Scheda Tecnica Display a 7 Segmenti Bianco 7.62mm - Altezza Cifra 0.3" - Tensione Diretta 2.4V - Corrente Diretta 25mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un display alfanumerico a sette segmenti con altezza cifra di 7.62mm (0.3 pollici). Il dispositivo è progettato per il montaggio forato (THT) e presenta segmenti luminosi bianchi su una superficie di sfondo grigia. Questa combinazione garantisce un elevato contrasto e un'ottima leggibilità anche in condizioni di illuminazione ambientale intensa, rendendolo adatto a varie applicazioni di indicatori e display. Il prodotto è categorizzato per intensità luminosa ed è conforme agli standard ambientali Pb-free e RoHS.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo display includono l'ingombro standard industriale, che garantisce compatibilità con layout PCB e zoccoli esistenti, e le sue caratteristiche di basso consumo energetico. Il dispositivo è costruito per affidabilità e longevità. I suoi principali mercati di riferimento includono elettrodomestici consumer, cruscotti industriali e automobilistici, e display digitali generici dove è necessario presentare informazioni numeriche monocromatiche o alfanumeriche limitate in modo chiaro.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

Le prestazioni del display sono definite da una serie di valori massimi assoluti e caratteristiche elettro-ottiche standard misurate a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non devono essere superati in nessuna condizione operativa.

• Tensione Inversa (V_R):5 V - La massima tensione che può essere applicata in direzione inversa attraverso il segmento LED.
• Corrente Diretta (I_F):25 mA - La massima corrente continua DC consentita attraverso un singolo segmento.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA - La massima corrente impulsiva, consentita solo con un ciclo di lavoro di 1/10 a una frequenza di 1 kHz.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW - La massima potenza che può essere dissipata da un singolo segmento.
• Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +85°C - L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C - L'intervallo di temperatura per lo stoccaggio non operativo.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):260°C - La temperatura massima per la saldatura a onda o manuale, con un tempo di esposizione non superiore a 5 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa (I_v):5.6 mcd (Min), 11.0 mcd (Tip) per segmento, misurata a I_F= 10 mA. La tolleranza è ±10%.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (Tip) a I_F= 20 mA. Indica la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):624 nm (Tip) a I_F= 20 mA. È la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore (bianco, in questo caso, in base al materiale del chip).
• Larghezza di Banda della Radiazione Spettrale (Δλ):20 nm (Tip) a I_F= 20 mA. Definisce la larghezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):2.0 V (Tip), 2.4 V (Max) a I_F= 20 mA. La tolleranza è ±0.1V. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (Max) a V_R= 5 V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono "Categorizzati per intensità luminosa". Ciò implica l'esistenza di un sistema di binning.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Sebbene codici bin specifici non siano elencati nell'estratto fornito, l'intensità luminosa tipica è 11.0 mcd con un minimo di 5.6 mcd a 10mA. I produttori tipicamente raggruppano i LED in bin in base all'output luminoso misurato per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. I progettisti dovrebbero consultare la documentazione completa di binning del produttore per selezionare il grado di intensità appropriato per la loro applicazione, garantendo una luminosità uniforme su tutte le cifre in un display multi-cifra.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche, cruciali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale (a Ta=25°C) mostrerebbe graficamente l'intensità luminosa relativa su diverse lunghezze d'onda, centrata attorno alla tipica lunghezza d'onda di picco di 632 nm. Questa curva aiuta a comprendere la purezza del colore e le potenziali applicazioni in scenari di filtraggio ottico.

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

Questa curva (a Ta=25°C) illustra la relazione non lineare tra la corrente che scorre attraverso il segmento LED e la tensione ai suoi capi. È essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente (solitamente una resistenza in serie) per garantire un funzionamento stabile alla luminosità desiderata senza superare la massima corrente diretta.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questa è una delle curve più critiche per un progetto affidabile. Mostra come la massima corrente diretta continua consentita (I_F) deve essere ridotta all'aumentare della temperatura operativa ambiente oltre i 25°C. Ad esempio, operare a 85°C richiederebbe una corrente di pilotaggio significativamente inferiore al valore massimo assoluto di 25mA per prevenire surriscaldamento e degrado accelerato.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

5.1 Dimensioni del Package

Il display segue un ingombro standard industriale per altezza cifra di 7.62mm per montaggio forato. Il disegno dimensionale dettagliato fornisce tutte le misure critiche, inclusa l'altezza complessiva, la dimensione della cifra, la spaziatura dei pin (pitch) e il diametro dei pin. La tolleranza predefinita per le dimensioni è ±0.25mm salvo diversa indicazione. È necessario attenersi precisamente a queste dimensioni per un corretto layout PCB e un adattamento meccanico adeguato.

5.2 Pinout e Identificazione della Polarità

Lo schema circuitale interno mostra la configurazione ad anodo comune dei sette segmenti e del punto decimale (se presente). Il diagramma identifica i numeri di pin corrispondenti a ciascun segmento (da a a g) e il/i pin dell'anodo comune. Durante l'installazione deve essere osservata la corretta polarità; applicare una tensione inversa superiore a 5V può danneggiare le giunzioni LED.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura

Il valore massimo assoluto specifica una temperatura di saldatura (T_sol) di 260°C per una durata non superiore a 5 secondi. Questo si applica ai processi di saldatura a onda o manuale. Per la saldatura a rifusione, deve essere utilizzato un profilo compatibile con il package plastico del dispositivo, tipicamente rimanendo entro i limiti di temperatura della resina epossidica.

6.2 Precauzioni per le Scariche Elettrostatiche (ESD)

I chip LED all'interno del display sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Si raccomandano vivamente precauzioni nella manipolazione: utilizzare braccialetti e postazioni di lavoro collegati a terra, impiegare tappetini conduttivi per pavimenti e tavoli e utilizzare ionizzatori per neutralizzare la carica nelle aree con materiali isolanti. È richiesta una corretta messa a terra di tutte le attrezzature utilizzate nell'assemblaggio.

6.3 Condizioni di Magazzinaggio

Il dispositivo deve essere conservato entro l'intervallo di temperatura di magazzinaggio specificato da -40°C a +100°C, in un ambiente asciutto per prevenire l'assorbimento di umidità che potrebbe causare il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

Il formato di imballaggio standard è di 26 pezzi per tubo. Questi tubi sono poi confezionati in scatole, con 88 tubi per scatola. Infine, 4 scatole sono imballate in una scatola master.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

Le etichette del prodotto includono diversi campi chiave: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto del Produttore (P/N), Quantità di Imballo (QTY), Grado di Intensità Luminosa (CAT) e Numero di Lotto (LOT No). Il grado di intensità (CAT) è correlato al binning menzionato in precedenza.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Essendo un display ad anodo comune, ogni catodo di segmento è pilotato indipendentemente, tipicamente da un pin GPIO di un microcontrollore o da un IC driver dedicato (come un registro a scorrimento 74HC595 o un MAX7219). Una resistenza di limitazione della corrente deve essere collegata in serie con ciascun catodo di segmento. Il valore della resistenza è calcolato utilizzando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fe I_Fsono il punto di lavoro desiderato dalla scheda tecnica (ad es., 2.0V a 10mA). Per un'alimentazione di 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohm.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre resistenze di limitazione della corrente esterne. Pilotare i LED direttamente da un pin di microcontrollore o da una sorgente di tensione probabilmente supererà la massima corrente diretta e distruggerà il segmento.
• Multiplexing:Per display multi-cifra, il multiplexing è comune per ridurre il numero di pin. Assicurarsi che la corrente di picco in funzionamento multiplex non superi la valutazione I_FP, considerando il ciclo di lavoro.
• Gestione del Calore:Rispettare la curva di derating della corrente diretta. In applicazioni ad alta temperatura ambiente, ridurre la corrente di pilotaggio per mantenere l'affidabilità.
• Angolo di Visione:Lo sfondo grigio migliora il contrasto in condizioni di luce ambientale elevata ma può influenzare le caratteristiche dell'angolo di visione rispetto a sfondi neri.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a display simili con sfondo nero, la superficie grigia di questo modello offre una leggibilità superiore in ambienti molto illuminati riducendo il riverbero riflesso. L'uso di materiale chip AlGaInP per la luce bianca (probabilmente di tipo a conversione di fosforo) offre tipicamente buona efficienza e stabilità. Il design forato fornisce una connessione meccanica robusta, rendendolo adatto per applicazioni soggette a vibrazioni o dove l'affidabilità della saldatura è fondamentale, a differenza dei dispositivi a montaggio superficiale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di microcontrollore a 5V a 20mA?

R: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie per ogni segmento. Sia la capacità di erogazione/assorbimento di corrente del pin del microcontrollore che la V_Fdel LED devono essere considerate nel calcolo della resistenza.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro di emissione. La lunghezza d'onda dominante è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce. Per i LED bianchi, spesso differiscono significativamente.

D: Come seleziono il bin di intensità luminosa corretto?

R: Per un aspetto uniforme in un prodotto multi-unità, specificare il bin di intensità richiesto (codice CAT) al proprio distributore o produttore. L'uso di dispositivi da bin misti può comportare livelli di luminosità visibilmente diversi.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un funzionamento continuo alla massima corrente nominale (25mA) vicino all'estremità superiore dell'intervallo di temperatura operativa, è consigliato un attento layout PCB per la dissipazione del calore. Per un funzionamento tipico a 10-20mA in ambienti moderati, non è necessario alcun dissipatore speciale.

11. Caso di Studio Pratico di Progetto

Scenario:Progettare un semplice display voltmetrico a 4 cifre per un'applicazione sul cruscotto automobilistico (temperatura ambiente fino a 70°C).

Passaggi di Progetto:

1. Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un microcontrollore con periferica driver per display a 4 cifre e 7 segmenti o un driver esterno come il MAX7219 per il multiplexing, semplificando il cablaggio.

2. Impostazione della Corrente:Consultare la curva di derating. A 70°C, la massima corrente continua è inferiore a 25mA. Selezionare una corrente di pilotaggio di 8-10mA per segmento garantisce affidabilità e luminosità adeguata.

3. Calcolo della Resistenza:Assumendo un'alimentazione di 5V e V_F= 2.0V a 10mA, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohm. Utilizzare una resistenza di valore standard 300Ω o 330Ω per ciascun catodo di segmento.

4. Layout PCB:Posizionare il display sul lato superiore del PCB. Assicurarsi che i fori dei pin corrispondano alle dimensioni della scheda tecnica. Fornire una piazzola di massa leggermente più ampia attorno all'area del display per favorire la dissipazione del calore.

12. Principio di Funzionamento

Un display a sette segmenti è un assemblaggio di più Diodi Emettitori di Luce (LED) disposti in un modello a forma di otto. Ciascuno dei sette segmenti rettangolari (etichettati da a a g) è un LED individuale. Illuminando selettivamente combinazioni specifiche di questi segmenti, è possibile formare i numeri 0-9 e alcune lettere. In una configurazione ad anodo comune come questa, tutti gli anodi dei LED di segmento sono collegati insieme a una comune alimentazione di tensione positiva. Ogni segmento viene acceso applicando un livello logico BASSO (o un percorso a massa) al rispettivo pin del catodo attraverso una resistenza di limitazione della corrente.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nella tecnologia dei display si sta spostando verso dispositivi ad alta densità, a colori completi e a montaggio superficiale. Tuttavia, display a sette segmenti forati come questo rimangono altamente rilevanti grazie alla loro semplicità, robustezza, basso costo e facilità d'uso nella prototipazione, nei kit educativi, nei controlli industriali e nelle applicazioni dove sono richieste estrema affidabilità e visibilità. I progressi nei materiali dei chip LED continuano a migliorare l'efficienza (lumen per watt) e la longevità, anche per questi tipi di package classici. L'adesione agli standard RoHS e Pb-free è ora un requisito universale, guidato dalle normative ambientali globali.