Scheda Tecnica Display LED a 7 Segmenti LTS-5703AKF 0.56 Pollici Giallo-Arancio - Altezza Cifra 14.22mm - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-5703AKF è un modulo display LED a sette segmenti, a cifra singola, ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono indicazioni numeriche chiare e luminose. Presenta un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.22 mm), che lo rende adatto per pannelli di medie dimensioni e strumentazione dove la leggibilità da una distanza moderata è essenziale. Il dispositivo utilizza la tecnologia avanzata dei semiconduttori in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) su substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs) per produrre una caratteristica emissione luminosa giallo-arancio. Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e l'eccellente luminosità. Il display ha una faccia grigio chiaro con segmenti bianchi, fornendo un alto contrasto per un aspetto ottimale dei caratteri in varie condizioni di illuminazione.

I suoi vantaggi principali includono basso consumo energetico, alta luminosità, ampio angolo di visione e affidabilità allo stato solido. I segmenti sono progettati per essere continui e uniformi, garantendo un output visivo coerente e professionale. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa ed è fornito in un package senza piombo conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto per progetti elettronici moderni con considerazioni ambientali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono i limiti operativi e le condizioni per un utilizzo affidabile. I valori massimi assoluti specificano i confini che non devono essere superati per evitare danni permanenti. La corrente diretta continua per segmento è nominalmente di 25 mA a 25°C, con un fattore di derating lineare di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente. La corrente diretta di picco, ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms), è di 60 mA. La massima dissipazione di potenza per segmento è di 70 mW. La capacità di sopportazione della tensione inversa è di 5 V. La tensione diretta (V_F) per segmento varia tipicamente da 2.05V a 2.6V quando pilotata con una corrente di test standard di 20 mA. La corrente inversa (I_R) è specificata con un massimo di 100 µA quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V.

2.2 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la sua funzione. L'intensità luminosa media (I_V) è una metrica chiave, con un minimo di 800 µcd, un valore tipico di 1667 µcd e nessun massimo specificato in condizioni di test di I_F= 1 mA. Questa elevata luminosità garantisce una buona visibilità. Le caratteristiche del colore sono definite dalla lunghezza d'onda: la lunghezza d'onda di picco di emissione (λ_p) è tipicamente 611 nm, e la lunghezza d'onda dominante (λ_d) è tipicamente 605 nm, entrambe misurate a I_F= 20 mA, posizionando l'emissione saldamente nello spettro giallo-arancio. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di circa 17 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. La corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti (per aree illuminate simili) ha un rapporto massimo di 2:1, garantendo uniformità sulla cifra.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +85°C e un intervallo di temperatura di conservazione da -35°C a +85°C. Questo ampio intervallo lo rende adatto all'uso in vari ambienti, dai controlli industriali all'elettronica di consumo. Per il montaggio, la temperatura di saldatura è specificata a 260°C per 3 secondi, misurata 1/16 di pollice (circa 1.59 mm) sotto il piano di appoggio, che è un riferimento standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò implica un processo di binning o selezione basato sulla misura dell'emissione luminosa. Nella produzione di LED, i bin vengono creati per raggruppare componenti con caratteristiche prestazionali simili, come intensità luminosa (luminosità), tensione diretta e lunghezza d'onda dominante. Acquistando da un bin specifico, i progettisti possono garantire la coerenza della luminosità tra più display in un prodotto, evitando variazioni visibili tra cifre o unità. Sebbene i codici o gli intervalli di bin specifici non siano dettagliati in questo documento, i progettisti dovrebbero consultare la documentazione dettagliata del produttore sul binning per la pianificazione della produzione, al fine di garantire uniformità visiva nella loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, tali curve sono standard nella documentazione dei LED e sono cruciali per la progettazione. Tipicamente includono:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. È tipicamente non lineare, con l'efficienza che cala a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la caratteristica IV del diodo, essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione, evidenziando l'importanza della gestione termica in applicazioni ad alta luminosità o con ciclo di lavoro elevato.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la forma e la purezza del colore emesso.

I progettisti dovrebbero utilizzare queste curve per selezionare correnti di pilotaggio appropriate, comprendere la derating termica e prevedere le prestazioni in condizioni non standard.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è fornito in un package standard per display LED. Il disegno dimensionale del package (citato ma non dettagliato nel testo) mostrerebbe tipicamente la lunghezza, larghezza e altezza complessive del modulo, le dimensioni della finestra dei segmenti e la spaziatura precisa e il diametro dei dieci piedini. Note meccaniche chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa specificazione. È consentita una tolleranza aggiuntiva di ±0.4 mm per lo spostamento della punta del piedino, importante per il design dell'impronta PCB e i processi di inserimento automatizzato. Il diagramma di connessione dei piedini è chiaramente fornito, identificando la funzione di ciascuno dei dieci piedini per i segmenti A-G, il punto decimale (D.P.) e i due piedini di catodo comune.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La linea guida principale di montaggio fornita è la specifica della temperatura di saldatura: il dispositivo può sopportare una temperatura di 260°C per 3 secondi in un punto a 1.59 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio. Questo è un parametro critico per i profili di saldatura a rifusione. I progettisti devono assicurarsi che il profilo del loro forno a rifusione non superi questa combinazione temperatura-tempo ai terminali del componente per evitare di danneggiare i bonding interni o il chip LED. Dovrebbero essere osservate le normali precauzioni di manipolazione per dispositivi sensibili alle scariche statiche. L'ampio intervallo di temperatura di conservazione (-35°C a +85°C) consente flessibilità nella gestione dell'inventario.

7. Circuito Interno e Configurazione dei Piedini

Lo schema del circuito interno mostra una configurazione a catodo comune. Ciò significa che tutti i catodi (terminali negativi) dei segmenti LED sono collegati internamente insieme. Il LTS-5703AKF ha due piedini di catodo comune (piedino 3 e piedino 8), che sono collegati internamente. Ciò consente flessibilità nel layout del PCB. Gli anodi (terminali positivi) per ciascun segmento (A, B, C, D, E, F, G) e il punto decimale (D.P.) sono portati su piedini separati. Il piedinatura è la seguente: Piedino 1: E, Piedino 2: D, Piedino 3: Catodo Comune, Piedino 4: C, Piedino 5: D.P., Piedino 6: B, Piedino 7: A, Piedino 8: Catodo Comune, Piedino 9: F, Piedino 10: G. Per illuminare un segmento, deve essere applicata una tensione positiva (attraverso una resistenza di limitazione) al suo rispettivo piedino anodo, mentre il/i piedino/i di catodo comune devono essere collegati a massa.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi dispositivo che richieda un'indicazione numerica chiara, a cifra singola. Applicazioni comuni includono: apparecchiature di test e misura (multimetri, frequenzimetri), pannelli di controllo industriali, dispositivi medici, elettrodomestici (microonde, forni, macchine da caffè), display per cruscotto automobilistico (per computer di bordo, climatizzatore) e terminali di vendita.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie per ciascun anodo di segmento (o una resistenza sul catodo comune per il multiplexing) per impostare la corrente diretta. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta del LED (V_F~2.6V max) e alla corrente desiderata (es. 10-20 mA per una buona luminosità). Formula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Multiplexing:Per display a più cifre, viene utilizzato uno schema di multiplexing in cui le cifre vengono illuminate una alla volta rapidamente. Il design a catodo comune del LTS-5703AKF è ben adatto a questo. La corrente di picco nominale (60 mA) consente correnti pulsate più elevate durante il multiplexing per ottenere una luminosità percepita paragonabile a un segmento pilotato in modo continuo.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione garantisce la leggibilità da varie posizioni, il che è cruciale per le apparecchiature montate su pannello.
• Gestione Termica:Sebbene il dispositivo abbia un buon intervallo operativo, assicurare un'adeguata ventilazione se si opera ad alte temperature ambientali o ad alte correnti continue per mantenere longevità e stabilità dell'emissione luminosa.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione del LTS-5703AKF risiedono nella sua tecnologia dei materiali e nelle specifiche caratteristiche prestazionali. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi o verdi standard in Fosfuro di Gallio (GaP), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in display molto più luminosi a parità di corrente di pilotaggio. Rispetto ad alcuni LED bianchi o blu ad alta luminosità basati su InGaN, il colore giallo-arancio ha applicazioni estetiche e funzionali distinte, spesso scelto per specifici schemi di colore del pannello o per la sua percezione di calore e chiarezza. La dimensione di 0.56 pollici occupa una nicchia tra i display più piccoli (0.3 pollici) per dispositivi compatti e quelli più grandi (1 pollice+) per la visione a lunga distanza. La sua conformità RoHS è una caratteristica standard ma essenziale per i mercati globali moderni.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è lo scopo di avere due piedini di catodo comune?

R: I due piedini (3 e 8) sono collegati internamente. Ciò fornisce flessibilità di layout sul PCB, consentendo di effettuare la connessione di massa da entrambi i lati del package, il che può semplificare il routing, specialmente in progetti densi o quando si utilizzano PCB a singola faccia.

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

R: No. Devi sempre utilizzare una resistenza di limitazione della corrente. Un piedino di un microcontrollore tipicamente non può erogare 20 mA in sicurezza e, anche se potesse, senza una resistenza, il LED tenterebbe di assorbire una corrente eccessiva, potenzialmente danneggiando sia il LED che il microcontrollore. Calcola il valore appropriato della resistenza in serie.

D: Cosa significa "rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa di 2:1"?

R: Significa che il segmento più debole in un dispositivo non sarà meno della metà luminoso rispetto al segmento più luminoso (nelle stesse condizioni di test). Ciò garantisce uniformità visiva sulla cifra.

D: Questo display è adatto per uso esterno?

R: L'intervallo di temperatura operativa si estende fino a -35°C, che copre molte condizioni esterne. Tuttavia, la scheda tecnica non specifica un grado di protezione (IP) contro polvere e acqua. Per uso esterno, il display dovrebbe probabilmente essere posto dietro una finestra sigillata o all'interno di un involucro protetto.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Display per Timer Digitale Semplice.Un progettista sta creando un timer a conto alla rovescia con display a cifra singola. Sceglie il LTS-5703AKF per la sua chiarezza e dimensione. Utilizza un microcontrollore con logica a 5V. Per una corrente di segmento target di 15 mA, calcola la resistenza di limitazione: R = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 ohm. Seleziona una resistenza standard da 180 ohm. Collega i due piedini di catodo comune a un piedino di massa sul microcontrollore tramite un transistor NPN (per la commutazione/multiplexing se in futuro si aggiungono più cifre). I sette piedini anodo dei segmenti sono collegati ai piedini I/O del microcontrollore, ciascuno attraverso la propria resistenza da 180 ohm. Il punto decimale non è utilizzato in questo design. Il software cicla attraverso la visualizzazione dei numeri da 9 a 0. L'alto contrasto e la luminosità garantiscono che il numero sia facilmente leggibile in una stanza ben illuminata.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTS-5703AKF è basato su un diodo a emissione luminosa (LED) a semiconduttore allo stato solido. Il materiale attivo è il Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) cresciuto su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2V), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva rispettivamente dagli strati semiconduttori di tipo n e di tipo p. Questi portatori di carica si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia della banda proibita del semiconduttore, che determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, giallo-arancio (~605-611 nm). Ogni segmento del display contiene uno o più di questi minuscoli chip LED. La configurazione a catodo comune collega internamente tutti i lati negativi di questi chip, semplificando il circuito di pilotaggio esterno.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

La tecnologia LED AlInGaP rappresenta una soluzione matura e altamente ottimizzata per l'emissione di luce rossa, arancione, ambra e gialla. È stato il sistema di materiali dominante per questi colori nelle applicazioni ad alta luminosità per decenni, grazie alla sua efficienza e affidabilità superiori rispetto alle tecnologie più vecchie. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display includono lo sviluppo di micro-LED ancora più efficienti e l'adozione diffusa di LED organici (OLED) per display a colori completi e flessibili. Tuttavia, per display numerici segmentati monocromatici che richiedono luminosità molto elevata, lunga durata e stabilità in un ampio intervallo di temperature – specialmente in contesti industriali, automobilistici e di strumentazione – i LED basati su AlInGaP come quello in questa scheda tecnica rimangono una scelta preferita e conveniente. Il passaggio al packaging senza piombo (RoHS), come si vede qui, è un'evoluzione standard dell'intero settore guidata dalle normative ambientali.