Scheda Tecnica Display LED a 7 Segmenti Doppia Cifra LTD-3506KR - Altezza Cifra 7.62mm - Tensione Diretta 2.6V - Potenza 75mW - Colore Rosso Super

1. Panoramica del Prodotto

Il dispositivo è un modulo display a diodi emettitori di luce (LED) a sette segmenti e doppia cifra. La sua funzione principale è fornire una lettura numerica chiara e leggibile in varie applicazioni elettroniche. Il componente principale utilizza materiali semiconduttori avanzati per ottenere le sue prestazioni ottiche.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo display offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto a una gamma di applicazioni. Presenta un design dei segmenti continuo e uniforme, che migliora l'aspetto dei caratteri e la leggibilità. Il dispositivo opera con requisiti di bassa potenza, contribuendo all'efficienza energetica nei prodotti finali. Offre un'uscita ad alta luminosità e alto contrasto, garantendo la visibilità anche in condizioni di luce intensa. Un ampio angolo di visione consente di leggere il display da varie posizioni. La costruzione allo stato solido garantisce un'affidabilità intrinseca e una lunga durata operativa. L'intensità luminosa è categorizzata, permettendo una consistenza nella luminosità tra i lotti di produzione. Infine, il package è conforme ai requisiti senza piombo.

Il mercato di riferimento per questo componente include l'elettronica di consumo, la strumentazione industriale, i cruscotti automobilistici, le apparecchiature di test e misurazione e qualsiasi dispositivo che richieda un display numerico compatto e affidabile.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici del dispositivo come definiti nella sua scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del display. Il colore primario emesso è nello spettro del rosso, ottenuto attraverso specifici materiali semiconduttori. La lunghezza d'onda di picco di emissione tipica è di circa 639 nanometri (nm) quando pilotata con una corrente diretta di 20 milliampere (mA). La lunghezza d'onda dominante è specificata a 631 nm. La semilarghezza della linea spettrale, che indica la purezza o l'ampiezza del colore emesso, è di 240 nm. L'intensità luminosa media, una misura della luminosità percepita, è categorizzata. A una corrente diretta di 1 mA, l'intensità varia da un minimo di 350 microcandele (μcd) a un massimo di 860 μcd. A una corrente di pilotaggio più alta di 10 mA, è indicato un valore tipico di 11150 μcd. È specificato un rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa di 2:1 (massimo/minimo) per i segmenti all'interno della stessa area luminosa a 1 mA, garantendo l'uniformità visiva.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono le condizioni operative e i limiti per il dispositivo. I valori assoluti massimi stabiliscono i confini per un funzionamento sicuro. La dissipazione di potenza per segmento non deve superare i 75 milliwatt (mW). La corrente diretta di picco per segmento è limitata a 90 mA in condizioni pulsate (1 kHz, ciclo di lavoro 10%). La corrente diretta continua per segmento è nominale a 25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0,33 mA per grado Celsius sopra i 25°C. La tensione diretta per segmento, misurata a 20 mA, ha un valore tipico di 2,6 volt (V) e un massimo di 2,6 V (con un minimo di 2,0 V). La corrente inversa per segmento è limitata a un massimo di 100 microampere (μA) a una tensione inversa di 5V; è cruciale notare che questa è una condizione di test e il dispositivo non è destinato a un funzionamento in polarizzazione inversa continua.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è progettato per operare entro un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -35°C e +85°C. L'intervallo di temperatura di stoccaggio è identico. Questi valori nominali garantiscono la funzionalità sia in ambienti ostili che standard. Sono forniti profili di temperatura di saldatura specifici per prevenire danni durante l'assemblaggio: la saldatura a onda non deve superare i 260°C per un massimo di 5 secondi misurati 1,6 mm sotto il piano di appoggio, mentre la saldatura manuale non deve superare i 295°C ±5°C per un massimo di 3 secondi allo stesso punto di riferimento.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono categorizzati in base all'intensità luminosa. Questa è una pratica comune di binning in cui i LED di un lotto di produzione vengono suddivisi (binnati) in base all'emissione luminosa misurata. Ciò garantisce ai clienti display con livelli di luminosità uniformi. La specifica di un rapporto di corrispondenza dell'intensità massimo/minimo di 2:1 per i segmenti garantisce ulteriormente l'uniformità visiva all'interno di un singolo dispositivo. Sebbene non siano dettagliati esplicitamente per lunghezza d'onda o tensione diretta in questo documento, tali parametri sono spesso strettamente controllati in produzione per rispettare i valori tipici e massimi/minimi pubblicati.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettriche e ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi illustrerebbero tipicamente la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (mostrando l'aumento dell'emissione luminosa con la corrente), la relazione tra tensione diretta e corrente diretta e la variazione dell'intensità luminosa con la temperatura ambiente. Queste curve sono essenziali per i progettisti per ottimizzare le condizioni di pilotaggio per la luminosità e l'efficienza desiderate, rimanendo entro i limiti operativi del dispositivo.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Fisiche e Tolleranze

Il dispositivo ha un'altezza della cifra di 0,3 pollici (7,62 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze standard sono ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Ulteriori note meccaniche includono una tolleranza di spostamento della punta del piedino di ±0,4 mm, limiti per materiale estraneo e contaminazione da inchiostro sulla superficie del segmento, un limite per la flessione del riflettore e un limite per le bolle all'interno del materiale del segmento. Per un migliore adattamento, è consigliato un diametro del foro della scheda a circuito stampato (PCB) di 1,0 mm.

5.2 Configurazione dei Piedini e Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha 10 piedini in configurazione package dual-in-line. Presenta un'architettura a catodo comune, con un catodo comune per ciascuna cifra (Cifra 1 e Cifra 2). Lo schema circuitale interno mostra l'interconnessione degli anodi dei segmenti (A, B, C, D, E, F, G) e dei punti decimali (DP) per entrambe le cifre con i numeri specifici dei piedini. La tabella di connessione dei piedini mappa chiaramente ogni numero di piedino alla sua funzione (es. Piedino 1: Anodo per G1,G2; Piedino 4: Catodo Comune per Cifra 2; Piedino 7: Catodo Comune per Cifra 1). Questa informazione è fondamentale per un corretto layout del PCB e l'interfacciamento del sistema.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Come menzionato nelle specifiche termiche, l'aderenza rigorosa ai limiti di temperatura e tempo di saldatura è fondamentale per prevenire danni termici ai chip LED, ai fili di connessione o al package plastico. La dimensione del foro PCB consigliata (1,0 mm) dovrebbe essere utilizzata per garantire un corretto allineamento meccanico e la formazione del giunto di saldatura. I progettisti dovrebbero seguire le normali precauzioni ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione. Per lo stoccaggio, l'intervallo di temperatura specificato di -35°C a +85°C dovrebbe essere mantenuto in un ambiente asciutto.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display a doppia cifra è ideale per applicazioni che richiedono una lettura numerica compatta a due cifre. Usi comuni includono: multimetri digitali, contatori di frequenza, display per orologi (che mostrano minuti o secondi), regolatori di temperatura, bilance di piccole dimensioni, indicatori del livello di carica della batteria e display di stato per pannelli di controllo.

7.2 Considerazioni e Note di Progettazione

Quando si integra questo display, devono essere considerati diversi fattori.Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni anodo di segmento o linea di catodo comune per impostare la luminosità desiderata e garantire che la corrente diretta continua per segmento non superi i 25 mA (deratata per la temperatura). Il valore può essere calcolato utilizzando la tensione di alimentazione, la tensione diretta del LED (Vf ~2,6V) e la corrente target.Circuito di Pilotaggio:È necessario un microcontrollore o un circuito integrato driver di display dedicato per multiplexare le due cifre. Ciò comporta l'abilitazione sequenziale di un catodo comune alla volta mentre si presentano i dati del segmento per quella cifra, a una frequenza sufficientemente alta per evitare sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz).Cross-talk:La scheda tecnica specifica una specifica di cross-talk di ≤2,5%. Ciò si riferisce all'illuminazione non intenzionale di un segmento nella cifra non selezionata a causa di perdite o accoppiamento capacitivo. Una temporizzazione e una forza di pilotaggio del multiplexing adeguate aiutano a minimizzare questo effetto.Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso ma dovrebbe essere considerato durante la progettazione dell'involucro meccanico per allinearsi con la tipica linea di vista dell'utente.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED GaP monocromatici, l'uso del materiale AlInGaP offre una luminosità e un'efficienza superiori per l'emissione rossa. La faccia grigia con segmenti bianchi è una scelta progettuale che migliora il contrasto rispetto alle facce completamente nere o grigie, specialmente in luce ambientale. La categorizzazione per intensità luminosa è un differenziatore chiave che fornisce livelli di luminosità prevedibili, cosa non sempre garantita con display non binnati. Il package senza piombo garantisce la conformità alle moderne normative ambientali (RoHS).

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Che valore di resistenza devo usare per pilotare un segmento a 10 mA da un'alimentazione di 5V?

R: Usando la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - Vf) / I. R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohm. Una resistenza standard da 240Ω o 220Ω sarebbe appropriata.

D: Posso pilotare questo display con una tensione costante senza limitazione di corrente?

R: No. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Applicare una tensione costante vicina o superiore a Vf senza una resistenza in serie comporterà una corrente eccessiva, potenzialmente superando il valore assoluto massimo e distruggendo il segmento.

D: Cosa significa "catodo comune" per il mio progetto circuitale?

R: In un display a catodo comune, tutti i catodi (terminali negativi) dei LED per una cifra sono collegati insieme internamente. Per illuminare una cifra, è necessario collegare il suo piedino di catodo comune a massa (logica bassa) e applicare una tensione positiva (attraverso una resistenza di limitazione della corrente) all'anodo del segmento che si desidera accendere. Questo è l'opposto di un display ad anodo comune.

D: Come faccio a ottenere i punti decimali?

R: Lo schema circuitale interno mostra gli anodi del punto decimale (DP) per ciascuna cifra. Questi sono controllati in modo indipendente proprio come i segmenti principali (A-G). Per accendere un punto decimale, è necessario pilotare il suo corrispondente piedino anodo mentre il catodo comune per la sua cifra è attivo.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un semplice contatore a due cifre utilizzando un microcontrollore. I pin I/O del microcontrollore sarebbero collegati agli anodi dei segmenti (A1/A2 fino a G1/G2, e DP1/DP2) tramite resistenze di limitazione della corrente. Altri due pin I/O sarebbero collegati ai due piedini di catodo comune (Catodo Cifra 1 e Catodo Cifra 2). Il firmware implementerebbe una routine di multiplexing: impostare il pattern dei segmenti per la Cifra 1 sulle linee anodo, abilitare (mettere a massa) il piedino catodo della Cifra 1 per alcuni millisecondi, quindi disabilitarlo. Successivamente, impostare il pattern dei segmenti per la Cifra 2, abilitare il piedino catodo della Cifra 2 e ripetere. Il ciclo deve essere abbastanza veloce da apparire come un numero a due cifre stabile all'occhio umano. La corrente per segmento deve essere calcolata in base al valore della resistenza e al ciclo di lavoro del multiplexing per garantire che la dissipazione di potenza media rimanga entro i limiti.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale intrinseco della giunzione (la tensione diretta Vf), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) nell'intervallo di lunghezze d'onda del rosso. La composizione specifica degli strati AlInGaP determina il colore esatto (lunghezza d'onda) della luce emessa. Ogni segmento del display contiene uno o più di questi minuscoli chip LED. Il package plastico serve a incapsulare i chip, fornire protezione meccanica e fungere da lente per modellare l'emissione luminosa per una visione ottimale.

12. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Sebbene questo specifico dispositivo utilizzi la tecnologia AlInGaP per l'emissione rossa, il più ampio mercato dei display LED continua a evolversi. Le tendenze includono lo sviluppo di materiali con efficienza ancora più elevata, portando a un consumo energetico inferiore a parità di luminosità. C'è una spinta verso una maggiore densità di pixel e capacità a colori completi nei display multi-segmento e a matrice di punti. L'integrazione dell'elettronica di pilotaggio direttamente nel package del display ("display intelligenti") semplifica la progettazione del sistema. Inoltre, i progressi nei materiali di confezionamento mirano a un miglioramento della gestione termica, consentendo correnti di pilotaggio e luminosità più elevate e un'affidabilità migliorata in un intervallo di temperatura più ampio. Il principio fondamentale dell'emissione di luce allo stato solido rimane, ma i livelli di prestazione e integrazione continuano ad aumentare.