Scheda Tecnica Display LED LTS-3403JS - Altezza Cifra 0,8 Pollici - Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2,6V - Dissipazione 40mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-3403JS è un modulo di visualizzazione alfanumerico monocromatico a sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una lettura numerica chiara e luminosa. La sua funzione principale è rappresentare visivamente le cifre (0-9) e alcuni caratteri limitati attraverso l'illuminazione selettiva dei singoli segmenti LED. La tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP), ingegnerizzato per emettere luce nella regione di lunghezza d'onda del giallo. Questa specifica scelta del materiale offre un equilibrio tra efficienza, luminosità e purezza del colore. Il dispositivo è classificato come tipo a catodo comune, il che significa che i catodi (terminali negativi) dei segmenti LED sono collegati internamente, semplificando il circuito di pilotaggio quando si utilizzano driver a corrente di sink. Il design fisico presenta un frontale grigio chiaro con contorni dei segmenti bianchi, migliorando il contrasto e la leggibilità quando i segmenti sono illuminati.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce una scomposizione dettagliata dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del dispositivo in condizioni specificate.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi parametri definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per una prestazione affidabile, non è raccomandato operare a o vicino a questi limiti.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:40 mW. Questa è la massima quantità di potenza elettrica che può essere convertita in calore e luce da un singolo segmento senza rischio di danneggiamento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA. Questa corrente è ammissibile solo in condizioni pulsate con un duty cycle di 1/10 e una larghezza di impulso di 0,1 ms. Viene utilizzata per brevi lampi ad alta intensità.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questo valore diminuisce linearmente ad un tasso di 0,33 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) sale sopra i 25°C, un processo noto come derating.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Superare questa tensione in direzione di polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare e essere stoccato entro questo intervallo di temperatura ambientale.
• Temperatura di Saldatura:Massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1,6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente durante la saldatura a onda o a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri prestazionali tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C nelle condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da 320 μcd (min) a 700 μcd (max), con un valore tipico implicito, quando pilotato con una corrente diretta (I_F) di 1 mA per segmento. Questa è una misura della luminosità percepita dell'emissione luminosa.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):588 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima, definendo il colore giallo.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa un colore giallo più monocromatico (puro).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):587 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che corrisponde strettamente alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):Varia da 2,05 V (min) a 2,6 V (max) a I_F= 20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è in conduzione.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 μA (max) quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5 V.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (max). Questo specifica la massima variazione di luminosità ammissibile tra segmenti diversi della stessa cifra o tra cifre, garantendo un aspetto uniforme.

Nota sulla Misurazione:L'intensità luminosa viene misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la sensibilità spettrale fotopica (adattata alla luce diurna) dell'occhio umano, come definito dalla CIE (Commissione Internazionale per l'Illuminazione).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Questo si riferisce a un processo di smistamento post-produzione noto come "binning". Durante la produzione, lievi variazioni nella crescita epitassiale e nella lavorazione del materiale AlInGaP possono portare a differenze in parametri chiave come la tensione diretta (V_F) e l'intensità luminosa (I_V). Per garantire coerenza all'utente finale, le unità prodotte vengono testate e suddivise in specifici "bin" o gruppi in base a questi valori misurati. Per l'LTS-3403JS, il criterio principale di binning è l'intensità luminosa a 1 mA, come evidenziato dai valori specificati min (320 μcd) e max (700 μcd). Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti da un bin di intensità specifico se la loro applicazione richiede livelli di luminosità strettamente corrispondenti su più display.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale. La curva indicherà il tipico V_Fa correnti di pilotaggio comuni come 1 mA e 20 mA.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, solitamente in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo, prima di potenzialmente saturarsi a correnti molto elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Illustra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, un fattore critico per la gestione termica in applicazioni ad alta luminosità o alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~588 nm e la larghezza a mezza altezza, confermando l'emissione del colore giallo.

Queste curve sono essenziali affinché i progettisti possano modellare il comportamento del display in condizioni operative diverse da quelle esplicitamente coperte nella tabella.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un contorno fisico definito. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri (mm) con una tolleranza standard di ±0,25 mm (0,01 pollici) salvo diversa indicazione nel disegno dimensionale. La caratteristica principale è l'altezza della cifra di 0,8 pollici, che corrisponde a 20,32 mm, definendo la dimensione del carattere.

5.2 Configurazione Pin e Circuito Interno

L'LTS-3403JS è alloggiato in un package a 18 pin. Il pinout è il seguente: i pin 4, 6, 12 e 17 sono Anodi Comuni. I catodi dei segmenti sono assegnati a pin specifici: A(2), B(15), C(13), D(11), E(5), F(3), G(14). Inoltre, presenta sia il Punto Decimale Sinistro (L.D.P, pin 7) che Destro (R.D.P, pin 10). I pin 1, 8, 9, 16 e 18 sono indicati come "No Pin" (probabilmente non utilizzati o presenti solo meccanicamente). Lo schema del circuito interno mostra una configurazione a catodo comune per i segmenti della cifra principale, il che significa che tutti i catodi dei segmenti sono separati e gli anodi sono comuni. I punti decimali sono accessibili individualmente.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

I valori massimi assoluti forniscono il parametro chiave per la saldatura: il dispositivo può sopportare una temperatura massima di 260°C per un massimo di 3 secondi durante il processo di saldatura. Questo è tipico per i profili di saldatura a onda o a rifusione a infrarossi. È cruciale non superare questo limite termico per prevenire danni ai bond interni, al chip LED o al package in plastica. I progettisti dovrebbero seguire le linee guida standard JEDEC o IPC per il design del footprint PCB, assicurando dimensioni e spaziatura adeguate dei pad per facilitare una buona formazione del giunto di saldatura ed evitare ponticelli. Il dispositivo dovrebbe essere conservato nella sua originale busta barriera all'umidità fino all'uso per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" (crepe nel package) durante la rifusione.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

L'LTS-3403JS è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono display numerici chiari e affidabili, tra cui:

• Strumentazione di Test e Misura:Multimetri, frequenzimetri, alimentatori.
• Controlli Industriali:Quadri strumenti, indicatori di processo, display per timer.
• Elettronica di Consumo:Apparecchiature audio (amplificatori, ricevitori), elettrodomestici da cucina.
• Aftermarket Automobilistico:Quadranti e indicatori (dove sono soddisfatte le specifiche ambientali).
• Dispositivi Portatili a Basso Consumo:Dove le sue eccellenti prestazioni a bassa corrente (fino a 1mA/segmento) rappresentano un vantaggio significativo per l'autonomia della batteria.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una resistenza di limitazione di corrente in serie è obbligatoria per ogni anodo comune o deve essere utilizzato un driver a corrente costante per evitare di superare la corrente continua massima, soprattutto poiché V_Fpuò variare.
• Multiplexing:Per display multi-cifra, il multiplexing (ciclare rapidamente l'alimentazione tra le cifre) è comune per ridurre il numero di pin e il consumo. Il design a catodo comune dell'LTS-3403JS è ben adatto a questo. Il valore di corrente di picco (60mA) consente correnti pulsate più elevate durante il multiplexing per ottenere una luminosità percepita adeguata.
• Angolo di Visione:La caratteristica dell'"ampio angolo di visione" è vantaggiosa per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.
• Gestione Termica:Sebbene a bassa potenza, in ambienti ad alta temperatura o quando pilotato a correnti più elevate, si dovrebbe prestare attenzione alla curva di derating per la corrente continua.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali vantaggi differenzianti dell'LTS-3403JS, basati sulla sua scheda tecnica, sono:

• Materiale (AlInGaP):Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta e una migliore stabilità termica, risultando in un'emissione più luminosa e uniforme.
• Funzionamento a Bassa Corrente:La sua caratterizzazione e test per eccellenti prestazioni a correnti fino a 1 mA per segmento lo rendono ideale per applicazioni a consumo ultra-basso dove altri display potrebbero essere deboli o instabili.
• Corrispondenza dei Segmenti:Il dispositivo viene testato per la corrispondenza dei segmenti, garantendo una luminosità uniforme su tutti i segmenti di una cifra, fondamentale per un aspetto di livello professionale.
• Package ad Alto Contrasto:Il frontale grigio chiaro con segmenti bianchi fornisce un alto contrasto anche quando non alimentato, migliorando la leggibilità complessiva.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. La tensione diretta tipica è 2,05-2,6V. Collegarlo direttamente a 5V senza una resistenza di limitazione di corrente causerebbe un flusso di corrente eccessivo, distruggendo il LED. Una resistenza in serie deve essere calcolata in base alla tensione di alimentazione (es. 5V), alla V_Fdel LED e alla I_F.

desiderata. D: Qual è la differenza tra "Lunghezza d'Onda di Picco" e "Lunghezza d'Onda Dominante"?

R: La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro di luce emesso. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce. Per una sorgente monocromatica come questo LED giallo, sono molto vicine (587nm vs 588nm).

D: La corrente continua massima è 25mA, ma la condizione di test per V_Fè 20mA. Quale dovrei usare per il progetto?

R: 20mA è una condizione di test standard e un punto operativo comune per una buona luminosità. Puoi progettare per 20mA. Il valore di 25mA è il massimo assoluto; progettare vicino a questo limite senza considerazioni termiche non è consigliato per l'affidabilità a lungo termine.

D: Come uso i punti decimali sinistro e destro?

R: Sono LED indipendenti. Il pin 7 (L.D.P) è il catodo per il punto decimale sinistro e il pin 10 (R.D.P) è per quello destro. Per illuminarne uno, devi collegare il suo pin catodo a massa (attraverso una resistenza) e fornire tensione a uno degli anodi comuni (pin 4, 6, 12, 17).

10. Esempio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettare un display voltmetrico a una cifra alimentato a 5V, con una corrente per segmento di 10 mA per una luminosità adeguata.

1. Configurazione del Circuito:Utilizzare una configurazione a catodo comune. Collegare tutti i catodi dei segmenti (A-G, DP) a singoli pin I/O di un microcontrollore tramite resistenze di limitazione di corrente. Collegare tutti e quattro gli anodi comuni (pin 4, 6, 12, 17) insieme al rail di alimentazione a 5V.
2. Calcolo della Resistenza:Assumendo un caso peggiore di V_Fdi 2,6V a 10mA. Valore della Resistenza R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F= (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohm. Una resistenza standard da 220 o 270 Ohm sarebbe adatta. La dissipazione di potenza nella resistenza P = I²R = (0,01)²* 240 = 0,024W, quindi una resistenza standard da 1/4W va bene.
3. Interfaccia con il Microcontrollore:Per visualizzare un numero (es. '7'), il microcontrollore imposterebbe i suoi pin collegati ai segmenti A, B e C a un livello logico BASSO (sinking current), mantenendo gli altri ALTO. Questo completa il circuito da 5V (anodo) attraverso il LED e la resistenza verso la massa del microcontrollore, illuminando i segmenti A, B e C.
4. Estensione a Multiplexing:Per un display a 4 cifre, avresti quattro unità LTS-3403JS. Collega tutti i corrispondenti catodi dei segmenti insieme (tutti i pin 'A' insieme, ecc.). Gli anodi comuni di ciascun display sarebbero controllati separatamente da un interruttore a transistor. Il microcontrollore cicla rapidamente abilitando l'anodo di una cifra alla volta mentre invia il pattern dei segmenti per quella cifra. La persistenza della visione fa apparire tutte le cifre illuminate simultaneamente.

11. Principio di Funzionamento

L'LTS-3403JS opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Il materiale attivo è l'AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia della giunzione (circa 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 sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) dei fotoni emessi – in questo caso, luce gialla intorno a 587-588 nm. Ogni segmento della cifra è un LED separato con la propria giunzione p-n. La configurazione a catodo comune significa che il lato n (catodo) di tutte queste giunzioni per la cifra principale è collegato internamente, mentre i lati p (anodi) sono separati per il controllo individuale dei segmenti.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display LED a sette segmenti discreti come l'LTS-3403JS rimangano rilevanti per applicazioni specifiche grazie alla loro semplicità, alta luminosità e robustezza, le tendenze più ampie della tecnologia di visualizzazione si sono spostate. Per informazioni alfanumeriche complesse o grafiche, i display LED a matrice di punti, OLED e LCD sono ora predominanti grazie alla loro flessibilità. Tuttavia, nella nicchia degli indicatori numerici semplici, ad alta luminosità e basso consumo, le tecnologie AlInGaP e, soprattutto, le più recenti tecnologie AllnGaP-su-GaP (substrato trasparente) continuano a offrire un'efficienza e una luminosità superiori rispetto ai materiali più vecchi. La tendenza in tali display discreti è verso una maggiore efficienza (più luce per mA), tensioni operative più basse e potenzialmente package singoli multicolore o RGB, sebbene display monocromatici come questo persisteranno per applicazioni sensibili al costo e critiche per l'affidabilità dove i loro specifici vantaggi sono fondamentali.