Scheda Tecnica Display a LED LTD-322JS - Altezza Cifra 0.3 Pollici - Giallo - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-322JS è un dispositivo di visualizzazione numerica a stato solido progettato per applicazioni che richiedono letture numeriche chiare, luminose e affidabili. Appartiene alla categoria dei display a diodi emettitori di luce (LED), utilizzando specificamente la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre emissione di luce gialla. La funzione principale di questo componente è rappresentare visivamente cifre numeriche (0-9) e alcuni caratteri alfanumerici attraverso segmenti indirizzabili individualmente.

Le sue principali aree di applicazione includono strumentazione industriale, pannelli per elettronica di consumo, apparecchiature di test e misura e qualsiasi sistema embedded che richieda un display numerico compatto e a basso consumo. Il dispositivo è caratterizzato da un'altezza della cifra di 0.3 pollici (7.62 mm), che offre un buon equilibrio tra leggibilità e consumo di spazio sulla scheda. Il display presenta una facciata nera con segmenti bianchi, garantendo un elevato contrasto per un aspetto ottimale dei caratteri in varie condizioni di illuminazione.

La tecnologia sottostante impiega chip LED AlInGaP fabbricati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e stabilità nella produzione di lunghezze d'onda gialle e ambra. Il dispositivo è configurato come display a catodo comune duplex, il che significa che contiene due cifre (o due unità di visualizzazione indipendenti) che condividono le connessioni del catodo comune, semplificando il circuito di pilotaggio a multiplex.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

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 o oltre questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato per prestazioni affidabili.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima ammissibile che può essere dissipata da un singolo segmento illuminato senza causare danni termici. Superare questo limite rischia di degradare la struttura a pozzo quantico interna del LED e i fili di bonding.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA. Questo valore si applica in condizioni di impulso con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. Consente brevi periodi di sovracorrente per ottenere una luminosità istantanea più elevata, utile per display multiplexati o effetti stroboscopici, ma deve essere gestito con attenzione per evitare di superare la potenza media nominale.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa è la massima corrente DC consigliata per il funzionamento continuo. È specificato un fattore di derating lineare di 0.33 mA/°C, il che significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) sopra i 25°C. Ad esempio, a 50°C, la corrente continua massima sarebbe circa 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. I LED sono diodi e hanno una tensione di breakdown inversa relativamente bassa. Applicare una polarizzazione inversa superiore a 5V può causare un breakdown a valanga, potenzialmente distruggendo il segmento.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +85°C. Questo definisce le condizioni ambientali che il dispositivo può sopportare durante il funzionamento e lo stoccaggio non operativo. Le prestazioni nella tabella delle caratteristiche elettriche/ottiche sono tipicamente specificate a 25°C.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è fondamentale per i processi di saldatura a onda o rifusione per prevenire danni al package plastico e ai collegamenti interni del die.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C) e rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Luminosa Media (I_V):320 μcd (Min), 800 μcd (Tip) a I_F=1mA. L'intensità luminosa è una misura della potenza percepita della luce emessa in una direzione particolare. L'ampio intervallo (da Min a Tip) indica un processo di binning. La misurazione utilizza un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE (V(λ)), garantendo che il valore sia correlato alla percezione umana della luminosità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):588 nm (Tip) a I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza della luce emessa raggiunge il suo massimo. Per i LED gialli AlInGaP, questo tipicamente rientra nell'intervallo 585-595 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (Tip) a I_F=20mA. Questo parametro, chiamato anche Larghezza Totale a Mezza Altezza (FWHM), descrive la larghezza di banda dello spettro emesso. Un valore di 15 nm indica una luce gialla relativamente monocromatica, caratteristica dei semiconduttori a gap diretto come l'AlInGaP.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):587 nm (Tip) a I_F=20mA. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore della luce. È strettamente correlata, ma non sempre identica, alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.05V (Min), 2.6V (Tip) a I_F=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce la corrente specificata. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire una tensione sufficiente per superare questa caduta, più eventuali cadute in serie di resistori o transistor di pilotaggio.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 μA (Max) a V_R=5V. Questa è la corrente di dispersione quando il diodo è polarizzato inversamente alla sua tensione nominale massima.
• Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (Max) a I_F=1mA. Questo specifica il rapporto massimo ammissibile tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo o tra dispositivi dello stesso lotto. Un rapporto di 2:1 garantisce uniformità visiva su tutto il display.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò implica un processo di binning o selezione basato su parametri chiave di prestazione.

• Binning per Intensità Luminosa:I valori specificati minimo (320 μcd) e tipico (800 μcd) per I_Vsuggeriscono che i prodotti sono suddivisi in diversi bin di intensità. Ciò consente agli acquirenti di selezionare componenti adatti alle loro specifiche esigenze di luminosità, influenzando potenzialmente il costo. I progettisti devono considerare il valore minimo per garantire la visibilità nella loro applicazione.
• Selezione per Tensione Diretta:Sebbene non dichiarato esplicitamente come parametro binnato, l'intervallo fornito per V_F(da 2.05V a 2.6V) è tipico della dispersione di produzione. Per applicazioni in cui una caduta di tensione costante è critica (ad es., dispositivi alimentati a batteria con margine di tensione ridotto), i produttori possono fornire parti selezionate per tensione su richiesta.
• Consistenza della Lunghezza d'Onda:Le specifiche strette per λ_p(588 nm Tip) e λ_d(587 nm Tip) indicano un buon controllo del processo, risultando in un colore giallo consistente tra i lotti di produzione. Un binning significativo per il colore è meno comune per LED monocromatici come questo tipo giallo rispetto ai LED bianchi.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, possiamo dedurne il contenuto e il significato standard.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostrerebbe la relazione esponenziale tipica di un diodo. Per il LTD-322JS, la curva passerebbe per il punto I_F=20mA, V_F=~2.6V. La pendenza della curva nella regione operativa aiuta a determinare la resistenza dinamica, importante per la regolazione analogica della luminosità o il funzionamento a impulsi.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Questo grafico mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. Per i LED, è generalmente lineare in un ampio intervallo al di sotto della saturazione. La curva mostrerebbe l'intensità a 1mA (per la specifica I_V) e illustrerebbe la relazione fino alla corrente continua massima (25mA).
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva è cruciale per la gestione termica. L'emissione luminosa dei LED AlInGaP tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questo derating consente ai progettisti di compensare otticamente o elettricamente in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 588 nm con una FWHM di circa 15 nm. Questo conferma la natura monocromatica dell'output.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

Il contorno fisico del dispositivo è definito in un disegno del package. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25 mm (0.01 pollici) salvo diversa indicazione. Le dimensioni chiave includono tipicamente la lunghezza, larghezza e altezza complessiva del package, la spaziatura tra le cifre (pitch), la dimensione e spaziatura dei segmenti e la spaziatura e dimensioni dei terminali (pin). Queste informazioni sono essenziali per il progetto dell'impronta PCB, garantendo un corretto montaggio e pianificando sovrastampe o finestre nell'involucro del prodotto finale.

5.2 Collegamento dei Piedini e Polarità

Il LTD-322JS ha una configurazione a 10 piedini. È di tipocatodo comune, il che significa che i catodi (terminali negativi) dei LED per ciascuna cifra sono collegati insieme internamente.

• Piedino 1:Anodo G (Segmento G)
• Piedino 2:Nessun Collegamento (N/C)
• Piedino 3:Anodo A (Segmento A)
• Piedino 4:Anodo F (Segmento F)
• Piedino 5:Catodo Comune per la Cifra 2
• Piedino 6:Anodo D (Segmento D)
• Piedino 7:Anodo E (Segmento E)
• Piedino 8:Anodo C (Segmento C)
• Piedino 9:Anodo B (Segmento B)
• Piedino 10:Catodo Comune per la Cifra 1

Lo schema circuitale interno mostra il layout standard a 7 segmenti più punto decimale (DP) per ciascuna cifra, con anodi individuali per ogni segmento e catodi comuni per ogni cifra. Questa configurazione è ideale per il multiplexing.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il rispetto del profilo di saldatura specificato è fondamentale per prevenire danni termici.

• Saldatura a Rifusione/Onda:La temperatura massima ammissibile della saldatura è di 260°C, misurata 1.6mm sotto il corpo del package (piano di appoggio). Il tempo di esposizione a questa temperatura di picco non deve superare i 3 secondi. I profili standard di rifusione senza piombo (SnAgCu) con una temperatura di picco di 240-250°C sono generalmente sicuri se il tempo sopra il liquidus è controllato.
• Saldatura Manuale:Se è necessaria la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata. Il tempo di contatto per terminale dovrebbe essere minimizzato, idealmente a meno di 3 secondi, utilizzando una temperatura della punta non superiore a 350°C.
• Pulizia:Dopo la saldatura, se è richiesta la pulizia, utilizzare solventi compatibili con il materiale della lente epossidica del LED. Evitare la pulizia ad ultrasuoni, poiché le vibrazioni ad alta frequenza possono danneggiare i collegamenti interni a filo.
• Condizioni di Stoccaggio:Conservare in un ambiente asciutto e antistatico entro l'intervallo di temperatura specificato (-35°C a +85°C). Il Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) non è specificato in questa scheda tecnica ma dovrebbe essere confermato con il produttore per i moderni processi di assemblaggio che coinvolgono la rifusione.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Circuiti di Applicazione Tipici

La configurazione a catodo comune è progettata per il pilotaggio multiplexato. Un circuito tipico prevede l'uso di un microcontrollore o di un IC driver di display dedicato.

• Multiplexing (Scansione):I due catodi comuni (piedini 5 e 10) sono collegati a transistor NPN o NFET (che assorbono corrente). Gli anodi dei segmenti sono collegati a resistori di limitazione di corrente e poi ai piedini del microcontrollore o alle uscite dei segmenti di un IC driver. Il microcontrollore accende rapidamente un catodo di una cifra alla volta mentre alimenta gli anodi dei segmenti appropriati per quella cifra. Una frequenza di refresh >60 Hz per cifra previene il flicker visibile.
• Limitazione di Corrente:Un resistore in serie è obbligatorio per ogni anodo di segmento (o un driver a corrente regolata) per impostare la corrente diretta. Il valore del resistore è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V e un obiettivo I_Fdi 20mA con V_F=2.6V, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. La potenza nominale del resistore dovrebbe essere almeno I_F²* R = 0.048W, quindi un resistore standard da 1/8W (0.125W) è sufficiente.
• Controllo della Luminosità:La luminosità può essere regolata variando la corrente diretta (tramite PWM sul resistore in serie o utilizzando una sorgente di corrente variabile) o variando il ciclo di lavoro nella routine di multiplexing.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un "Ampio Angolo di Visione". Per una leggibilità ottimale, il display dovrebbe essere montato perpendicolare alla direzione di visione primaria. Considerare la distribuzione angolare dell'intensità se è richiesta la visione da un angolo obliquo.
• Miglioramento del Contrasto:Il design a facciata nera/segmenti bianchi fornisce un contrasto intrinseco. Per uso esterno o in condizioni di luce ambientale elevata, potrebbe essere necessario un filtro a densità neutra o un filtro dedicato per il miglioramento del contrasto.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa (max 70mW per segmento), in funzionamento multiplexato, la potenza media per segmento è inferiore. Tuttavia, se tutti i segmenti di una cifra sono accesi simultaneamente ad alta corrente, assicurare un'adeguata ventilazione o dissipazione se la temperatura ambiente è elevata, rispettando la curva di derating della corrente.
• Protezione da ESD:I LED sono sensibili alle Scariche Elettrostatiche (ESD). Maneggiare con appropriate precauzioni ESD. Incorporare diodi TVS o resistori in serie sulle linee I/O collegate al display può migliorare la robustezza ESD a livello di sistema.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il LTD-322JS, in base alle sue specifiche, presenta diversi vantaggi e compromessi rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione.

• vs. Display a LED Più Grandi/Più Piccoli:La cifra da 0.3 pollici è un'opzione di media dimensione. Cifre più grandi (ad es., 0.5\"

  Terminologia delle specifiche LED

  Spiegazione completa dei termini tecnici LED

  Prestazioni fotoelettriche

  Termine	Unità/Rappresentazione	Spiegazione semplice	Perché importante
  Efficienza luminosa	lm/W (lumen per watt)	Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente.	Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità.
  Flusso luminoso	lm (lumen)	Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità".	Determina se la luce è abbastanza brillante.
  Angolo di visione	° (gradi), es. 120°	Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio.	Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità.
  CCT (Temperatura colore)	K (Kelvin), es. 2700K/6500K	Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi.	Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti.
  CRI / Ra	Senza unità, 0–100	Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono.	Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei.
  SDCM	Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi"	Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente.	Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED.
  Lunghezza d'onda dominante	nm (nanometri), es. 620nm (rosso)	Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati.	Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi.
  Distribuzione spettrale	Curva lunghezza d'onda vs intensità	Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda.	Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore.

  Parametri elettrici

  Termine	Simbolo	Spiegazione semplice	Considerazioni di progettazione
  Tensione diretta	Vf	Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio".	La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie.
  Corrente diretta	If	Valore di corrente per il normale funzionamento del LED.	Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata.
  Corrente di impulso massima	Ifp	Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio.	La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni.
  Tensione inversa	Vr	Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura.	Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione.
  Resistenza termica	Rth (°C/W)	Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio.	Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte.
  Immunità ESD	V (HBM), es. 1000V	Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile.	Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili.

  Gestione termica e affidabilità

  Termine	Metrica chiave	Spiegazione semplice	Impatto
  Temperatura di giunzione	Tj (°C)	Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED.	Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore.
  Deprezzamento del lumen	L70 / L80 (ore)	Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale.	Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED.
  Manutenzione del lumen	% (es. 70%)	Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo.	Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine.
  Spostamento del colore	Δu′v′ o ellisse MacAdam	Grado di cambiamento del colore durante l'uso.	Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione.
  Invecchiamento termico	Degradazione del materiale	Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine.	Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto.

  Imballaggio e materiali

  Termine	Tipi comuni	Spiegazione semplice	Caratteristiche e applicazioni
  Tipo di imballaggio	EMC, PPA, Ceramica	Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica.	EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga.
  Struttura del chip	Frontale, Flip Chip	Disposizione degli elettrodi del chip.	Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza.
  Rivestimento al fosforo	YAG, Silicato, Nitruro	Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco.	Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI.
  Lente/Ottica	Piana, Microlente, TIR	Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce.	Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce.

  Controllo qualità e binning

  Termine	Contenuto di binning	Spiegazione semplice	Scopo
  Bin del flusso luminoso	Codice es. 2G, 2H	Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max.	Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto.
  Bin di tensione	Codice es. 6W, 6X	Raggruppato per intervallo di tensione diretta.	Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema.
  Bin del colore	Ellisse MacAdam 5 passi	Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto.	Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo.
  Bin CCT	2700K, 3000K ecc.	Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate.	Soddisfa diversi requisiti CCT della scena.

  Test e certificazione

  Termine	Standard/Test	Spiegazione semplice	Significato
  LM-80	Test di manutenzione del lumen	Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità.	Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21).
  TM-21	Standard di stima della vita	Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80.	Fornisce una previsione scientifica della vita.
  IESNA	Società di ingegneria dell'illuminazione	Copre metodi di test ottici, elettrici, termici.	Base di test riconosciuta dal settore.
  RoHS / REACH	Certificazione ambientale	Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio).	Requisito di accesso al mercato a livello internazionale.
  ENERGY STAR / DLC	Certificazione di efficienza energetica	Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione.	Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività.