Display a LED Digit da 0,56 Pollici in Iper Rosso AlInGaP - Altezza 14,22mm - Tensione Diretta 2,6V - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un componente display a LED ad alte prestazioni, con altezza della cifra di 0,56 pollici (14,22 mm). Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica o alfanumerica chiara, luminosa, con eccellente visibilità e affidabilità. Il suo design si concentra sul fornire prestazioni ottiche superiori grazie a materiali semiconduttori avanzati.

Il display utilizza un design a stato solido, garantendo una lunga durata operativa e robustezza contro vibrazioni e urti, rendendolo adatto per applicazioni industriali, di strumentazione e elettroniche di consumo dove un output visivo affidabile è fondamentale.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questa cifra display derivano dalla sua tecnologia dei materiali e dal design ottico. L'utilizzo del materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs) è un differenziatore chiave. Questo sistema di materiali è rinomato per la sua alta efficienza nella porzione rossa-ambra dello spettro visibile, contribuendo direttamente all'alta luminosità e all'eccellente purezza del colore del dispositivo.

La combinazione di una faccia grigio chiaro e un colore dei segmenti bianco è scelta specificamente per massimizzare il rapporto di contrasto. Ciò migliora la leggibilità in varie condizioni di illuminazione ambientale, da ambienti poco illuminati a stanze molto luminose. L'ampio angolo di visione garantisce che le informazioni visualizzate rimangano leggibili anche se osservate da posizioni fuori asse, aspetto cruciale per strumenti a pannello, apparecchiature di test e display per informazioni pubbliche.

Il basso requisito di potenza è un altro vantaggio significativo, consentendo l'integrazione in sistemi alimentati a batteria o ad alta efficienza energetica senza compromettere la luminosità del display. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, fornendo coerenza e prevedibilità nei livelli di luminosità tra i lotti di produzione, aspetto essenziale per display multi-cifra dove è obbligatoria un'apparenza uniforme.

Il mercato di riferimento comprende un'ampia gamma di settori, tra cui automazione industriale (per letture di controllo di processo), apparecchiature di test e misura (multimetri, oscilloscopi), dispositivi medici, cruscotti automobilistici (per display ausiliari) ed elettrodomestici. La sua affidabilità e prestazioni lo rendono una scelta preferita per i progettisti che necessitano di una soluzione di display numerico durevole e chiara.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita dei parametri elettrici e ottici è essenziale per un corretto design del circuito e per ottenere le prestazioni desiderate nell'applicazione finale.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono definite in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. LaIntensità Luminosa Media (Iv)è specificata con un minimo di 320 µcd, un valore tipico di 700 µcd e nessun massimo dichiarato, quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 1mA. Questo parametro, misurato utilizzando un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, indica la luminosità percepita. L'ampio intervallo suggerisce che è necessario un attento binning per applicazioni che richiedono un'intensità abbinata.

LaLunghezza d'Onda Dominante (λd)è di 639 nm, classificando l'output come colore iper rosso. LaLunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp)è tipicamente di 650 nm. La piccola differenza tra lunghezza d'onda dominante e di picco indica un output spettralmente puro. LaLarghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ)è di 20 nm, che descrive la ristrettezza dello spettro della luce emessa; un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica.

IlRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (Iv-m)è specificato come massimo 2:1 quando i segmenti sono pilotati a 10mA. Questo rapporto definisce la variazione ammissibile di luminosità tra diversi segmenti della stessa cifra o tra cifre, garantendo uniformità visiva nel numero visualizzato.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Termiche

Il parametro elettrico chiave è laTensione Diretta per Segmento (VF), che ha un valore tipico di 2,6V con una corrente di pilotaggio (IF) di 20mA. Il minimo è indicato come 2,1V. Questa tensione è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è un massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, indicando la caratteristica di dispersione del diodo nello stato di spegnimento.

I limiti termici e di affidabilità sono definiti nelleSpecifiche Assolute Massime. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè di 25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0,28 mA/°C. Ciò significa che la corrente continua ammissibile diminuisce linearmente man mano che la temperatura ambiente sale sopra i 25°C. Superare queste specifiche può causare danni permanenti.

LaCorrente Diretta di Picco per Segmentoè nominale per 90 mA ma solo in specifiche condizioni di impulso: un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1ms. Ciò consente brevi periodi di sovrapilotaggio per il multiplexing o per ottenere una luminosità di picco più elevata. LaDissipazione di Potenza per Segmentoè limitata a 70 mW. Il dispositivo può operare ed essere conservato in un ampio intervallo di temperatura da -35°C a +105°C. La temperatura di saldatura non deve superare i 260°C per più di 3 secondi a una distanza di 1,6mm sotto il piano di appoggio durante l'assemblaggio.

3. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

La costruzione fisica del dispositivo determina il suo ingombro, i requisiti di montaggio e l'integrazione complessiva in un prodotto.

3.1 Dimensioni del Package e Pinout

Il dispositivo è conforme a un package standard per display a LED a doppia cifra. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0,25 mm salvo diversa indicazione sul disegno dimensionale. Questo disegno è essenziale per i progettisti del layout PCB per creare il corretto footprint, garantendo un adattamento meccanico corretto e la formazione dei giunti di saldatura.

Lo schema di connessione dei pin è critico per un'interfacciamento corretto. Il dispositivo ha una configurazione adAnodo Comune. Ci sono due pin di anodo comune separati: Pin 12 per la Cifra 1 e Pin 9 per la Cifra 2. Ciò consente il controllo indipendente o il multiplexing delle due cifre. I catodi dei segmenti (da A a G, e il Punto Decimale) sono collegati in parallelo attraverso entrambe le cifre. Ad esempio, il Pin 11 (Catodo A) controlla il segmento 'A' sia della Cifra 1 che della Cifra 2. I Pin 6 e 8 sono indicati come "Nessuna Connessione" (N/C). Un diagramma circuitale interno dettagliato mostra tipicamente questa struttura ad anodo comune e catodi in parallelo per due cifre.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Mentre la scheda tecnica fornisce dati tabellari, le curve caratteristiche tipiche offrono una visione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

La curva della tensione diretta (VF) rispetto alla corrente diretta (IF) è fondamentale. Mostra la relazione non lineare in cui VF aumenta con IF. I progettisti la utilizzano per selezionare un valore appropriato della resistenza di limitazione della corrente per una data tensione di alimentazione, al fine di ottenere la corrente di pilotaggio target (es. 10mA o 20mA).

La curva dell'intensità luminosa (Iv) rispetto alla corrente diretta (IF) dimostra come la luminosità scala con la corrente. È generalmente lineare a correnti basse ma può saturarsi a correnti più elevate a causa di effetti termici e di efficienza. Questa curva aiuta i progettisti a bilanciare luminosità, consumo energetico e longevità del dispositivo.

La curva dell'intensità luminosa rispetto alla temperatura ambiente è cruciale per comprendere il derating termico. All'aumentare della temperatura, l'efficienza del chip LED diminuisce, portando a un calo dell'intensità di output per la stessa corrente di pilotaggio. Ciò deve essere considerato nelle applicazioni soggette ad alte temperature operative per garantire che il display rimanga sufficientemente luminoso.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta durante il processo di assemblaggio è vitale per prevenire danni e garantire l'affidabilità a lungo termine.

La specifica assoluta massima per la saldatura è esplicitamente dichiarata: il dispositivo può resistere a una temperatura massima 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 package. Questa linea guida è progettata per processi di saldatura a onda o a rifusione. Superare questi limiti tempo-temperatura può causare il guasto dei fili di connessione interni, la rottura del package o il degrado del chip LED.

È consigliato seguire le linee guida standard JEDEC o IPC per la sensibilità all'umidità e le procedure di baking se i dispositivi sono conservati in ambienti non controllati prima dell'uso, sebbene un livello specifico non sia indicato in questa scheda tecnica. L'uso di precauzioni ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione è sempre consigliato per i componenti semiconduttori.

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

L'integrazione di questo display richiede un'attenta progettazione elettrica e ottica.

6.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Per un display ad anodo comune, gli anodi sono tipicamente collegati a una tensione di alimentazione positiva attraverso resistenze di limitazione della corrente o commutati tramite transistor. I catodi dei segmenti sono collegati al driver IC (come un driver di display dedicato o pin GPIO di un microcontrollore) che assorbe corrente verso massa per illuminare il segmento. Il valore della resistenza di limitazione della corrente (R) è calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF - Vdriver_sat) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del segmento LED (utilizzare il valore tipico o massimo per affidabilità), Vdriver_sat è la tensione di saturazione del transistor driver o dell'IC, e IF è la corrente diretta desiderata.

Per il multiplexing di due cifre, gli anodi comuni (Pin 9 e 12) vengono accesi alternativamente ad alta frequenza (tipicamente >100Hz). Quando l'anodo della Cifra 1 è attivo, i driver dei catodi presentano il pattern per la Cifra 1. Quindi, l'anodo della Cifra 2 viene attivato con il suo pattern corrispondente. Ciò riduce significativamente il numero di pin driver richiesti ma richiede una temporizzazione accurata per evitare sfarfallii e immagini residue.

6.2 Integrazione Ottica

La faccia grigio chiaro fornisce uno sfondo neutro e non riflettente che migliora il contrasto. Quando si progetta l'involucro del prodotto, considerare l'uso di una finestra o di un filtro. Un filtro a densità neutra può essere utilizzato per ridurre la luminosità in ambienti molto scuri, mentre un filtro colorato (es. rosso) può migliorare ulteriormente il contrasto in condizioni di luce intensa. L'ampio angolo di visione deve essere considerato quando si posiziona il display rispetto alle linee di vista previste dell'utente.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione di questo dispositivo è il suo utilizzo della tecnologiaAlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi standard in GaAsP (Fosfuro Arseniuro di Gallio), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più elevata. Ciò significa che produce più luce (lumen) per la stessa quantità di potenza elettrica (watt), risultando in una luminosità maggiore e/o un consumo energetico inferiore.

Inoltre, i LED AlInGaP hanno generalmente una stabilità termica superiore e una durata più lunga grazie a migliori proprietà del materiale. L'output "iper rosso" (639nm lunghezza d'onda dominante) è anche un colore rosso distinto e saturo rispetto al rosso spesso tendente all'arancione delle tecnologie più vecchie. Rispetto alle alternative contemporanee, la specifica combinazione di altezza cifra 0,56 pollici, configurazione ad anodo comune e la categorizzazione garantita dell'intensità luminosa sono le sue caratteristiche distintive per i progettisti che selezionano un display.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Cosa significa "categorizzato per intensità luminosa"?

R: Significa che i LED vengono testati e suddivisi (binning) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard. Ciò garantisce coerenza quando vengono utilizzate più cifre affiancate, impedendo che una cifra appaia notevolmente più luminosa o più scura delle sue vicine.

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R: No, non direttamente. La tensione diretta tipica è di 2,6V, e un pin GPIO di un microcontrollore non può fornire o assorbire corrente sufficiente in sicurezza (solitamente 20-40mA max per pin, con un limite totale per il chip). È necessario utilizzare resistenze di limitazione della corrente esterne e probabilmente transistor driver o un driver di display dedicato per fornire la corrente e tensione corrette.

D: Perché ci sono due pin di anodo comune separati per due cifre?

R: Ciò abilita il multiplexing. Accendendo l'anodo per la Cifra 1 e impostando i suoi segmenti, poi spegnendolo e accendendo l'anodo per la Cifra 2 con i suoi segmenti, e ripetendo rapidamente questo ciclo, è possibile controllare due cifre utilizzando solo 7 pin segmento + 2 pin cifra = 9 pin, invece di 7 x 2 = 14 pin se ogni segmento fosse cablato indipendentemente.

D: Qual è lo scopo dei pin "Nessuna Connessione" (N/C)?

R: Sono pin fisicamente presenti sul package che non sono collegati elettricamente al circuito interno dei LED. Sono spesso inclusi per la stabilità meccanica del package durante il processo di stampaggio o per mantenere una spaziatura e un footprint standard dei pin. Non devono essere collegati nel circuito.

9. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED (Diodo Emettitore di Luce) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica (elettroni e lacune) si ricombinano, rilasciano energia. In un diodo al silicio standard, questa energia viene rilasciata principalmente come calore. In un materiale come l'AlInGaP, il bandgap energetico è tale che una parte significativa di questa energia di ricombinazione viene rilasciata come fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Il bandgap dell'AlInGaP è progettato per produrre luce nella regione rossa-ambra dello spettro con alta efficienza. Il substrato non trasparente di GaAs aiuta a riflettere più della luce generata verso l'alto del dispositivo, migliorando l'efficienza complessiva di estrazione della luce.

10. Tendenze di Sviluppo

Il campo della tecnologia dei display è in continua evoluzione. Mentre cifre LED discrete come questa rimangono vitali per applicazioni specifiche grazie alla loro semplicità, luminosità e affidabilità, diverse tendenze sono notevoli. C'è un movimento generale verso una maggiore integrazione, come moduli multi-cifra con controller integrati (interfaccia I2C o SPI) che semplificano il compito del microcontrollore host. La ricerca di una maggiore efficienza continua, potenzialmente passando dall'AlInGaP a sistemi di materiali ancora più avanzati per l'emissione rossa/arancione. Inoltre, la domanda di gamme di colori più ampie e coordinate di cromaticità specifiche in applicazioni professionali potrebbe guidare un binning più preciso e specifiche più strette sulla lunghezza d'onda dominante e sulla purezza del colore. Tuttavia, i vantaggi fondamentali della cifra LED discreta - robustezza, alta luminosità, basso costo per display numerici semplici ed eccellente angolo di visione - ne garantiscono la continua rilevanza in molti prodotti industriali e commerciali.