente.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione del Calore:Sebbene i singoli segmenti dissipino poca potenza (max 70mW), il calore collettivo da più segmenti accesi o l'operazione ad alta temperatura ambiente deve essere considerato. Assicurare un'adeguata ventilazione e considerare il derating della corrente sopra i 25°C.
• Angolo di Visione e Contrasto:L'ampio angolo di visione e il design ad alto contrasto lo rendono adatto per pannelli dove l'utente potrebbe non essere direttamente di fronte al dispositivo. La facciata nera è particolarmente vantaggiosa in ambienti con luce ambientale elevata.
• Software per la Generazione dei Caratteri:È necessaria una tabella di ricerca nel firmware del microcontrollore pilota per mappare caratteri alfanumerici (es. '0'-'9', 'A', 'C', 'E', 'F') alla corretta combinazione dei 16 segmenti.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V?

R: Possibilmente, ma con luminosità ridotta. Il V_F tipico è 2.6V. Con un'alimentazione di 3.3V, il margine di tensione per il resistore di limitazione è solo di 0.7V (3.3V - 2.6V). Per ottenere 20mA, avresti bisogno di un resistore da 35Ω (0.7V / 0.02A). Tuttavia, il V_F effettivo può essere basso fino a 2.1V, il che risulterebbe in una corrente più alta con lo stesso resistore, potenzialmente superando i limiti. Per sistemi a 3.3V è raccomandato un driver a corrente costante o una caratterizzazione attenta.

D2: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda "di picco" e "dominante"?

R: La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro di emissione della luce. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica pura che apparirebbe dello stesso colore dell'output del LED all'occhio umano. A causa della forma spettrale, spesso differiscono leggermente.

D3: Come posso ottenere la massima luminosità?

R: Operare alla massima correntecontinua nominale di 25mA per segmento (a 25°C ambiente), assicurando una corretta dissipazione del calore. Non superare il limite di dissipazione di potenza di 70mW. Per impulsi brevi, si potrebbe usare la corrente di picco di 90mA sotto il ciclo di lavoro specificato.

D4: Perché c'è un rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa?

R: Le variazioni di produzione causano lievi differenze nell'output luminoso tra i segmenti anche alla stessa corrente. Il rapporto 2:1 garantisce che all'interno di un'unità, nessun segmento sarà più del doppio più luminoso di un altro, assicurando l'uniformità visiva del carattere.

9. Introduzione Tecnologica e Tendenze

9.1 Tecnologia LED AlInGaP

Il LTP-537JD utilizza il materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi chip LED. Questo sistema di materiali è particolarmente efficiente per produrre luce nelle lunghezze d'onda ambra, rosse e rosso iper (circa 590-650 nm). Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Arseniuro di Gallio), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta (più output luminoso per watt elettrico), una migliore stabilità termica e una durata di vita più lunga. La crescita degli strati epitassiali su un substrato non trasparente di GaAs, come utilizzato qui, è un approccio comune che migliora l'efficienza di estrazione della luce riflettendo la luce emessa che altrimenti andrebbe persa nel substrato, facendola uscire dalla parte superiore del chip.

9.2 Contesto e Tendenze della Tecnologia dei Display

Sebbene i display a matrice di punti multi-cifra OLED e LCD siano ora comuni per grafiche complesse, i display LED segmentati come il LTP-537JD rimangono altamente rilevanti per applicazioni che richiedono estrema affidabilità, ampio intervallo di temperatura operativa, alta luminosità, semplicità e basso costo per visualizzare numeri a formato fisso e lettere semplici. La tendenza in tali display non è necessariamente verso una risoluzione più alta, ma verso un'efficienza migliorata (corrente operativa più bassa per la stessa luminosità), rapporti di contrasto migliorati, angoli di visione più ampi e talvolta l'integrazione dell'elettronica di pilotaggio all'interno del package. Il principio fondamentale dell'elettroluminescenza in una giunzione PN semiconduttrice rimane invariato, ma la scienza dei materiali e le tecniche di confezionamento continuano a far progredire le loro prestazioni.