LTP-3362JS - Scheda Tecnica Display LED Alfanumerico a Doppia Cifra da 0.3 Pollici - Altezza Cifra 7.62mm - Colore Giallo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-3362JS è un modulo display LED alfanumerico a doppia cifra e 17 segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una presentazione chiara di caratteri e simboli. La sua funzione principale è fornire un output visivo altamente leggibile per cifre numeriche, caratteri alfabetici e simboli specifici. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo di chip LED gialli avanzati in AS-AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), cresciuti epitassialmente su un substrato di GaAs. Questa tecnologia garantisce un'elevata luminosità e un'eccellente purezza del colore. Il display presenta un frontale nero con segmenti bianchi, creando un aspetto ad alto contrasto che migliora la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. L'altezza della cifra di 0.3 pollici (7.62 mm) lo rende adatto per la visualizzazione a media distanza in strumentazione, pannelli di controllo industriali, terminali POS e apparecchiature di test dove lo spazio è limitato ma la chiarezza è fondamentale.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

Il dispositivo è categorizzato in base alla sua intensità luminosa, garantendo livelli di luminosità uniformi tra i diversi lotti di produzione. Il suo ampio angolo di visione assicura che il display rimanga leggibile da varie posizioni, un fattore critico nelle applicazioni montate su pannello. L'affidabilità allo stato solido della tecnologia LED offre una lunga durata operativa con una manutenzione minima. Questo display è rivolto a ingegneri e progettisti che lavorano su sistemi embedded, interfacce uomo-macchina (HMI) industriali, dispositivi medici ed elettronica di consumo che richiedono una visualizzazione alfanumerica robusta, a basso consumo e altamente visibile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei parametri elettrici e ottici è essenziale per un corretto design del circuito e per garantire le prestazioni ottimali del display.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. L'intensità luminosa media per segmento è specificata con un minimo di 320 µcd, un valore tipico di 800 µcd, e nessun massimo dichiarato quando pilotato con una corrente diretta (I_F) di 1mA. Questo elevato livello di luminosità, misurato utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, garantisce un'eccellente visibilità. Il dispositivo emette luce gialla con una lunghezza d'onda di picco (λ_p) di 588 nm e una lunghezza d'onda dominante (λ_d) di 587 nm a I_F=20mA, collocandosi saldamente nella regione gialla dello spettro visibile. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti è al massimo di 2:1, il che aiuta a mantenere un aspetto uniforme su tutto il display.

2.2 Parametri Elettrici e Termici

Le caratteristiche elettriche definiscono i requisiti di pilotaggio e i limiti operativi. I valori assoluti massimi sono critici per prevenire il guasto del dispositivo. La dissipazione di potenza per segmento non deve superare i 70 mW. La corrente diretta di picco per segmento è di 60 mA, ma è consentita solo in condizioni pulsate (1 kHz, ciclo di lavoro del 10%). La corrente diretta continua per segmento è deratata da 25 mA a 25°C con una velocità di 0.33 mA/°C, il che significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. La tensione inversa per segmento non deve superare i 5 V. La tensione diretta (V_F) per segmento varia tipicamente da 2.0V a 2.6V a I_F=20mA. La corrente inversa (I_R) è al massimo di 100 µA a V_R=5V. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa e di stoccaggio da -35°C a +85°C.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono "categorizzati per intensità luminosa". Ciò implica un processo di binning in cui i display vengono ordinati in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (probabilmente 1mA o 20mA). Questo garantisce che gli utenti finali ricevano prodotti con livelli di luminosità uniformi. Sebbene non siano esplicitamente dettagliate in questo documento per lunghezza d'onda/colore o tensione diretta, tali categorizzazioni sono una pratica comune nella produzione di LED per garantire l'uniformità del colore e la corrispondenza delle prestazioni elettriche, il che è particolarmente importante nelle applicazioni multi-cifra o multi-segmento per evitare differenze visibili tra i segmenti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle "Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche", essenziali per un lavoro di progettazione dettagliato. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio, tipicamente in modo sub-lineare, aiutando i progettisti a scegliere la corrente ottimale per la luminosità e l'efficienza desiderate.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Questa curva è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente e calcolare la dissipazione di potenza.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la derating dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, vitale per le applicazioni in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che conferma le lunghezze d'onda di picco e dominante e la larghezza spettrale.

I progettisti dovrebbero consultare la scheda tecnica completa del produttore per questi dati grafici precisi.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche e Pinout

Il LTP-3362JS è fornito in un package standard per display LED. Le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm. Il diagramma di connessione dei pin è fondamentale per il layout del PCB. Il dispositivo ha 20 pin in un package dual-in-line (DIP). Presenta una configurazione a catodo comune multiplex, con il Pin 4 che funge da catodo comune per la Cifra 1 e il Pin 10 come catodo comune per la Cifra 2. I restanti pin sono anodi per i singoli segmenti (da A a U, più DP per il punto decimale) e segmenti speciali (ad es., S, T per la barra). Il Pin 14 è indicato come "Nessuna Connessione" (N/C). Il diagramma del circuito interno mostra la disposizione multiplex, in cui i segmenti con la stessa designazione di lettera su cifre diverse sono collegati internamente a un singolo pin anodo, e le cifre vengono selezionate alimentando i rispettivi catodi comuni.

5.2 Identificazione della Polarità e Montaggio

Il dispositivo utilizza una configurazione a catodo comune. Durante l'installazione deve essere osservata la corretta polarità. Il package include probabilmente una tacca, un punto o altri segni per indicare il Pin 1. Il frontale nero e i segmenti bianchi forniscono un chiaro indicatore visivo del lato di visione.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

I valori assoluti massimi specificano le condizioni di saldatura: i terminali possono essere sottoposti a 260°C per 3 secondi, misurati 1/16 di pollice (circa 1.59 mm) sotto il piano di appoggio. Questa è una specifica tipica per la saldatura a onda. Per la saldatura a rifusione, un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco intorno ai 260°C è adatto, ma il tempo specifico sopra il liquidus dovrebbe essere minimizzato. Bisogna prestare attenzione per evitare stress termici eccessivi. Durante la manipolazione, dovrebbero essere osservate le normali precauzioni ESD (scarica elettrostatica) per proteggere i chip LED. Per lo stoccaggio, l'intervallo consigliato è -35°C a +85°C in un ambiente asciutto.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è LTP-3362JS. Il suffisso "JS" indica probabilmente caratteristiche specifiche come il colore (Giallo) e lo stile del package. L'imballaggio standard per tali componenti è spesso in tubi o vassoi anti-statici, e poi posizionati in bobine o scatole per l'assemblaggio automatizzato. La quantità esatta di imballaggio (ad es., 50 pezzi per tubo) sarebbe specificata in una documentazione separata. La revisione della scheda tecnica è A, e la data di entrata in vigore è l'11/09/2003.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTP-3362JS è ideale per qualsiasi applicazione che richieda una visualizzazione alfanumerica compatta a due caratteri. Usi comuni includono: multimetri digitali e pinze amperometriche, contatori di frequenza, timer di processo, display di stato per caricabatterie, sintonizzatori e misuratori di livello per apparecchiature audio, e display di stato/codici di errore per controllori industriali.

8.2 Considerazioni di Progettazione e Implementazione del Circuito

La progettazione con questo display richiede un circuito di pilotaggio multiplex a causa della sua struttura a catodo comune e anodo multiplex. È necessario un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o un IC driver LED dedicato (come un MAX7219 o HT16K33). Il driver deve fornire corrente ai pin anodo dei segmenti e assorbire corrente dai pin catodo delle cifre. Le resistenze di limitazione della corrente sono obbligatorie per ogni linea anodo del segmento per impostare la corrente diretta desiderata (ad es., 20 mA per la massima luminosità). Il valore della resistenza può essere calcolato utilizzando R = (V_CC- V_F) / I_F. Con una V_CCdi 5V e una V_Ftipica di 2.3V a 20mA, la resistenza sarebbe di circa 135 Ohm. La frequenza di multiplex dovrebbe essere abbastanza alta da evitare lo sfarfallio visibile, tipicamente superiore a 100 Hz. I progettisti devono anche considerare la dissipazione di potenza totale, specialmente quando si pilotano più segmenti contemporaneamente ad alta corrente.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Rispetto a tecnologie più vecchie come i display a fluorescenza sotto vuoto (VFD) o i più semplici LED rossi in GaAsP, il LED giallo AlInGaP utilizzato nel LTP-3362JS offre un'efficienza superiore, una luminosità più elevata, una migliore stabilità del colore in funzione della temperatura e una durata di vita più lunga. Rispetto ai contemporanei LED bianchi o blu basati su GaN con filtri, l'emissione gialla diretta dell'AlInGaP è più efficiente e fornisce una migliore saturazione del colore. I suoi fattori di differenziazione chiave sono il punto di colore giallo specifico, l'alto contrasto dovuto al frontale nero e il formato a 17 segmenti che consente un set alfanumerico più completo rispetto a un display a 7 segmenti standard, rimanendo al contempo più conveniente e più semplice da pilotare rispetto a un display a matrice di punti completo.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la sua massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito della luce emessa. Per uno spettro stretto come quello di questo LED, sono molto vicine (587nm vs 588nm).

D: Posso pilotare questo display con una corrente continua costante senza multiplex?

R: Tecnicamente sì, ma è altamente inefficiente e non è l'uso previsto. Dovresti collegare l'anodo di ogni segmento a una sorgente di tensione limitata in corrente e il catodo di ogni cifra a massa. Ciò richiederebbe 18 driver per i segmenti più 2 per le cifre, per un totale di 20 driver per un display a 2 cifre, il che è impraticabile. Il multiplex riduce significativamente il numero di driver richiesti.

D: Come calcolo la dissipazione di potenza per l'intero display?

R: In una configurazione multiplex, la potenza è calcolata in base alla corrente media. Se si pilota a I_Fper segmento con un ciclo di lavoro (D) per ogni cifra (D=1/Numero di cifre per luminosità uniforme), la potenza media per segmento è V_F* I_F* D. Sommare questo per tutti i segmenti illuminati.

D: Cosa significa "Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa"?

R: Specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento più luminoso e quello più debole in un dispositivo (ad es., 2:1). Un rapporto di 2:1 significa che il segmento più debole deve essere almeno la metà luminoso del segmento più luminoso, garantendo l'uniformità.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Caso di Studio 1: Interfaccia per Timer Digitale.Un progettista utilizza il LTP-3362JS per mostrare minuti e secondi (MM:SS) su un circuito timer personalizzato. Utilizza un microcontrollore a basso consumo per gestire il multiplex. Per risparmiare energia, pilota i LED a 10mA invece di 20mA, accettando una luminosità inferiore ma comunque sufficiente. Il frontale nero garantisce la leggibilità anche sotto l'illuminazione intensa di un'officina.

Caso di Studio 2: Unità di Lettura Sensore.In un data logger di temperatura e umidità, il display mostra codici come "tH" per allarme alta temperatura o valori numerici. La capacità a 17 segmenti consente di visualizzare le lettere "C" o "F" per le unità di temperatura. L'ampio intervallo di temperatura operativa corrisponde ai requisiti ambientali del logger stesso.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTP-3362JS si basa sull'elettroluminescenza dei semiconduttori. Il sistema di materiali AS-AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) è un semiconduttore a bandgap diretto. Quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. Essi si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, giallo (~587-588 nm). Gli strati epitassiali sono cresciuti su un substrato di GaAs. Il corpo del package in resina epossidica nera assorbe la luce ambientale per migliorare il contrasto, mentre la forma della lente è progettata per ottimizzare l'angolo di visione.

13. Tendenze ed Evoluzione Tecnologica

La tecnologia AlInGaP rappresenta una soluzione matura e altamente efficiente per LED rossi, arancioni, ambra e gialli. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display si stanno spostando verso una maggiore densità, capacità a colori completi e integrazione. Sebbene display a segmenti discreti come il LTP-3362JS rimangano vitali per applicazioni specifiche, c'è un cambiamento più ampio verso display a LED organici (OLED) e micro-LED per interfacce grafiche ad alta risoluzione. Tuttavia, per visualizzazioni alfanumeriche semplici, a basso costo, ad alta affidabilità e ad alta luminosità, i display a segmenti LED continuano a essere ampiamente utilizzati. Gli sviluppi futuri potrebbero includere materiali con efficienza ancora maggiore, circuiti driver integrati all'interno del package del display (riducendo il numero di componenti esterni) e una gamma più ampia di dimensioni e colori del package per soddisfare diverse esigenze di progettazione. Il principio del multiplex per ridurre il numero di pin rimane una tecnica fondamentale e duratura nell'elettronica di pilotaggio dei display.