ELT-512SURWA/S530-A3 0.56"

1. Panoramica del Prodotto

L'ELT-512SURWA/S530-A3 è un modulo display alfanumerico a sette segmenti a montaggio forato. Presenta un ingombro industriale standard con un'altezza della cifra di 14,22 mm, equivalente a 0,56 pollici. Il dispositivo è realizzato con chip semiconduttori AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) di colore rosso brillante, incapsulati in una resina diffondente bianca per migliorare l'emissione luminosa e l'angolo di visione. La superficie esterna del display è rifinita in grigio, conferendo un aspetto neutro e professionale adatto a vari design di pannelli.

Questo display è classificato come componente a basso consumo energetico, rendendolo ideale per applicazioni in cui l'efficienza energetica è un fattore importante. È pienamente conforme alle direttive Pb-free (senza piombo) e RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), garantendo la sua idoneità per l'uso in prodotti commercializzati globalmente con normative ambientali rigorose.

L'obiettivo di progettazione principale di questo display è garantire un'eccellente affidabilità e leggibilità anche in condizioni di luce ambientale intensa. Le sue dimensioni standard e il packaging forato lo rendono una scelta versatile sia per la prototipazione che per la produzione in serie, facilmente integrabile in schede a circuito stampato (PCB) utilizzando tecniche di saldatura convenzionali.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali dell'ELT-512SURWA/S530-A3 derivano dalla selezione dei materiali e dal design. L'utilizzo della tecnologia AlGaInP per i chip LED fornisce un'uscita di colore rosso brillante ad alta efficienza con una buona purezza del colore. La resina diffondente bianca aiuta a distribuire la luce in modo uniforme su ciascun segmento, riducendo i punti caldi e garantendo un'illuminazione uniforme, fondamentale per la leggibilità da parte dell'utente.

I mercati di riferimento del dispositivo sono ampi, comprendendo qualsiasi applicazione che richieda una visualizzazione numerica o alfanumerica limitata, chiara e affidabile. La sua robustezza e l'interfaccia standard lo rendono un componente di riferimento per i progettisti che sviluppano sistemi che necessitano di presentare dati in modo semplice ed efficace all'utente finale.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Una comprensione approfondita delle specifiche del dispositivo è cruciale per una corretta progettazione del circuito e per garantire l'affidabilità a lungo termine. I parametri sono definiti in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

2.1 Valori Nominali Assoluti Massimi

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

• Tensione Inversa (V_R): 5V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta Continua (I_F): 25mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP): 60mA. Questo valore è consentito solo in condizioni di impulso con un ciclo di lavoro del 10% o inferiore e una frequenza di 1kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d): 60mW. La massima potenza che il dispositivo può dissipare sotto forma di calore.
• Temperatura di Funzionamento e di Stoccaggio: da -40°C a +85°C (funzionamento), da -40°C a +100°C (stoccaggio).
• Temperatura di Saldatura (T_sol): 260°C per una durata non superiore a 5 secondi, compatibile con i processi standard di saldatura a onda o a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Queste caratteristiche descrivono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali. I valori tipici sono forniti come guida per la progettazione, ma i progettisti dovrebbero tenere conto dei limiti minimi e massimi.

• Intensità Luminosa (I_v): 7,8 mcd (Min), 17,6 mcd (Tip) a I_F=10mA. Questa è l'emissione luminosa media per segmento. Si applica una tolleranza di ±10% a questo parametro.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p): 632 nm (Tip) a I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): 624 nm (Tip) a I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore come "rosso brillante".
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ): 20 nm (Tip) a I_F=20mA, indica l'intervallo di lunghezze d'onda emesse.
• Tensione Diretta (V_F): 2,0 V (Tip), 2,4 V (Max) a I_F=20mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire una tensione sufficiente. Si applica una tolleranza di ±0,1 V.
• Corrente Inversa (I_R): 100 µA (Max) a V_R=5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che l'intensità luminosa è "categorizzata". Questo si riferisce a un processo di binning in cui i display prodotti vengono suddivisi in base alla loro emissione luminosa misurata. I dispositivi all'interno di uno specifico bin (o "CAT" come indicato sull'etichetta) avranno intensità luminose che rientrano in un intervallo definito attorno al valore tipico (es. 17,6 mcd ±10%). Ciò consente ai progettisti di selezionare display con luminosità coerente per le loro applicazioni, garantendo un aspetto uniforme tra più unità in un prodotto. Anche la tensione diretta è controllata con una tolleranza stretta (±0,1 V), il che semplifica il calcolo della resistenza di limitazione della corrente e garantisce un consumo energetico e un comportamento termico uniformi all'interno di un lotto di dispositivi.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce curve tipiche che illustrano la relazione tra i parametri chiave. Queste sono essenziali per comprendere il comportamento in condizioni non standard.

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale mostra l'intensità relativa della luce emessa a diverse lunghezze d'onda. Per l'ELT-512SURWA/S530-A3, questa curva sarebbe centrata attorno a 632 nm (picco) con una larghezza di banda tipica di 20 nm, confermando l'emissione stretta e pura di rosso caratteristica della tecnologia AlGaInP. Ciò si traduce in un'elevata saturazione del colore.

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

Questa curva descrive la relazione non lineare tra la corrente che attraversa il LED e la caduta di tensione ai suoi capi. Inizialmente, scorre pochissima corrente finché la tensione diretta non raggiunge una soglia (circa 1,8-2,0 V per questo dispositivo). Oltre questo punto, la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento della tensione. Questo è il motivo per cui i LED sono sempre pilotati con un meccanismo di limitazione della corrente (resistenza o driver a corrente costante) e non direttamente con una sorgente di tensione.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa è una curva critica per l'affidabilità. Mostra come la massima corrente diretta continua ammissibile (I_F) deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente di funzionamento. Con l'aumento della temperatura, l'efficienza interna del LED diminuisce e la sua capacità di dissipare calore si riduce. Per prevenire il surriscaldamento e un degrado accelerato, la corrente di pilotaggio deve essere ridotta di conseguenza. Ad esempio, mentre sono consentiti 25 mA a 25°C, un valore di corrente significativamente inferiore sarebbe il massimo sicuro a una temperatura ambiente di 85°C.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo utilizza un formato standard forato DIP (Dual In-line Package). Il disegno dimensionale del package fornisce tutte le misure meccaniche critiche per il layout del PCB, tra cui:

• Altezza, larghezza e profondità complessive.
• Spaziatura (passo) e diametro dei pin.
• Dimensioni e posizionamento della finestra dei segmenti.
• Dimensioni e spaziatura consigliate per le piazzole sul PCB.

Le tolleranze per queste dimensioni sono tipicamente ±0,25 mm salvo diversa specificazione. Lo schema circuitale interno mostra la configurazione a catodo comune o ad anodo comune dei sette segmenti e del punto decimale (se presente), essenziale per progettare il corretto circuito di pilotaggio. Il pinout identifica quale pin controlla ciascun segmento (A-G e DP).

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il dispositivo è adatto per processi di saldatura standard. Il valore nominale assoluto massimo per la temperatura di saldatura è di 260°C per un massimo di 5 secondi. Questo è in linea con i profili tipici di saldatura a onda o manuale. È cruciale evitare stress termici eccessivi non superando questa combinazione tempo/temperatura. Si consiglia di preriscaldare la scheda per minimizzare lo shock termico. Dopo la saldatura, il dispositivo dovrebbe essere pulito secondo le procedure standard di pulizia dei PCB, assicurando che non rimangano residui di flussante che potrebbero influenzare l'affidabilità a lungo termine.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il dispositivo segue un flusso di imballaggio specifico per proteggerlo durante la spedizione e la movimentazione.

• Imballaggio Unità: 13 pezzi sono confezionati in un tubo anti-statico.
• Imballaggio Intermedio: 63 tubi sono confezionati in una scatola.
• Cartone Master: 4 scatole sono confezionate in un cartone da spedizione, per un totale di 3.276 pezzi per cartone (13 x 63 x 4).

L'etichetta sull'imballaggio contiene informazioni chiave per la tracciabilità e l'identificazione:

• CPN: Numero di Parte del Cliente (se assegnato).
• P/N: Numero di Parte del Produttore (ELT-512SURWA/S530-A3).
• QTY: Quantità contenuta nella confezione.
• CAT: Classe di Intensità Luminosa (Categoria di binning).
• LOT No: Numero di Lotto di Produzione per la tracciabilità.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Come elencato nella scheda tecnica, le applicazioni principali includono:

• Elettrodomestici: Display per timer, impostazioni di temperatura o codici di stato su forni, microonde, lavatrici e condizionatori d'aria.
• Pannelli Strumenti: Display per apparecchiature di test, controlli industriali, strumenti per l'aftermarket automobilistico e dispositivi medici.
• Display Digitali: Qualsiasi dispositivo che richieda un'uscita numerica, come orologi, contatori, bilance o semplici data logger.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente: Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante. Calcolare il valore della resistenza utilizzando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica per garantire una corrente sufficiente nelle condizioni peggiori.
• Multiplexing: Per display multi-cifra, viene comunemente utilizzata una tecnica di multiplexing per controllare molti segmenti con un numero inferiore di pin I/O. Assicurarsi che la corrente di picco in questo schema multiplexato non superi la I_FP rating.
• Angolo di Visione: La resina diffondente bianca fornisce un ampio angolo di visione. Considerare la posizione prevista dell'utente rispetto al display durante la progettazione meccanica.
• Protezione dalle ESD(Scarica Elettrostatica): I LED sono sensibili alle ESD. Implementare procedure di manipolazione (postazioni di lavoro messe a terra, braccialetti) durante l'assemblaggio. Nel prodotto finale, considerare l'aggiunta di soppressione di tensione transitoria sulle linee di ingresso se sono esposte all'utente o all'ambiente esterno.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlGaInP utilizzato in questo display offre un'efficienza luminosa significativamente più elevata, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio. Il colore "rosso brillante" è anche più saturo e visivamente distinto rispetto al rosso standard. Il package forato offre una resistenza meccanica e una conduzione termica verso il PCB superiori rispetto ai dispositivi a montaggio superficiale (SMD) in applicazioni ad alta vibrazione o alta affidabilità, sebbene richieda saldatura manuale o a onda e occupi più spazio sulla scheda.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R: No. La tensione diretta tipica è di 2,0 V. Collegarlo direttamente a 5V causerebbe un flusso di corrente eccessivo, distruggendo il LED. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, un I_Fobiettivo di 10 mA e utilizzando V_Fmax = 2,4 V per sicurezza: R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ω. Una resistenza standard da 270 Ω sarebbe appropriata.

D: Cosa significa "catodo comune" o "anodo comune" per questo display?

R: Lo schema circuitale interno specifica la configurazione. In un display a catodo comune, tutti i catodi (lati negativi) dei LED dei segmenti sono collegati insieme a un pin comune. Si pilota un segmento applicando una tensione positiva al suo pin anodo individuale. In un display ad anodo comune, gli anodi sono comuni. È necessario controllare lo schema interno nella scheda tecnica per progettare il corretto circuito di pilotaggio (sorgente vs. sink di corrente).

D: Perché esiste un valore nominale di corrente diretta di picco (I_FP) superiore a quello continuo (I_F)?

R: I LED possono gestire brevi impulsi di corrente più elevata senza surriscaldarsi, poiché c'è tempo per raffreddare la giunzione tra un impulso e l'altro. Ciò consente un multiplexing del display più luminoso o un funzionamento a impulsi. Il ciclo di lavoro 1/10 e la frequenza di 1 kHz sono le condizioni di sicurezza definite per questa corrente di picco.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Display Digitale per Voltmetro Semplice

Un progettista sta realizzando un voltmetro CC 0-30V. Il convertitore analogico-digitale (ADC) fornisce un segnale BCD (Decimal Codificato in Binario). Questi dati BCD devono essere convertiti nel formato a 7 segmenti utilizzando un IC decodificatore/driver (come un 7447 per display ad anodo comune). Il display ELT-512SURWA/S530-A3 sarebbe collegato alle uscite di questo driver IC. Il progettista deve:

1. Verificare che la capacità di corrente in uscita del driver IC corrisponda al requisito I_Fdel display (es. 10-20 mA per segmento).

2. Calcolare e posizionare resistenze di limitazione della corrente tra le uscite del driver IC e i pin del display se il driver non ha una limitazione di corrente integrata.

3. Progettare il layout del PCB secondo le dimensioni del package, assicurando il corretto allineamento dei pin.

4. Considerare l'aggiunta di una funzione di regolazione della luminosità utilizzando la PWM (Modulazione di Larghezza di Impulso) sul pin di blanking o controllo intensità del driver, che modulerebbe il ciclo di lavoro dei segmenti per controllare la luminosità senza cambiare la corrente.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display a sette segmenti è un assemblaggio di sette elementi LED rettangolari (segmenti), disposti a forma di otto. Illuminando specifiche combinazioni di questi segmenti, è possibile formare tutte le cifre decimali (0-9) e alcune lettere (come A, C, E, F). Ogni segmento è un LED individuale. Nell'ELT-512SURWA/S530-A3, questi LED sono realizzati in materiale semiconduttore AlGaInP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). Il particolare bandgap del materiale AlGaInP determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso, rosso brillante. La luce viene poi diffusa e modellata dall'incapsulamento in resina epossidica bianca per creare i segmenti visibili.

13. Tendenze di Sviluppo

Sebbene display forati come l'ELT-512SURWA/S530-A3 rimangano fondamentali per il mercato della riparazione, degli hobbisti e di alcuni settori industriali, la tendenza generale nell'elettronica è fortemente orientata verso la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). I display SMT offrono dimensioni ridotte, profilo più basso, idoneità per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place e spesso prestazioni termiche migliori grazie al fissaggio diretto al PCB. Per applicazioni ad alta luminosità, vengono utilizzati materiali più recenti come InGaN (Nitruro di Gallio Indio) per colori come blu, verde e bianco. Tuttavia, per i display rossi standard, l'AlGaInP rimane una soluzione altamente efficiente e conveniente. Gli sviluppi futuri potrebbero includere display con driver e controller integrati, riducendo il numero di componenti esterni, e l'uso di plastiche o rivestimenti avanzati per angoli di visione più ampi e un contrasto migliorato alla luce solare.