Scheda Tecnica Display LED LTD-6730JD - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Colore Rosso Iper - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-6730JD è un modulo display a doppia cifra e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica. La sua funzione principale è rappresentare visivamente due cifre (0-9 e alcune lettere) utilizzando segmenti LED indirizzabili singolarmente. La tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), specificamente ingegnerizzato per emettere luce nello spettro del rosso iper. Questo dispositivo è classificato come display a anodo comune, il che significa che gli anodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati internamente, semplificando il circuito di pilotaggio quando si utilizzano driver a sink di corrente.

Il display presenta un'altezza del carattere di 0.56 pollici (14.22 mm), offrendo un buon equilibrio tra leggibilità e dimensioni compatte. Viene fornito con facciata grigia e marcature dei segmenti bianche, il che migliora il contrasto e la leggibilità quando i segmenti sono illuminati. Il dispositivo è progettato per un funzionamento a basso consumo, rendendolo adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico dove un'illuminazione efficiente è fondamentale.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono definite in condizioni di prova standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Il parametro chiave, l'Intensità Luminosa Media (Iv), ha un valore tipico di 700 µcd quando pilotato con una corrente diretta (IF) di 1 mA per segmento. Il valore minimo specificato è di 320 µcd, e non è indicato un limite massimo, segnalando un focus sulla garanzia di un livello minimo di luminosità. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti è specificato al massimo 2:1, il che definisce la variazione ammissibile di luminosità tra segmenti diversi per garantire un aspetto uniforme.

Le caratteristiche cromatiche sono definite dalla lunghezza d'onda. La Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp) è tipicamente 650 nm, mentre la Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è tipicamente 639 nm quando pilotato a IF=20mA. La leggera differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è comune nei LED. La Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ) è di 20 nm, indicando la purezza spettrale o la diffusione della lunghezza d'onda della luce emessa attorno al picco. Questa combinazione colloca l'emissione saldamente nella regione del rosso iper dello spettro visibile.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono i limiti e le condizioni operative del dispositivo. La Tensione Diretta per segmento (VF) varia da 2.1V a 2.6V con una corrente di prova di 1 mA. Questo parametro è cruciale per progettare il circuito limitatore di corrente. La Corrente Inversa per segmento (IR) è specificata 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.

I Valori Nominali Assoluti Massimi stabiliscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La Corrente Diretta Continua per segmento è nominale a 25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C. Ciò significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Per il funzionamento in impulsi, è consentita una Corrente Diretta di Picco di 90 mA in condizioni specifiche (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms), che può essere utilizzata per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più elevata. La massima Dissipazione di Potenza per segmento è di 70 mW. La massima Tensione Inversa per segmento è di 5V.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +85°C. L'identico Intervallo di Temperatura di Stoccaggio indica la robustezza del componente quando non alimentato. Un parametro critico di assemblaggio è la temperatura nominale di saldatura: il dispositivo può sopportare una temperatura massima di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata in un punto a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. Questo è un valore nominale standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

Il dispositivo è fornito in un package standard a doppia cifra e sette segmenti. Le dimensioni fornite definiscono l'ingombro fisico, la spaziatura dei fori e l'altezza complessiva, essenziali per il layout del PCB (Circuito Stampato) e l'integrazione meccanica nel prodotto finale. Il disegno specifica che tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Il package include la facciata grigia con marcature dei segmenti bianche e i piedini necessari per il collegamento elettrico.

4. Collegamento dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 18 piedini. Il piedinatura è la seguente: i piedini 1-12 e 15 sono catodi per specifici segmenti (A, B, C, D, E, F, G, H, J, DP) per la Cifra 1 e la Cifra 2. Il mapping dei segmenti (ad es., quale piedino controlla il segmento 'A' della Cifra 2) è esplicitamente definito. I piedini 13 e 14 sono rispettivamente gli Anodi Comuni per la Cifra 2 e la Cifra 1. I piedini 16, 17 e 18 sono elencati come "Nessun Collegamento" (NC). Lo schema del circuito interno mostra che ciascuna cifra ha una configurazione ad anodo comune, dove l'anodo è condiviso tra tutti i sette segmenti (più il punto decimale) di quella cifra, e ogni segmento ha il proprio piedino catodo individuale. Questa architettura è ottimale per il multiplexing, dove gli anodi di ciascuna cifra vengono accesi sequenzialmente ad alta frequenza mentre i corrispondenti piedini catodo vengono pilotati per illuminare i segmenti desiderati.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero diverse relazioni chiave. La curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V) mostra la relazione esponenziale caratteristica di un diodo; comprendere questa curva è vitale per selezionare la corretta resistenza in serie o progettare un driver a corrente costante. La curva Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta mostra tipicamente una relazione quasi lineare a correnti più basse, saturandosi a correnti più elevate. La curva Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente è critica, poiché l'output del LED generalmente diminuisce con l'aumentare della temperatura di giunzione. Per un LED colorato come questo tipo rosso iper, la curva di Distribuzione Spettrale mostrerebbe l'intensità della luce emessa attraverso diverse lunghezze d'onda, centrata attorno ai 650 nm.

6. Suggerimenti per l'Applicazione

6.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono un'indicazione numerica chiara e affidabile. Usi comuni includono pannelli strumentazione (es. multimetri, frequenzimetri), elettrodomestici (microonde, forni, lavatrici), display per controllo industriale, apparecchiature di test e misura, e terminali di vendita. Il suo basso requisito di corrente lo rende un candidato per dispositivi portatili e alimentati a batteria.

6.2 Considerazioni Progettuali e Circuito di Pilotaggio

Progettare con questo display richiede un circuito di pilotaggio in grado di assorbire (sink) la corrente del segmento. Poiché è un display ad anodo comune, gli anodi (piedini 13 e 14) dovrebbero essere collegati a una tensione di alimentazione positiva (Vcc) attraverso una resistenza limitatrice di corrente o, più comunemente, commutati da un transistor o dal pin di uscita di un IC driver dedicato. I piedini catodo (1-12, 15) sono collegati alle uscite a sink di corrente del driver (es. un pin GPIO di un microcontrollore, un registro a scorrimento o un driver LED dedicato).

Per controllare entrambe le cifre, il multiplexing è l'approccio standard. Il circuito alternerebbe rapidamente tra l'accensione dell'anodo della Cifra 1 (mentre si pilotano i catodi per i segmenti desiderati della Cifra 1) e poi l'accensione dell'anodo della Cifra 2 (mentre si pilotano i catodi per i segmenti desiderati della Cifra 2). La persistenza retinica dell'occhio umano fonde questi rapidi lampeggi in un'immagine stabile a due cifre. La frequenza di multiplexing deve essere abbastanza alta da evitare sfarfallio visibile, tipicamente sopra i 60 Hz. In multiplexing, la corrente istantanea per segmento può essere superiore al valore nominale in DC (usando il valore di picco come guida) per ottenere la stessa luminosità media, ma i limiti termici e di ciclo di lavoro devono essere rispettati.

La limitazione di corrente è obbligatoria. Anche con il multiplexing, è necessaria una resistenza in serie per ogni catodo di segmento o l'uso di un driver a corrente costante per prevenire che una corrente eccessiva danneggi i chip LED. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED (usare il valore massimo di 2.6V per un progetto conservativo), Vcc è la tensione di alimentazione e IF è la corrente diretta desiderata.

7. Confronto Tecnico e Caratteristiche

Le caratteristiche elencate ne evidenziano i vantaggi competitivi: Segmenti Continui e Uniformi garantiscono un aspetto liscio e senza interruzioni del numero illuminato. Alta Luminosità & Alto Contrasto, facilitati dalla tecnologia AlInGaP e dalla finitura grigia/bianca, assicurano la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. Ampio Angolo di Visione è un vantaggio della tecnologia LED e del design del package. Affidabilità allo Stato Solido si riferisce all'intrinseca robustezza dei LED rispetto a display meccanici o a filamento. Basso Requisito di Potenza è una caratteristica chiave per il design elettronico moderno. Il fatto che il dispositivo sia Categorizzato per Intensità Luminosa significa che le unità sono selezionate o testate per soddisfare specifiche soglie di luminosità, fornendo coerenza nella produzione.

8. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

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

R: La Lunghezza d'Onda di Picco è la singola lunghezza d'onda dove lo spettro di emissione è più intenso. La Lunghezza d'Onda Dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito della luce del LED. Sono spesso vicine ma non identiche a causa della forma dello spettro di emissione del LED.

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

R: No, non direttamente. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ogni catodo di segmento. Collegare un LED direttamente a una sorgente di tensione come un pin GPIO (configurato come uscita) tenterebbe di assorbire una corrente eccessiva, potenzialmente danneggiando sia il LED che il pin del microcontrollore.

D: Perché ci sono piedini "Nessun Collegamento"?

R: Il package a 18 piedini è probabilmente un'impronta standard utilizzata per varie configurazioni di display. Per questo specifico modello a doppia cifra, solo 15 piedini sono elettricamente attivi. I piedini NC forniscono stabilità meccanica e si allineano con il layout standard della presa o del PCB.

D: Come calcolo il consumo di potenza?

R: Per un display statico non multiplexato: Potenza = (Numero di segmenti accesi) * (Corrente Diretta per segmento) * (Tensione Diretta per segmento). Per un display multiplexato, la corrente media per segmento è IF * Ciclo di Lavoro. La potenza totale è la somma per tutti i segmenti accesi su entrambe le cifre, considerando i rispettivi cicli di lavoro (es. 50% per ciascuna cifra in un multiplex a due cifre).

9. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il rispetto del profilo di saldatura specificato è fondamentale per prevenire danni termici ai chip LED interni, ai bonding wires e al package plastico. La massima temperatura di saldatura di 260°C per 3 secondi a 1.6mm sotto il piano di appoggio è un parametro chiave per la saldatura a rifusione. I profili standard di rifusione senza piombo (SAC) hanno tipicamente una temperatura di picco in questo intervallo. Per la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata e il tempo di contatto con i piedini dovrebbe essere minimizzato. Dopo la saldatura, il dispositivo dovrebbe essere lasciato raffreddare naturalmente. Evitare di sottoporre la facciata del display a stress meccanici o solventi di pulizia che possano danneggiare la plastica o le marcature.

10. Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttore. Il sistema di materiale AlInGaP è utilizzato per creare la giunzione. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia della giunzione (circa 2.1-2.6V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nei LED AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni (luce) nella parte rossa fino a giallo-arancio dello spettro, a seconda dell'esatta composizione della lega. Il substrato di GaAs non trasparente aiuta a dirigere l'output luminoso verso l'alto attraverso la parte superiore del chip, migliorando la luminosità dal lato di visione. Ogni segmento del display contiene uno o più di questi chip LED collegati in parallelo.