Scheda Tecnica Display a Sette Segmenti ELD-526SURWA/S530-A3 - Altezza Cifra 13.6mm - Tensione Diretta 2.4V - Rosso Brillante - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'ELD-526SURWA/S530-A3 è un display alfanumerico a sette segmenti a cifra singola, progettato per il montaggio through-hole. Presenta dimensioni standard industriali con un'altezza della cifra di 13,6 millimetri (0,54 pollici). Il dispositivo è realizzato con chip LED AlGaInP di colore rosso brillante, alloggiati in un contenitore in resina diffusiva bianca che presenta un aspetto superficiale grigio. Questa combinazione è progettata per garantire un'elevata affidabilità e un'ottima leggibilità anche in ambienti con luce ambientale intensa. Il display è classificato in base all'intensità luminosa ed è conforme agli standard ambientali Pb-free e RoHS, rendendolo adatto ai moderni processi di assemblaggio elettronico.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo display includono il basso consumo energetico, l'ingombro standardizzato per una facile sostituzione o integrazione e le prestazioni robuste in varie condizioni di illuminazione. Il suo design privilegia la longevità e l'output costante. Le applicazioni target sono varie, focalizzandosi principalmente sull'elettronica di consumo e industriale dove letture numeriche chiare sono essenziali. I mercati chiave includono pannelli di controllo per elettrodomestici (es. forni, lavatrici), strumentazione per dispositivi di misura e display digitali per letture generiche in varie apparecchiature.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo, come definite nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un'immediata rottura della giunzione.
• Corrente Diretta (I_F):25 mA (Continua). La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):60 mA. Questa è la massima corrente impulsiva ammissibile, specificata con un ciclo di lavoro di 1/10 e una frequenza di 1 kHz. È cruciale per applicazioni di multiplexing.
• Dissipazione di Potenza (P_d):60 mW. La massima potenza che il dispositivo può dissipare come calore, calcolata come Tensione Diretta (V_F) moltiplicata per la Corrente Diretta (I_F).
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale è garantito che il dispositivo soddisfi le specifiche pubblicate.
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura (T_sol):260°C per una durata non superiore a 5 secondi. Questo è critico per i processi di saldatura a onda o manuale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

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

• Intensità Luminosa (I_v):Il valore tipico è 12,5 mcd per segmento quando pilotato a 10 mA. Il minimo specificato è 7,8 mcd. La scheda tecnica riporta una tolleranza di ±10% sull'intensità luminosa, che fa parte del processo di categorizzazione (binning). La misurazione è una media su una cifra a sette segmenti.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):632 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):624 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano e definisce il colore (rosso brillante).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Indica l'intervallo di lunghezze d'onda emesse, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta (V_F):2,0 V (tipico), con un massimo di 2,4 V a 20 mA. La tolleranza è di ±0,1V. Questo parametro è vitale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa di 5V.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono "Categorizzati per intensità luminosa". Questo si riferisce a un processo di binning o selezione.

• Binning per Intensità Luminosa:I LED vengono testati e suddivisi in gruppi (bin) in base alla loro intensità luminosa misurata alla corrente di test standard. La tolleranza specificata di ±10% definisce l'intervallo per un determinato bin. I progettisti devono essere consapevoli che la luminosità può variare all'interno di questo intervallo da un lotto di produzione all'altro, il che potrebbe essere evidente se più display vengono utilizzati affiancati in un prodotto.
• Binning per Tensione Diretta:Sebbene non dichiarato esplicitamente come parametro binnato, la tolleranza di ±0,1V su V_Findica un controllo rigoroso. Una variazione significativa della tensione diretta tra più segmenti o cifre potrebbe portare a una distribuzione non uniforme della corrente se pilotati in una configurazione parallela semplice senza limitazione di corrente individuale.
• Binning per Lunghezza d'Onda/Colore:La scheda tecnica specifica valori tipici per la lunghezza d'onda di picco e dominante ma non menziona bin di colore espliciti. Per un display standard rosso brillante, il valore tipico di 624 nm per la lunghezza d'onda dominante è l'obiettivo.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche che forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale (intensità relativa vs. lunghezza d'onda) mostrerebbe un picco stretto centrato attorno a 632 nm (picco) con una lunghezza d'onda dominante a 624 nm. La larghezza di banda di 20 nm indica un colore rosso relativamente puro, caratteristico del materiale semiconduttore AlGaInP. Questo materiale è noto per la sua alta efficienza nella gamma di colori dal rosso all'ambra.

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

Questa curva illustra la relazione non lineare tra corrente e tensione. Per un tipico LED, la curva mostra una corrente molto bassa finché la tensione diretta non raggiunge un punto di "ginocchio" (circa 1,8-2,0V per questo dispositivo), dopodiché la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento della tensione. Ciò sottolinea l'importanza di pilotare i LED con una sorgente di corrente costante piuttosto che una sorgente di tensione costante per prevenire la fuga termica e garantire una luminosità uniforme.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo è un grafico critico per la gestione termica. Mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura ambiente, la capacità del dispositivo di dissipare calore diminuisce. Pertanto, la massima corrente di esercizio sicura deve essere ridotta (derated) per evitare di superare il limite di temperatura di giunzione e garantire l'affidabilità a lungo termine. La curva inizia tipicamente alla corrente nominale (es. 25 mA) a 25°C e scende fino a zero corrente alla massima temperatura di giunzione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Disegno

Il disegno dimensionale del package fornisce le misure fisiche esatte per il layout del PCB. Le dimensioni chiave includono l'altezza complessiva, la larghezza e la profondità del display, la spaziatura tra i pin (pitch), il diametro dei pin e la dimensione consigliata del foro sul PCB. Il disegno include una nota che le tolleranze sono di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Gli ingegneri devono attenersi a queste dimensioni per garantire un corretto montaggio e allineamento sul circuito stampato.

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). Identifica i numeri di pin corrispondenti a ciascun segmento (da a a g) e il/i pin dell'anodo comune. L'identificazione corretta della polarità è essenziale; applicare una tensione inversa o una connessione comune errata impedirà l'illuminazione del display o potrebbe danneggiarlo.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

• Processo di Saldatura:Il dispositivo è adatto per la saldatura a onda o manuale. Il valore massimo assoluto per la temperatura di saldatura è di 260°C per una durata massima di 5 secondi. Questa è una specifica standard per componenti through-hole e aiuta a prevenire danni termici al chip LED e al package plastico.
• Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD):La scheda tecnica contiene un forte avvertimento sulla sensibilità alle ESD. I LED AlGaInP possono essere danneggiati dalle scariche elettrostatiche. Le precauzioni di manipolazione consigliate includono l'uso di braccialetti collegati a terra, postazioni di lavoro e pavimenti antistatici, tappetini da tavolo conduttivi e una corretta messa a terra di tutte le apparecchiature. Se sono presenti materiali isolanti, dovrebbero essere utilizzati ionizzatori o altri metodi di neutralizzazione della carica.
• Condizioni di Magazzinaggio:I dispositivi devono essere conservati entro l'intervallo di temperatura di magazzinaggio specificato (-40°C a +100°C) in un ambiente a bassa umidità e protetto dalle ESD.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche di Imballaggio

Il dispositivo è confezionato in tubi per l'assemblaggio automatizzato. Il processo di imballaggio standard è: 20 pezzi per tubo, 36 tubi per scatola e 4 scatole per cartone master. Ciò fa un totale di 2.880 pezzi per cartone.

7.2 Spiegazione dell'Etichetta

L'etichetta di imballaggio include diversi codici: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto Produttore (P/N), Quantità di Imballo (QTY), Classe di Intensità Luminosa (CAT) e Numero di Lotto (LOT No.). Il campo "CAT" corrisponde direttamente al bin di intensità luminosa discusso in precedenza.

8. Suggerimenti per la Progettazione dell'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Essendo un display ad anodo comune, gli anodi (pin comuni) sono tipicamente collegati a una tensione di alimentazione positiva attraverso una resistenza di limitazione della corrente o un transistor di commutazione (per il multiplexing). Il catodo di ciascun segmento è quindi collegato a un IC driver (come un decoder/driver per 7 segmenti o un pin GPIO di un microcontrollore) in grado di assorbire la corrente richiesta. Una resistenza di limitazione della corrente in serie è obbligatoria per ogni segmento o anodo comune per impostare la corrente diretta al valore desiderato (es. 10-20 mA). Il valore della resistenza è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

8.2 Considerazioni e Avvertenze di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre un pilotaggio a corrente costante o una resistenza di limitazione della corrente. Non collegare mai il LED direttamente a una sorgente di tensione.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Il circuito di pilotaggio deve garantire che non venga applicata tensione inversa al LED, anche quando è spento. Una tensione inversa continua può causare migrazione metallica e danni permanenti. Nei circuiti AC o multiplexati, considerare l'aggiunta di un diodo di protezione in parallelo al LED (polarizzato inversamente durante il funzionamento normale).
• Gestione Termica:Per applicazioni ad alta temperatura ambiente o quando si pilota vicino alla corrente massima, considerare la curva di derating. Assicurare un'adeguata spaziatura sul PCB per la dissipazione del calore.
• Multiplexing:Questo display è adatto per applicazioni multiplexate in cui più cifre condividono le linee di pilotaggio. La specifica della corrente diretta di picco (60 mA a ciclo di lavoro 1/10) supporta questo. La corrente media per segmento non deve superare la corrente diretta continua nominale (25 mA).

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie o display più piccoli, l'ELD-526SURWA/S530-A3 offre vantaggi specifici:

• Materiale (AlGaInP vs. GaAsP):La tecnologia AlGaInP fornisce un'efficienza luminosa più elevata e un colore rosso brillante più saturo rispetto ai vecchi LED GaAsP, che spesso appaiono più arancioni o spenti.
• Dimensioni Standardizzate:L'altezza della cifra di 13,6 mm è uno standard industriale, garantendo un'ampia compatibilità con i design di prodotto esistenti e le cornici.
• Basso Consumo Energetico:Con una tensione diretta tipica di 2,0V, opera in modo efficiente, riducendo i requisiti dell'alimentatore e la generazione di calore rispetto ai display con V_F.
• Superficie Grigia:La superficie grigia (rispetto al nero) fornisce un migliore contrasto in ambienti molto illuminati riducendo la luce ambientale riflessa, migliorando la leggibilità.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display con la logica a 5V di un microcontrollore?

R: Sì, ma devi usare una resistenza di limitazione della corrente. Ad esempio, per ottenere ~10 mA con un'alimentazione a 5V: R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ohm. Una resistenza da 330 Ohm è un valore standard che fornirebbe una corrente leggermente inferiore, il che è sicuro.

D: Perché è specificata un'intensità luminosa minima (7,8 mcd) e una tipica (12,5 mcd)?

R: Il minimo è il limite inferiore garantito per i dispositivi venduti con questo numero di parte. Il tipico è l'output medio della produzione. A causa del processo di binning (±10%), potresti ricevere dispositivi la cui luminosità si trova ovunque all'interno di quell'intervallo categorizzato.

D: Questo display è adatto per uso esterno?

R: L'intervallo di temperatura di esercizio (-40°C a +85°C) suggerisce che può gestire un'ampia gamma di ambienti. Tuttavia, per l'esposizione diretta all'esterno, considera fattori aggiuntivi non coperti dalla scheda tecnica, come la resistenza ai raggi UV della plastica, l'impermeabilità e la verniciatura conformale per il PCB.

D: Cosa succede se supero i 5V di tensione inversa?

R: Superare la tensione inversa nominale può causare un guasto immediato e catastrofico della giunzione LED a causa della rottura per valanga. Il dispositivo non è progettato per sopportare una polarizzazione inversa.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Display Digitale per Voltmetro.

Un progettista sta creando un alimentatore da banco che richiede un display di tensione a 3 cifre. Seleziona tre display ELD-526SURWA/S530-A3. Il microcontrollore (es. un ATmega328) utilizzerà un IC driver per 7 segmenti come il MAX7219. I passi di progettazione includono: 1) Layout del PCB secondo le dimensioni del package, assicurando la corretta spaziatura dei pin. 2) Collegamento degli anodi comuni di ciascuna cifra alle linee di selezione cifra del driver IC. 3) Collegamento dei catodi dei segmenti (a-g) alle linee dei segmenti del driver IC. 4) Programmazione del microcontrollore per leggere un valore ADC, convertirlo in tensione e inviare i codici cifra appropriati al MAX7219 via SPI. 5) Impostazione della corrente di pilotaggio all'interno dei registri del MAX7219 per puntare a 10-15 mA per segmento, assicurandosi che rimanga entro i valori nominali del display. La superficie grigia del display è scelta specificamente perché l'ambiente di laboratorio ha illuminazione fluorescente a soffitto.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display LED a sette segmenti è un assemblaggio di singoli Diodi Emettitori di Luce (LED) disposti a formare la cifra "8". Ogni segmento (denominato da a a g) è un LED separato. Accendendo selettivamente segmenti specifici, è possibile formare qualsiasi cifra da 0 a 9 e alcune lettere. L'ELD-526SURWA/S530-A3 utilizza una configurazione ad anodo comune, il che significa che gli anodi (terminali positivi) di tutti i LED di segmento in una cifra sono collegati insieme a un pin comune/i. Per illuminare un segmento, il suo anodo comune è collegato a una sorgente di tensione (attraverso un limitatore di corrente) e il suo catodo (terminale negativo) è collegato a una tensione inferiore (massa). La luce è prodotta per elettroluminescenza nel materiale semiconduttore AlGaInP: quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce) a una lunghezza d'onda corrispondente al bandgap del materiale, che si trova nello spettro del rosso.

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

I display LED a sette segmenti rappresentano una tecnologia matura e affidabile. Mentre le nuove tecnologie di display come OLED a matrice di punti o LCD TFT offrono maggiore flessibilità per grafica e caratteri personalizzati, i LED a 7 segmenti mantengono forti vantaggi in applicazioni specifiche: luminosità superiore e leggibilità alla luce del sole, angoli di visione estremamente ampi, alta affidabilità e lunga durata, semplicità di controllo e costo inferiore per applicazioni che richiedono solo output numerico. La tendenza in questi display LED discreti è verso una maggiore efficienza (più luce emessa per mA di corrente), un binning più stretto per la coerenza di colore e luminosità, e la continua conformità alle normative ambientali in evoluzione (RoHS, REACH). Il package through-hole, come utilizzato in questa scheda tecnica, viene gradualmente affiancato da versioni a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, ma il through-hole rimane vitale per prototipazione, riparazione e applicazioni che richiedono una maggiore robustezza meccanica.