Scheda Tecnica Display LED 7 Segmenti da 0,56 Pollici - Altezza Cifra 14,22mm - Tensione Diretta 2,6V - AlInGaP Giallo Arancio - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-5703AJF è un modulo display LED a 7 segmenti per cifra singola, progettato per applicazioni che richiedono letture numeriche chiare e ad alta visibilità. La sua funzione principale è convertire segnali elettrici in un carattere numerico visibile. La tecnologia di base utilizza il materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) depositato su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs) per produrre luce nello spettro giallo-arancio. Questo sistema di materiali è scelto per la sua alta efficienza e l'eccellente luminosità nella gamma di colori ambra/arancio rispetto a tecnologie più datate come il Fosfuro di Gallio (GaP) standard. Il dispositivo presenta una faccia grigio chiaro e segmenti bianchi, il che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

Il display è classificato come tipo a catodo comune, il che significa che tutti i catodi (terminali negativi) dei singoli segmenti LED sono collegati internamente a pin comuni. Questa configurazione è comune nei display digitali e semplifica la progettazione del circuito quando si utilizzano microcontrollori o circuiti integrati driver che assorbono corrente. Il mercato target per questo componente include pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, elettrodomestici, cruscotti automobilistici (per indicatori non critici) e qualsiasi sistema embedded che richieda un display numerico affidabile e a basso consumo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono definite da diversi parametri chiave misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C). L'Intensità Luminosa Media (Iv)è specificata con un minimo di 800 μcd, tipico di 1667 μcd, e nessun limite massimo dichiarato, quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 1mA. Questo parametro indica la luminosità percepita dei segmenti accesi. L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta dell'occhio umano fotopico (adattato alla luce diurna) come definita dalla CIE (Commission Internationale de l'Éclaiage).

Le caratteristiche cromatiche sono definite dalla lunghezza d'onda. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è tipicamente di 611 nanometri (nm) a IF=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. LaLunghezza d'Onda Dominante (λd)è tipicamente di 605 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito della luce emessa ed è più rilevante per la specifica del colore. LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)è tipicamente di 17 nm, indicando la purezza spettrale o la diffusione delle lunghezze d'onda emesse attorno al picco; una mezza larghezza più stretta indica un colore più monocromatico (puro).

2.2 Caratteristiche Elettriche

Il parametro elettrico primario è laTensione Diretta per Segmento (VF), che ha un valore tipico di 2,6V e un massimo di 2,6V con una corrente diretta di 20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del segmento LED quando è in conduzione. Il valore minimo è elencato come 2,05V. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è specificata con un massimo di 100 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, indicando le caratteristiche di dispersione del dispositivo nello stato di spegnimento.

Il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosaè specificato come massimo 2:1 per segmenti all'interno di un'area luminosa simile. Ciò significa che la luminosità di un segmento non dovrebbe essere più del doppio della luminosità di un altro segmento in condizioni di pilotaggio identiche, garantendo un aspetto uniforme della cifra.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali possono verificarsi danni permanenti. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè valutata con un massimo di 25 mA. È specificato un fattore di derating di 0,33 mA/°C al di sopra della temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Questo è cruciale per la gestione termica; all'aumentare della temperatura ambiente, la corrente massima consentita deve essere ridotta linearmente per prevenire il surriscaldamento. Ad esempio, a 85°C, la corrente massima sarebbe 25 mA - (0,33 mA/°C * (85-25)°C) = 5,2 mA.

LaCorrente Diretta di Picco per Segmentoè di 60 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1ms). Ciò consente schemi di multiplexing o pilotaggio in sovracorrente breve per aumentare la luminosità. LaDissipazione di Potenza per Segmentoè di 70 mW. LaTensione Inversa per Segmentonon deve superare i 5V. L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è da -35°C a +105°C. La valutazione della temperatura di saldatura è per saldatura a onda o a rifusione: 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1,6mm) sotto il piano di appoggio del package.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo èCategorizzato per Intensità Luminosa. Ciò implica che è in atto un sistema di binning. Il binning è una pratica standard del settore in cui i LED prodotti vengono ordinati (binning) in base a parametri chiave come intensità luminosa, tensione diretta e lunghezza d'onda dominante dopo la produzione. Ciò garantisce coerenza all'interno di un singolo lotto di produzione o ordine. Sebbene codici bin specifici non siano forniti in questo estratto, i progettisti dovrebbero essere consapevoli che i bin tipici raggrupperebbero dispositivi con Iv simile (es. 800-1200 μcd, 1200-1667 μcd) e possibilmente intervalli VF simili. Per applicazioni critiche che richiedono uniformità di colore o luminosità su più display, specificare un bin stretto o richiedere dispositivi dallo stesso bin è essenziale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve caratteristiche tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Curva Corrente Diretta (IF) vs. Tensione Diretta (VF):Questa mostra la relazione esponenziale. La curva avrà una tensione di ginocchio attorno a 1,8-2,0V, dopo di che la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento di tensione. La VF tipica di 2,6V è letta da questa curva a IF=20mA.
• Curva Intensità Luminosa (Iv) vs. Corrente Diretta (IF):Questa curva è generalmente lineare a correnti più basse ma può mostrare saturazione o efficienza ridotta a correnti molto elevate a causa di effetti termici.
• Curva Intensità Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Questa mostra come la luminosità diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. I LED AlInGaP hanno tipicamente un coefficiente di temperatura negativo per l'emissione luminosa.
• Curva di Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra un picco attorno a 611 nm e una mezza larghezza di circa 17 nm, confermando l'emissione giallo-arancio.

Queste curve sono vitali per i progettisti per comprendere il comportamento non lineare dei LED, pianificare la gestione termica e progettare circuiti di limitazione della corrente appropriati.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il dispositivo ha un'altezza della cifra di 0,56 pollici (14,22 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno (non completamente dettagliato qui) con tutte le dimensioni in millimetri. Sono indicate le tolleranze chiave: le tolleranze dimensionali generali sono ±0,25 mm salvo diversa indicazione, e la tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0,4 mm. Questa tolleranza di spostamento tiene conto del leggero disallineamento dei terminali che escono dal corpo del package in plastica, il che è importante per il design dell'impronta PCB e per le apparecchiature di inserimento automatico.

Ilschema di connessione dei pinè chiaramente definito con 10 pin in configurazione dual-in-line package (DIP). Il pinout è: 1(E), 2(D), 3(Catodo Comune), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(Catodo Comune), 9(F), 10(G). La presenza di due pin di catodo comune (3 e 8) aiuta a distribuire la corrente e ridurre la densità di corrente in un singolo pin, il che è positivo per l'affidabilità. L'anodo del punto decimale (DP) è sul pin 5. Lo schema del circuito interno mostra ogni segmento (A-G, DP) come un LED individuale con il suo anodo collegato al rispettivo pin e tutti i catodi collegati insieme ai pin di catodo comune.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

I valori massimi assoluti specificano il profilo di saldatura: la temperatura del corpo del componente non deve superare il valore massimo durante l'assemblaggio. In particolare, afferma che la temperatura di saldatura dovrebbe essere di 260°C per 3 secondi, misurata a 1/16 di pollice (1,6mm) sotto il piano di appoggio. Questo è un riferimento standard per la saldatura a onda. Per la saldatura a rifusione, sarebbe appropriato un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco di 260°C, assicurando che il tempo sopra il liquidus (TAL) e la durata della temperatura di picco ai terminali del componente siano controllati per prevenire danni termici al package in plastica o ai fili di connessione interni.

Le condizioni di conservazionedovrebbero aderire all'intervallo di temperatura di conservazione specificato di -35°C a +105°C. È consigliabile conservare i componenti in un ambiente asciutto e antistatico per prevenire l'assorbimento di umidità (che può causare \"popcorning\" durante la rifusione) e danni da scarica elettrostatica, sebbene il rischio per i LED sia inferiore rispetto ad alcuni circuiti integrati.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è LTS-5703AJF. Il suffisso \"AJF\" probabilmente codifica attributi specifici come colore (Giallo Arancio), tipo di package e possibilmente un bin di luminosità. È indicata la revisione della scheda tecnica e il documento è contrassegnato come proprietà del produttore. Il confezionamento standard per tali componenti through-hole è tipicamente in tubi antistatici o nastri munizioni su bobine per l'inserimento automatico. La quantità esatta per tubo/bobina e il materiale di confezionamento non sono specificati in questo estratto ma sarebbero disponibili in specifiche di imballaggio separate.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

Circuiti Applicativi Tipici:Essendo un display a catodo comune, è tipicamente pilotato da un microcontrollore o da un circuito integrato driver dedicato per display (come un registro a scorrimento 74HC595 con resistori di limitazione della corrente o un MAX7219). Ogni anodo di segmento richiede un resistore di limitazione della corrente. Il valore del resistore può essere calcolato utilizzando R = (Vcc - VF) / IF. Per un'alimentazione di 5V (Vcc), VF=2,6V e IF=20mA, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ohm. Viene spesso utilizzato un valore leggermente più alto (es. 150-220 Ohm) per aumentare la durata e ridurre il consumo energetico mantenendo una buona luminosità.

Considerazioni di Progettazione:

• Pilotaggio della Corrente:Non superare la corrente continua massima assoluta di 25 mA per segmento. Utilizzare il fattore di derating per ambienti ad alta temperatura.
• Multiplexing:Per display multi-cifra, il multiplexing è comune. Il valore di corrente di picco (60 mA a ciclo di lavoro 1/10) consente una corrente istantanea più alta durante il tempo di accensione multiplexato per ottenere una luminosità percepita più elevata. Assicurarsi che la corrente media nel tempo non superi il valore continuo.
• Angolo di Visione:La scheda tecnica menziona un ampio angolo di visione, caratteristica dei display LED con lente diffondente. Considerare la posizione di visione prevista quando si monta il display.
• Layout PCB:Seguire l'impronta consigliata dal disegno dimensionale. Assicurarsi che i fori siano dimensionati correttamente per il diametro del terminale e forniscano un'adeguata distanza.

9. Confronto Tecnico e Vantaggi

Rispetto ai vecchi LED rossi GaAsP o ai LED gialli/verdi standard in GaP, la tecnologia AlInGaP nell'LTS-5703AJF offre vantaggi significativi:

• Luminosità ed Efficienza Superiori:L'AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa superiore, risultando in display più luminosi alla stessa corrente di pilotaggio o luminosità simile a potenza inferiore.
• Migliore Saturazione del Colore:Le caratteristiche spettrali producono un colore giallo-arancio più vivido e uniforme.
• Affidabilità allo Stato Solido:I LED non hanno filamenti o vetro che possa rompersi, offrendo alta resistenza a urti e vibrazioni e una durata operativa molto lunga (tipicamente decine di migliaia di ore).
• Basso Requisito di Potenza:Funziona a bassa tensione e corrente, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria.
• Package Senza Piombo:Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto per i mercati globali con normative ambientali.

Rispetto ai moderni display 7 segmenti a montaggio superficiale (SMD), questa versione through-hole è più facile per prototipazione, assemblaggio manuale e applicazioni in cui potrebbe essere necessaria la sostituzione del display.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è lo scopo dei due pin di catodo comune (3 e 8)?

R1: Sono collegati internamente. Avere due pin aiuta a distribuire la corrente totale del catodo (che è la somma delle correnti di tutti i segmenti accesi) su due terminali fisici, riducendo la densità di corrente e lo stress termico su ogni giunzione di saldatura e telaio dei terminali, migliorando così l'affidabilità.

D2: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di microcontrollore a 3,3V?

R2: Possibilmente, ma devi verificare la tensione diretta. La VF tipica è 2,6V, quindi un'alimentazione di 3,3V lascia solo 0,7V per il resistore di limitazione della corrente. Usando la legge di Ohm, per una corrente desiderata di 10mA, R = (3,3 - 2,6) / 0,01 = 70 Ohm. Questo è fattibile, ma la luminosità potrebbe essere leggermente inferiore al valore nominale a 20mA. Assicurarsi che il pin del microcontrollore possa fornire la corrente richiesta.

D3: Cosa significa \"Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa 2:1\" per il mio design?

R3: Garantisce che all'interno di un singolo dispositivo, nessun segmento sarà più del doppio più luminoso di qualsiasi altro segmento quando pilotato in modo identico. Ciò previene una cifra dall'aspetto irregolare (es. un segmento A molto debole e un segmento G molto luminoso). Per design multi-cifra, specificare dispositivi dallo stesso bin di intensità per garantire coerenza tra le cifre.

D4: Come calcolo la dissipazione di potenza per l'intero display?

R4: Per lo scenario peggiore con tutti gli 8 segmenti (7 segmenti + DP) accesi continuamente alla massima corrente continua di 25 mA ciascuno, con una VF tipica di 2,6V. Potenza per segmento = VF * IF = 2,6V * 0,025A = 65 mW. Potenza totale = 8 * 65 mW = 520 mW. Questa è la potenza dissipata come calore dal package LED stesso, che deve essere considerata per la gestione termica in spazi chiusi.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Lettura di Voltmetro Digitale.In un semplice prototipo di multimetro digitale da banco, l'LTS-5703AJF può essere utilizzato per visualizzare le letture di tensione. Il convertitore analogico-digitale (ADC) di un microcontrollore legge la tensione, la elabora e pilota il display tramite un registro a scorrimento come il 74HC595. I resistori di limitazione della corrente sono posti in serie con ogni anodo di segmento. I catodi comuni sono commutati da un transistor controllato dal microcontrollore per il multiplexing se vengono utilizzate più cifre. L'alto contrasto e la luminosità garantiscono la leggibilità in ambienti di laboratorio ben illuminati.

Esempio 2: Display per Contatore Industriale.Per un contatore di pezzi in una linea di produzione, il display deve essere affidabile e visibile da lontano. L'LTS-5703AJF, con la sua altezza cifra di 0,56 pollici, è adatto. Può essere pilotato da un modulo di uscita di un controllore logico programmabile (PLC) progettato per display LED o tramite un semplice circuito integrato contatore. L'ampio intervallo di temperatura di funzionamento (-35°C a +105°C) lo rende robusto per le condizioni del pavimento di fabbrica dove le temperature potrebbero fluttuare.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

L'LTS-5703AJF si basa su unaeterostruttura semiconduttrice di Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP)cresciuta epitassialmente su unsubstrato di Arseniuro di Gallio (GaAs). L'emissione di luce è ottenuta attraverso l'elettroluminescenza. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di banda del diodo, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (il pozzo quantico). Lì, si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega di AlInGaP determina l'energia della banda proibita, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Per la luce giallo-arancio, l'energia della banda proibita è di circa 2,0-2,1 elettronvolt (eV). Il substrato di GaAs è opaco alla luce emessa, quindi il chip è progettato per emettere luce dalla superficie superiore. Il package in plastica incorpora una lente modellata che dà forma all'uscita luminosa, fornisce protezione ambientale e crea la caratteristica forma del segmento.

13. Tendenze dello Sviluppo Tecnologico

Sebbene questo sia un componente through-hole maturo, le tendenze nella tecnologia dei display influenzano il suo contesto. L'industria LED più ampia continua a concentrarsi su:

• Aumento dell'Efficienza (lm/W):La ricerca in corso nella scienza dei materiali mira a ridurre la ricombinazione non radiativa e a migliorare l'estrazione della luce dal chip semiconduttore, portando a display più luminosi a potenza inferiore.
• Miniaturizzazione e Dominanza SMD:Il mercato si è ampiamente spostato verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, la riduzione dello spazio sulla scheda e il profilo ridotto. Display through-hole come questo rimangono rilevanti per nicchie specifiche che richiedono robustezza, facilità di saldatura manuale o sostituzione.
• Soluzioni Integrate:C'è una tendenza verso display con circuiti integrati driver integrati (\"display intelligenti\") che semplificano l'interfaccia del microcontrollore host gestendo internamente il multiplexing, la decodifica e il controllo della corrente.
• Gamut di Colore Espanso e RGB:Per display capaci di colori completi, lo sviluppo di LED rossi, verdi e blu efficienti, inclusi i micro-LED, è una tendenza importante. Sebbene questo sia un dispositivo monocromatico, i miglioramenti dei materiali sottostanti avvantaggiano tutti i colori dei LED.
• Substrati Flessibili e Trasparenti:La ricerca su display su substrati flessibili o trasparenti è attiva, sebbene ciò sia più rilevante per display a pannello avanzati che per le tradizionali unità numeriche segmentate.

L'LTS-5703AJF rappresenta una soluzione affidabile e conveniente all'interno di questi progressi tecnologici in corso.