Scheda Tecnica Display LED LTC-5836JG - Altezza Cifra 0.52 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-5836JG è un modulo display LED a sette segmenti e tre cifre ad alte prestazioni. È progettato per applicazioni che richiedono una visualizzazione numerica nitida e luminosa. La tecnologia di base utilizza il materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) cresciuto su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs), ingegnerizzato per emettere luce verde. Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e l'eccellente purezza del colore. Il dispositivo presenta un'altezza della cifra di 0.52 pollici (13.2 mm), garantendo una buona visibilità. Il display ha una mascherina grigia con segmenti bianchi, che migliora il contrasto e la leggibilità dei caratteri in varie condizioni di illuminazione. Impiega una configurazione ad anodo comune, un design standard per semplificare il circuito di pilotaggio nei display multi-cifra.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo display includono l'alta intensità luminosa, l'ottimo aspetto dei caratteri con illuminazione uniforme dei segmenti e un ampio angolo di visione, che assicura la leggibilità da diverse posizioni. La sua costruzione a stato solido offre un'elevata affidabilità e una lunga vita operativa rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione. Il basso consumo lo rende adatto per dispositivi alimentati a batteria o attenti all'energia. Questo prodotto è tipicamente destinato a strumentazione industriale, elettronica di consumo (come orologi, timer ed elettrodomestici), apparecchiature di test e misura, e qualsiasi applicazione che richieda un display numerico affidabile, luminoso e di facile lettura.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le caratteristiche elettriche e ottiche definiscono i limiti operativi e le prestazioni del display LED. Comprendere questi parametri è cruciale per una corretta progettazione del circuito e l'integrazione nel sistema.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Il parametro ottico chiave è l'intensità luminosa media per segmento. Con una corrente di prova standard di 10 mA, il valore tipico è di 577 microcandele (µcd), con un valore minimo specificato di 200 µcd. Questo elevato livello di luminosità garantisce una buona visibilità. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 571 nanometri (nm), collocandola saldamente nella regione verde dello spettro visibile. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm, indicando un'emissione di colore relativamente stretta e pura. La lunghezza d'onda dominante (λd) è di 572 nm. L'accoppiamento dell'intensità luminosa tra i segmenti è specificato con un rapporto massimo di 2:1, che mira a garantire una luminosità uniforme su tutti i segmenti di una cifra per un aspetto coerente.

2.2 Parametri Elettrici

La tensione diretta (VF) per segmento è un parametro critico per la progettazione del driver. Con una corrente diretta (IF) di 20 mA, la VF tipica è di 2.6 volt, con un massimo di 2.6V e un minimo di 2.1V. Questo intervallo di tensione deve essere considerato nella scelta delle resistenze di limitazione o nella progettazione di driver a corrente costante. La corrente inversa (IR) per segmento è molto bassa, con un massimo di 100 microampere (µA) ad una tensione inversa (VR) di 5V, indicando buone caratteristiche di diodo.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La massima dissipazione di potenza continua per segmento è di 70 mW. La corrente diretta di picco per segmento è di 60 mA, ma è consentita solo in condizioni pulsate (frequenza 1 kHz, ciclo di lavoro 10%) per gestire la generazione di calore. La corrente diretta continua per segmento è deratata da 25 mA a 25°C con un tasso di 0.33 mA/°C. Questa curva di derating è essenziale per progettare sistemi affidabili che operano a temperature ambiente elevate. L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è specificato da -35°C a +85°C, rendendolo adatto per un'ampia gamma di ambienti.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa. Ciò implica un processo di binning in cui le unità vengono classificate in base alla loro emissione luminosa misurata ad una corrente di prova standard (probabilmente 10 mA). I bin sono definiti con valori di intensità minimi e massimi. I progettisti devono essere consapevoli che ordinare questo componente può fornire display appartenenti ad uno specifico bin di intensità, il che influenza la coerenza complessiva della luminosità del display, specialmente se vengono utilizzati più display in un singolo prodotto. La scheda tecnica non specifica bin separati per lunghezza d'onda o tensione diretta, suggerendo un controllo più stretto o una minore variazione in questi parametri per questa linea di prodotti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le tipiche curve caratteristiche per un tale dispositivo sarebbero essenziali per la progettazione. Queste di solito includono:

• Curva IV (Corrente vs. Tensione):Mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta, cruciale per determinare il punto di lavoro e progettare il circuito di pilotaggio.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare, aiutando a ottimizzare il compromesso tra luminosità e consumo energetico/calore.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Illustra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, aspetto critico per applicazioni in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità relativa della luce emessa attraverso le lunghezze d'onda, confermando i valori di lunghezza d'onda di picco e dominante.

Gli ingegneri devono consultare queste curve per prevedere le prestazioni in condizioni operative non standard.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è fornito in un package standard per display LED. Le dimensioni del package sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm. Lo schema di connessione dei pin è fondamentale per il layout del PCB. Il LTC-5836JG ha 30 pin. Lo schema circuitale interno mostra una configurazione ad anodo comune per ciascuna delle tre cifre, con catodi individuali per ogni segmento (A-G) e punto decimale (D.P.). La tabella del pinout mappa meticolosamente ogni pin alla sua funzione (es. Pin 3 è Anodo Comune per la Cifra 1, Pin 16 è Catodo B per la Cifra 3). L'interpretazione corretta di questa tabella è obbligatoria per evitare errori di cablaggio durante la progettazione del PCB.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica specifica una singola condizione di saldatura: il dispositivo può essere sottoposto ad una temperatura del saldatore di 260°C per 3 secondi, con la punta del saldatore posizionata almeno 1/16 di pollice (circa 1.59 mm) sotto il piano di appoggio del package. Questa è una linea guida per la saldatura manuale o la riparazione. Per il montaggio moderno, i profili di saldatura ad onda o a rifusione sarebbero più comuni. Sebbene non specificato qui, un tipico profilo di rifusione senza piombo con una temperatura di picco intorno a 245-260°C sarebbe probabilmente applicabile, ma deve essere considerata la massa termica del package. È sempre consigliabile eseguire una qualifica del processo. L'intervallo di temperatura di conservazione è -35°C a +85°C, e i dispositivi devono essere conservati in imballaggi sensibili all'umidità se destinati alla saldatura a rifusione per prevenire danni da \"popcorning\".

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è LTC-5836JG. Il suffisso \"JG\" denota probabilmente il colore verde e una specifica variante di package o prestazioni. La scheda tecnica non dettaglia l'imballaggio sfuso (es. tubi, vassoi o bobine) o le quantità per confezione. Per la produzione, queste informazioni devono essere ottenute dal fornitore o dal distributore. L'etichetta sull'imballaggio includerebbe tipicamente il numero di parte, il codice lotto e possibilmente informazioni sul bin di intensità.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi dispositivo che richieda una visualizzazione numerica multi-cifra chiara. Applicazioni comuni includono multimetri digitali, contatori di frequenza, indicatori per il controllo di processo, bilance, dispositivi medici, display per cruscotto automobilistico (per informazioni non critiche), timer industriali ed elettrodomestici consumer come forni o forni a microonde.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un driver a corrente costante o resistenze di limitazione per ciascun catodo di segmento. L'anodo comune per ogni cifra deve essere commutato (es. da un transistor) per abilitare il multiplexing, che riduce il numero di pin I/O richiesti da un microcontrollore.
• Calcolo della Corrente:In base alla luminosità desiderata e alla curva IV, calcolare il valore appropriato della resistenza in serie utilizzando la formula: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta (utilizzare 2.6V per un margine di progetto) e IF è la corrente diretta desiderata (non superiore a 25 mA in continua).
• Multiplexing:Quando si effettua il multiplexing di più cifre, assicurarsi che la frequenza di aggiornamento sia sufficientemente alta (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile. La corrente di picco per segmento durante il tempo di accensione multiplexato non deve superare i valori massimi assoluti.
• Gestione del Calore:Assicurare un'adeguata ventilazione se si opera vicino alla corrente massima o in ambienti ad alta temperatura. Considerare la curva di derating della corrente diretta.
• Protezione ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Implementare procedure di manipolazione ESD appropriate durante il montaggio.

9. Confronto Tecnologico

Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi in Fosfuro di Arseniuro di Gallio (GaAsP), la tecnologia AlInGaP nel LTC-5836JG offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in display più luminosi a parità di corrente, o luminosità simile a potenza inferiore. Il colore verde è spesso percepito come più confortevole per una visione prolungata rispetto al rosso. Rispetto a display a matrice di punti o OLED grafici, questo display a sette segmenti è più semplice, più conveniente per applicazioni puramente numeriche e tipicamente offre luminosità più elevata e vita più lunga, sebbene manchi della capacità alfanumerica o grafica.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo della configurazione \"anodo comune\"?

A: In un display ad anodo comune, tutti gli anodi dei LED in una cifra sono collegati insieme ad un singolo pin. Ciò consente al microcontrollore di controllare quale cifra è attiva fornendo tensione (attraverso un interruttore) a questo anodo comune, mentre i singoli catodi dei segmenti sono controllati per accendere o spegnere segmenti specifici. Ciò riduce notevolmente il numero di pin del microcontrollore necessari.

D: Posso pilotare questo display con un'alimentazione a 5V?

A: Sì, ma è necessario utilizzare una resistenza di limitazione in serie con ogni segmento. Ad esempio, per ottenere una corrente diretta di 20 mA con una VF di 2.6V e una Vcc di 5V, il valore della resistenza sarebbe R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm. Una resistenza standard da 120Ω sarebbe adatta.

D: Cosa significa \"categorizzato per intensità luminosa\" per il mio progetto?

A: Significa che i display sono testati e suddivisi in gruppi (bin) in base alla loro luminosità. Se la coerenza assoluta della luminosità è critica tra tutte le unità del tuo prodotto, dovresti specificare e acquistare dispositivi dallo stesso bin di intensità dal tuo fornitore.

D: Come posso effettuare il multiplexing delle tre cifre?

A: Dovresti collegare insieme tutti i catodi di segmento corrispondenti (es. tutti i catodi del segmento \"A\" delle Cifre 1, 2 e 3 ad un pin del microcontrollore tramite un driver). Quindi abiliti sequenzialmente (fornisci alimentazione a) l'anodo comune della Cifra 1, poi della Cifra 2, poi della Cifra 3, mentre invii il pattern di segmenti corretto per ciascuna cifra. Questo ciclo si ripete rapidamente.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Timer Digitale con Microcontrollore.Un progettista sta creando un timer a conto alla rovescia. Utilizza il LTC-5836JG per visualizzare minuti e secondi (MM:SS). Collega le 7 linee dei segmenti (A-G) e le linee dei due punti/punto decimale ai pin di uscita di un microcontrollore tramite resistenze di limitazione (calcolate per 15 mA per segmento per un equilibrio tra luminosità e potenza). I tre pin di anodo comune (uno per ogni cifra dei minuti e due per i secondi) sono collegati al microcontrollore tramite transistor NPN che fungono da interruttori lato basso. Il firmware del microcontrollore esegue un interrupt del timer a 1 kHz. Nella routine di servizio dell'interrupt, spegne tutti i transistor delle cifre, aggiorna il pattern dei segmenti per la cifra successiva da visualizzare, accende il transistor della cifra corrispondente e poi passa alla cifra successiva. Questo schema di multiplexing utilizza solo 7+3=10 pin I/O del microcontrollore per controllare un display a 3 cifre, dimostrando un uso efficiente delle risorse.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTC-5836JG si basa sulla tecnologia semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Questo è un semiconduttore composto III-V a bandgap diretto. Quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione di Al, In, Ga e P nel reticolo cristallino determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Per l'emissione verde, il bandgap è ingegnerizzato per essere approssimativamente da 2.2 a 2.3 elettronvolt (eV). L'uso di un substrato di GaAs fornisce un modello cristallino adatto per la crescita degli strati epitassiali di AlInGaP. La mascherina grigia e i segmenti bianchi fanno parte del package plastico, che funge da diffusore e lente per modellare l'emissione luminosa dai minuscoli chip LED in segmenti uniformi e riconoscibili.

13. Tendenze di Sviluppo Tecnologico

La tendenza nella tecnologia dei display LED è verso una maggiore efficienza, una maggiore integrazione e fattori di forma più versatili. Sebbene display a sette segmenti discreti come il LTC-5836JG rimangano rilevanti per applicazioni puramente numeriche sensibili al costo, diverse tendenze sono degne di nota. In primo luogo, il passaggio verso materiali ancora più efficienti come il Nitruro di Gallio (GaN) per blu/verde/bianco e il continuo perfezionamento dell'AlInGaP per rosso/arancio/giallo/verde. In secondo luogo, l'integrazione di circuiti integrati driver direttamente nel modulo display (\"display intelligenti\") per semplificare la progettazione del sistema. In terzo luogo, la crescita dei package a montaggio superficiale (SMD) rispetto a quelli a foro passante per il montaggio automatizzato. Infine, la pressione competitiva di tecnologie alternative come i LED Organici (OLED) e i Display a Cristalli Liquidi (LCD), che offrono capacità grafiche complete in package sottili, sebbene spesso a livelli di prezzo, luminosità e durata diversi. Il display a sette segmenti AlInGaP occupa una nicchia stabile dove la sua semplicità, robustezza, alta luminosità e basso costo sono vantaggi decisivi.