Scheda Tecnica Display a LED LTD-5307AG - Altezza Cifra 0.56 Pollici (14.22mm) - Segmenti Verdi - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-5307AG è un modulo display LED a 7 segmenti, monocifra, ad alte prestazioni. La sua funzione principale è fornire un output numerico o alfanumerico limitato, chiaro e luminoso, nei dispositivi elettronici. Le principali aree di applicazione includono pannelli strumentazione, display per elettronica di consumo, indicatori per controlli industriali e apparecchiature di test dove è richiesto un indicatore numerico compatto, affidabile e facilmente leggibile.

Il posizionamento chiave del dispositivo risiede nel suo equilibrio tra dimensioni, leggibilità ed efficienza energetica. È progettato per ingegneri e sviluppatori di prodotto che necessitano di un componente display affidabile che si integri perfettamente nei circuiti digitali senza richiedere elettronica di pilotaggio complessa, grazie alla sua semplice configurazione a catodo comune.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. Il dispositivo utilizza chip LED al Fosfuro di Gallio (GaP) su un substrato di GaP trasparente, una tecnologia collaudata per produrre un'emissione di luce verde efficiente.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da 800 μcd (min) a 2400 μcd (tip.) quando pilotata con una corrente diretta (I_F) di 10mA. Questo parametro definisce la luminosità percepita. Il valore tipico di 2400 μcd indica un display luminoso adatto ad ambienti ben illuminati.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_p):565 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale il LED emette la massima potenza ottica, collocandola saldamente nella regione verde dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):569 nm. Questa lunghezza d'onda corrisponde al colore percepito dall'occhio umano, un verde leggermente tendente al giallo.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):30 nm. Questo valore indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Un valore di 30 nm è tipico per i LED GaP verdi standard, risultando in un colore verde saturo.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Massimo 2:1. Questa specifica critica garantisce l'uniformità visiva sul display. Significa che la luminosità del segmento più debole non sarà inferiore alla metà della luminosità del segmento più luminoso nelle stesse condizioni di pilotaggio, prevenendo un aspetto irregolare.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono l'interfaccia tra il display e il circuito di pilotaggio.

• Tensione Diretta per Segmento (V_F):Tipicamente 2.6V, con un massimo di 2.6V a I_F=20mA. Questo è un parametro cruciale per progettare il valore della resistenza limitatrice di corrente in serie con ogni segmento. Utilizzando un'alimentazione logica standard a 5V, un valore tipico della resistenza limitatrice sarebbe (5V - 2.6V) / 0.02A = 120Ω.
• Corrente Diretta Continua per Segmento (I_F):Massimo 25 mA. Superare questa corrente ridurrà la durata di vita e l'output luminoso del LED. La scheda tecnica fornisce un fattore di derating lineare di 0.28 mA/°C sopra i 25°C di temperatura ambiente, il che significa che la corrente massima ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 100 mA, ma solo in condizioni pulsate (larghezza impulso 0.1ms, duty cycle 1/10). Ciò consente un sovra-pilotaggio breve per ottenere una luminosità istantanea più elevata nelle applicazioni multiplexate.
• Tensione Inversa per Segmento (V_R):Massimo 5V. Applicare una tensione inversa più alta può causare un guasto immediato e catastrofico della giunzione LED.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo 100 μA a V_R=5V. Questa è la corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Non sono per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:75 mW. Questo è calcolato come V_F* I_F. Con il tipico V_Fdi 2.6V, la corrente continua massima è circa 75mW / 2.6V ≈ 28.8 mA, in linea con la corrente continua nominale di 25mA.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-35°C a +105°C. Questo ampio intervallo rende il dispositivo adatto ad applicazioni in ambienti ostili, dai congelatori industriali ai vani motore automobilistici.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-35°C a +105°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può sopportare una temperatura di saldatura di 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (≈1.6mm) sotto il piano di appoggio. Questa è una specifica standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che i dispositivi sono "Categorizzati per Intensità Luminosa". Questo indica un processo di binning in produzione. Sebbene codici bin specifici non siano forniti in questo estratto, la categorizzazione tipica per tali display prevede il raggruppamento delle unità in base alla loro intensità luminosa misurata a una corrente di prova standard (es. 10mA). Ciò garantisce ai progettisti di poter selezionare display con livelli di luminosità coerenti per i loro prodotti, o di utilizzare display dello stesso bin di intensità all'interno di un singolo prodotto per mantenere un aspetto uniforme su più cifre.

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, possiamo dedurne il contenuto e il significato standard in base ai parametri elencati:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostrerebbe la relazione esponenziale tipica di un diodo. È essenziale per comprendere la caduta di tensione ai capi del LED a varie correnti operative, cruciale per una progettazione accurata del driver.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questa curva mostra come la luminosità aumenti con la corrente. È tipicamente lineare in un intervallo prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questo grafico dimostrerebbe il derating dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione. L'efficienza del LED diminuisce con l'aumentare della temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a 565nm e la larghezza a mezza altezza di 30nm, confermando le caratteristiche del colore verde.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il dispositivo presenta un'altezza cifra di 0.56 pollici, corrispondente a 14.22 millimetri. Questa è una dimensione standard che offre un buon equilibrio tra leggibilità e consumo di spazio sulla scheda. Il disegno delle dimensioni del package (citato ma non dettagliato nel testo) mostrerebbe tipicamente la lunghezza, larghezza e altezza complessive del modulo, le dimensioni della cifra e dei segmenti e la spaziatura dei terminali. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza standard di ±0.25mm salvo diversa specifica.

5.2 Configurazione dei Pin e Circuito Interno

Il LTD-5307AG è un display a due cifre, a catodo comune, in un unico package. Viene fornita la tabella di connessione dei pin:

• Configurazione:Catodo Comune. Ciò significa che tutti i catodi (terminali negativi) per i segmenti di ciascuna cifra sono collegati insieme internamente. Per illuminare un segmento, il suo corrispondente pin anodo deve essere portato alto (attraverso una resistenza limitatrice di corrente) mentre il pin catodo comune della sua cifra viene portato a massa.
• Pinout:Il dispositivo a 18 pin ha un'assegnazione specifica per gli anodi dei segmenti A-G e del punto decimale (D.P.) per due cifre (Cifra 1 e Cifra 2), insieme ai rispettivi pin catodo comune (pin 13 e 14). I pin 1, 2, 16, 17, 18 sono contrassegnati come "Nessuna Connessione" (N.C.).
• Schema del Circuito Interno:Citato nella scheda tecnica, rappresenterebbe visivamente l'interconnessione dei 14 segmenti LED (7 per cifra) e dei due nodi catodo comune, chiarendo il layout elettrico.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Basandosi sui valori massimi assoluti:

• Saldatura:Il dispositivo è compatibile con i processi standard di assemblaggio PCB. La specifica critica è 260°C per 3 secondi a 1.6mm sotto il corpo. Per la saldatura a rifusione, un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco intorno a 260°C è accettabile, purché il tempo sopra il liquidus sia controllato.
• Maneggiamento:Durante il maneggiamento e l'assemblaggio devono essere osservate le normali precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica), poiché i chip LED sono sensibili all'elettricità statica.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare metodi e solventi compatibili con il package plastico e il riempimento epossidico del dispositivo.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

La configurazione a catodo comune è direttamente compatibile con i pin I/O standard dei microcontrollori o con IC decoder/driver (come il registro a scorrimento 74HC595 o chip driver LED dedicati). Un tipico circuito di pilotaggio prevede:

1. Collegare ogni anodo di segmento a una tensione di alimentazione positiva (es. 3.3V o 5V) attraverso una singola resistenza limitatrice di corrente.
2. Collegare i pin catodo comune a massa tramite un interruttore lato basso (es. un transistor NPN o un MOSFET). L'interruttore è controllato da un microcontrollore per selezionare quale cifra è attiva.
3. Per il multiplexing a due cifre, il microcontrollore cicla rapidamente tra l'attivazione della Cifra 1 e della Cifra 2 aggiornando di conseguenza i pattern dei segmenti. Ciò riduce significativamente il numero di pin I/O richiesti.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre resistenze in serie per ogni anodo di segmento. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione a 5V, V_F=2.6V, e I_F=10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240Ω. Una resistenza standard da 220Ω o 270Ω sarebbe appropriata.
• Frequenza di Multiplexing:Quando si multiplexano più cifre, utilizzare una frequenza di refresh sufficientemente alta per evitare lo sfarfallio visibile, tipicamente superiore a 60 Hz per cifra. Per due cifre, è consigliata una frequenza di ciclo >120 Hz.
• Gestione del Calore:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata ventilazione se si utilizzano più display in uno spazio confinato, specialmente vicino all'estremità superiore dell'intervallo di temperatura operativa.
• Angolo di Visione:La scheda tecnica evidenzia un "Ampio Angolo di Visione". Questo dovrebbe essere considerato durante la progettazione meccanica per garantire che il display sia orientato correttamente per l'utente finale.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 3.3V?

R: Possibilmente, ma devi verificare la tensione diretta. Il tipico V_Fè 2.6V. Un pin a 3.3V potrebbe fornire solo 3.3V - 2.6V = 0.7V ai capi della resistenza limitatrice, limitando la corrente massima e quindi la luminosità. È generalmente più sicuro utilizzare un circuito driver o una tensione di alimentazione più alta per il lato anodo.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (565nm) è il picco fisico dello spettro di luce emessa. La lunghezza d'onda dominante (569nm) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe dello stesso colore dell'output del LED all'occhio umano. La lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la percezione del colore.

D: Come posso ottenere una luminosità uniforme su tutti i segmenti?

R: Utilizzare valori identici di resistenza limitatrice di corrente per tutti i segmenti. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa integrato (max 2:1) garantisce che anche con correnti di pilotaggio identiche, i segmenti non varieranno in luminosità di più di un fattore due. Per applicazioni critiche, selezionare display dello stesso bin di intensità.

9. Principio di Funzionamento

Il LTD-5307AG opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione P-N semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2.1-2.6V per questo dispositivo GaP), gli elettroni del materiale di tipo N si ricombinano con le lacune del materiale di tipo P nella regione di svuotamento. Nei LED al Fosfuro di Gallio (GaP), questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente all'energia del bandgap del materiale, che si trova nella regione verde dello spettro. Il substrato di GaP trasparente permette a più di questa luce generata internamente di fuoriuscire, contribuendo a una maggiore efficienza. I segmenti specifici vengono illuminati applicando selettivamente una polarizzazione diretta all'anodo del segmento desiderato mentre si mette a massa il catodo comune della cifra corrispondente.

10. Contesto Tecnologico e Tendenze

Il LTD-5307AG rappresenta una tecnologia matura e affidabile basata sul materiale GaP. Mentre tecnologie di display più recenti come OLED, micro-LED e LED ad alta efficienza basati su InGaN offrono vantaggi in termini di gamma cromatica, efficienza e risoluzione per grafiche complesse, i tradizionali display LED a 7 segmenti come questo rimangono altamente rilevanti. I loro vantaggi includono estrema semplicità di controllo, affidabilità e longevità molto elevate, eccellente luminosità e contrasto, ampio intervallo di temperatura operativa e basso costo. Sono la scelta ottimale per applicazioni in cui solo informazioni numeriche o alfanumeriche semplici devono essere visualizzate chiaramente e affidabilmente in varie condizioni ambientali, come nei controlli industriali, dispositivi medici, cruscotti automobilistici (per funzioni secondarie) ed elettrodomestici. La tendenza in questo segmento è verso una maggiore efficienza (più output luminoso per mA), tensioni dirette più basse per essere più compatibili con la logica a bassa tensione moderna e potenzialmente dimensioni del package più piccole mantenendo o migliorando la leggibilità.