Scheda Tecnica Display LED LTD-6402JS-02 - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Basso Consumo - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-6402JS-02 è un modulo display a sette segmenti ad alte prestazioni e basso consumo, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica. La sua funzione principale è fornire una soluzione di visualizzazione altamente leggibile, affidabile ed energeticamente efficiente. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo dell'avanzata tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per i chip LED, che offre luminosità ed efficienza superiori rispetto a tecnologie più datate come il Fosfuro di Gallio (GaP) standard. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, garantendo livelli di luminosità uniformi tra i lotti di produzione. Il suo mercato target include strumentazione industriale, elettronica di consumo, apparecchiature di test e misura e qualsiasi sistema embedded che richieda un display numerico compatto, luminoso e a basso consumo.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Optoelettriche

Le prestazioni optoelettriche sono definite a una temperatura ambiente standard (Ta) di 25°C. Il parametro chiave, l'Intensità Luminosa Media (Iv), ha un valore tipico di 700 µcd a una corrente diretta (IF) di soli 1mA per segmento, evidenziando la sua eccezionale capacità a bassa corrente. La Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp) è tipicamente di 588 nm, e la Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è di 587 nm, posizionando saldamente la luce emessa nella regione gialla dello spettro visibile. La Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ) è di 15 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. Un parametro critico per l'uniformità multi-cifra o multi-segmento è il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (IV-m), specificato con un massimo di 2:1 quando i segmenti sono pilotati a 10mA, garantendo un'accettabile coerenza visiva.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative. I Valori Massimi Assoluti specificano una Corrente Diretta Continua per segmento di 25 mA, con derating lineare a partire da 25°C. Il dispositivo può sopportare una Corrente Diretta di Picco di 100 mA in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms). La massima Tensione Inversa per segmento è di 5V. In condizioni operative tipiche, la Tensione Diretta per segmento (VF) varia da 2.05V a 2.6V a IF=20mA. La Corrente Inversa (IR) è al massimo di 100 µA a VR=5V. La Dissipazione di Potenza per segmento è nominalmente di 75 mW.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +105°C, con un identico Intervallo di Temperatura di Stoccaggio. Questo ampio intervallo lo rende adatto ad ambienti ostili. Per il montaggio, la temperatura massima di saldatura è di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente, che è una linea guida standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò indica un processo di binning o selezione basato sulla misura dell'emissione luminosa. Sebbene i codici bin specifici non siano forniti in questo documento, questa pratica garantisce che i clienti ricevano display con livelli di luminosità uniformi. Tipicamente, tale categorizzazione prevede il test di ciascuna unità a una corrente specificata (es. 10mA o 20mA) e il loro raggruppamento in bin in base a intervalli di intensità predefiniti (es. 400-600 µcd, 600-800 µcd). Ciò consente ai progettisti di selezionare un bin che soddisfi i loro requisiti di luminosità specifici e garantisce uniformità visiva nei display multi-cifra.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche curve di prestazione per un tale dispositivo includerebbero diversi grafici chiave. LaCurva Corrente vs. Tensione Diretta (Curva I-V)mostrerebbe la relazione esponenziale, aiutando i progettisti a comprendere i requisiti di tensione a diverse correnti di pilotaggio. LaCurva Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva L-I)è cruciale, mostrando come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, spesso in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo, prima di una potenziale saturazione.Curva Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambientedimostrerebbe il derating dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, aspetto vitale per applicazioni ad alta temperatura. Infine, unaCurva di Distribuzione Spettralerappresenterebbe visivamente la lunghezza d'onda di picco e la larghezza spettrale, confermando il punto di colore giallo.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo presenta un package standard per display a sette segmenti a doppia cifra. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm (0.01"). La dimensione chiave è l'altezza della cifra, specificata come 0.56 pollici (14.22 mm). Il disegno meccanico dettagliato includerebbe la lunghezza, larghezza e altezza complessive del package, la spaziatura tra le cifre, le dimensioni dei segmenti e la posizione e il diametro dei piedini di montaggio.

5.2 Piedinatura e Identificazione della Polarità

Il LTD-6402JS-02 è un dispositivo a configurazioneAnodo ComuneHa due piedini anodo comune indipendenti: Pin 12 per la Cifra 1 e Pin 9 per la Cifra 2. Ciò consente il multiplexing separato di ciascuna cifra. I catodi dei segmenti (da A a G, più il Punto Decimale) sono condivisi tra entrambe le cifre. Ad esempio, il Pin 11 è il catodo per il segmento 'A' sia per la Cifra 1 che per la Cifra 2. I Pin 6 e 8 sono indicati come "Nessuna Connessione" (NC). Il punto decimale destro (D.P.) è incluso e controllato tramite il Pin 3. L'identificazione corretta dell'anodo comune è critica per un corretto progetto del circuito, per fornire una sorgente di corrente al pin comune e assorbire corrente attraverso i singoli pin di segmento.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La linea guida principale fornita è il limite di temperatura di saldatura: un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurato a 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questa è una raccomandazione standard JEDEC per componenti through-hole per prevenire danni al chip LED, ai bonding wires o al package plastico. Per il montaggio, sono applicabili processi standard di saldatura a onda o saldatura selettiva. Si raccomanda di seguire le linee guida IPC standard per la pulizia per evitare residui di flusso sulla faccia grigio chiaro, che potrebbero influenzare contrasto e aspetto. Si consiglia anche una manipolazione corretta per evitare stress meccanici sui piedini.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordine

Il numero di parte è LTD-6402JS-02. Il suffisso "JS" spesso denota caratteristiche specifiche come colore e stile del package. Il "02" può indicare una revisione o un bin specifico. Il dispositivo probabilmente viene fornito in tubi o vassoi anti-statici standard per il montaggio automatizzato. Il riferimento della scheda tecnica è Spec No.: DS30-2000-040. I progettisti dovrebbero sempre verificare l'esatto confezionamento (es. quantità per tubo, tubi per scatola) con il fornitore o distributore al momento dell'ordine.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi applicazione che richieda una o due cifre luminose e di facile lettura. Usi comuni includono: strumenti a pannello per tensione, corrente o temperatura; orologi e timer digitali; moduli per tabelloni segnapunti; pannelli di controllo per elettrodomestici (es. forni a microonde, lavatrici); display per apparecchiature di test; e indicatori di stato per sistemi di controllo industriale.

8.2 Considerazioni di Progetto

Limitazione di Corrente:Essendo un dispositivo ad anodo comune, i pin anodo dovrebbero essere collegati a una tensione di alimentazione positiva attraverso uno schema di limitazione di corrente. Ogni pin catodo di segmento deve essere collegato a un sink di corrente, tipicamente un pin I/O di un microcontrollore o un IC driver. Resistenze di limitazione di corrente esterne sonoassolutamente obbligatorieper ogni segmento o anodo comune per prevenire correnti eccessive e la distruzione dei LED. Il valore della resistenza può essere calcolato usando R = (Vcc - Vf) / If, dove Vf è la tensione diretta (usare il max 2.6V per affidabilità) e If è la corrente diretta desiderata (es. 10-20mA per piena luminosità, 1-5mA per basso consumo).

Multiplexing:Per il funzionamento a due cifre, gli anodi comuni (Pin 9 e 12) vengono commutati rapidamente mentre i dati del segmento corrispondente vengono applicati ai pin catodo condivisi. Ciò riduce il numero di pin driver richiesti da 15 (7 segmenti + DP per cifra) a soli 9 (7 segmenti + DP + 2 comuni). Si raccomanda una frequenza di refresh superiore a 60Hz per evitare sfarfallio visibile.

Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un "Ampio Angolo di Visione", tipico per i display a sette segmenti LED. Questo dovrebbe essere considerato per il posizionamento meccanico del display all'interno dell'involucro del prodotto finale.

9. Confronto Tecnico

Il principale elemento distintivo del LTD-6402JS-02 è il suo utilizzo diAlInGaP su substrato GaAs non trasparenteper l'emissione gialla. Rispetto alla vecchia tecnologia GaP:Y (Fosfuro di Gallio drogato con Azoto per il giallo), i LED AlInGaP offrono un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente maggiori a parità di corrente, una migliore purezza del colore e prestazioni superiori in funzione della temperatura. Rispetto ai LED rossi standard GaAsP o GaP, il colore giallo fornisce un eccellente contrasto su una faccia grigio chiaro ed è spesso considerato più gradevole alla vista e meno affaticante in condizioni di scarsa illuminazione. La sua capacità a bassa corrente (fino a 1mA per segmento con luminosità utilizzabile) gli conferisce un vantaggio nelle applicazioni alimentate a batteria o sensibili al consumo energetico rispetto a display che richiedono 10-20mA per un'adeguata visibilità.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra anodo comune e catodo comune?
R: In un display ad anodo comune, tutti gli anodi dei LED (segmenti) sono collegati insieme a un'alimentazione positiva. Si accende un segmento collegando il suo catodo a massa (logica bassa). In un display a catodo comune, tutti i catodi sono collegati a massa, e si accende un segmento applicando una tensione positiva al suo anodo. Il LTD-6402JS-02 è un dispositivo ad anodo comune.

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore?
R: Puoi assorbire corrente dai catodi dei segmenti usando un pin di microcontrollore configurato come output basso, purché non venga superata la massima corrente di sink del pin (controllare la scheda tecnica del MCU). Tuttavia, tipicamente non è possibile erogare corrente sufficiente da un pin MCU per pilotare direttamente l'anodo comune per il multiplexing. Di solito è necessario un transistor (es. un bipolare PNP o un MOSFET a canale P) per commutare la corrente più elevata dell'anodo comune per ciascuna cifra.

D: Perché c'è un rapporto di corrispondenza dell'intensità di 2:1?
R: Ciò significa che il segmento più debole in un display non sarà meno della metà luminoso rispetto al segmento più luminoso nelle stesse condizioni di test. Questo rapporto garantisce un'uniformità visiva ragionevole. Per applicazioni critiche, si raccomanda di selezionare display dallo stesso bin di intensità.

D: Cosa significa "AlInGaP su substrato GaAs non trasparente"?
R: Gli strati emissivi sono realizzati in materiale semiconduttore AlInGaP. Questo strato attivo è cresciuto su un wafer di Arseniuro di Gallio (GaAs) che non trasmette luce. Pertanto, la luce viene emessa solo dalla superficie superiore del chip, che è una costruzione standard per LED ad alta luminosità, contribuendo all'alto contrasto menzionato nelle caratteristiche.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Caso di Progetto: Un Semplice Display a Due Cifre per Voltmetro.
Si consideri la progettazione di un display voltmetro DC 0-99V. Un microcontrollore con convertitore analogico-digitale (ADC) legge la tensione di ingresso. Il software scala il valore ADC a un numero tra 0 e 99. Per pilotare il LTD-6402JS-02:
1. I due pin anodo comune sono collegati a due pin I/O separati del MCU tramite piccoli transistor PNP (es. 2N3906). Le basi sono pilotate attraverso resistenze di limitazione di corrente.
2. Gli otto pin catodo di segmento (A-G e DP) sono collegati a otto pin I/O del MCU, ciascuno con una resistenza di limitazione di corrente in serie (es. 150Ω per ~20mA con alimentazione 5V, considerando Vf~2.6V).
3. Nel firmware, viene impostato un interrupt timer per il multiplexing. In un ciclo di interrupt, il MCU:
- Spegne entrambi i transistor delle cifre.
- Calcola il codice a 7 segmenti per la cifra delle decine.
- Invia questo codice sui pin dei segmenti.
- Accende il transistor per l'anodo comune della cifra delle decine.
- Attende un breve ritardo (es. 5ms).
- Ripete il processo per la cifra delle unità.
Ciò crea un display a due cifre persistente e senza sfarfallio che mostra la tensione misurata.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

I chip LED in questo display sono basati sul Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP), un semiconduttore composto III-V. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n di questo materiale, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore, che viene ingegnerizzata controllando con precisione i rapporti di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo durante la crescita del cristallo. Il colore giallo (~587-588 nm) è ottenuto con una composizione specifica. Il "substrato GaAs non trasparente" funge da supporto meccanico ma assorbe qualsiasi luce emessa verso il basso, forzando tutta la luce utile a uscire dalla parte superiore del chip, migliorando la direzionalità e il contrasto del display.

13. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display a sette segmenti rimangano un pilastro per la visualizzazione numerica, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display si sta spostando verso soluzioni più integrate e versatili. I display a matrice di punti OLED e LCD offrono capacità alfanumeriche e grafiche in package di dimensioni simili. Tuttavia, per applicazioni che richiedono estrema semplicità, affidabilità, ampio intervallo di temperatura, alta luminosità e basso costo per cifra, i display a sette segmenti LED come il LTD-6402JS-02 continuano a essere altamente rilevanti. L'evoluzione all'interno di questo segmento stesso si concentra sull'aumento dell'efficienza (più luce per mA), sul miglioramento degli angoli di visione, sulla riduzione delle dimensioni del package (versioni SMD) e sull'ampliamento delle opzioni di colore. L'uso di AlInGaP, come visto qui, rappresenta un passo significativo in termini di efficienza rispetto alle tecnologie più datate e rimane uno standard per i LED ad alte prestazioni rossi, arancioni e gialli.