Scheda Tecnica Display LED LTD-5721AJS - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-5721AJS è un modulo display LED a sette segmenti ad alte prestazioni e basso consumo. La sua funzione principale è fornire un output chiaro e luminoso di caratteri numerici e alfanumerici limitati nei dispositivi elettronici. La tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), rinomato per la sua alta efficienza e l'eccellente purezza cromatica nello spettro giallo-arancio-rosso. Questo dispositivo specifico emette una luce gialla, caratterizzata dalla sua lunghezza d'onda dominante. Il display presenta una faccia grigio chiaro e un colore dei segmenti bianco, che migliora significativamente il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È categorizzato per l'intensità luminosa, garantendo livelli di luminosità uniformi tra i lotti di produzione, aspetto cruciale per le applicazioni che richiedono un output visivo omogeneo.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il display è progettato per applicazioni in cui l'efficienza energetica, l'affidabilità e la chiarezza visiva sono fondamentali. Il suo basso requisito di corrente, con segmenti operativi già a correnti di appena 1mA, lo rende ideale per dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico, come strumentazione portatile, misuratori palmari, elettronica di consumo e pannelli di controllo industriali. L'alta luminosità e l'ampio angolo di visuale garantiscono che le informazioni visualizzate siano facilmente leggibili da diverse prospettive, una caratteristica critica per le apparecchiature montate su pannello. L'affidabilità allo stato solido della tecnologia LED offre una lunga durata operativa senza parti in movimento, rendendolo adatto ad ambienti ostili dove l'usura meccanica è un problema. I segmenti continui e uniformi contribuiscono a un aspetto dei caratteri eccellente, offrendo un look pulito e professionale.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche e ottiche definite nella scheda tecnica. Comprendere questi parametri è essenziale per una corretta progettazione del circuito e l'integrazione nel sistema.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

I parametri ottici chiave sono misurati in condizioni di test standardizzate (tipicamente a una temperatura ambiente di 25°C). LaIntensità Luminosa Media (Iv)varia da un minimo di 320 µcd a un valore tipico di 700 µcd quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 1mA per segmento. Questo parametro quantifica la luminosità percepita della luce emessa. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è di 588 nm, indicando la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima. LaLunghezza d'Onda Dominante (λd)è di 587 nm, che è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore della luce emessa. LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)è di 15 nm, descrivendo la larghezza di banda della luce emessa; una mezza larghezza più stretta indica un colore più monocromatico e puro. L'intensità luminosa è misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, assicurando che le misurazioni siano correlate alla percezione visiva umana.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti operativi e i requisiti per il circuito di pilotaggio. LaTensione Diretta per Segmento (VF)è compresa tra 2,05V (min) e 2,6V (max) a una corrente di test di 20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è in conduzione. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire questa tensione. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è al massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, indicando il livello di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente. Superare i Valori Massimi Assoluti può causare danni permanenti. Questi includono una massimaDissipazione di Potenza per Segmentodi 40 mW, unaCorrente Diretta di Piccodi 60 mA (in condizioni pulsate), e unaCorrente Diretta Continuadi 25 mA che deve essere deratata linearmente sopra i 25°C a un tasso di 0,33 mA/°C. La massimaTensione Inversaè di 5V.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per unIntervallo di Temperatura Operativada -35°C a +85°C e un identicoIntervallo di Temperatura di Stoccaggio. Questo ampio intervallo garantisce la funzionalità nella maggior parte degli ambienti commerciali e industriali. La specifica dellaTemperatura di Saldaturaè critica per l'assemblaggio: il dispositivo può resistere a 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1,6mm) sotto il piano di appoggio. Questo guida il profilo di rifusione per prevenire danni termici ai chip LED o al package.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica afferma che il dispositivo è \"Categorizzato per Intensità Luminosa\". Ciò implica un processo di binning o selezione post-produzione. Sebbene i dettagli specifici dei codici bin non siano forniti in questo estratto, la tipica categorizzazione per tali display coinvolge il raggruppamento delle unità in base all'intensità luminosa misurata a una corrente di test standard (es. 1mA o 20mA). Ciò garantisce che all'interno di un singolo ordine di produzione o assemblaggio, tutte le cifre abbiano una luminosità corrispondente, prevenendo un'illuminazione irregolare in un display multi-cifra. I progettisti dovrebbero consultare il produttore per la struttura e i codici di binning specifici per specificare i requisiti di uniformità per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle \"Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche\" che sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo oltre le specifiche puntuali. Sebbene i grafici specifici non siano mostrati nel testo fornito, le curve standard per tali LED includerebbero tipicamente:Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V): Mostra come la luminosità aumenta con la corrente, spesso in modo sub-lineare, evidenziando l'efficienza a basse correnti.Tensione Diretta vs. Corrente Diretta: Questa curva è vitale per progettare circuiti limitatori di corrente o driver a corrente costante.Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Dimostra la derating termico dell'output luminoso, cruciale per applicazioni ad alta temperatura.Distribuzione Spettrale: Un grafico che mostra la potenza relativa attraverso le lunghezze d'onda, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 588 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è presentato con un disegno dettagliato delle dimensioni del package (tutte le dimensioni in millimetri con una tolleranza standard di ±0,25mm salvo diversa indicazione). Questo disegno è critico per la progettazione dell'impronta PCB, assicurando un corretto adattamento e allineamento. Il display ha un'altezza cifra di 0,56 pollici (14,22 mm). È fornito in una configurazione standard a due cifre con punto decimale a destra. Il package include 18 pin per la connessione elettrica.

5.1 Configurazione dei Pin e Identificazione della Polarità

Viene fornita la tabella di connessione dei pin. Il LTD-5721AJS è un display di tipoAnodo Comune. Ciò significa che i terminali anodo di tutti i segmenti di una cifra sono collegati insieme internamente. Le cifre 1 e 2 hanno pin anodo comune separati (rispettivamente Pin 14 e Pin 13). Ogni segmento (da A a G, più il Punto Decimale) ha il proprio pin catodo individuale. Per illuminare un segmento, il suo catodo corrispondente deve essere collegato a una tensione inferiore (massa) mentre l'anodo comune per quella cifra è mantenuto a una tensione più alta (alimentazione). È incluso il punto decimale a destra. Il Pin 1 è esplicitamente contrassegnato come \"Nessuna Connessione\" (N.C.).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il rispetto delle specifiche di saldatura è obbligatorio per prevenire danni. Il parametro chiave è la temperatura massima di saldatura ammissibile di 260°C per 3 secondi, misurata a 1,6mm sotto il piano di appoggio. Ciò si traduce in un profilo di rifusione standard senza piombo con una temperatura di picco che probabilmente non supera i 250-255°C sul corpo del componente per fornire un margine di sicurezza. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione. Per lo stoccaggio, dovrebbe essere mantenuto l'intervallo specificato da -35°C a +85°C in un ambiente asciutto.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è perfettamente adatto per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui:Apparecchiature di Test e Misura: Multimetri digitali, oscilloscopi, contatori di frequenza.Controlli Industriali: Indicatori di processo, display per timer, letture di pannelli di controllo.Elettronica di Consumo: Display per apparecchi audio, controlli per elettrodomestici.Dispositivi Medici: Monitor portatili, apparecchiature diagnostiche.Aftermarket Automobilistico: Quadranti e strumentazione.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio: Utilizzare driver a corrente costante o resistori limitatori di corrente appropriati per ogni catodo di segmento. I calcoli devono tenere conto della tensione diretta (VF) e della corrente desiderata (IF). Per un funzionamento a bassa potenza, pilotare a 1-5mA per segmento è fattibile come da scheda tecnica.Multiplexing: Poiché le due cifre hanno anodi comuni separati, possono essere facilmente multiplexate. Ciò comporta l'abilitazione sequenziale di un anodo di cifra alla volta mentre si presentano i dati del segmento per quella cifra sulle linee catodiche. Il multiplexing riduce il numero di pin di pilotaggio richiesti e può abbassare il consumo energetico totale.Angolo di Visuale: L'ampio angolo di visuale consente un montaggio flessibile sul pannello.Corrispondenza della Luminosità: Specificare il binning dell'intensità se una luminosità uniforme tra più unità è critica per l'applicazione.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard GaAsP, il LTD-5721AJS basato su AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente o luminosità equivalente a corrente inferiore. Il colore giallo fornisce un eccellente contrasto su sfondi scuri ed è spesso scelto per la sua alta visibilità. La capacità a bassa corrente (fino a 1mA) è un differenziatore chiave rispetto ai display che richiedono correnti di pilotaggio più elevate, consentendo una maggiore durata della batteria nei dispositivi portatili. La categorizzazione per intensità luminosa fornisce un vantaggio nelle applicazioni che richiedono uniformità visiva rispetto ai display privi di tale selezione.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 3.3V?R: Sì. La tensione diretta massima è di 2,6V. Quando si utilizza un resistore limitatore di corrente in serie, un'alimentazione a 3,3V fornisce un margine sufficiente (3,3V - 2,6V = 0,7V) per controllare la corrente in modo affidabile.

D: Qual è lo scopo del \"Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa\" di 2:1?R: Questo rapporto (Iv-m) indica che all'interno di un singolo dispositivo, l'intensità luminosa di qualsiasi segmento non sarà inferiore alla metà dell'intensità del segmento più luminoso. Garantisce l'uniformità all'interno di una cifra.

D: Come lo collego per un display ad anodo comune?R: Collegare il/i pin anodo comune alla tensione di alimentazione positiva (attraverso un transistor di pilotaggio se in multiplexing). Collegare ogni pin catodo di segmento a un sink di corrente (es. un pin I/O di microcontrollore con sufficiente capacità di corrente o un IC driver) che lo porti a livello basso per accendere il segmento.

10. Caso Pratico di Progettazione

Si consideri la progettazione di un semplice contatore a due cifre alimentato a 5V e controllato da un microcontrollore. I pin I/O del microcontrollore non possono erogare/assorbire corrente sufficiente per i LED. Pertanto, verrebbe utilizzato un IC driver come un registro a scorrimento 74HC595 o un driver LED dedicato (es. MAX7219) per assorbire corrente per i catodi. Due transistor NPN (es. 2N3904) verrebbero utilizzati per commutare l'alimentazione a 5V verso gli anodi comuni (Cifra 1 e 2) sotto il controllo del microcontrollore per il multiplexing. I resistori limitatori di corrente sarebbero posizionati sulle linee catodiche. Il valore del resistore (R) è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF - Vce_sat) / IF. Assumendo Vcc=5V, VF=2,2V (tipico), Vce_sat del driver ~0,2V e una IF desiderata=5mA: R = (5 - 2,2 - 0,2) / 0,005 = 520 Ohm. Un resistore standard da 510 o 560 Ohm sarebbe adatto. Il firmware del microcontrollore alternerebbe l'abilitazione della Cifra 1 e della Cifra 2 a una velocità elevata (es. 100Hz ciascuna) aggiornando sincronamente i dati dei segmenti, creando l'illusione che entrambe le cifre siano costantemente accese.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

I chip LED in questo display sono realizzati in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuto epitassialmente su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nell'AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni nello spettro giallo-arancio-rosso (intorno a 587-590 nm per il giallo). Il substrato non trasparente aiuta a dirigere più della luce generata verso la parte superiore del chip, migliorando l'efficienza quantica esterna rispetto ad alcuni progetti più vecchi. Il formato a sette segmenti è creato posizionando più chip LED di questo tipo (o un singolo chip con più giunzioni elettricamente isolate) nel modello di sette barre (segmenti) e un punto decimale. Selezionando l'energizzazione di questi segmenti, si possono formare caratteri numerici (0-9) e alcune lettere.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene l'AlInGaP rimanga una tecnologia dominante per LED rossi, arancioni e gialli ad alta efficienza, il panorama più ampio della tecnologia dei display sta evolvendo. Per le applicazioni a sette segmenti, la tendenza continua verso correnti e tensioni operative ancora più basse per supportare dispositivi IoT e indossabili a ultra-basso consumo. C'è anche una tendenza verso una maggiore integrazione, con display che incorporano l'IC driver e talvolta un microcontrollore nello stesso package, semplificando la progettazione. In termini di materiali, sebbene l'AlInGaP sia maturo, la ricerca sui LED a perovskite e altri semiconduttori innovativi potrebbe offrire alternative future. Tuttavia, per applicazioni standard di indicatori e display numerici che richiedono affidabilità, punti colore specifici e convenienza economica, i display basati su AlInGaP come il LTD-5721AJS dovrebbero rimanere prevalenti nel prossimo futuro.