Scheda Tecnica Display a LED LTD-5623AJG - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTD-5623AJG è un modulo display a diodi luminosi (LED) a due cifre e sette segmenti. La sua funzione principale è fornire una visualizzazione numerica chiara e luminosa per vari dispositivi elettronici e strumentazione. L'applicazione principale è in scenari che richiedono la visualizzazione di due cifre decimali, come contatori, timer, strumenti di misura e pannelli di controllo industriali.

Il posizionamento chiave del dispositivo risiede nel suo equilibrio tra prestazioni e affidabilità. Utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i chip LED, nota per produrre un'emissione luminosa ad alta efficienza nelle regioni spettrali verde e gialla. Il display presenta un frontale grigio con segmenti illuminati in verde, offrendo un alto contrasto per un'ottima leggibilità.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il display offre diversi vantaggi distintivi che lo rendono adatto ad applicazioni professionali e industriali:

• Alta Luminosità e Contrasto:La tecnologia AlInGaP e la combinazione con il frontale grigio forniscono un'intensità luminosa tipica fino a 900 µcd, garantendo la visibilità anche in ambienti ben illuminati.
• Basso Requisito di Potenza:Opera in modo efficiente, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico.
• Ampio Angolo di Visione:Il design consente di leggere i numeri visualizzati da un'ampia gamma di angolazioni.
• Affidabilità allo Stato Solido:Essendo un dispositivo a LED, offre una lunga durata operativa, resistenza agli urti e tempi di commutazione rapidi rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione.
• Intensità Luminosa Categorizzata:I dispositivi sono binnati per intensità, consentendo un abbinamento uniforme della luminosità in applicazioni multi-cifra.
• Package Senza Piombo:Il componente è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

Il mercato di riferimento include produttori di strumenti di test e misura, sistemi di controllo di processo, dispositivi medici, elettrodomestici con display numerici e qualsiasi sistema embedded che richieda un'uscita numerica a due cifre robusta e affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici e ottici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED (es. segmento 'A') senza causare surriscaldamento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA. Questa è la massima corrente impulsiva ammissibile, tipicamente specificata con un ciclo di lavoro 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1ms. Viene utilizzata per il multiplexing o per una breve sovralimentazione per luminosità extra.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente a 0 mA a 105°C (con un tasso di 0.28 mA/°C). Questa è la massima corrente continua per il funzionamento in condizioni normali di temperatura.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può danneggiare la giunzione del LED.
• Intervallo di Temperatura Operativa e di Stoccaggio:-35°C a +105°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C in condizioni di prova specificate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da 320 µcd (Min) a 900 µcd (Tip) a una corrente diretta (I_F) di 1 mA. Questo parametro è binnato.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):571 nm (Tip). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima, definendo il colore verde.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.05V (Min), 2.6V (Tip) a I_F=20 mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire questa tensione.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 µA (Max) a V_R=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente.
• Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa:2:1 (Max). Questo specifica il rapporto massimo ammissibile tra il segmento più luminoso e quello meno luminoso all'interno dell'"area luminosa simile", garantendo un aspetto uniforme.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che l'intensità luminosa è categorizzata. Sebbene codici bin specifici non siano forniti in questo estratto, il principio è fondamentale per la progettazione.

• Binning dell'Intensità Luminosa:I LED vengono suddivisi (binnati) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di prova standard (1mA). Utilizzare LED dello stesso bin o di bin adiacenti in un display multi-cifra o multi-segmento garantisce una luminosità uniforme su tutta la visualizzazione, evitando che alcune cifre appaiano più luminose di altre. I progettisti dovrebbero specificare il bin di intensità richiesto in fase d'ordine per garantire coerenza nella produzione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche. Sebbene i grafici non siano riprodotti qui, se ne analizzano le implicazioni.

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Questa curva mostrerebbe la relazione tra corrente diretta (I_F) e tensione diretta (V_F). È non lineare, con una tensione di soglia (circa 1.8-2.0V per AlInGaP) al di sotto della quale scorre pochissima corrente. La curva aiuta nella progettazione del circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questo grafico mostrerebbe che l'emissione luminosa aumenta con la corrente, ma può diventare sub-lineare a correnti molto elevate a causa del riscaldamento e del calo di efficienza. Il punto operativo tipico di 20mA è scelto per un buon equilibrio tra luminosità ed efficienza.
• Dipendenza dalla Temperatura:Le curve caratteristiche sono indicate a 25°C salvo diversa specifica. In pratica, V_Fha un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura), mentre l'intensità luminosa tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. La riduzione della corrente continua è una diretta conseguenza delle esigenze di gestione termica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Tolleranze

Il package è di tipo through-hole con 18 piedini. Le note dimensionali chiave includono:

• Altezza della Cifra:0.56 pollici (14.22 mm).
• Tolleranze Generali:±0.25 mm salvo diversa indicazione.
• Tolleranza di Spostamento della Punta del Piede:±0.4 mm, importante per l'allineamento dei fori del PCB.
• Foro PCB Raccomandato:Ø1.0 mm.
• Tolleranze di Qualità:Sono definite specifiche per materiale estraneo (≤10 mils), contaminazione da inchiostro (≤20 mils), piegatura (≤1/100) e bolle nei segmenti (≤10 mils) per garantire la qualità visiva.

5.2 Collegamento dei Piedini e Polarità

Il dispositivo ha una configurazione acatodo comune. Ogni cifra (Cifra 1 e Cifra 2) ha il proprio piedino di catodo comune (rispettivamente Piede 14 e Piede 13). Gli anodi per ogni segmento (A-G e DP) sono accessibili individualmente su piedini separati per ogni cifra. Questa configurazione è ideale per il pilotaggio multiplexato, dove i catodi vengono collegati a massa sequenzialmente mentre vengono applicati i pattern di anodo appropriati.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica fornisce condizioni di saldatura specifiche:

• Saldatura Manuale:La punta del saldatore deve essere posizionata 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio (il punto in cui il corpo del display incontra i reofori).
• Temperatura e Tempo:La saldatura deve essere completata entro 3 secondi ad una temperatura massima di 260°C.
• Regola Generale:La temperatura dell'unità durante il montaggio non deve superare la temperatura massima nominale (105°C per l'operazione, ma la temperatura di transizione vetrosa dell'epossidica è il limite reale durante la saldatura).
• Stoccaggio:Conservare nell'intervallo di temperatura specificato di -35°C a +105°C in un ambiente asciutto per prevenire l'assorbimento di umidità.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è ilmultiplexing. Poiché il display ha catodi comuni separati per ogni cifra, un microcontrollore può alternare rapidamente tra l'accensione della Cifra 1 e della Cifra 2. Quando il catodo della Cifra 1 è collegato a massa, il microcontrollore invia il pattern di segmenti per la prima cifra sui piedini anodo. Quindi passa al catodo della Cifra 2 e invia il pattern della seconda cifra. Ciò avviene più velocemente di quanto l'occhio umano possa percepire, creando l'illusione che entrambe le cifre siano illuminate simultaneamente. Questo metodo riduce drasticamente il numero di pin I/O del microcontrollore richiesti e il consumo energetico.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Resistenze di Limitazione della Corrente:Una resistenza in serie deve essere utilizzata su ogni linea anodica (o una resistenza comune sul catodo se si utilizza il multiplexing a corrente costante) per limitare la corrente diretta a un valore sicuro (es. 20 mA). Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Frequenza di Multiplexing:È consigliata una frequenza di refresh di almeno 60 Hz per cifra (frequenza di scansione totale di 120 Hz) per evitare sfarfallio visibile.
• Corrente di Picco nel Multiplexing:Quando multiplexato con un ciclo di lavoro 1/2 (per due cifre), la corrente istantanea per segmento può essere raddoppiata per ottenere la stessa luminosità media del funzionamento in DC. Ad esempio, per ottenere una media di 10 mA, si potrebbe inviare un impulso a 20 mA con un ciclo di lavoro del 50%. Ciò deve rimanere entro il valore nominale di corrente di picco.
• Angolo di Visione:Posizionare il display considerando il suo ampio angolo di visione per massimizzare la leggibilità per l'utente finale.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ad altre tecnologie di display a sette segmenti:

• vs. LED Rossi GaAsP/GaP:I LED verdi AlInGaP generalmente offrono una maggiore efficienza luminosa e una migliore visibilità in un'ampia gamma di condizioni di illuminazione ambientale. Il colore verde è spesso percepito come più luminoso dall'occhio umano.
• vs. LCD:I LED sono emissivi (producono la propria luce), rendendoli chiaramente visibili al buio senza retroilluminazione. Hanno un intervallo di temperatura operativa molto più ampio, tempi di risposta più rapidi e sono più robusti contro gli urti fisici.
• vs. Display Più Grandi o Più Piccoli:L'altezza della cifra di 0.56 pollici è una dimensione comune, che offre un buon equilibrio tra facilità di lettura da una distanza moderata e risparmio di spazio sul pannello.

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 2.6V, e un pin di microcontrollore non può erogare 20mA a 2.6V mentre è anche a un livello logico alto di 5V. È necessario utilizzare un transistor o un IC driver sul lato catodo e/o sul lato anodo. Una resistenza di limitazione della corrente è sempre obbligatoria.

D: Cosa significa in pratica un "Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa di 2:1"?

R: Significa che all'interno di una singola unità display, nessun segmento dovrebbe essere più del doppio più luminoso di qualsiasi altro segmento in condizioni di pilotaggio identiche. Ciò garantisce che i caratteri numerici appaiano uniformi e professionali.

D: La corrente di picco è 60mA. Posso farlo funzionare continuamente a 40mA per una luminosità extra?

R: Assolutamente no. La corrente diretta continua nominale è 25 mA a 25°C. Superare questo valore causerà un eccessivo riscaldamento, un rapido degrado del LED e probabilmente un guasto prematuro. Il valore nominale di picco è solo per impulsi molto brevi.

D: Come scelgo il valore corretto della resistenza di limitazione della corrente?

R: Usa la formula R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V, una V_Fdi 2.6V e una I_Fdesiderata di 20mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ohm. Usa il valore standard successivo (es. 120Ω o 150Ω). Calcola sempre la dissipazione di potenza nella resistenza: P = I²* R.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettare un Semplice Contatore a Due Cifre.

Un progettista sta creando un frequenzimetro da banco che deve visualizzare valori da 00 a 99. Seleziona l'LTD-5623AJG per la sua chiarezza e facilità d'uso. Il sistema utilizza un microcontrollore con 18 pin I/O disponibili. Il progettista collega i 16 piedini anodo (8 segmenti/cifra x 2 cifre) a una porta del microcontrollore tramite resistenze di limitazione da 150Ω. I due piedini di catodo comune sono collegati a due transistor NPN (es. 2N3904), le cui basi sono pilotate da altri due pin del microcontrollore. Il software implementa una routine di multiplexing in un interrupt del timer. Spegne entrambi i transistor, imposta la porta anodo sul pattern per la Cifra 1, accende il transistor per il catodo della Cifra 1, attende 5ms, quindi ripete il processo per la Cifra 2. Ciò crea una visualizzazione stabile e senza sfarfallio. Il frontale grigio garantisce che i segmenti spenti non siano di disturbo, mentre i segmenti luminosi verdi forniscono un eccellente contrasto su di esso.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display a LED a sette segmenti è un assemblaggio di più diodi luminosi disposti in un pattern a forma di otto. Ogni segmento (etichettato da A a G) e il punto decimale (DP) è un LED separato. Illuminando selettivamente specifiche combinazioni di questi segmenti, si possono formare tutte le cifre decimali (0-9) e alcune lettere. In un display a catodo comune come l'LTD-5623AJG, tutti i catodi (terminali negativi) dei LED per una particolare cifra sono collegati insieme a un singolo piedino. Per accendere un segmento, deve essere applicata una tensione positiva (attraverso una resistenza di limitazione) al suo piedino anodo, mentre il piedino di catodo comune della cifra corrispondente è collegato a massa (0V). Cið consente il controllo indipendente di ogni segmento all'interno di una cifra e un multiplexing efficiente tra le cifre.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Sebbene i LED a montaggio superficiale (SMD) e i moduli display integrati siano sempre più comuni, i display a sette segmenti through-hole come l'LTD-5623AJG rimangono rilevanti in nicchie specifiche. I loro vantaggi chiave sono la facilità di prototipazione, la robustezza in ambienti ad alta vibrazione e l'ottima visibilità a distanza grazie alle dimensioni maggiori. L'uso del materiale AlInGaP rappresenta un progresso rispetto alla vecchia tecnologia GaAsP/GaP, offrendo efficienza e purezza del colore superiori per le tonalità verde e gialla. La tendenza verso una maggiore efficienza e un minor consumo energetico continua, ma il principio fondamentale di pilotaggio a multiplexing e la logica applicativa per tali display discreti rimangono stabili e ampiamente compresi nella progettazione elettronica.