Scheda Tecnica Display LED LTD-5250JD - Altezza Cifra 0.52 Pollici - Colore Rosso Iper - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-5250JD è un modulo display a diodi luminosi (LED) a sette segmenti e doppia cifra. La sua funzione principale è fornire una visualizzazione numerica chiara e leggibile per vari dispositivi elettronici e strumentazione. La tecnologia di base utilizza materiale semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre un'emissione di colore rosso iper. Questo dispositivo presenta un frontale grigio con marcature dei segmenti bianche, migliorando il contrasto e la leggibilità in diverse condizioni di illuminazione. È categorizzato in base all'intensità luminosa, garantendo coerenza nei livelli di luminosità per applicazioni in serie.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il display offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto per applicazioni industriali, consumer e di strumentazione. Il suo basso fabbisogno di potenza lo rende efficiente dal punto di vista energetico, mentre l'alta luminosità e l'eccellente rapporto di contrasto assicurano visibilità da un ampio angolo di visione. La costruzione allo stato solato garantisce un'affidabilità intrinseca e una lunga vita operativa rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione. I segmenti continui e uniformi contribuiscono a un aspetto dei caratteri gradevole e professionale. Questa combinazione di caratteristiche lo rende ideale per applicazioni come apparecchiature di test, terminali punto vendita, pannelli di controllo industriali, display per orologi e qualsiasi dispositivo che richieda una visualizzazione numerica affidabile e luminosa.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

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

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del display. L'emissione primaria è nello spettro del rosso iper.

• Intensità Luminosa (I_V):L'intensità luminosa media per segmento è specificata con un minimo di 320 µcd, un valore tipico di 700 µcd, e nessun massimo dichiarato in condizioni di test di I_F= 1mA. Questo parametro è cruciale per determinare la luminosità del display nell'applicazione finale. Il rapporto di accoppiamento tra i segmenti è specificato come massimo 2:1, che definisce la variazione ammissibile di luminosità tra i diversi segmenti della stessa cifra.
• Caratteristiche della Lunghezza d'Onda:Il dispositivo presenta una lunghezza d'onda di picco di emissione (λ_p) di 650 nm (nanometri) e una lunghezza d'onda dominante (λ_d) di 639 nm, entrambe misurate a I_F= 20mA. La semilarghezza della riga spettrale (Δλ) è di 20 nm. Questi valori definiscono precisamente il punto colore dell'output "rosso iper", che è un rosso profondo e saturo.

2.2 Parametri Elettrici

Comprendere i limiti elettrici e i punti di lavoro è essenziale per una progettazione del circuito sicura e affidabile.

• Valori Massimi Assoluti:Questi sono limiti di stress che non devono essere superati in nessuna condizione. I limiti chiave includono: Dissipazione di potenza per segmento (70 mW), corrente diretta di picco per segmento (90 mA con ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms), e corrente diretta continua per segmento (25 mA a 25°C, riduzione lineare di 0.33 mA/°C). La tensione inversa massima per segmento è di 5V.
• Tensione Diretta (V_F):La caduta di tensione su un segmento illuminato è tipicamente di 2.6V, con un intervallo da 2.1V al massimo, quando pilotato a 20mA. Questo valore è necessario per calcolare i valori delle resistenze limitatrici di corrente e i requisiti dell'alimentatore.
• Corrente Inversa (I_R):La corrente di dispersione massima quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V è di 100 µA.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Le prestazioni del dispositivo sono specificate entro limiti ambientali definiti.

• Intervallo di Temperatura Operativa:Il display è valutato per un funzionamento continuo da -35°C a +85°C di temperatura ambiente (T_a).
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:Può essere stoccato in condizioni di non funzionamento da -35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Per l'assemblaggio, la temperatura massima ammissibile di saldatura è di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio del componente. Questo è critico per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Ciò implica un processo di binning o selezione post-produzione.

• Binning per Intensità Luminosa:I LED vengono testati e raggruppati (binnati) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (probabilmente 1mA o 20mA). I dispositivi all'interno dello stesso bin avranno una luminosità molto simile, garantendo uniformità visiva quando più display sono utilizzati in un singolo prodotto. Il rapporto di accoppiamento dell'intensità luminosa di 2:1 è la garanzia di prestazioni all'interno di un singolo dispositivo.
• Binning per Lunghezza d'Onda:Sebbene non dettagliato esplicitamente nel contenuto fornito, i LED AlInGaP sono spesso binnati anche per lunghezza d'onda dominante o di picco per garantire una produzione di colore coerente. La lunghezza d'onda dominante specificata di 639 nm rappresenta probabilmente un valore target o nominale per questo prodotto.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Questo grafico mostra la relazione tra corrente diretta (I_F) e tensione diretta (V_F). È non lineare, con una caratteristica tensione di "ginocchio" (intorno al tipico 2.6V) al di sopra della quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione. Questa curva è vitale per progettare il circuito di pilotaggio.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostra come l'output luminoso aumenta con la corrente di pilotaggio. È generalmente lineare su un ampio intervallo ma può saturarsi a correnti molto elevate. Aiuta i progettisti a scegliere una corrente operativa per ottenere la luminosità desiderata considerando efficienza e calore.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva illustra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente. I LED AlInGaP mostrano meno quenching termico rispetto ad altri materiali, ma l'output tipicamente diminuisce comunque. Questo è cruciale per applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità relativa della luce emessa attraverso diverse lunghezze d'onda, centrato intorno alla lunghezza d'onda di picco di 650 nm con una semilarghezza definita di 20 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

La costruzione fisica definisce come il dispositivo si integra in un prodotto.

5.1 Dimensioni e Disegno di Contorno

Viene fatto riferimento al disegno del package. La specifica chiave è un'altezza della cifra di 0.52 pollici (13.2 mm). Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. L'impronta esatta e le dimensioni complessive sarebbero prese dal disegno di riferimento per il layout del PCB.

5.2 Connessione dei Piedini e Polarità

Il dispositivo ha una configurazione a 18 piedini e utilizza una topologia di circuito adanodo comune. Ciò significa che gli anodi (terminali positivi) per tutti i segmenti di una cifra sono collegati insieme internamente. Il catodo (terminale negativo) di ogni segmento è portato su un piedino separato, e c'è un piedino di anodo comune separato per ciascuna delle due cifre (Cifra 1 e Cifra 2). La tabella del piedinatura fornisce una mappa completa, specificando quale piedino controlla ogni segmento (A-G e punto decimale) per ogni cifra. L'identificazione corretta del piedino 1 è essenziale per il corretto orientamento.

5.3 Schema Circuitale Interno

Il diagramma di riferimento rappresenta visivamente la struttura ad anodo comune, mostrando i due nodi di anodo comune indipendenti (uno per cifra) e i catodi individuali per i sette segmenti e il punto decimale di ciascuna cifra. Questo chiarisce l'architettura elettrica per il multiplexing o il pilotaggio diretto.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta garantisce affidabilità e previene danni durante la produzione.

• Parametri di Saldatura a Rifusione:Attenersi rigorosamente al valore massimo: temperatura di picco di 260°C per non più di 3 secondi, misurata nel punto specificato sotto il package. Dovrebbe essere utilizzato un profilo di rifusione standard senza piombo con appropriate velocità di riscaldamento e raffreddamento per minimizzare lo stress termico.
• Precauzioni:Evitare stress meccanici sui piedini. Assicurarsi che il dispositivo sia stoccato in un ambiente asciutto e antistatico prima dell'uso. Pulire il PCB da eventuali residui di flusso che potrebbero influenzare la chiarezza ottica o causare corrosione.
• Condizioni di Stoccaggio:Stoccare entro l'intervallo di temperatura specificato (-35°C a +85°C) in un ambiente a bassa umidità. Si raccomanda la busta barriera all'umidità originale per lo stoccaggio a lungo termine.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi applicazione che richieda due cifre luminose e di facile lettura. Usi comuni includono: multimetri digitali e apparecchiature di test, contatori di frequenza, display per timer e orologi, tabelloni segnapunti, indicatori semplici per pannelli di controllo (es. temperatura, velocità), display per terminali punto vendita ed elettrodomestici.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Essendo un dispositivo ad anodo comune, è tipicamente pilotato collegando l'anodo comune a una tensione di alimentazione positiva (tramite una resistenza limitatrice di corrente o una sorgente di corrente regolata) e facendo scorrere corrente attraverso i singoli piedini catodo verso massa, solitamente tramite un transistor o un IC driver. Il multiplexing delle due cifre è semplice alternando i due piedini di anodo comune.
• Limitazione di Corrente:Resistenze limitatrici di corrente esterne sono obbligatorie per ogni catodo di segmento (o per l'anodo comune in una configurazione multiplexata) per impostare la corrente operativa. Il valore della resistenza è calcolato usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica per un progetto conservativo per assicurare che la corrente non superi i limiti.
• Angolo di Visione e Contrasto:L'ampio angolo di visione e l'alto contrasto lo rendono adatto per pannelli in cui l'utente potrebbe non essere direttamente di fronte al display. Il frontale grigio e i segmenti bianchi migliorano la leggibilità sia in ambienti poco illuminati che molto luminosi.
• Gestione Termica:Sebbene il dispositivo abbia un rating di dissipazione di potenza, assicurare un'adeguata ventilazione nell'involucro è una buona pratica, specialmente se pilotato ad alte correnti o in alte temperature ambientali, per mantenere l'output luminoso e l'affidabilità a lungo termine.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ad altre tecnologie di display a sette segmenti, l'uso di AlInGaP da parte del LTD-5250JD offre vantaggi specifici:

• vs. LED Rossi Standard GaAsP o GaP:La tecnologia AlInGaP fornisce generalmente una maggiore efficienza luminosa (più luce per mA di corrente), una migliore stabilità termica e un colore rosso più saturo e profondo (rosso iper vs. rosso standard).
• vs. Display LCD:I LED sono emissivi, cioè producono la propria luce, rendendoli chiaramente visibili al buio senza retroilluminazione. Hanno anche un tempo di risposta molto più veloce e un intervallo di temperatura operativa più ampio. Tuttavia, tipicamente consumano più potenza degli LCD riflettenti.
• I LED sono allo stato solido, più robusti, hanno tensioni operative più basse e non richiedono un filamento o circuiti driver ad alta tensione. I VFD possono offrire un'estetica diversa e angoli di visione molto ampi ma sono generalmente più complessi da pilotare.9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo del "rapporto di accoppiamento dell'intensità luminosa" di 2:1?

R: Questa specifica garantisce che all'interno di una singola unità display, il segmento più debole non sarà meno della metà luminoso del segmento più luminoso. Ciò assicura l'uniformità visiva del numero visualizzato, impedendo che alcuni segmenti appaiano notevolmente più deboli di altri.
D: Posso pilotare questo display direttamente da un piedino di un microcontrollore a 5V?

R: No, non puoi collegarlo direttamente. Il piedino del microcontrollore non può fornire o assorbire corrente sufficiente (tipicamente 20-25mA necessari per segmento) e verrebbe danneggiato. Devi utilizzare transistor esterni (es. transistor NPN sul lato catodo o PNP sul lato anodo) o un IC driver LED dedicato. Inoltre, è sempre richiesta una resistenza limitatrice di corrente.
D: Come controllo le due cifre in modo indipendente?

R: Il dispositivo ha piedini di anodo comune separati per la Cifra 1 (piedino 14) e la Cifra 2 (piedino 13). Per visualizzare numeri diversi su ciascuna cifra simultaneamente, devi multiplexarle. Ciò implica commutare rapidamente (es. a 100Hz o più veloce) quale anodo di cifra è alimentato mentre si presentano i dati di segmento corrispondenti sulle linee catodo condivise. La persistenza della visione fa apparire entrambe le cifre continuamente accese.
D: Cosa significa "Rosso Iper" rispetto al rosso standard?

R: Rosso Iper si riferisce a LED con una lunghezza d'onda dominante tipicamente tra 620nm e 645nm, che produce un rosso più profondo e tendente all'arancione rispetto ai LED rossi standard più brillanti e tendenti al rosa che sono spesso intorno a 630nm o sotto. È un punto colore specifico all'interno dello spettro del rosso.
10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettare un Semplice Timer Digitale a Due Cifre.

L'obiettivo è costruire un timer di conto alla rovescia che visualizza i minuti da 00 a 99. Il microcontrollore (es. Arduino o PIC) ha un numero limitato di pin I/O. Utilizzare il LTD-5250JD in una configurazione multiplexata è efficiente. Due transistor NPN (o un doppio transistor) sarebbero usati per commutare l'alimentazione +5V ai due piedini di anodo comune (piedini 13 e 14) sotto il controllo del microcontrollore. Gli otto catodi di segmento (7 segmenti + punto decimale, sebbene il DP possa non essere usato) sarebbero collegati al microcontrollore tramite otto resistenze limitatrici di corrente (calcolate per ~15-20mA di pilotaggio) e possibilmente attraverso un singolo IC driver a 8 canali (come un registro a scorrimento 74HC595 o un array ULN2003) per ridurre ulteriormente il numero di pin. Il firmware manterrebbe un contatore, convertirebbe le cifre delle decine e delle unità in pattern a 7 segmenti, e abiliterebbe alternativamente la Cifra 1 e la Cifra 2 mentre invia il pattern di segmento corrispondente, creando un display a due cifre stabile.
11. Introduzione al Principio Tecnologico

Il LTD-5250JD è basato sulla tecnologia semiconduttore in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Questo materiale è un semiconduttore a bandgap diretto cresciuto epitassialmente su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs), che in questo caso non è trasparente. Quando una tensione diretta che supera l'energia di bandgap del materiale viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia di bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, che è nella regione del rosso iper (~639-650 nm). Il frontale grigio agisce come un filtro per migliorare il contrasto, e i segmenti sono formati dai chip LED modellati dietro le marcature bianche. La configurazione ad anodo comune è un design standard che semplifica l'elettronica di pilotaggio per display multi-cifra.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display LED a sette segmenti rimangano una soluzione robusta ed economica per visualizzazioni numeriche, tendenze più ampie nella tecnologia dei display continuano a evolversi. C'è una tendenza generale verso una maggiore integrazione, con l'elettronica di pilotaggio sempre più incorporata all'interno dei moduli display. L'efficienza dell'AlInGaP e di materiali correlati (come InGaN per blu/verde) continua a migliorare, permettendo display più luminosi a correnti più basse o l'uso di chip più piccoli. I package a montaggio superficiale (SMD) stanno diventando più prevalenti per l'assemblaggio automatizzato, sebbene display a foro passante come questo persistano per prototipazione, riparazione e alcune applicazioni industriali grazie alla loro robustezza e facilità di saldatura manuale. Inoltre, l'ascesa delle tecnologie di display organici a LED (OLED) e flessibili offre fattori di forma alternativi, sebbene per visualizzazioni numeriche semplici, ad alta luminosità e a basso costo, la tecnologia LED tradizionale come l'AlInGaP utilizzata qui rimane altamente competitiva e affidabile.

While seven-segment LED displays remain a robust and cost-effective solution for numeric readouts, broader trends in display technology continue to evolve. There is a general move towards higher integration, with driver electronics increasingly embedded within display modules. The efficiency of AlInGaP and related materials (like InGaN for blue/green) continues to improve, allowing for brighter displays at lower currents or the use of smaller chips. Surface-mount device (SMD) packages are becoming more prevalent for automated assembly, though through-hole displays like this one persist for prototyping, repair, and certain industrial applications due to their robustness and ease of hand-soldering. Furthermore, the rise of organic LED (OLED) and flexible display technologies offers alternative form factors, though for simple, high-brightness, low-cost numeric displays, traditional LED technology like the AlInGaP used here remains highly competitive and reliable.