Scheda Tecnica Display LED LTS-3403LJS - Altezza Cifra 0.8 Pollici - Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-3403LJS è un modulo di visualizzazione alfanumerico a sette segmenti e cifra singola, progettato per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica chiara e a basso consumo. La sua funzione principale è fornire una lettura digitale altamente leggibile. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per i chip LED, fabbricati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questa specifica combinazione di materiali è progettata per produrre un'emissione gialla distintiva. Il display presenta una mascherina grigia con segmenti bianchi, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È classificato come display a catodo comune, una configurazione standard per semplificare il multiplexing in applicazioni multi-cifra. Il mercato target per questo componente include pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, elettrodomestici, cruscotti automobilistici (per indicatori non critici) e qualsiasi sistema embedded che richieda un display numerico a cifra singola affidabile.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. Il parametro chiave, l'Intensità Luminosa Media (Iv), è specificata con un minimo di 320 µcd, un valore tipico di 900 µcd e nessun massimo dichiarato, quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 1mA. Ciò indica un'uscita luminosa adatta per uso interno. L'emissione luminosa è caratterizzata da una Lunghezza d'Onda di Picco (λp) di 588 nm e una Lunghezza d'Onda Dominante (λd) di 587 nm a IF=20mA, posizionando saldamente la sua emissione nella regione gialla dello spettro visibile. La Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ) è di 15 nm, denotando un colore relativamente puro con una diffusione spettrale minima. L'abbinamento dell'intensità luminosa tra i segmenti è garantito entro un rapporto di 2:1, assicurando una luminosità uniforme sulla cifra, fondamentale per scopi estetici e di leggibilità. Tutte le misurazioni fotometriche sono allineate con la curva standard di risposta fotopica dell'occhio CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti operativi e le condizioni per un uso affidabile. I Valori Assoluti Massimi stabiliscono i limiti invalicabili: una Dissipazione di Potenza di 70 mW per segmento, una Corrente Diretta di Picco di 60 mA per segmento (in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms), e una Corrente Diretta Continua di 25 mA per segmento a 25°C, con derating lineare di 0.33 mA/°C. La massima Tensione Inversa per segmento è di 5 V. In condizioni operative standard (Ta=25°C), la Tensione Diretta (VF) per segmento varia da 2.05V (min) a 2.6V (max) con una corrente di test di 10mA. La Corrente Inversa (IR) è al massimo di 100 µA alla piena tensione inversa di 5V, indicando buone caratteristiche di diodo.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +85°C, con un identico Intervallo di Temperatura di Stoccaggio. Questo ampio intervallo lo rende adatto per applicazioni in ambienti non climatizzati. Un parametro critico di assemblaggio è la valutazione della Temperatura di Saldatura: il dispositivo può resistere a 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1.59 mm) sotto il piano di appoggio. Questa è una valutazione standard per processi di saldatura a onda o a rifusione, ma è necessario prestare attenzione a non superare questo profilo termico.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che i dispositivi sono "Categorizzati per Intensità Luminosa". Ciò implica un processo di binning in cui le unità vengono selezionate ed etichettate in base alla loro emissione luminosa misurata in una condizione di test standard (probabilmente IF=1mA). Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con luminosità coerente per una data applicazione o in una produzione, garantendo uniformità visiva nei display multi-cifra. Sebbene non dettagliato in questo documento specifico, il tipico binning per tali display può coinvolgere la suddivisione in intervalli di intensità (es., Iv > 500 µcd, Iv > 700 µcd). Il rigoroso rapporto di abbinamento dell'intensità luminosa di 2:1 è un'altra forma di categorizzazione delle prestazioni all'interno di un singolo dispositivo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto della scheda tecnica fornita faccia riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche", i grafici specifici non sono inclusi nel testo. Tipicamente, tali curve per un display LED includerebbero:Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V): Questo grafico mostra la relazione esponenziale, aiutando i progettisti a selezionare resistori di limitazione della corrente appropriati. La tensione di ginocchio è attorno al tipico VF di 2.6V.Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva L-I): Questo mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, fino ai limiti massimi nominali. È generalmente lineare nel normale intervallo operativo.Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Questa curva mostrerebbe la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, importante per applicazioni ad alta temperatura o alta corrente.Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa: Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa attraverso le lunghezze d'onda, centrato attorno a 587-588 nm con la dichiarata larghezza a mezza altezza di 15 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

L'LTS-3403LJS è fornito in un formato standard dual-in-line package (DIP) adatto per il montaggio through-hole su un circuito stampato (PCB) o l'inserimento in un zoccolo. Le dimensioni del package sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm. Le caratteristiche meccaniche chiave includono l'altezza della cifra di 0.8 pollici (20.32 mm), che definisce la dimensione fisica del carattere visualizzato. La faccia grigia e i segmenti bianchi fanno parte dello stampaggio del package. La disposizione dei piedini è progettata per la compatibilità con layout PCB standard e zoccoli.

6. Connessione dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 17 piedini, sebbene non tutti siano attivi. Il piedinatura è la seguente: Piedino 2: Anodo per il segmento A, Piedino 3: Anodo per il segmento F, Piedini 4, 6, 12, 17: Catodo Comune (tutti collegati internamente), Piedino 5: Anodo per il segmento E, Piedino 7: Anodo per il Punto Decimale Sinistro (L.D.P), Piedino 10: Anodo per il Punto Decimale Destro (R.D.P), Piedino 11: Anodo per il segmento D, Piedino 13: Anodo per il segmento C, Piedino 14: Anodo per il segmento G, Piedino 15: Anodo per il segmento B. I piedini 1, 8, 9 e 16 sono elencati come "NO PIN" (non collegati). Lo schema del circuito interno mostra una configurazione a catodo comune, dove tutti i catodi dei segmenti LED sono collegati internamente ai piedini del catodo comune. Ogni anodo di segmento è accessibile individualmente. I due punti decimali (sinistro e destro) sono anch'essi LED separati con i propri anodi.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è il profilo di temperatura di saldatura assoluto massimo: 260°C per 3 secondi, misurato a 1.59 mm (1/16") sotto il piano di appoggio. Questo è critico per i processi di saldatura a onda. Per la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata e il tempo di contatto per piedino dovrebbe essere minimizzato per prevenire danni termici al die interno e al package plastico. Il dispositivo dovrebbe essere stoccato nell'intervallo di temperatura specificato (-35°C a +85°C) in un ambiente asciutto per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" durante la rifusione se non viene adeguatamente pre-essiccato prima dell'uso.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono una singola cifra numerica altamente visibile. Esempi includono:Strumentazione: Misuratori da pannello, contatori di frequenza, timer.Elettronica di Consumo: Display dell'orologio del forno a microonde, termostato, bilancia da bagno.Controlli IndustrialiAftermarket Automobilistico: Manometri ausiliari (tensione, temperatura).Kit Didattici: Per insegnare l'elettronica digitale e l'interfacciamento con microcontrollori.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione della Corrente: Ogni anodo di segmento deve essere pilotato attraverso un resistore di limitazione della corrente. Il valore del resistore (R) è calcolato usando R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta (usare il valore max per affidabilità) e IF è la corrente diretta desiderata (da non superare 25 mA in DC). Per un'alimentazione a 5V e IF=10mA, R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohm.Circuiteria di Pilotaggio: Essendo a catodo comune, i catodi sono tipicamente collegati a massa (o a un transistor di commutazione per il multiplexing), e gli anodi vengono portati a livello alto per illuminare un segmento. Sono comunemente usati microcontrollori o circuiti integrati driver dedicati (come i registri a scorrimento 74HC595 o il MAX7219).Multiplexing: Per display multi-cifra, più unità LTS-3403LJS possono essere multiplexate abilitando sequenzialmente il catodo comune di ogni cifra mentre si presentano i dati dei segmenti per quella cifra. Ciò riduce il numero di pin I/O richiesti.Angolo di Visione: L'ampio angolo di visione è vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

L'LTS-3403LJS si differenzia principalmente attraverso l'uso dellatecnologia LED giallo AlInGaP. Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaP standard (che produce un giallo-verdastro meno efficiente) o la luce filtrata, l'AlInGaP offre una maggiore efficienza luminosa e un colore giallo più saturo e puro. Lafaccia grigia con segmenti bianchifornisce un eccellente contrasto quando i LED sono spenti, rendendo il contorno della cifra sempre visibile, a differenza delle facce completamente nere. Il suobasso consumo energetico(consentito da LED efficienti e basso VF) lo rende adatto per dispositivi alimentati a batteria. Lacategorizzazione per intensità luminosaè un differenziatore di qualità chiave, garantendo la coerenza della luminosità, che non è sempre garantita con display a basso costo.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra catodo comune e anodo comune?

R: In un display a catodo comune, tutti i catodi dei LED sono collegati insieme. Per accendere un segmento, il suo anodo viene portato a livello alto (a Vcc) mentre il catodo comune è collegato a livello basso (a massa). Nell'anodo comune, è vero il contrario. L'LTS-3403LJS è a catodo comune.

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

R: Sì, ma con importanti avvertenze. Un pin di un microcontrollore può erogare/assorbire solo una corrente limitata (spesso 20-25mA). È necessario utilizzare un resistore di limitazione della corrente per ogni segmento che si pilota. Inoltre, se si pilotano più segmenti contemporaneamente da una porta, assicurarsi che la corrente totale non superi il limite di corrente totale della porta o del chip del microcontrollore. Usare un circuito integrato driver è spesso più sicuro.

D: Cosa significa "Compatibile con I.C."?

R: Significa che le caratteristiche elettriche (tensione diretta, requisiti di corrente) del display rientrano nelle capacità di tensione di uscita e di erogazione/assorbimento di corrente delle uscite dei circuiti integrati (IC) standard, come quelle delle famiglie logiche TTL o CMOS o dei microcontrollori, specialmente quando usate con appropriati resistori di limitazione della corrente.

D: Come calcolo il valore del resistore per un segmento?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (Tensione di Alimentazione - Tensione Diretta del LED) / Corrente Desiderata del LED. Usa sempre il VF massimo dalla scheda tecnica (2.6V) per un progetto conservativo che garantisca che la corrente non venga mai superata anche con variazioni tra i componenti.

11. Esempio Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso di Studio: Costruire un Contatore a Cifra Singola con Arduino.L'obiettivo è creare un contatore che incrementi da 0 a 9.Componenti: Arduino Uno, LTS-3403LJS, otto resistori da 220Ω (uno per i segmenti A-G e il punto decimale), una breadboard e cavi jumper.Cablaggio: Collegare i piedini del catodo comune (4,6,12,17) del display al GND di Arduino. Collegare ogni anodo di segmento (piedini 2,3,5,7,10,11,13,14,15) a un singolo pin digitale di Arduino (es., dal 2 al 10) tramite un resistore di limitazione della corrente da 220Ω.Software: Nello sketch Arduino, definire un array che mappi le cifre (0-9) alla combinazione di segmenti che devono essere accesi (una "mappa dei segmenti"). Nel loop, ciclare attraverso le cifre 0-9, usare la mappa dei segmenti per impostare i pin Arduino corretti a HIGH per illuminare i segmenti corrispondenti, attendere un secondo, poi spegnere il display e passare alla cifra successiva. Questo esempio dimostra il pilotaggio diretto, la limitazione della corrente e l'uso di un catodo comune.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

L'LTS-3403LJS si basa sulla tecnologia delDiodo Emettitore di Luce (LED). Un LED è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando polarizzato direttamente (tensione positiva applicata al lato p rispetto al lato n), gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. In un diodo al silicio standard, questa energia viene rilasciata come calore. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, una porzione significativa di questa energia viene rilasciata come fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Le leghe AlInGaP sono progettate per avere un bandgap corrispondente all'emissione di luce nelle regioni rossa, arancione, ambra e gialla dello spettro. Il "substrato GaAs non trasparente" menzionato nella scheda tecnica è il wafer di base su cui vengono cresciuti gli strati di AlInGaP. La sua natura non trasparente aiuta a riflettere la luce verso l'alto, migliorando l'efficienza complessiva di estrazione della luce dalla parte superiore del chip.

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

Sebbene questa specifica scheda tecnica sia del 2001, la tecnologia AlInGaP sottostante rappresentava un avanzamento significativo all'epoca per produrre LED gialli, arancioni e rossi ad alta luminosità. Ha sostanzialmente sostituito tecnologie più vecchie e meno efficienti come GaAsP e GaP per questi colori. Nel panorama più ampio della tecnologia dei display, i display LED a sette segmenti discreti come l'LTS-3403LJS sono stati in gran parte soppiantati nei nuovi progetti da soluzioni più integrate. Queste includono:Display LED a Matrice di PuntieDisplay OLED, che offrono capacità alfanumeriche e grafiche complete.Moduli Display Integraticon controller integrati (I2C, SPI) che semplificano l'interfacciamento.LCDper applicazioni a consumo ultra-basso. Tuttavia, i LED a sette segmenti discreti rimangono rilevanti in nicchie dove i loro specifici vantaggi sono fondamentali: estrema semplicità, luminosità e contrasto molto elevati, ampi angoli di visione, robustezza, basso costo per esigenze a cifra singola e l'estetica "retrò" distintiva che a volte è desiderata. Sono anche strumenti didattici fondamentali per apprendere l'elettronica digitale.