Scheda Tecnica Display a Sette Segmenti ELT-512SYGWA/S530-E2 0.56 Pollici - Dimensione 14.22mm - Tensione Diretta 2.0V - Giallo-Verde Brillante - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'ELT-512SYGWA/S530-E2 è un display alfanumerico a sette segmenti ad alta affidabilità, progettato per visualizzazioni digitali nitide in varie applicazioni elettroniche. Appartiene alla categoria dei display a foro passante, caratterizzato da un footprint industriale standard per una facile integrazione nei progetti PCB esistenti. La proposta di valore principale di questo componente risiede nella combinazione di buona visibilità, confezionamento standardizzato e conformità alle moderne normative ambientali.

Il dispositivo è costruito con una superficie grigia e segmenti bianchi diffusi. Questo design specifico migliora il contrasto e la leggibilità, specialmente in ambienti con luce ambientale intensa, rendendolo adatto per applicazioni in cui la chiarezza del display è fondamentale. Il colore emesso è un giallo-verde brillante, ottenuto grazie all'uso del materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). Questa scelta del materiale è nota per la sua efficienza e per la specifica emissione cromatica nello spettro del giallo-verde.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi primari di questo modulo display includono il suobasso consumo energetico, che è fondamentale per dispositivi alimentati a batteria o ad alta efficienza energetica. È classificato per intensità luminosa, permettendo ai progettisti di selezionare componenti con livelli di luminosità uniformi per un aspetto del pannello omogeneo. Inoltre, il dispositivo èsenza piombo e conforme alla direttiva RoHS, soddisfacendo gli standard internazionali per la restrizione delle sostanze pericolose, essenziale per la moderna produzione elettronica.

Le applicazioni target sono chiaramente orientate verso interfacce funzionali, industriali e consumer. I mercati chiave includono:

• Elettrodomestici:Timer, display di temperatura, indicatori su pannelli di controllo di forni, microonde, lavatrici, ecc.
• Quadri Strumenti:Apparecchiature di test e misura, sistemi di controllo industriale, strumenti diagnostici automobilistici (display secondari).
• Display Digitali Numerici:Qualsiasi dispositivo che richieda un'uscita numerica o alfanumerica limitata, come orologi, contatori, bilance e semplici data logger.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e termici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi limiti e caratteristiche è cruciale per una progettazione circuitale affidabile.

2.1 Valori Assoluti Massimi

I Valori Assoluti Massimi definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Queste non sono condizioni di funzionamento normale.

• Tensione Inversa (V_R):5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25 mA in CC. Questa è la massima corrente continua consentita attraverso un segmento.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. Questa corrente più elevata è ammessa solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro ≤ 10%, frequenza ≤ 1 kHz), utilizzabile per multiplexing o brevi incrementi di intensità.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. Questa è la massima potenza che può essere dissipata in sicurezza come calore, tipicamente calcolata come V_F* I_F.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +100°C (stoccaggio). L'ampio intervallo garantisce la funzionalità in ambienti ostili.
• Temperatura di Saldatura:260°C per ≤ 5 secondi. Questa guida i processi di saldatura ad onda o manuale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C) e definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Intensità Luminosa (I_v):2.8 mcd (Min), 4.5 mcd (Tip) a I_F=10mA. Questa è l'emissione luminosa media per segmento. La scheda tecnica riporta una tolleranza di ±10% su questo valore. La categorizzazione menzionata nelle caratteristiche si riferisce alla suddivisione dei dispositivi in lotti omogenei basandosi sulla I_vmisurata.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):575 nm (Tip). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):573 nm (Tip). Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore (giallo-verde).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (Tip). Questo indica l'intervallo di lunghezze d'onda emesse, centrato attorno al picco.
• Tensione Diretta (V_F):2.0V (Tip), 2.4V (Max) a I_F=20mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire almeno questa tensione. È specificata una tolleranza di ±0.1V.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (Max) a V_R=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione quando il dispositivo è polarizzato inversamente.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce curve caratteristiche tipiche essenziali per comprendere il comportamento in condizioni non standard.

3.1 Distribuzione Spettrale

La curva spettrale (Intensità Luminosa Relativa vs. Lunghezza d'Onda) mostrerebbe una distribuzione a campana centrata attorno a 575 nm con una larghezza tipica (FWHM) di 20 nm. Questo conferma il punto di colore giallo-verde e permette analisi in applicazioni sensibili a specifiche lunghezze d'onda.

3.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva è non lineare. Per un tipico LED AlGaInP, la tensione rimane relativamente bassa fino alla soglia di accensione (circa 1.8-2.0V per questo colore), dopodiché aumenta più rapidamente con la corrente. Il valore specificato di V_Fdi 2.0V a 20mA è un punto su questa curva. I progettisti la usano per calcolare i valori della resistenza di serie: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

3.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico critico mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la massima corrente sicura diminuisce linearmente da 25 mA a 25°C a 0 mA alla massima temperatura di giunzione (implicita dal punto finale della curva, probabilmente attorno a 100-110°C). Ciò è dovuto alla ridotta capacità di dissipazione del calore a temperature ambientali più elevate. Per un funzionamento affidabile sopra i 25°C, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta di conseguenza.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Package

Il display ha un'altezza della cifra di 14.22 mm (0.56 pollici). Il disegno dimensionale dettagliato mostra un footprint standard a doppia fila (DIP). Le note meccaniche chiave includono una tolleranza standard di ±0.25mm salvo diversa indicazione. La spaziatura dei pin e le dimensioni complessive sono progettate per la compatibilità con layout PCB standard e zoccoli.

4.2 Schema Circuitale Interno e Polarità

Lo schema circuitale interno rivela una configurazione a catodo comune. Tutti i catodi (terminali negativi) dei sette segmenti (e tipicamente il punto decimale, se presente) sono collegati internamente a uno o due pin comuni. L'anodo (terminale positivo) di ciascun segmento è portato su un pin separato. Questa configurazione è comune per il pilotaggio multiplexato, dove il catodo comune viene commutato a massa mentre gli anodi dei segmenti desiderati vengono pilotati a livello alto.

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Sebbene non siano forniti profili di rifusione specifici per questo componente a foro passante, la scheda tecnica fornisce limiti chiari per la saldatura manuale o ad onda.

• Saldatura:La temperatura massima di saldatura è di 260°C e il tempo di esposizione a questa temperatura non deve superare i 5 secondi. Questo previene danni termici al package plastico e ai fili di connessione interni.
• Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD):Il dispositivo è sensibile alle ESD. La scheda tecnica raccomanda vivamente misure standard di controllo ESD durante la manipolazione e il montaggio: uso di braccialetti collegati a terra, postazioni di lavoro antistatiche, tappetini conduttivi per il pavimento e corretta messa a terra di tutte le apparecchiature. Se sono presenti materiali isolanti, dovrebbero essere impiegati ionizzatori o altri metodi di neutralizzazione della carica.
• Condizioni di Stoccaggio:I dispositivi devono essere conservati nell'intervallo di temperatura specificato da -40°C a +100°C in un ambiente asciutto e antistatico.

6. Informazioni su Confezionamento e Ordine

6.1 Specifiche di Imballaggio

I componenti sono confezionati in tubi per l'inserimento automatico o la manipolazione manuale. Il flusso di imballaggio standard è:13 pezzi per tubo → 63 tubi per scatola → 4 scatole per cartone. Questo totale è di 3.276 pezzi per cartone (13 * 63 * 4).

6.2 Spiegazione Etichetta

L'etichetta di confezionamento contiene diversi codici:

• CPN:Numero Prodotto Cliente (per riferimento del cliente).
• P/N:Il Numero Prodotto del produttore (ELT-512SYGWA/S530-E2).
• QTY:Quantità di Imballaggio.
• CAT:Classe di Intensità Luminosa (la categoria di binning).
• LOT No:Numero di Lotto Tracciabile per il controllo qualità.

Questa etichettatura garantisce la tracciabilità e aiuta nella selezione del lotto di luminosità corretto per un'applicazione.

7. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Per pilotare un singolo segmento alla tipica corrente diretta di 20mA con un'alimentazione di 5V, è necessaria una resistenza di limitazione della corrente in serie. Usando la V_Ftipica di 2.0V: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Una resistenza standard da 150Ω risulterebbe in I_F≈ 20mA. La potenza dissipata nella resistenza è (3V * 0.02A) = 60 mW, quindi una resistenza da 1/8W (125mW) o 1/4W è adatta. Per il multiplexing di più cifre, la corrente di picco per segmento può essere più alta (fino a I_FP=60mA) ma la corrente media deve rimanere entro il limite continuo di I_F, calcolato dal ciclo di lavoro.

7.2 Progettazione per l'Affidabilità

Gestione Termica:Osservare la curva di derating della corrente. In un ambiente ad alta temperatura (ad esempio, all'interno di un elettrodomestico), ridurre la corrente di pilotaggio per prevenire surriscaldamento e invecchiamento precoce.Protezione ESD:Incorpora diodi di protezione ESD sulle linee PCB collegate ai pin del display, specialmente se l'interfaccia è esposta al contatto dell'utente.Angolo di Visuale:I segmenti bianchi diffusi forniscono un ampio angolo di visuale, ma l'esatta distribuzione dell'intensità angolare non è specificata. Per applicazioni di visualizzazione critiche, si raccomanda la prototipazione.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie o display più piccoli, l'ELT-512SYGWA/S530-E2 offre vantaggi specifici:

• vs. Display a Incandescenza o VFD:Consumo energetico molto inferiore, durata di vita più lunga e nessun filamento che possa bruciarsi. Tuttavia, richiede una regolazione di corrente, non solo di tensione.
• vs. Display LED più Piccoli (es. 0.3\"):La dimensione della cifra più grande (0.56\") offre una migliore visibilità a distanza, al costo di un footprint PCB più ampio.
• vs. LCD:I LED sono emissivi e quindi facilmente leggibili in condizioni di scarsa illuminazione senza retroilluminazione, ma consumano più potenza degli LCD riflettenti in piena luce.
• Differenziatore Chiave:La combinazione del specifico colore giallo-verde (AlGaInP), della dimensione standard industriale da 0.56\", della configurazione a catodo comune e della conformità RoHS lo rende una soluzione ben definita per un insieme specifico di applicazioni.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore?R: No. Un tipico pin MCU può erogare/assorbire solo 20-25mA, che è il limite per un segmento. Pilotare più segmenti o il catodo comune (che porta la somma delle correnti dei segmenti accesi) supererebbe la capacità dell'MCU. Utilizzare transistor driver o circuiti integrati driver LED dedicati.

D2: Perché il mio display è meno luminoso del previsto?R: Primo, verifica la corrente diretta. Una resistenza di serie più alta di quella calcolata ridurrà corrente e luminosità. Secondo, controlla la classe di intensità luminosa (codice CAT); potresti avere un'unità dall'estremità inferiore dell'intervallo (più vicina a 2.8 mcd). Terzo, assicurati che la tensione diretta della tua unità specifica non sia al limite alto della tolleranza, il che ridurrebbe anche la corrente per un valore di resistenza fisso.

D3: È necessario un dissipatore di calore?R: Per un funzionamento continuo alla massima I_Fdi 25mA vicino alla temperatura ambiente, tipicamente non è necessario un dissipatore aggiuntivo per una singola cifra. Tuttavia, se più cifre sono impacchettate densamente o operate in un'ambiente ad alta temperatura, il layout PCB dovrebbe permettere una certa dissipazione del calore attraverso le piste di rame collegate ai pin.

10. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettare un semplice timer a 4 cifre per un elettrodomestico da cucina che opera fino a 50°C ambientali.

Passi di Progettazione:

1. Selezione della Corrente:Consultare la curva di derating. A 50°C, la massima corrente continua è ridotta. Assumendo un derating lineare da 25mA@25°C a 0mA@~100°C, la corrente ammissibile a 50°C è approssimativamente 18-20mA. Scegliamo 15mA per segmento per un margine di sicurezza e longevità.
2. Calcolo della Resistenza:Usando V_{alimentazione}= 5V, V_F(max) = 2.4V, I_F= 15mA. R = (5 - 2.4) / 0.015 = 173 Ω. Usare il prossimo valore standard, 180 Ω. Ricalcolare la corrente effettiva con V_Ftipica: I = (5 - 2.0) / 180 = 16.7mA (accettabile).
3. Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un microcontrollore con un IC decodificatore/driver 4-a-16 (come un registro a scorrimento 74HC595 con resistenze di limitazione) o un driver LED multiplexing dedicato. Il catodo comune di ciascuna cifra sarà commutato da un transistor PNP o un MOSFET a canale N in grado di assorbire la corrente totale di fino a 8 segmenti accesi (8 * 16.7mA ≈ 134mA).
4. Layout PCB:Posizionare le resistenze di limitazione della corrente vicino all'IC driver, non al display. Assicurarsi che le piste verso i pin del catodo comune siano abbastanza larghe da gestire la corrente di picco del catodo.

Questo approccio garantisce un funzionamento affidabile entro le specifiche del componente.

11. Principio di Funzionamento

Un display a sette segmenti è un assemblaggio di diodi emettitori di luce (LED) disposti in un pattern a forma di otto. Ogni segmento (denominato a, b, c, d, e, f, g, e talvolta dp per il punto decimale) è un LED individuale. Applicando una tensione diretta (superiore alla tensione di soglia del diodo, ~2.0V in questo caso) e limitando la corrente con una resistenza in serie, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore AlGaInP, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega AlGaInP determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso giallo-verde (573-575 nm). La resina bianca diffusa sopra il chip LED disperde la luce, creando un aspetto di segmento uniformemente illuminato.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i tradizionali display a sette segmenti a foro passante come questo rimangano vitali per affidabilità e facilità di manutenzione in applicazioni industriali e di elettrodomestici, la tendenza generale nella tecnologia dei display si sta spostando verso package a montaggio superficiale (SMD) per una maggiore densità e assemblaggio automatizzato. Inoltre, per informazioni più complesse, display OLED a matrice di punti o TFT LCD sono sempre più comuni. Tuttavia, per visualizzazioni numeriche semplici, luminose, a basso costo e altamente affidabili, i display a sette segmenti LED continuano ad avere una posizione forte. Gli sviluppi futuri potrebbero includere materiali con efficienza ancora più elevata, circuiti di pilotaggio integrati all'interno del package e una gamma più ampia di colori e dimensioni in formato SMD, ma si prevede che il principio fondamentale e l'applicazione dei display a segmenti discreti persisteranno in specifici segmenti di mercato.