Scheda Tecnica Display a LED LTD-323JF - Altezza Cifra 0.3 pollici (7.62mm) - AlInGaP Giallo Arancio - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il dispositivo è un display a LED alfanumerico con altezza cifra di 0.3 pollici (7.62 mm). È progettato per fornire informazioni numeriche o alfanumeriche limitate, chiare e ad alta visibilità, in un fattore di forma compatto. La tecnologia di base utilizza il materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre un'emissione giallo-arancio. Il display presenta una faccia nera per un alto contrasto e segmenti bianchi per una diffusione e un aspetto ottimali della luce. È classificato come display a doppia cifra ad anodo comune, il che significa che due cifre condividono le connessioni dell'anodo comune, una configurazione comune per il multiplexing nei circuiti di pilotaggio per ridurre il numero di piedini.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

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

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del display. LaIntensità Luminosa Media (Iv)è specificata da 320 μcd (minimo) a 800 μcd (tipico) con una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questo parametro indica la luminosità percepita dei segmenti accesi. I progettisti dovrebbero notare ilRapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosa (Iv-m)massimo di 2:1. Questo rapporto definisce la variazione di luminosità ammissibile tra segmenti diversi della stessa cifra o tra cifre, garantendo uniformità visiva. Un rapporto più basso indica una migliore uniformità.

Le caratteristiche del colore sono definite dalla lunghezza d'onda. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è di 611 nm (tipico), mentre laLunghezza d'Onda Dominante (λd)è di 605 nm (tipico) a IF=20mA. La lunghezza d'onda dominante è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore (giallo-arancio in questo caso). LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)di 17 nm (tipico) indica la purezza spettrale o la ristrettezza della banda di luce emessa; un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono le condizioni operative e i requisiti di alimentazione. Il parametro chiave è laTensione Diretta per Segmento (VF), che è di 2.6V (tipico) con una corrente diretta di 20 mA. Questo valore è cruciale per progettare la resistenza di limitazione della corrente in serie con ciascun segmento. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è specificata come un massimo di 100 μA con una Tensione Inversa (VR) di 5V, indicando le caratteristiche di dispersione del dispositivo nello stato di spegnimento.

2.3 Valori Limite Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Non sono per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questo limita l'effetto combinato della corrente diretta e della caduta di tensione sul segmento.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C. Ciò significa che la massima corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) sopra i 25°C.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA, ma solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo è rilevante per schemi di pilotaggio multiplexati.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Superare questo valore può danneggiare la giunzione LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa & di Stoccaggio:-35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è critico per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è"Categorizzato per Intensità Luminosa."Ciò indica la presenza di un sistema di binning. Nella produzione dei LED, si verificano delle variazioni. Il binning è il processo di suddivisione dei LED in gruppi (bin) in base a parametri chiave come l'intensità luminosa e talvolta la tensione diretta o la lunghezza d'onda dominante. Acquistando un prodotto binnato, i progettisti garantiscono una maggiore uniformità di luminosità tra tutti i display utilizzati in un assemblaggio, aspetto essenziale per la qualità del prodotto. L'intervallo Iv specificato nella scheda tecnica (320-800 μcd) rappresenta probabilmente la diffusione tra i diversi bin disponibili.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le tipiche schede tecniche dei LED includono grafici cruciali per la progettazione.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione. La tensione diretta aumenta in modo logaritmico con la corrente. Il valore tipico di VF fornito (2.6V @ 20mA) è un punto su questa curva. I progettisti la utilizzano per assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire tensione sufficiente, specialmente a basse temperature dove VF aumenta.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questo grafico mostra come la luminosità scala con la corrente. È generalmente lineare su un ampio intervallo ma satura a correnti molto elevate. Aiuta a determinare la corrente operativa necessaria per raggiungere un livello di luminosità desiderato.

4.3 Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente

L'emissione luminosa del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva è vitale per la progettazione della gestione termica. Se il display viene operato in un ambiente ad alta temperatura o con dissipazione del calore inadeguata, la luminosità sarà inferiore a quella specificata a 25°C.

4.4 Distribuzione Spettrale

Un grafico che mostra l'intensità relativa in funzione della lunghezza d'onda visualizzerebbe il picco (611 nm) e la larghezza a mezza altezza (17 nm), confermando il punto di colore giallo-arancio.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il dispositivo ha un ingombro fisico e una disposizione dei piedini specifici. IlDisegno Dimensionale(citato ma non mostrato nel testo) fornisce tutte le misure meccaniche critiche in millimetri, con una tolleranza standard di ±0.25 mm. Questo disegno è essenziale per il layout del PCB, garantendo che l'impronta e le aree di esclusione siano progettate correttamente.

5.1 Collegamento dei Piedini e Circuito Interno

LaTabella di Collegamento dei Piediniè fornita. È un dispositivo a 10 piedini. Lo schema del circuito interno mostra una configurazione a doppia cifra ad anodo comune. I piedini 5 e 10 sono rispettivamente gli anodi comuni per la Cifra 2 e la Cifra 1. Gli altri piedini (1, 3, 4, 6, 7, 8, 9) sono i catodi per i singoli segmenti (G, A, F, D, E, C, B). Il piedino 2 è indicato come "No Pin", probabilmente significa che è un segnaposto meccanico senza connessione elettrica. L'etichettatura dei segmenti (A-G) segue la convenzione standard dei display a 7 segmenti.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La linea guida principale fornita è ilvalore di Temperatura di Saldatura: un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è un valore standard per la saldatura a onda o a rifusione. Il rispetto è critico per prevenire danni termici ai chip LED, all'incapsulante epossidico o ai fili di connessione interni. Un'esposizione prolungata ad alte temperature può causare delaminazione, scolorimento o guasto catastrofico.

Note Generali di Manipolazione:Sebbene non esplicitamente dichiarato, durante la manipolazione e il montaggio dovrebbero essere osservate le normali precauzioni ESD (scarica elettrostatica), poiché le giunzioni LED sono sensibili all'elettricità statica. Lo stoccaggio dovrebbe avvenire entro gli intervalli di temperatura e umidità specificati per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è chiaramente identificato comeLTD-323JF. Questa convenzione di denominazione probabilmente codifica attributi chiave: "LTD" potrebbe indicare un tipo di display, "32" potrebbe riferirsi alla dimensione di 0.32 pollici (approssimativamente 0.3 pollici) e "JF" potrebbe indicare il colore (giallo-arancio) e il package. Il riferimento della scheda tecnica èSpec No.: DS30-2001-410. Per l'ordine, deve essere utilizzato l'esatto numero di parte. I dettagli sul confezionamento in bobina, larghezza del nastro o orientamento si trovano tipicamente su fogli di specifica del confezionamento separati.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è adatto per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica compatta, luminosa e affidabile. Usi comuni includono:

• Strumenti di test e misura (multimetri, frequenzimetri).
• Quadri di controllo industriali e display per strumenti.
• Elettrodomestici (forni a microonde, apparecchi audio).
• Display per cruscotti automobilistici del mercato aftermarket.
• Terminali di vendita (POS).

8.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare una sorgente di corrente costante o una sorgente di tensione con una resistenza di limitazione della corrente in serie per ciascun catodo di segmento. Il valore della resistenza è calcolato come R = (Tensione di Alimentazione - VF) / IF. Per un'alimentazione a 5V e una corrente target di 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω.
• Multiplexing:La struttura ad anodo comune è ideale per il multiplexing. Abilitando sequenzialmente un anodo comune (cifra) alla volta e pilotando i catodi dei segmenti appropriati, più cifre possono essere controllate con meno pin I/O. Il valore di corrente di picco (60mA) consente correnti pulsate più elevate per compensare il ridotto duty cycle, mantenendo la luminosità percepita.
• Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un "Ampio Angolo di Visione", vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.
• Contrasto:La faccia nera fornisce un alto contrasto sia in ambienti luminosi che in penombra.

9. Confronto Tecnico

Rispetto ad altre tecnologie di display a LED disponibili al momento della sua uscita (2001), il sistema di materiale AlInGaP utilizzato nel LTD-323JF offriva vantaggi distinti rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro):

• Luminosità ed Efficienza Superiori:I LED AlInGaP sono significativamente più luminosi ed efficienti dei LED GaAsP, specialmente nello spettro dal rosso al giallo-arancio.
• Migliore Stabilità Termica:L'AlInGaP generalmente mostra un calo di intensità luminosa minore all'aumentare della temperatura rispetto al GaAsP.
• Affidabilità Superiore:L'affermazione di "Affidabilità allo Stato Solido" è supportata dalla robustezza dei chip AlInGaP e dalla tecnologia di incapsulamento matura.
• Rispetto ad alternative contemporanee come i display fluorescenti a vuoto (VFD), questo display a LED è più semplice da pilotare, ha una durata di vita più lunga e opera a tensioni più basse, ma può avere una luminosità inferiore in alcune condizioni.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Quale resistenza devo usare per pilotare un segmento a 20mA da un'alimentazione a 5V?

R: Usando il tipico VF di 2.6V, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Usare il valore standard più vicino (es. 120 Ω o 150 Ω) e verificare la corrente effettiva.

D: Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 3.3V?

R: Possibilmente, ma devi verificare la tensione diretta. A 20mA, VF è tipicamente 2.6V, lasciando solo 0.7V per la resistenza di limitazione. Ciò richiede un valore di resistenza molto piccolo (35 Ω), rendendo la corrente sensibile alle variazioni di VF. È meglio operare a una corrente più bassa (es. 5-10mA) o utilizzare un driver LED dedicato con convertitore boost.

D: Cosa significa il Rapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosa 2:1?

R: Significa che il segmento/cifra più luminoso non deve essere più del doppio più luminoso del segmento/cifra più debole all'interno della stessa unità di display. Ciò garantisce uniformità visiva.

D: Come interpreto il derating per la Corrente Diretta Continua?

R: La corrente continua massima diminuisce di 0.33 mA per ogni grado Celsius sopra i 25°C. A 85°C (la temperatura operativa massima), il derating è (85-25)*0.33mA ≈ 19.8 mA. Pertanto, la corrente continua massima consentita a 85°C è 25 mA - 19.8 mA = 5.2 mA per segmento.

11. Caso Pratico di Progetto

Scenario:Progettare un semplice display voltmetrico a 2 cifre utilizzando un microcontrollore.

1. Progetto del Circuito:Collegare i due anodi comuni (piedini 5 & 10) a due pin I/O separati del microcontrollore configurati come interruttori a drenatore aperto/lato basso. Collegare tutti e sette i catodi dei segmenti (piedini 1,3,4,6,7,8,9) ad altri sette pin I/O tramite resistenze di limitazione da 120 Ω (per un sistema a 5V).
2. Software (Multiplexing):In una routine di interrupt del timer (es. a 100Hz):
   
   a. Disabilitare entrambi i pin dell'anodo comune (impostare alta impedenza o logica alta se si usa un transistor PNP).
   
   b. Impostare i pin dei catodi dei segmenti sul pattern per la Cifra 1.
   
   c. Abilitare (portare a basso) l'anodo comune per la Cifra 1 (piedino 10).
   
   d. Attendere un breve ritardo (es. 5ms).
   
   e. Disabilitare l'anodo della Cifra 1.
   
   f. Impostare i pin dei catodi dei segmenti sul pattern per la Cifra 2.
   
   g. Abilitare l'anodo comune per la Cifra 2 (piedino 5).
   
   h. Attendere 5ms.
   
   i. Ripetere. L'occhio umano percepisce entrambe le cifre come continuamente accese.
3. Calcolo della Corrente:Ogni segmento è acceso per un duty cycle del 50% (una cifra alla volta). Per ottenere una corrente media di 10mA per segmento, la corrente pulsata durante il suo tempo attivo dovrebbe essere di 20mA. Questo è entro il valore di picco di 60mA.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il dispositivo opera sul principio dellaelettroluminescenzain una giunzione p-n semiconduttrice. Il materiale attivo è l'AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Lì, si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, giallo-arancio (~605-611 nm). La faccia nera assorbe la luce ambientale per migliorare il contrasto, mentre il materiale bianco dei segmenti aiuta a diffondere e distribuire uniformemente la luce emessa dal chip LED sottostante.

13. Tendenze di Sviluppo

Sebbene questo sia un prodotto legacy, comprenderne il contesto evidenzia le tendenze nella tecnologia dei display. Dalla sua introduzione, sono emerse diverse tendenze chiave:

• Transizione ai Package SMD (Dispositivi a Montaggio Superficiale):Gli equivalenti moderni sono quasi esclusivamente di tipo SMD, consentendo un montaggio automatizzato pick-and-place, impronte più piccole e profili più bassi rispetto ai display a foro passante come il LTD-323JF.
• Maggiore Densità & Colore Completo:I display si sono evoluti verso una maggiore densità di pixel (matrice di punti, OLED) e capacità a colori completi (LED RGB), abilitando grafica e una gamma di colori più ampia.
• Efficienza Migliorata:Nuovi materiali LED e sistemi di fosfori (come quelli usati nei LED bianchi) offrono un'efficienza luminosa significativamente più alta (lumen per watt), riducendo il consumo energetico a parità di luminosità.
• Driver Integrati:Molti moduli di display moderni sono dotati di circuiti integrati driver integrati (interfaccia I2C, SPI), semplificando l'interfaccia per i microcontrollori e riducendo il numero di pin I/O richiesti.
• Tecnologie Alternative:Per piccoli display numerici a basso consumo, segmenti realizzati con tecnologia OLED (LED Organici) offrono profili ultra-sottili, contrasto molto elevato e ampi angoli di visione, sebbene considerazioni su durata e costo varino.

Il LTD-323JF rappresenta una soluzione affidabile e matura per applicazioni in cui il suo specifico fattore di forma, luminosità e interfaccia semplice sono perfettamente adeguati, specialmente in progetti sensibili al costo o con cicli di vita lunghi.