Scheda Tecnica Display LED Alfanumerico a 16 Segmenti LTP-15801KD - Altezza Cifra 1.5 Pollici - Iper Rosso (650nm) - Tensione Diretta 2.6V - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-15801KD è un modulo display a diodo a emissione luminosa (LED) alfanumerico a 16 segmenti e cifra singola. La sua funzione principale è fornire un output chiaro e ad alta visibilità di caratteri numerici e alfabetici limitati per dispositivi elettronici e strumentazione. La tecnologia di base utilizza materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione Iper Rossa, nota per la sua alta efficienza e intensità luminosa. Il dispositivo presenta una facciata nera con marcature dei segmenti bianche, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È categorizzato in base alla sua intensità luminosa, consentendo coerenza nella luminosità tra i lotti di produzione per applicazioni in cui un aspetto uniforme è critico.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono definite in condizioni di prova standard di temperatura ambiente (Ta) di 25°C e corrente diretta (IF) di 20mA per segmento. Il parametro chiave, Intensità Luminosa Media (Iv), ha un valore tipico di 27.3 millicandele (mcd). Questo valore rappresenta la luminosità percepita dei segmenti accesi. Il dispositivo emette luce a una Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp) di 650 nanometri (nm), che rientra nella porzione del rosso profondo dello spettro visibile. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è specificata a 639 nm. La Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ) è di 20 nm, indicando la purezza spettrale o la ristrettezza della banda di luce emessa. È specificato un Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa di 2:1 (massimo), il che significa che la differenza di luminosità tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di una singola unità non deve superare questo rapporto, garantendo uniformità visiva.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti operativi e le condizioni per un uso affidabile. I Valori Assoluti Massimi stabiliscono i confini: una Dissipazione di Potenza massima di 70 mW per segmento, una Corrente Diretta di Picco di 90 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10), e una Corrente Diretta Continua massima di 25 mA per segmento a 25°C, che si riduce linearmente a 0.33 mA/°C al di sopra di tale temperatura. La Tensione Inversa massima (VR) per segmento è 5V. In condizioni operative normali (IF=20mA), la Tensione Diretta tipica (VF) per segmento è 2.6V, con un massimo di 5.2V. La Corrente Inversa (IR) è un massimo di 100 µA a VR=5V. Questi parametri sono cruciali per progettare il circuito di limitazione della corrente e garantire che il LED non sia sottoposto a condizioni che potrebbero causare un guasto prematuro.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +85°C e un identico Intervallo di Temperatura di Stoccaggio. Questo ampio intervallo lo rende adatto all'uso sia in ambienti consumer che industriali. Una specifica di manipolazione critica è la Temperatura Massima di Saldatura di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata in un punto a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente. Il rispetto di questo profilo di saldatura a rifusione è essenziale per prevenire danni termici ai chip LED, ai bond interni e al package in plastica.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Questo si riferisce a un processo di produzione in cui le unità vengono classificate (binning) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di prova standard. Sebbene i codici di bin specifici non siano dettagliati in questo documento, un tale sistema garantisce che i progettisti possano approvvigionarsi di display con livelli di luminosità coerenti. Ciò è particolarmente importante nei display a più cifre o nei prodotti in cui più unità sono utilizzate affiancate, poiché previene variazioni evidenti nell'intensità tra le singole cifre o dispositivi.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle "Tipiche Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche", standard per i componenti LED. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo fornito, queste curve illustrano tipicamente la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF), la relazione tra intensità luminosa (Iv) e corrente diretta (IF), e la variazione dell'intensità luminosa con la temperatura ambiente. Queste curve sono preziose per i progettisti. La curva VF-IF aiuta nella selezione della tensione di pilotaggio e della resistenza in serie appropriata. La curva Iv-IF mostra come la luminosità aumenti con la corrente, ma evidenzia anche il punto di rendimenti decrescenti e di aumento del calore. La curva Iv-Ta dimostra il coefficiente di temperatura negativo dei LED, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, informando le decisioni di gestione termica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Contorno

Il package è un display a foro passante (DIP). Tutte le dimensioni critiche sono fornite in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specifica. La caratteristica principale è l'altezza della cifra di 1.5 pollici (38 mm), che definisce la dimensione fisica del carattere visualizzato. Il disegno dettaglia il layout dei segmenti (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) e l'impronta complessiva del dispositivo su un circuito stampato (PCB).

5.2 Piedinatura e Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha una configurazione a 17 piedini. Il piedino 1 è identificato come ANODO COMUNE. Questo è un identificatore di polarità critico; tutti gli altri piedini (dal 2 al 17) sono CATODI per i singoli segmenti o il punto decimale. Lo schema circuitale interno conferma una configurazione ad anodo comune, il che significa che tutti gli anodi dei segmenti LED sono collegati internamente al piedino comune (Pin 1). Per illuminare un segmento, il piedino dell'anodo comune deve essere collegato a una tensione positiva (attraverso una resistenza di limitazione), e il corrispondente piedino catodo deve essere portato a massa (logica bassa). La tabella di connessione dei piedini mappa esplicitamente ogni numero di piedino catodo al suo segmento corrispondente (es., Pin 2 = G1, Pin 3 = E, ecc.). Un punto decimale a destra è anch'esso integrato nel package.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

L'istruzione di montaggio primaria riguarda il processo di saldatura. Come notato nei Valori Assoluti Massimi, il componente può sopportare una temperatura massima di saldatura (rifusione) di 260°C per non più di 3 secondi. Questo è un profilo standard per processi di saldatura a onda o a rifusione utilizzando saldatura senza piombo. È imperativo controllare tempo e temperatura durante il montaggio per prevenire che l'involucro in plastica si deformi, scolorisca o si crepi, e per proteggere i bond interni dei fili e i die semiconduttori dallo stress termico. Anche la saldatura manuale con saldatore dovrebbe essere eseguita rapidamente e con calore controllato per evitare surriscaldamenti localizzati.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte specifico è LTP-15801KD. Il prefisso "LTP" probabilmente denota la famiglia di prodotto (display LED), "15801" può indicare la dimensione da 1.5 pollici e il tipo a 16 segmenti, e "KD" potrebbe essere un suffisso che denota il colore (Iper Rosso) e forse la configurazione ad anodo comune. La scheda tecnica non fornisce dettagli sull'imballaggio sfuso (es., tubi, vassoi o bobine) o sulle quantità minime d'ordine. Per la produzione, è necessario consultare le specifiche di imballaggio del produttore o del distributore.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è adatto per applicazioni che richiedono una singola cifra o carattere altamente visibile. Usi comuni includono: strumenti a pannello per letture di tensione, corrente o temperatura; orologi o timer digitali; pannelli di controllo industriali; apparecchiature di test e misurazione; e elettrodomestici consumer come forni a microonde o amplificatori audio dove viene visualizzato un singolo parametro.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:Un display ad anodo comune richiede un driver a sink di corrente. Ogni catodo di segmento deve essere collegato a un driver in grado di assorbire la corrente richiesta (es., 20mA) quando attivo. L'anodo comune è tipicamente collegato all'alimentazione positiva tramite una resistenza di limitazione. In alternativa, può essere utilizzato un driver a corrente costante per una migliore uniformità della luminosità e stabilità in temperatura.
Multiplexing:Sebbene questo sia un display a cifra singola, il principio si applica se si utilizzano più cifre. I segmenti di tutte le cifre possono essere collegati in parallelo, e l'anodo comune di ciascuna cifra viene pilotato sequenzialmente ad alta frequenza. Ciò riduce significativamente il numero di piedini driver richiesti.
Limitazione di Corrente:Una resistenza esterna in serie con l'anodo comune è obbligatoria per impostare la corrente diretta. Il valore della resistenza è calcolato come R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (usare il valore max per sicurezza), e IF è la corrente diretta desiderata (es., 20mA).
Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un "Ampio Angolo di Visione", il che è vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.

9. Confronto Tecnico

Il differenziatore chiave del LTP-15801KD è l'uso della tecnologia AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per l'emissione Iper Rossa. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard GaAsP (Fosfuro di Arseniuro di Gallio), i LED AlInGaP offrono un'efficienza luminosa significativamente più alta, il che significa che producono più luce (mcd più alto) per la stessa quantità di corrente elettrica. Hanno anche generalmente una migliore stabilità termica e una durata operativa più lunga. Il design a 16 segmenti, al contrario di un più semplice display a 7 segmenti, consente la rappresentazione di un set di caratteri alfanumerici più completo (A-Z, 0-9 e alcuni simboli), aumentando la sua versatilità rispetto ai display puramente numerici.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (650nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (639nm)?
R: La Lunghezza d'Onda di Picco è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la sua massima intensità. La Lunghezza d'Onda Dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che produrrebbe lo stesso colore percepito dell'output a spettro ampio effettivo del LED. Per i LED rossi, la lunghezza d'onda dominante è spesso leggermente più corta di quella di picco.

D: Perché la corrente continua massima è 25mA ma la corrente pulsata di picco è 90mA?
R: La corrente continua è limitata dalla capacità del dispositivo di dissipare calore. A 25mA, la dissipazione di potenza (VF * IF) è entro il limite di 70mW. La corrente pulsata (90mA a ciclo di lavoro 1/10) consente una luminosità istantanea più alta (poiché l'intensità luminosa è grossomodo proporzionale alla corrente) perché la potenza media nel tempo è inferiore, prevenendo il surriscaldamento. La giunzione LED ha tempo di raffreddarsi tra un impulso e l'altro.

D: Come collego questo display a un microcontrollore?
R: Non puoi collegare i 17 piedini direttamente a un MCU standard a causa del numero di piedini e delle limitazioni di corrente. Devi utilizzare circuiti driver esterni. Un approccio comune è utilizzare un IC driver LED dedicato con sink di corrente costante (come il MAX7219 o simili) o una serie di array di transistor (come l'ULN2003) controllati dai pin GPIO dell'MCU. Il driver gestisce l'assorbimento di corrente per i catodi, mentre l'anodo comune è alimentato attraverso una resistenza.

11. Caso d'Uso Pratico

Progettazione di un Voltmetro CC a Cifra Singola:Un'applicazione pratica è la costruzione di un voltmetro da 0-9.9V. Il LTP-15801KD può visualizzare la cifra delle decine (0-9). Sarebbe pilotato da un microcontrollore (es., un Arduino o PIC). L'MCU legge una tensione analogica tramite il suo ADC, la scala e determina quali segmenti illuminare per formare la cifra corretta. I 16 segmenti consentono una resa chiara dei numeri. Il circuito driver, come descritto sopra, interfaccia le uscite digitali a bassa corrente dell'MCU con i requisiti di corrente più elevati del LED. Il colore Iper Rosso fornisce un'ottima visibilità. Occorre prestare attenzione nel layout del PCB nel posizionare le resistenze di limitazione vicino al display e nell'assicurare linee di alimentazione pulite per evitare che il rumore influenzi la lettura analogica.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo semiconduttore. Quando una tensione diretta che supera la sua caratteristica tensione diretta (VF) viene applicata tra anodo e catodo, gli elettroni del materiale semiconduttore di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione attiva (la giunzione). Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore. L'AlInGaP ha un bandgap che corrisponde alla luce rossa/arancione/gialla. In questo display a 16 segmenti, più chip LED AlInGaP individuali sono montati all'interno del package, ciascuno che forma un segmento del carattere. Sono collegati elettricamente in una configurazione ad anodo comune per un pilotaggio semplificato.

13. Tendenze Tecnologiche

Sebbene display a foro passante come il LTP-15801KD rimangano rilevanti per prototipazione, progetti hobbistici e alcune applicazioni industriali, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display è verso i package a montaggio superficiale (SMD). I LED SMD offrono impronte più piccole, profili più bassi e sono più adatti per il montaggio automatizzato pick-and-place, riducendo i costi di produzione. Per i display alfanumerici, i pannelli a matrice di punti (che utilizzano molti LED più piccoli in una griglia) sono diventati più diffusi in quanto offrono maggiore flessibilità nella visualizzazione di grafiche e un set di caratteri più ampio. Inoltre, i display a LED organici (OLED) sono ora comuni nell'elettronica di consumo, offrendo contrasto, angoli di visione e spessore superiori, sebbene differiscano significativamente in tecnologia e applicazione dai display a segmenti LED discreti. Il sistema di materiali AlInGaP stesso rappresenta un progresso rispetto ai vecchi materiali per LED, offrendo maggiore efficienza e affidabilità.