Scheda Tecnica Display LED LTS-6980HR - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Tensione Diretta 2.6V - Colore Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-6980HR è un modulo display LED numerico a sette segmenti ad alte prestazioni. La sua funzione principale è fornire indicazioni numeriche chiare e luminose in una varietà di apparecchiature elettroniche. La tecnologia di base utilizza chip LED avanzati, specificamente GaP epi su substrato GaP e AlInGaP su substrato GaAs non trasparente, per ottenere la caratteristica emissione rossa ad alta efficienza. Il dispositivo presenta una facciata rossa e segmenti rossi, garantendo un eccellente contrasto e visibilità.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il display è progettato con diverse caratteristiche chiave che lo rendono adatto per applicazioni impegnative:

• Altezza Cifra 0.56 Pollici (14.22 mm):Fornisce una dimensione del carattere facilmente leggibile a distanza, ideale per pannelli strumentazione, controlli industriali ed elettronica di consumo.
• Segmenti Continui e Uniformi:I segmenti sono progettati per una coerenza visiva, eliminando spazi vuoti o irregolarità che possono compromettere la leggibilità.
• Basso Requisito di Potenza:Progettato per l'efficienza, consente l'integrazione in dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico.
• Alta Luminosità & Alto Contrasto:La combinazione di emissione rossa brillante e una facciata rossa crea un display ad alto contrasto che rimane visibile in varie condizioni di illuminazione ambientale.
• Ampio Angolo di Visione:Il design ottico garantisce che i caratteri visualizzati rimangano leggibili anche se osservati da angoli fuori asse.
• Affidabilità allo Stato Solido:Essendo un dispositivo a LED, offre una lunga vita operativa, resistenza agli urti e tolleranza alle vibrazioni rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione.
• Categorizzato per Intensità Luminosa:I dispositivi sono suddivisi in lotti in base alla loro emissione luminosa, consentendo ai progettisti di selezionare unità con luminosità uniforme per display multi-cifra.
• Pacchetto Senza Piombo (Conforme RoHS):Prodotto in conformità con le normative ambientali, adatto per i mercati globali.

1.2 Configurazione del Dispositivo

Il LTS-6980HR è configurato come display a catodo comune. Ciò significa che i catodi di tutti i segmenti LED sono collegati internamente insieme. Il numero di parte specifico denota un display rosso con punto decimale a destra. Pilotare un display a catodo comune richiede tipicamente di collegare il/i pin del catodo comune a massa e applicare una tensione positiva (attraverso una resistenza limitatrice di corrente) ai singoli pin anodici corrispondenti ai segmenti da illuminare.

2. Parametri Tecnici: Analisi Obiettiva Approfondita

Questa sezione fornisce una scomposizione dettagliata e obiettiva dei limiti operativi e delle caratteristiche prestazionali del dispositivo. Comprendere questi parametri è fondamentale per un design del circuito affidabile e per garantire che il display operi entro la sua vita utile specificata.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito e dovrebbe essere evitato nell'uso normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 75 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e degrado accelerato del chip LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:100 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo valore è per brevi impulsi ad alta corrente utilizzati negli schemi di multiplexing, non per il funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente al tasso di 0.33 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) aumenta sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe approssimativamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo può essere stoccato o operato in questo intervallo completo.
• Condizione di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a onda con il bagno di saldatura a 1/16 di pollice (≈1.6mm) sotto il piano di appoggio per 3 secondi a 260°C. La temperatura del corpo del dispositivo stesso non deve superare la temperatura massima nominale durante l'assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri prestazionali tipici misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C). Definiscono come si comporterà il dispositivo in un circuito progettato correttamente.

• Intensità Luminosa Media (Iv):Varia da 800 µcd (minimo) a 2400 µcd (tipico) quando pilotato con una corrente diretta (IF) di 10 mA. Questa è la misura primaria della luminosità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):Tipicamente 635 nm a IF=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Tipicamente 40 nm. Indica la purezza spettrale; una mezza larghezza più stretta significa una luce più monocromatica (colore puro).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Tipicamente 623 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore della luce.
• Tensione Diretta per Segmento (VF):Varia da 2.0 V (minimo) a 2.6 V (tipico) a IF=20mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire tensione sufficiente per ottenere la corrente desiderata in questo intervallo. È indicata una tolleranza di ±0.1V.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):Massimo 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è progettato per il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (Iv-m):Massimo 2:1 tra i segmenti a IF=10mA. Ciò garantisce uniformità nella luminosità tra tutti i segmenti di una singola cifra.
• Diafonia:Specificata come ≤ 2.5%. Si riferisce all'illuminazione indesiderata di un segmento dovuta a dispersione elettrica o accoppiamento ottico quando un segmento adiacente è pilotato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sonocategorizzati per intensità luminosa. Questo è un aspetto critico per il controllo qualità e la progettazione. Nella produzione di LED, ci sono variazioni naturali nell'emissione. Per garantire coerenza nei prodotti finali, i LED vengono testati e suddivisi in diversi "bin" in base a parametri specifici.

Per il LTS-6980HR, il criterio principale di binning è l'intensità luminosa (Iv). Quando si progetta un'applicazione che utilizza due o più di questi display insieme (es. un contatore multi-cifra), èaltamente consigliato selezionare display dallo stesso bin di intensità. L'uso di display da bin diversi può risultare in differenze evidenti di luminosità tra le cifre, portando a un aspetto irregolare e non professionale. I progettisti dovrebbero consultare il proprio fornitore per specificare i requisiti di bin per i loro ordini, per evitare questo problema di "disuniformità della tonalità", come avvertito nelle note applicative.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche curve di prestazione per un tale dispositivo includerebbero:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva non lineare mostra la relazione tra la tensione applicata al LED e la corrente risultante. È essenziale per selezionare il valore appropriato della resistenza limitatrice di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente di pilotaggio. È generalmente lineare in un intervallo ma satura ad alte correnti.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Evidenzia l'importanza della gestione termica, specialmente quando si opera ad alte correnti o in ambienti caldi.
• Distribuzione della Potenza Spettrale:Un grafico che mostra la potenza ottica relativa emessa attraverso lo spettro di lunghezze d'onda, centrato attorno alle lunghezze d'onda dominante e di picco.

Queste curve consentono ai progettisti di prevedere le prestazioni in condizioni non standard (correnti diverse, temperature) e ottimizzare il loro design per efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Pacchetto e Tolleranze

Il display ha un ingombro fisico definito. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri.
• La tolleranza generale è ±0.25 mm salvo diversa specifica.
• La tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0.4 mm.
• Sono in atto controlli qualità specifici per la facciata del display: materiale estraneo su un segmento deve essere ≤10 mils, contaminazione da inchiostro sulla superficie ≤20 mils, e bolle all'interno di un segmento ≤10 mils.
• La flessione del riflettore deve essere ≤ 1% della sua lunghezza.
• È consigliato un diametro foro scheda a circuito stampato (PCB) di 1.0 mm per i pin.

5.2 Configurazione dei Pin e Schema Circuitale

Il dispositivo ha una configurazione standard a 10 pin in fila singola. Lo schema circuitale interno mostra un'architettura a catodo comune. Il pinout è il seguente:

• Pin 1: Anodo per il segmento E
• Pin 2: Anodo per il segmento D
• Pin 3: Catodo Comune 1
• Pin 4: Anodo per il segmento C
• Pin 5: Anodo per il Punto Decimale Destro (R.D.P.)
• Pin 6: Anodo per il segmento B
• Pin 7: Anodo per il segmento A
• Pin 8: Catodo Comune 2
• Pin 9: Anodo per il segmento F
• Pin 10: Anodo per il segmento G

Entrambi i pin del catodo comune (3 e 8) sono collegati internamente. Collegare uno o entrambi a massa abiliterà il display.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Stoccaggio

6.1 Saldatura e Assemblaggio

È specificata la condizione massima di rifusione della saldatura. Durante l'assemblaggio:

• Evitare di utilizzare utensili o metodi inadatti che applicano una forza anomala al corpo del display, poiché ciò può causare danni fisici.
• Se viene applicato un film decorativo o una sovrapposizione sulla superficie del display utilizzando un adesivo sensibile alla pressione, non è consigliato lasciare che questo lato del film sia a stretto contatto con il pannello frontale o il coperchio. Una forza esterna potrebbe causare lo spostamento del film dalla sua posizione originale.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è essenziale per prevenire il degrado, in particolare l'ossidazione dei pin.

• Stoccaggio Standard (nell'imballaggio originale):Temperatura: 5°C a 30°C. Umidità: Inferiore al 60% RH.
• Se queste condizioni non sono soddisfatte, può verificarsi ossidazione dei pin, richiedendo una nuova placcatura prima dell'uso. Lo stoccaggio a lungo termine di grandi scorte è sconsigliato.
• Se la busta barriera all'umidità viene aperta per più di 6 mesi, è consigliato cuocere i dispositivi a 60°C per 48 ore e completare l'assemblaggio entro una settimana.

7. Raccomandazioni Applicative e Considerazioni di Progettazione

Il LTS-6980HR è destinato a apparecchiature elettroniche ordinarie in applicazioni d'ufficio, di comunicazione e domestiche. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (aviazione, medicale, ecc.), si consiglia una consultazione specifica.

7.1 Best Practice per il Design del Circuito

• Rispettare i Valori Massimi Assoluti:Il design del circuito deve rispettare rigorosamente i limiti per corrente, potenza e temperatura.
• Prevenire il Sovra-pilotaggio:Corrente eccessiva o alta temperatura operativa causeranno un grave degrado dell'emissione luminosa o un guasto prematuro.
• Proteggere da Tensione Inversa e Transienti:Il circuito di pilotaggio dovrebbe includere protezione (es. diodi) per prevenire danni da tensioni inverse o picchi di tensione durante l'accensione/spegnimento.
• Utilizzare il Pilotaggio a Corrente Costante:Questo è il metodo consigliato per garantire intensità luminosa e colore uniformi, indipendentemente dalle variazioni della tensione diretta.
• Considerare l'Intervallo della Tensione Diretta:Il circuito deve essere progettato per fornire la corrente di pilotaggio desiderata anche quando la VF del LED è al valore massimo specificato (2.6V tipico + tolleranza).
• Derating Termico:La corrente operativa scelta deve essere sicura per la massima temperatura ambiente prevista, considerando il fattore di derating della corrente di 0.33 mA/°C.
• Evitare la Polarizzazione Inversa:Anche piccole polarizzazioni inverse possono causare migrazione metallica all'interno del chip LED, aumentando la corrente di dispersione o causando un cortocircuito.
• Gestire le Condizioni Ambientali:Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti ad alta umidità per prevenire la formazione di condensa sul display.

7.2 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ben adatto per una vasta gamma di applicazioni che richiedono indicazione numerica chiara e affidabile, incluse ma non limitate a:

• Apparecchiature di test e misurazione (multimetri, frequenzimetri)
• Pannelli di controllo industriali e timer di processo
• Elettrodomestici (microonde, forni, apparecchi audio)
• Terminali punto vendita e calcolatrici
• Quadranti e display per il mercato dei ricambi auto

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene un confronto diretto con parti specifiche della concorrenza non sia fornito nella scheda tecnica, le specifiche del LTS-6980HR lo posizionano in modo competitivo. I suoi differenziatori chiave probabilmente includono:

• Tecnologia dei Materiali:L'uso delle tecnologie di chip sia GaP che AlInGaP può offrire un equilibrio di prestazioni, potenzialmente fornendo buona efficienza e un punto di colore rosso desiderabile.
• Alta Luminosità & Contrasto:L'intervallo di intensità luminosa specificato (fino a 2400 µcd @10mA) e il design rosso su rosso sono mirati ad applicazioni che richiedono un'eccellente visibilità.
• Costruzione Robusta e Specifiche:Valori nominali dettagliati per potenza, derating della corrente e tolleranza ambientale suggeriscono un design focalizzato sull'affidabilità.
• Guida Applicativa Completa:L'inclusione di avvertenze dettagliate e linee guida per lo stoccaggio assiste i progettisti nell'implementare correttamente il dispositivo, potenzialmente riducendo i guasti sul campo.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (635nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (623nm)?

R1: La lunghezza d'onda di picco è dove la potenza ottica è fisicamente più alta. La lunghezza d'onda dominante è un valore calcolato basato sulla percezione del colore umano (standard CIE) che meglio rappresenta il colore che vediamo. È comune che differiscano leggermente.

D2: Posso pilotare questo display direttamente con un pin di un microcontrollore a 5V?

R2: No. Devi utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ogni anodo di segmento. Il valore dipende dalla tua tensione di alimentazione (es. 5V), dalla tensione diretta del LED (~2.0-2.6V) e dalla corrente diretta desiderata (es. 10-20mA). Ad esempio, a 5V, Vf 2.3V e 15mA: R = (5V - 2.3V) / 0.015A ≈ 180 Ω.

D3: Perché ci sono due pin di catodo comune (3 e 8)?

R3: Sono collegati internamente. Questo design consente un routing del layout PCB più flessibile o può essere utilizzato per dividere la corrente di massa se si pilotano tutti i segmenti contemporaneamente con alta corrente, potenzialmente migliorando le prestazioni.

D4: Cosa significa "Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa ≤ 2:1"?

R4: Significa che all'interno di un singolo dispositivo, il segmento più luminoso non sarà più del doppio più luminoso del segmento più debole quando pilotato nelle stesse condizioni. Ciò garantisce uniformità.

D5: Quanto è critica la specifica di umidità di stoccaggio?

R5: Molto critica per lo stoccaggio a lungo termine. L'esposizione ad alta umidità può portare all'ossidazione dei pin stagnati, risultando in una scarsa saldabilità. Seguire le raccomandazioni di stoccaggio e cottura è essenziale per un assemblaggio affidabile.

10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Display Voltmetro a 4 Cifre.

Un progettista sta creando un voltmetro digitale da banco. Seleziona quattro display LTS-6980HR. I passaggi chiave di progettazione basati su questa scheda tecnica includerebbero:

1. Metodo di Pilotaggio:Per minimizzare i pin I/O del microcontrollore, scelgono il multiplexing. Collegano tutti gli anodi di segmento corrispondenti (A, B, C...) dei quattro display insieme. I pin del catodo comune di ciascun display sono collegati a un transistor separato controllato dal MCU.
2. Calcolo della Corrente:Per una buona visibilità, mirano a 15mA per segmento. Utilizzando la Vf massima di 2.6V e un'alimentazione a 5V, calcolano la resistenza limitatrice di corrente nel caso peggiore: R_min = (5V - 2.6V) / 0.015A ≈ 160 Ω. Scelgono una resistenza standard da 150 Ω, sapendo che la corrente effettiva varierà leggermente con la Vf.
3. Controllo della Corrente di Picco:In un design multiplexato, ogni cifra è accesa solo per 1/4 del tempo (ciclo di lavoro 25%). Per ottenere unacorrente mediadi 15mA, lacorrente di piccodurante il suo tempo di ON deve essere 15mA / 0.25 = 60mA. Devono verificare che questo impulso di 60mA sia entro il valore nominale di corrente di picco di 100mA e che il ciclo di lavoro sia ≤10% se si avvicina a 100mA.
4. Considerazione Termica:Si prevede che l'involucro raggiunga un massimo di 50°C. La corrente continua deratata per segmento è: 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 16.75 mA. La loro corrente di progetto di 15mA (media) è sicura.
5. Approvvigionamento:Specificano al loro fornitore che tutti e quattro i display devono provenire dallo stesso bin di intensità luminosa per garantire una luminosità uniforme su tutta la lettura.
6. Layout PCB:Utilizzano i fori consigliati da 1.0mm per i pin e si assicurano che il layout non metta sotto stress meccanico il corpo del display.

11. Principio di Funzionamento

Il LTS-6980HR opera sul principio fondamentale dell'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. Quando una tensione diretta sufficiente viene applicata attraverso la giunzione p-n di un chip LED (superando la sua tensione di banda), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il colore specifico (lunghezza d'onda) della luce emessa è determinato dall'energia di banda del materiale semiconduttore. In questo dispositivo, i materiali GaP e AlInGaP sono utilizzati per produrre luce rossa. I sette segmenti sono singoli LED disposti in un modello a otto. Applicando selettivamente corrente a diverse combinazioni di questi segmenti, si possono formare i numeri 0-9 e alcune lettere.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il LTS-6980HR rappresenta una tecnologia di display a segmenti matura e affidabile. Nel contesto più ampio delle tendenze della tecnologia di visualizzazione:

• Vantaggio allo Stato Solido:I display LED continuano a mantenere vantaggi in ambienti che richiedono robustezza, ampio intervallo di temperatura operativa e lunga vita, rispetto a LCD o VFD.
• Evoluzione dei Materiali:L'uso di AlInGaP rappresenta un progresso rispetto ai vecchi LED GaAsP, offrendo maggiore efficienza e migliore stabilità del colore.
• Niche di Mercato:Mentre gli OLED a matrice di punti e gli LCD offrono maggiore flessibilità per grafica e alfanumerici, i display LED a 7 segmenti rimangono la scelta ottimale per le letture numeriche dedicate grazie alla loro semplicità, alta luminosità, basso costo ed eccellente leggibilità alla luce solare diretta o in condizioni di oscurità.
• Tendenze di Integrazione:C'è una tendenza verso versioni a montaggio superficiale (SMD) di tali display per l'assemblaggio automatizzato. Il design a foro passante del LTS-6980HR è adatto per applicazioni dove l'assemblaggio o la riparazione manuale sono comuni, o dove è necessario un maggiore handling di potenza.
• Integrazione del Driver:I design moderni spesso accoppiano display discreti come questo con circuiti integrati driver LED dedicati che gestiscono il multiplexing, la regolazione della corrente e l'interfacciamento, semplificando il software e l'hardware del microcontrollore.