Scheda Tecnica Display LED LTD-5723AJF - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Colore Giallo-Arancio - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-5723AJF è un modulo display LED a due cifre e 7 segmenti ad alte prestazioni. La sua funzione principale è fornire informazioni numeriche e alfanumeriche limitate, chiare e luminose, nei dispositivi elettronici. La tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP), progettato specificamente per emettere luce nello spettro giallo-arancio. Questa scelta del materiale è fondamentale per l'elevata luminosità ed efficienza del dispositivo. Il display presenta una faccia grigia e segmenti bianchi, caratteristica che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È categorizzato per intensità luminosa, garantendo livelli di luminosità uniformi tra i lotti di produzione. Il dispositivo è progettato come tipo a catodo comune, una configurazione standard per semplificare il circuito di pilotaggio nei display multi-cifra.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità di questo display. L'intensità luminosa media (Iv) è specificata da un minimo di 320 µcd a un valore tipico di 900 µcd a una corrente diretta (IF) di 1mA. Questo parametro indica la quantità di luce visibile emessa ed è cruciale per determinare la visibilità del display. La lunghezza d'onda dominante (λd) è di 605 nm, e la lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è di 611 nm a IF=20mA, collocando saldamente l'emissione nella regione giallo-arancio dello spettro visibile. La larghezza a metà altezza della linea spettrale (Δλ) è di 17 nm, che descrive la purezza o la ristrettezza del colore emesso; un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica. La corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti è garantita entro un rapporto di 2:1, assicurando un aspetto uniforme su tutti i segmenti illuminati di un carattere.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti operativi e le condizioni per un uso affidabile. I valori assoluti massimi stabiliscono limiti invalicabili: una corrente diretta continua per segmento di 25 mA (derating lineare da 25°C a 0.33 mA/°C), una corrente diretta di picco di 60 mA in condizioni pulsate e una tensione inversa massima di 5 V per segmento. La tensione diretta tipica (VF) per segmento è di 2.6 V a IF=20mA, con un minimo di 2.05 V. Questa tensione diretta è un parametro critico per progettare il circuito di limitazione della corrente. La corrente inversa (IR) è al massimo di 100 µA a VR=5V, indicando il livello di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente. La dissipazione di potenza per segmento è limitata a 70 mW, fattore che influenza la progettazione termica.

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 per applicazioni in ambienti impegnativi, dai controlli industriali agli interni automobilistici. La specifica della temperatura di saldatura è critica per l'assemblaggio: il dispositivo può resistere a 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio. Rispettare questo profilo di rifusione è essenziale per prevenire danni ai chip semiconduttori interni e ai fili di connessione durante il processo di assemblaggio a montaggio superficiale.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Ciò indica l'implementazione di un processo di binning o selezione post-produzione. I LED vengono testati e raggruppati (binnati) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di prova standard (probabilmente 1mA o 20mA come da datasheet). Questo garantisce ai clienti display con livelli di luminosità consistenti e prevedibili. Sebbene la struttura specifica del codice bin non sia dettagliata in questo estratto, tali sistemi utilizzano tipicamente codici alfanumerici per denotare intervalli predefiniti di intensità luminosa, tensione diretta e talvolta lunghezza d'onda. I progettisti devono consultare la documentazione completa di binning del produttore per selezionare il grado appropriato in base ai requisiti di uniformità di luminosità della loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle "Tipiche Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche", essenziali per un'analisi di progetto approfondita. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È tipicamente non lineare, con l'efficienza (lumen per watt) che spesso diminuisce a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la caratteristica I-V del diodo, cruciale per selezionare la resistenza di limitazione corretta o progettare driver a corrente costante.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra come la luminosità diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questa derating è vitale per applicazioni che operano ad alte temperature ambientali.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a 611 nm e la larghezza a metà altezza di 17 nm, confermando le caratteristiche cromatiche.

Queste curve consentono agli ingegneri di ottimizzare le condizioni di pilotaggio per un equilibrio tra luminosità, efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il dispositivo è presentato con un disegno dettagliato delle dimensioni del package (non completamente riprodotto nel testo). Le caratteristiche meccaniche chiave dedotte e standard per tali package includono: un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.22 mm), che definisce la dimensione del carattere. Il package è a due cifre, in configurazione affiancata in un unico alloggiamento. Presenta 18 piedini per la connessione elettrica, disposti in un footprint standard DIP (Dual In-line Package) o simile. La nota "Rt. Hand Decimal" nella descrizione del componente suggerisce l'inclusione di un punto decimale a destra per ogni cifra. La faccia grigia e il colore bianco dei segmenti fanno parte del design del package per migliorare il contrasto. Le dimensioni precise, la spaziatura dei terminali e il contorno generale del package sono contenuti nel disegno dimensionale, con tolleranze di ±0.25mm salvo diversa indicazione.

6. Collegamento dei Piedini e Circuito Interno

Viene fornita la tabella di collegamento dei piedini. Dettaglia una configurazione a 18 piedini in cui i piedini 1-12 e 15-18 sono anodi per segmenti specifici (A-G e DP) per la Cifra 1 e la Cifra 2. I piedini 13 e 14 sono i catodi comuni rispettivamente per la Cifra 2 e la Cifra 1. Questa architettura a catodo comune significa che tutti i segmenti LED di una singola cifra condividono una connessione di massa (catodo) comune. Lo schema del circuito interno, a cui si fa riferimento ma non mostrato, illustrerebbe come i 14 segmenti (7 per cifra, più i punti decimali) sono collegati a questi anodi e catodi. Questa struttura consente il multiplexing, dove le cifre vengono illuminate una alla volta rapidamente commutando i loro catodi comuni, riducendo il numero totale di piedini di pilotaggio richiesti.

7. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La linea guida principale per l'assemblaggio fornita è la specifica della temperatura di saldatura: 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio. Questo è un profilo di rifusione standard per molti processi di saldatura senza piombo. Le considerazioni chiave includono:

• Profilo di Rifusione:Gli ingegneri devono assicurarsi che il profilo del forno non superi questa temperatura/tempo sul corpo del componente per prevenire danni al package epossidico e al die interno.
• Protezione ESD:Sebbene non dichiarato, i LED AlInGaP sono dispositivi semiconduttori e dovrebbero essere maneggiati con le precauzioni standard ESD (Scarica Elettrostatica).
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare metodi compatibili con il materiale epossidico del display.
• Stoccaggio:Conservare nell'intervallo specificato da -35°C a +85°C in un ambiente asciutto e antistatico per prevenire l'assorbimento di umidità e il degrado.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono letture numeriche di medie dimensioni e chiare. Usi comuni includono: apparecchiature di test e misura (multimetri, oscilloscopi), pannelli di controllo industriali, terminali punto vendita, display per cruscotti automobilistici (per informazioni non critiche), elettrodomestici (microonde, forni, apparecchi audio) e dispositivi medici. Il colore giallo-arancio è spesso scelto per la sua elevata visibilità e il minore abbagliamento percepito rispetto al rosso o verde puro, specialmente in condizioni di illuminazione variabile.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare driver a corrente costante o appropriate resistenze di limitazione per ogni linea anodica. Calcolare i valori delle resistenze in base alla tensione di alimentazione (Vcc), alla tensione diretta tipica (Vf ~2.6V) e alla corrente diretta desiderata (es. 10-20 mA per una buona luminosità).
• Multiplexing:Per display multi-cifra come questo, uno schema di pilotaggio multiplexato è efficiente. Ciò comporta l'abilitazione sequenziale del catodo comune di ogni cifra tramite un interruttore a transistor mentre si presentano i dati del segmento per quella cifra sulle linee anodiche. La frequenza di aggiornamento deve essere sufficientemente alta (>60 Hz) per evitare sfarfallio visibile.
• Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un "ampio angolo di visione", ma per un posizionamento ottimale, considerare la linea di vista dell'utente primario rispetto alla superficie del display.
• Controllo della Luminosità:La luminosità può essere regolata variando la corrente diretta (entro i limiti) o utilizzando la modulazione di larghezza di impulso (PWM) sulla corrente di pilotaggio.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali fattori di differenziazione del LTD-5723AJF sono radicati nella sua tecnologia AlInGaP rispetto a tecnologie più datate come i LED standard GaAsP (Fosfuro di Gallio e Arseniuro):

• Luminosità ed Efficienza Superiori:I sistemi di materiale AlInGaP sono significativamente più efficienti nel convertire l'energia elettrica in luce negli spettri rosso, arancione e giallo, risultando in un'intensità luminosa più elevata a parità di corrente di pilotaggio.
• Migliore Stabilità Termica:I LED AlInGaP generalmente mostrano una minore variazione nell'emissione luminosa e nella lunghezza d'onda con i cambiamenti di temperatura rispetto alle tecnologie più vecchie.
• Saturazione del Colore:La larghezza a metà altezza spettrale di 17 nm indica un colore relativamente puro, che può essere più gradevole alla vista e distinto rispetto a emettitori con spettro più ampio.
• Contrasto:La combinazione di una faccia grigia e segmenti bianchi è progettata per massimizzare il contrasto quando i segmenti sono spenti, migliorando la leggibilità complessiva rispetto a display con faccia nera o segmenti di colore diverso.

10. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è lo scopo del "Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa" di 2:1?

R: Questo garantisce che il segmento più debole in un carattere non sarà meno della metà luminoso rispetto al segmento più luminoso nelle stesse condizioni. Ciò assicura uniformità visiva, impedendo che alcuni segmenti appaiano notevolmente più deboli di altri, aspetto critico per la leggibilità.

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

R: Sì, ma è necessario utilizzare una resistenza di limitazione in serie con ogni anodo. Ad esempio, per ottenere una IF tipica di 20mA con un'alimentazione di 5V e una VF di 2.6V, il valore della resistenza sarebbe R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm. Verificare sempre anche la dissipazione di potenza nella resistenza.

D: Cosa significa "Catodo Comune" per il mio progetto di circuito?

R: Significa che tutti i catodi (terminali negativi) dei LED per una cifra sono collegati internamente insieme a un singolo piedino (Piedino 14 per la Cifra 1, Piedino 13 per la Cifra 2). Per illuminare una cifra, si applica una tensione positiva agli anodi dei segmenti desiderati mentre si collega il piedino del catodo comune di quella cifra a massa (0V). Questo semplifica il multiplexing.

D: Come interpreto il valore nominale di "Corrente Diretta di Picco" di 60mA?

R: Questa è la massima corrente istantanea che il LED può sopportare in condizioni di impulso molto breve (larghezza impulso 0.1ms, duty cycle 1/10). NON è per funzionamento continuo. Superare la corrente diretta continua (25 mA) può causare un rapido degrado o guasto.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un semplice contatore a due cifre utilizzando un microcontrollore. I pin I/O del microcontrollore sarebbero collegati alle 12 linee anodiche (segmenti A-G e DP per due cifre) tramite resistenze di limitazione della corrente. Due ulteriori pin del microcontrollore controllerebbero transistor NPN, i cui collettori sono collegati ai piedini del catodo comune (13 e 14) e gli emettitori a massa. Il software implementerebbe una routine di multiplexing: spegne entrambi i transistor di catodo, imposta i pin I/O per visualizzare i segmenti per la "Cifra 1", quindi accende brevemente il transistor per il catodo della Cifra 1. Quindi ripete il processo per la Cifra 2. Questo ciclo viene eseguito continuamente ad alta frequenza. La corrente media per segmento è determinata dalla corrente di picco e dal duty cycle (es. 20mA di picco con un duty cycle del 50% per cifra dà una media di 10mA). Questo approccio minimizza il numero di componenti e il consumo energetico.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il principio di funzionamento si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. La struttura cristallina AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) forma la regione attiva. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 2.0-2.2V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. Nell'AlInGaP, una parte significativa di questa energia viene rilasciata come fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente all'energia della banda proibita del materiale, progettata per essere intorno a 605-611 nm (giallo-arancio). Il substrato di GaAs non trasparente aiuta a riflettere la luce verso l'alto, migliorando l'efficienza di estrazione della luce esterna. Ogni segmento del display a 7 segmenti contiene uno o più di questi minuscoli chip LED AlInGaP.

13. Tendenze di Sviluppo

Sebbene questo specifico dispositivo rappresenti una tecnologia matura, il campo più ampio dei LED per display continua a evolversi. Le tendenze rilevanti per tali display indicatori e a segmenti includono:

• Efficienza Aumentata:La ricerca in corso nella scienza dei materiali mira a migliorare l'efficienza quantistica interna (più fotoni generati per elettrone) e l'efficienza di estrazione della luce (più fotoni che fuoriescono dal chip), portando a display più luminosi a potenza inferiore.
• Miniaturizzazione:C'è una costante spinta verso pitch di pixel più piccoli e risoluzioni più elevate, anche nei display a segmenti, consentendo più informazioni nello stesso spazio.
• Integrazione:Le tendenze includono l'integrazione dei circuiti integrati driver LED direttamente nel package o modulo del display, semplificando la progettazione del circuito dell'utente finale.
• Nuovi Materiali:Mentre l'AlInGaP domina lo spettro rosso-arancione-giallo, anche altri sistemi di materiali come l'InGaN (per blu/verde/bianco) stanno avanzando. La tendenza è verso la capacità a colori completi nei display di piccolo formato.
• Substrati Flessibili:La ricerca sul posizionamento di chip LED su circuiti flessibili potrebbe portare a nuovi fattori di forma per display, sebbene ciò sia più rilevante per le matrici di punti che per i tradizionali display a segmenti.

Il LTD-5723AJF, con la sua collaudata tecnologia AlInGaP, offre una soluzione affidabile e ad alte prestazioni per applicazioni in cui sono richieste le sue specifiche caratteristiche di colore, luminosità e dimensione.