Scheda Tecnica Display LED LTS-3361JF - Altezza Cifra 0.3 pollici (7.62mm) - Colore Giallo Arancio - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-3361JF è un modulo display LED a singola cifra, a 7 segmenti più punto decimale. La sua funzione principale è fornire una lettura numerica e alfanumerica limitata, chiara e luminosa, nei dispositivi elettronici. La tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), progettato specificamente per emettere luce nello spettro del giallo-arancio. Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e buona visibilità. Il display presenta un frontale grigio con segmenti bianchi, offrendo un aspetto ad alto contrasto quando i segmenti sono illuminati. È categorizzato per intensità luminosa, consentendo la selezione in base ai requisiti di luminosità.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il dispositivo offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto a una varietà di applicazioni. Presenta un'altezza della cifra di 0.3 pollici (7.62 mm), che offre un buon equilibrio tra leggibilità e dimensioni compatte. I segmenti sono progettati per essere continui e uniformi, garantendo un aspetto visivo coerente e professionale. Opera con bassi requisiti di potenza, contribuendo all'efficienza energetica nel prodotto finale. Il display offre alta luminosità e alto contrasto, uniti a un ampio angolo di visione, rendendolo facilmente leggibile da diverse prospettive. La sua costruzione a stato solido garantisce alta affidabilità e lunga durata operativa. Queste caratteristiche rendono l'LTS-3361JF ideale per l'elettronica di consumo, la strumentazione industriale, le apparecchiature di test e misura, i cruscotti automobilistici (display secondari) e qualsiasi applicazione che richieda un indicatore numerico affidabile e luminoso.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici e ottici specificati nel datasheet.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

I principali parametri ottici sono definiti a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. LaIntensità Luminosa Media (Iv)è specificata con un minimo di 200 µcd, un valore tipico e un massimo di 600 µcd quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questo parametro, misurato utilizzando un filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, indica la luminosità percepita. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è di 611 nm, mentre laLunghezza d'Onda Dominante (λd)è di 605 nm a IF=20mA. La leggera differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è tipica e riguarda la forma dello spettro di emissione. LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)è di 17 nm, indicando la purezza del colore; una larghezza più stretta indicherebbe una luce più monocromatica. IlRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosaè specificato come massimo 2:1, il che significa che la differenza di luminosità tra il segmento più debole e quello più luminoso in un dispositivo non deve superare questo rapporto, garantendo l'uniformità.

2.2 Parametri Elettrici

Il parametro elettrico chiave è laTensione Diretta per Segmento (VF), che ha un valore tipico di 2.6V a IF=20mA, con un minimo di 2.05V. Questo valore è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è un massimo di 100 µA a una Tensione Inversa (VR) di 5V, indicando la corrente di dispersione nello stato di spegnimento. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè nominale a 25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C. Ciò significa che la massima corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C per prevenire il surriscaldamento. UnaCorrente Diretta di Piccodi 90 mA è consentita in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms), che può essere utilizzata per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più elevata.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. LaDissipazione di Potenza per Segmentoè di 70 mW. Superare questo valore, specialmente combinato con un'alta temperatura ambiente, può portare a un degrado accelerato o al guasto. L'Intervallo di Temperatura di Funzionamento e di Conservazioneè da -35°C a +85°C, definendo le condizioni ambientali per un funzionamento affidabile e la conservazione in stato di non funzionamento. La specifica dellaTemperatura di Saldaturaè critica per l'assemblaggio: il dispositivo può resistere a un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurati a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. Questo guida le impostazioni del profilo di saldatura a rifusione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il datasheet dichiara esplicitamente che il dispositivo ècategorizzato per intensità luminosa. Questo si riferisce a un processo di binning o selezione post-produzione. A causa delle variazioni intrinseche nella crescita epitassiale del semiconduttore e nella lavorazione del chip, i LED dello stesso lotto di produzione possono avere output di luminosità leggermente diversi. I produttori misurano l'intensità luminosa di ciascun unità e li suddividono in diversi "bin" o categorie in base a intervalli di intensità predefiniti (es. 200-300 µcd, 300-400 µcd, ecc.). Ciò consente ai clienti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di uniformità di luminosità per la loro applicazione, garantendo un aspetto uniforme tra più display in un prodotto. Il datasheet fornisce l'intervallo complessivo min/tip/max (200-600 µcd), ma i componenti ordinati rientrano tipicamente in un sotto-intervallo più ristretto.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva non lineare mostra la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la tensione ai suoi capi. Il "ginocchio" di questa curva è intorno alla tipica tensione diretta (2.6V). I progettisti la usano per determinare la tensione di alimentazione necessaria e il valore della resistenza in serie per una corretta regolazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Questa curva mostra come l'output luminoso aumenta con la corrente. È generalmente lineare in un intervallo ma satura a correnti molto elevate a causa dello svenimento termico e di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra l'effetto di quenching termico. All'aumentare della temperatura di giunzione del LED, il suo output luminoso tipicamente diminuisce. Il fattore di derating per la corrente continua (0.33 mA/°C) è direttamente correlato alla gestione di questo effetto.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità relativa della luce emessa su diverse lunghezze d'onda, centrato intorno a 611 nm (picco) con una larghezza a mezza altezza di 17 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è fornito in un package standard per display LED. L'altezza della cifraè di 0.3 pollici (7.62 mm). Il package include unfrontale grigioesegmenti bianchiper un contrasto ottimale quando spento e acceso. Un disegno dimensionato dettagliato è referenziato nel datasheet (PAGINA 2 di 5), con tutte le dimensioni fornite in millimetri e tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Questo disegno è essenziale per la progettazione dell'impronta PCB e per garantire un corretto alloggiamento all'interno del contenitore del prodotto.

5.1 Pinout e Identificazione della Polarità

L'LTS-3361JF è un dispositivo acatodo comune. Ciò significa che tutti i catodi (terminali negativi) dei singoli segmenti LED sono collegati insieme internamente. La tabella di connessione dei pin è la seguente: i Pin 1 e Pin 6 sono entrambi collegamenti al catodo comune. Gli anodi (terminali positivi) per i segmenti A, B, C, D, E, F, G e il punto decimale (DP) sono collegati rispettivamente ai pin 10, 9, 8, 5, 4, 2, 3 e 7. L'utilizzo di una configurazione a catodo comune semplifica il multiplexing quando si pilotano più cifre, poiché i catodi possono essere commutati a massa sequenzialmente.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La linea guida principale fornita riguarda la temperatura di saldatura: il corpo del componente non deve essere esposto a temperature superiori a260°C per più di 3 secondidurante il processo di rifusione, misurate in un punto 1.6mm sotto il piano di appoggio del package. Questo è un valore standard per i processi di saldatura senza piombo. I progettisti devono assicurarsi che il profilo del forno a rifusione rispetti questo limite per prevenire danni ai wire bond interni o al package epossidico. Durante la manipolazione dovrebbero essere osservate le normali precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica). Per la conservazione, l'intervallo specificato è -35°C a +85°C in un ambiente asciutto.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è l'utilizzo di unaresistenza di limitazione della corrente in serieper ciascun anodo di segmento. Il valore della resistenza (R) è calcolato utilizzando la formula: R = (Vcc - Vf) / If, dove Vcc è la tensione di alimentazione, Vf è la tensione diretta del segmento LED (usare 2.6V tipico) e If è la corrente diretta desiderata (es. 10-20 mA per una buona luminosità). Ad esempio, con un'alimentazione a 5V e una corrente target di 15 mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ohm. Una resistenza da 150 o 180 Ohm sarebbe adatta. Per applicazioni multi-cifra, viene impiegata unatecnica di multiplexing. Un microcontrollore attiva sequenzialmente il catodo comune di ciascuna cifra mentre invia il pattern dei segmenti per quella cifra sulle linee degli anodi comuni. Ciò riduce significativamente il numero di pin I/O richiesti.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione della Corrente:Non superare la corrente continua massima assoluta (25 mA a 25°C). Utilizzare il fattore di derating in ambienti ad alta temperatura. Per progetti multiplexati, assicurarsi che la corrente di picco impulsiva (90 mA max) non venga superata quando si calcola la corrente istantanea durante il breve tempo di accensione.
• Dissipazione del Calore:Sebbene la dissipazione di potenza per segmento sia bassa, in un progetto multiplexato con più segmenti accesi contemporaneamente o in alte temperature ambientali, considerare la potenza totale e garantire un'adeguata ventilazione.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso, ma per una leggibilità ottimale, il display dovrebbe essere orientato perpendicolarmente alla linea di vista principale dell'utente.
• Uniformità della Luminosità:Se l'uniformità della luminosità tra più unità è critica, specificare parti dallo stesso bin di intensità luminosa presso il produttore.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale elemento di differenziazione dell'LTS-3361JF è il suo utilizzo della tecnologiaAlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio)per l'emissione giallo-arancio. Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un output più luminoso a parità di corrente, o la stessa luminosità a potenza inferiore. Generalmente offre anche una migliore stabilità termica e una durata più lunga. Rispetto ai display che utilizzano fosfori per conversione di lunghezza d'onda (come alcuni LED bianchi), l'AlInGaP fornisce un colore più puro e saturo direttamente dalla giunzione semiconduttrice. La configurazione a catodo comune è standard ma offre un vantaggio in termini di semplicità per il multiplexing basato su microcontrollore rispetto all'anodo comune in alcune architetture di sistema.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo di avere due pin di catodo comune (Pin 1 e Pin 6)?

R: È principalmente per simmetria meccanica e di layout sul PCB. Elettricamente, sono collegati internamente. L'uso di entrambi i pin aiuta nella distribuzione della corrente se molti segmenti sono accesi simultaneamente e fornisce una migliore stabilità meccanica una volta saldati.

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V?

R: Possibilmente, ma con limitazioni. La Vf tipica è 2.6V, lasciando solo 0.7V per la resistenza di limitazione della corrente a 3.3V. Ciò richiede un valore di resistenza molto piccolo (es. ~47 Ohm per 15mA), che potrebbe assorbire più corrente di quella che il pin MCU può erogare (spesso 20-25mA max per pin). È più sicuro utilizzare un transistor o un IC driver.

D: Cosa significa "Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa 2:1" nella pratica?

R: Significa che all'interno di una singola unità display, il segmento più debole non sarà meno della metà luminoso del segmento più luminoso. Ciò garantisce uniformità visiva quando tutti i segmenti sono accesi.

D: Come interpreto la specifica della Corrente Diretta di Picco per il multiplexing?

R: Se multiplexi 4 cifre con un duty cycle 1/4, potresti pilotare ciascuna cifra con 4 volte la corrente media desiderata per 1/4 del tempo. Se vuoi una luminosità media corrispondente a 10mA, potresti inviare impulsi a 40mA. Questo è entro il rating di picco di 90mA, ma devi assicurarti che la larghezza dell'impulso (tempo di accensione per ciclo) sia di 0.1ms o meno come per la condizione di rating, o calcolare la conseguente temperatura di giunzione.

10. Esempio di Caso d'Uso e Progettazione

Caso: Progettazione di un Visualizzatore Semplice per Voltmetro a 4 Cifre.

Un progettista sta creando un alimentatore da banco che richiede un display di tensione a 4 cifre (0.000 a 19.99V). Seleziona quattro display LTS-3361JF. Per minimizzare i pin I/O del microcontrollore, utilizza uno schema di multiplexing. I quattro pin di catodo comune (due per cifra) sono collegati a quattro transistor NPN, controllati da quattro pin MCU. Le otto linee degli anodi dei segmenti (A-G, DP) sono collegate a otto pin MCU tramite resistenze di limitazione della corrente da 180 ohm (per un sistema a 5V). Il MCU esegue un interrupt timer ogni 5ms. In ogni interrupt, spegne il transistor della cifra precedente, calcola il pattern dei segmenti per la cifra successiva in base alla tensione misurata, invia quel pattern ai pin degli anodi e quindi accende il transistor per quella cifra. Questo ciclo si ripete continuamente, creando un display stabile e senza sfarfallio. Il colore giallo-arancio è scelto per una buona visibilità in varie condizioni di illuminazione. Il progettista si assicura che il tempo totale di accensione per cifra e la corrente istantanea per segmento rimangano entro i valori massimi assoluti.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

L'LTS-3361JF si basa sulla tecnologia delDiodo Emettitore di Luce (LED). Un LED è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, 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 si ricombinano, rilasciano energia. In un diodo al silicio standard, questa energia viene rilasciata principalmente come calore. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, una parte significativa di questa energia viene rilasciata come fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Le leghe AlInGaP consentono agli ingegneri di "sintonizzare" il bandgap per produrre luce nelle parti rossa, arancione, ambra e giallo-verde dello spettro. Il dispositivo utilizza un substrato di GaAs non trasparente, che assorbe parte della luce emessa, ma il design e l'efficienza del materiale producono comunque un'alta luminosità. Ogni segmento del display è un chip LED separato o un insieme di chip, cablati internamente ai pin corrispondenti.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene l'AlInGaP rimanga una tecnologia ad alte prestazioni per i colori dal rosso al giallo, il più ampio mercato dei display LED mostra diverse tendenze. C'è una spinta continua verso unamaggiore efficienza(più lumen per watt), riducendo il consumo energetico nei dispositivi alimentati a batteria.La miniaturizzazioneè un'altra tendenza, con altezze di cifra e passi di pixel più piccoli disponibili per la visualizzazione di informazioni più dense. Lo sviluppo deimicroLED a visione direttapromette luminosità, contrasto e affidabilità ancora maggiori per i futuri display ad altissima risoluzione, sebbene questa tecnologia sia attualmente focalizzata su pixel più piccoli delle cifre a 7 segmenti. Per i display alfanumerici, c'è anche una tendenza all'integrazione, con driver IC, microcontrollori e talvolta persino sensori combinati con il modulo display in un unico componente intelligente per semplificare la progettazione del prodotto finale. Tuttavia, per indicatori numerici standard, economici e a singola cifra come l'LTS-3361JF, la consolidata tecnologia AlInGaP offre un eccellente equilibrio tra prestazioni, affidabilità e costo.