Scheda Tecnica Display a 7 Segmenti ELD-426UYOWB/S530-A3 - Altezza Cifra 10.16mm - LED Arancione 605nm - 2.4V Max - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'ELD-426UYOWB/S530-A3 è un display alfanumerico a sette segmenti a montaggio a foro passante, progettato per visualizzazioni digitali nitide. Presenta dimensioni industriali standard con un'altezza della cifra di 10,16 mm (0,4 pollici), rendendolo adatto per applicazioni in cui è necessario presentare informazioni numeriche di medie dimensioni o alfanumeriche limitate. Il dispositivo è costruito con segmenti a emissione di luce bianca su una superficie di sfondo nera, che garantisce un elevato contrasto e un'ottima leggibilità anche in condizioni ambientali fortemente illuminate. Questa scelta progettuale riduce al minimo i riflessi e migliora la capacità dell'utente di distinguere i caratteri illuminati.

La tecnologia di base utilizza materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per i chip emettitori di luce. Questo materiale è efficiente nella produzione di luce nello spettro arancione-rosso. La luce arancione emessa, con una lunghezza d'onda dominante di 605 nm, offre una buona visibilità ed è spesso scelta per pannelli indicatori e strumentazione. La resina utilizzata per l'incapsulamento è di tipo diffusivo bianco, che aiuta a distribuire uniformemente la luce proveniente dai singoli segmenti LED, creando un aspetto uniforme e coerente su tutte le parti del carattere.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il display offre diversi vantaggi chiave per progettisti e produttori. La sua caratteristica principale è il basso consumo energetico, fondamentale per dispositivi alimentati a batteria o sistemi in cui l'efficienza energetica è una priorità. I componenti sono categorizzati (binning) per intensità luminosa. Ciò significa che i display vengono ordinati ed etichettati in base alla loro emissione luminosa misurata, consentendo una coerenza nella luminosità tra più unità in un singolo prodotto, essenziale per display multi-cifra o pannelli che utilizzano diversi componenti di questo tipo.

Il dispositivo è conforme alle direttive Pb-free e RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto all'uso in prodotti venduti in mercati con normative ambientali rigorose. Il suo design a foro passante fornisce connessioni meccaniche robuste, garantendo affidabilità per applicazioni soggette a vibrazioni o stress fisici. L'impronta standard industriale assicura la compatibilità con i layout PCB comuni e le attrezzature di inserimento automatizzate.

1.2 Applicazioni Target e Mercato

Questo display a sette segmenti è destinato a un'ampia gamma di applicazioni elettroniche che richiedono un'interfaccia numerica affidabile e chiara. I suoi principali domini di applicazione includono elettrodomestici, come forni, microonde, lavatrici e condizionatori d'aria, dove può visualizzare impostazioni, timer o codici di stato. È altrettanto adatto per pannelli strumenti in apparecchiature industriali, cruscotti automobilistici (per display secondari) e dispositivi di test e misura.

Un'altra applicazione significativa è nei display digitali per bilance, contatori, timer e semplici pannelli di controllo. Il colore arancione è spesso preferito in ambienti in cui il display deve essere facilmente distinguibile o dove funge da indicatore di avviso o stato. La robustezza e le dimensioni standard lo rendono una scelta versatile sia per prodotti elettronici consumer che industriali.

2. Parametri e Specifiche Tecniche

Una comprensione dettagliata dei limiti e delle caratteristiche operative del dispositivo è cruciale per un progetto di circuito affidabile e prestazioni a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi valori non devono mai essere superati, nemmeno momentaneamente, durante il funzionamento o la manipolazione. Per l'ELD-426UYOWB/S530-A3, la massima tensione inversa (V_R) è 5V. L'applicazione di una tensione inversa superiore può danneggiare la giunzione LED. La massima corrente diretta continua (I_F) è 25 mA. Superare questa corrente genererà un calore eccessivo, degradando la struttura interna del LED e riducendone la durata.

Per il funzionamento in impulso, è consentita una corrente diretta di picco (I_FP) più elevata di 60 mA, ma solo in condizioni specifiche: un ciclo di lavoro di 1/10 (10%) e una frequenza di 1 kHz. Ciò consente brevi periodi di luminosità più elevata. La massima dissipazione di potenza (P_d) è 60 mW, calcolata come prodotto della tensione diretta e della corrente. Il dispositivo è classificato per funzionare (T_opr) tra -40°C e +85°C, rendendolo adatto per ambienti ostili. La temperatura di conservazione (T_stg) può variare da -40°C a +100°C. La temperatura di saldatura (T_sol) non deve superare i 260°C e il tempo di contatto del saldatore deve essere di 5 secondi o meno per prevenire danni termici al package plastico e ai collegamenti interni.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Queste caratteristiche sono misurate in condizioni di test standard (Ta=25°C) e rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo. L'intensità luminosa (I_v) ha un valore tipico di 12,5 mcd quando pilotata con una corrente diretta (I_F) di 10 mA, con un valore minimo specificato di 5,6 mcd. È importante notare che la scheda tecnica specifica che questo è un valore medio misurato su un segmento a 7. La tolleranza per l'intensità luminosa è ±10%.

Le caratteristiche spettrali definiscono il colore della luce emessa. La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è tipicamente 611 nm, mentre la lunghezza d'onda dominante (λ_d), che si correla più strettamente con il colore percepito, è tipicamente 605 nm (arancione). La larghezza di banda della radiazione spettrale (Δλ) è tipicamente 17 nm, indicando la distribuzione delle lunghezze d'onda emesse. La tensione diretta (V_F) è tipicamente 2,0V con un massimo di 2,4V a I_F=20mA, con una tolleranza di ±0,1V. La corrente inversa (I_R) è molto bassa, con un massimo di 100 µA a V_R=5V.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale (intensità luminosa relativa vs. lunghezza d'onda) mostrerebbe un singolo picco centrato intorno a 611 nm (tipico) con una larghezza di circa 17 nm a metà dell'intensità massima (FWHM). Ciò conferma l'output monocromatico arancione del materiale AlGaInP. Non dovrebbero esserci picchi secondari significativi, indicando un'emissione di colore puro. La forma di questa curva è importante per applicazioni in cui è coinvolta la coerenza del colore o il filtraggio di lunghezze d'onda specifiche.

3.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La curva I-V illustra le caratteristiche di diodo dei segmenti LED. È non lineare. A correnti molto basse, la tensione è minima. All'aumentare della corrente, la tensione diretta aumenta bruscamente e poi aumenta più gradualmente nel tipico intervallo operativo (circa 2,0V a 20 mA). Questa curva è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente. Una piccola variazione della tensione di pilotaggio può portare a una grande variazione della corrente, motivo per cui i LED sono tipicamente pilotati con sorgenti di corrente costante o circuiti con resistenze in serie appropriate.

3.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa è una delle curve più critiche per l'affidabilità. Mostra la massima corrente diretta continua consentita in funzione della temperatura ambiente. A 25°C, sono consentiti tutti i 25 mA. All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente massima consentita deve essere ridotta linearmente. Ciò perché la temperatura di giunzione interna del LED aumenta sia con il calore ambientale che con l'autoriscaldamento dovuto alla corrente. Superare la temperatura di giunzione sicura riduce drasticamente l'emissione luminosa e la durata. La curva mostra tipicamente la corrente che scende a zero alla massima temperatura di giunzione, collegata alla massima temperatura ambiente operativa di 85°C. I progettisti devono assicurarsi che il punto operativo (temperatura ambiente + corrente di pilotaggio) rientri nell'area sicura definita da questa curva.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il disegno meccanico fornisce le esatte dimensioni fisiche del display. Le misure chiave includono l'altezza, la larghezza e la profondità complessive del package, la spaziatura tra i pin, il diametro e la posizione dei pin, e le dimensioni e la posizione della finestra della cifra. Il disegno specifica che le tolleranze sono ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Tutte le dimensioni sono in millimetri (mm). Queste informazioni sono vitali per il layout del PCB (progetto dell'impronta), per garantire un corretto montaggio all'interno del contenitore del prodotto e per i processi di assemblaggio automatizzati.

4.2 Pinout e Schema Circuitale Interno

Lo schema circuitale interno mostra la connessione elettrica dei singoli segmenti LED (a, b, c, d, e, f, g, e spesso un punto decimale DP) ai pin esterni. Per una configurazione a catodo comune o anodo comune, indica quale pin è la connessione comune. Questo diagramma è essenziale per cablare correttamente il display al circuito di pilotaggio (ad es., un microcontrollore o un IC decodificatore). Collegare il pin comune in modo errato impedirà l'accensione del display.

5. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

5.1 Raccomandazioni per la Saldatura

La scheda tecnica specifica una temperatura massima di saldatura di 260°C con un tempo di contatto di 5 secondi o meno. Questo vale sia per i processi di saldatura manuale che a onda. Un'esposizione prolungata ad alte temperature può fondere il package plastico, danneggiare i collegamenti interni a filo o degradare il chip LED. Si raccomanda di utilizzare un saldatore a temperatura controllata e di consentire un adeguato tempo di raffreddamento tra la saldatura di più pin. Per la saldatura a onda, il profilo (preriscaldamento, stabilizzazione, temperatura di picco, raffreddamento) deve essere controllato per rimanere entro questi limiti.

5.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

I LED sono dispositivi semiconduttori e sono sensibili alle scariche elettrostatiche. L'ESD può causare guasti immediati o danni latenti che riducono l'affidabilità a lungo termine. La scheda tecnica raccomanda vivamente diverse misure anti-ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio: gli operatori dovrebbero indossare braccialetti antistatici collegati a terra e lavorare su tappetini ESD-safe. Le postazioni di lavoro, gli strumenti e le attrezzature dovrebbero essere correttamente messi a terra. Si raccomanda l'uso di ionizzatori per neutralizzare le cariche statiche sui materiali non conduttivi. Anche il circuito di pilotaggio dovrebbe includere protezioni contro i sovratensioni che potrebbero verificarsi durante il funzionamento.

5.3 Precauzioni per il Funzionamento Elettrico

I LED devono essere operati in polarizzazione diretta. Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per garantire che nessuna tensione inversa significativa venga applicata ai segmenti LED, anche quando dovrebbero essere spenti. L'applicazione continua di tensione inversa, anche al di sotto del massimo assoluto di 5V, può causare elettromigrazione all'interno del materiale semiconduttore, portando a un aumento della corrente di dispersione e al guasto finale. Questo viene spesso affrontato nella progettazione del circuito assicurandosi che il driver IC o il transistor possa applicare solo una tensione diretta o una tensione inversa molto piccola quando spento.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è imballato in tubi per la manipolazione automatizzata. Il processo di imballaggio standard è: 25 pezzi per tubo, 64 tubi per scatola e 4 scatole per cartone master. Ciò fa un totale di 6.400 pezzi per cartone. L'imballaggio in tubo protegge i pin dalla piegatura e la faccia del display dai graffi durante il trasporto e lo stoccaggio.

6.2 Spiegazione delle Etichette

Le etichette di imballaggio contengono diversi codici per l'identificazione e la tracciabilità. I campi chiave includono: CPN (Numero di Parte del Cliente), P/N (Numero di Parte del Produttore: ELD-426UYOWB/S530-A3), QTY (Quantità di Imballaggio), CAT (Classe/Categoria di Intensità Luminosa) e LOT No (Numero di Lotto per tracciabilità). Comprendere queste etichette è importante per la gestione dell'inventario, il controllo qualità e per garantire che il componente corretto venga utilizzato nella produzione.

7. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

7.1 Limitazione della Corrente e Pilotaggio

Il metodo più comune per pilotare un display a 7 segmenti a una cifra come questo è utilizzare una resistenza in serie per ogni segmento (o una singola resistenza sul pin comune per progetti multiplexati). Il valore della resistenza è calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_supply- V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una V_Ftipica di 2,0V e una I_Fdesiderata di 10 mA, la resistenza sarebbe (5 - 2,0) / 0,01 = 300 Ohm. Una resistenza da 330 Ohm sarebbe una scelta standard. Per il multiplexing multi-cifra, viene utilizzato un driver IC (come un registro a scorrimento 74HC595 o un driver LED dedicato) per controllare rapidamente i segmenti e la selezione della cifra, riducendo il numero di pin del microcontrollore richiesti.

7.2 Gestione Termica

Sebbene sia un dispositivo a bassa potenza, le considerazioni termiche sono comunque importanti per la longevità, specialmente in applicazioni ad alta temperatura ambiente o quando si pilota vicino alla corrente massima. Garantire un adeguato flusso d'aria attorno al display sul PCB può aiutare. Il PCB stesso può fungere da dissipatore di calore per i pin. Per applicazioni critiche, fare riferimento alla curva di derating della corrente diretta e far funzionare il LED a una corrente inferiore se la temperatura ambiente è elevata.

7.3 Considerazioni Ottiche

Lo sfondo nero fornisce un elevato contrasto. Quando si progetta il pannello frontale o la lente che copre il display, considerare materiali e rivestimenti che minimizzino riflessi e abbagliamenti per mantenere la leggibilità. L'angolo di visione del display (implicito dalla resina diffusiva) è tipicamente ampio, ma questo dovrebbe essere verificato se la visione fuori asse è critica. Il colore arancione potrebbe essere filtrato o apparire diversamente dietro filtri colorati o vetri fumé, quindi si consiglia di testare nell'assemblaggio finale.

8. Confronto Tecnico e Selezione

Quando si seleziona un display a sette segmenti, i principali fattori di differenziazione includono l'altezza della cifra, il colore, la luminosità (intensità luminosa), la tensione diretta, il consumo energetico e il tipo di package (a foro passante vs. SMD). I principali vantaggi dell'ELD-426UYOWB/S530-A3 sono le sue dimensioni standard da 0,4", il colore arancione per un'elevata visibilità, l'intensità luminosa categorizzata per coerenza e la robusta costruzione a foro passante. Rispetto ai display SMD più piccoli, è più facile da prototipare e può essere più adatto per applicazioni che richiedono una maggiore durabilità. Rispetto ad altri colori, l'arancione spesso ha una luminosità percepita più elevata a livelli di corrente inferiori rispetto al rosso o al verde in alcuni materiali semiconduttori e può essere più visibile in determinate condizioni di illuminazione.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è lo scopo della categorizzazione dell'intensità luminosa (CAT)?

La categorizzazione garantisce l'uniformità della luminosità. I display con lo stesso codice CAT avranno un'emissione luminosa simile. Questo è cruciale quando si utilizzano più display affiancati (ad es., un orologio a 4 cifre) per evitare differenze di luminosità evidenti tra le cifre, che apparirebbero poco professionali.

9.2 Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore?

Non è consigliabile pilotare un segmento LED direttamente da un pin GPIO standard di un microcontrollore. Il tipico pin GPIO può erogare o assorbire solo 20-25 mA, che è il massimo assoluto per un segmento. Pilotare un segmento alla corrente massima non lascia margine e rischia di danneggiare il microcontrollore se più segmenti vengono accidentalmente accesi. Inoltre, la corrente totale per una cifra completamente illuminata (tutti e 7 i segmenti) supererebbe di gran lunga le capacità di un microcontrollore. Utilizzare sempre una resistenza in serie e/o un driver IC (transistor, buffer, driver LED dedicato).

9.3 Cosa significa "Pb free e conforme RoHS"?

Ciò significa che il dispositivo è fabbricato senza l'uso di piombo (Pb) nella sua placcatura di saldatura o in altri materiali, ed è conforme alla direttiva dell'Unione Europea sulla Restrizione delle Sostanze Pericolose. Ciò rende il componente adatto all'uso in prodotti venduti nella maggior parte dei mercati globali, che hanno adottato normative ambientali simili.

9.4 Come determino il pin comune (anodo o catodo)?

Lo schema circuitale interno nella sezione delle dimensioni del package della scheda tecnica mostrerà chiaramente il pinout. Indicherà quale pin è collegato a tutti gli anodi (anodo comune) o a tutti i catodi (catodo comune) dei LED dei segmenti. È necessario conoscerlo per progettare correttamente il circuito di pilotaggio. Se il diagramma non è disponibile, è possibile utilizzare un semplice test con un'alimentazione a corrente limitata (ad es., 3V con una resistenza da 1k in serie) per testare le coppie di pin.