Scheda Tecnica LTS-6960HR - Display LED a 7 Segmenti Rosso-Arancione da 0.56 Pollici - Altezza Cifra 14.22mm - Tensione Diretta 2.6V - Potenza 75mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-6960HR è un modulo display LED alfanumerico a 7 segmenti per cifra singola. È progettato per fornire una rappresentazione chiara e ad alto contrasto di caratteri numerici e alfanumerici limitati per un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Il dispositivo presenta un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.22 mm), rendendolo adatto per applicazioni che richiedono caratteri di media grandezza e facilmente leggibili.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo display offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto per l'elettronica di consumo e industriale. Le sue caratteristiche principali includono basso consumo energetico, eccellente aspetto dei caratteri con segmenti uniformi e continui, alta luminosità, alto contrasto e un ampio angolo di visione. La costruzione a stato solido garantisce un'elevata affidabilità. È categorizzato per intensità luminosa, consentendo l'abbinamento della luminosità in applicazioni multi-cifra, ed è offerto in un contenitore senza piombo conforme alle direttive RoHS. Il mercato di riferimento include apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione, elettrodomestici, pannelli strumentazione e altre applicazioni che richiedono un display numerico affidabile di media grandezza.

1.2 Descrizione del Dispositivo e Caratteristiche

Il LTS-6960HR utilizza chip LED rosso-arancio. Questi chip sono realizzati utilizzando tecnologia GaAsP su substrato GaP trasparente o AlInGaP su substrato GaAs non trasparente. Il display ha una faccia rossa e segmenti rossi, offrendo un aspetto classico da indicatore. È configurato come dispositivo ad anodo comune, una configurazione tipica per semplificare il circuito di pilotaggio in applicazioni multiplexate. È incluso un punto decimale a destra. Le caratteristiche principali sono l'altezza della cifra di 0.56 pollici, l'illuminazione uniforme dei segmenti, il basso consumo energetico, le eccellenti caratteristiche visive, l'alta luminosità e contrasto, l'ampio angolo di visione, l'alta affidabilità, la categorizzazione dell'intensità luminosa e la conformità RoHS.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti per prevenire danni permanenti. La massima dissipazione di potenza per segmento è di 75 mW. La corrente diretta di picco per segmento è di 60 mA, ma è consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). La corrente diretta continua per segmento è nominalmente di 25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C al di sopra di questa temperatura. Il dispositivo può operare ed essere immagazzinato nell'intervallo di temperatura da -35°C a +85°C. La temperatura di saldatura è specificata a 260°C per 3 secondi a una distanza di 1/16 di pollice (circa 1.59 mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. L'intensità luminosa media (Iv) per segmento varia da un minimo di 870 µcd a un valore tipico di 2400 µcd con una corrente diretta (IF) di 10 mA. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 630 nm a IF=20mA. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 40 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd) è di 621 nm. La tensione diretta per segmento (VF) varia da 2.0V (min) a 2.6V (max) a IF=20mA. La corrente inversa per segmento (IR) è al massimo di 100 µA con una tensione inversa (VR) di 5V. È di fondamentale importanza notare che questa condizione di tensione inversa è solo per scopi di test; il funzionamento continuo in polarizzazione inversa non è consentito. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti è al massimo di 2:1.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò implica un sistema di binning basato sulla misura dell'emissione luminosa a una corrente di test standard (tipicamente 10mA come per la tabella delle caratteristiche). Il binning garantisce la coerenza della luminosità tra più display utilizzati nello stesso prodotto, prevenendo un'illuminazione non uniforme. Sebbene i dettagli specifici dei codici bin non siano forniti in questo estratto, si consiglia ai progettisti di specificare o richiedere dispositivi dello stesso bin di intensità luminosa quando si assemblano più display in un'applicazione per evitare problemi di disuniformità di tonalità e luminosità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche" essenziali per la progettazione dettagliata. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nell'estratto del testo, tali curve includono tipicamente: Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV), che mostra la relazione non lineare e aiuta nella selezione delle resistenze limitatrici; Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta, che mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente; Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente, che indica la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura; e possibilmente la curva di Distribuzione Spettrale, che mostra la concentrazione della luce emessa attorno alle lunghezze d'onda di picco e dominante. Queste curve consentono agli ingegneri di ottimizzare le condizioni di pilotaggio e comprendere le prestazioni a temperature non standard.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il display è fornito in un package standard a foro passante. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri. Le tolleranze dimensionali sono di ±0.25 mm (0.01 pollici) salvo diversa specificazione sul disegno meccanico (non dettagliato completamente nel testo). Il package include dieci piedini per la connessione elettrica.

5.2 Connessione dei Piedini e Identificazione della Polarità

Lo schema circuitale interno mostra una configurazione ad anodo comune per tutti i segmenti. Il piedinatura è la seguente: Piedino 1: Catodo E; Piedino 2: Catodo D; Piedino 3: Anodo Comune; Piedino 4: Catodo C; Piedino 5: Catodo D.P. (Punto Decimale); Piedino 6: Catodo B; Piedino 7: Catodo A; Piedino 8: Anodo Comune; Piedino 9: Catodo F; Piedino 10: Catodo G. La presenza di due piedini di anodo comune (3 e 8) è tipica per distribuire la corrente e migliorare l'affidabilità. Il punto decimale è posizionato sul lato destro della cifra.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il valore massimo assoluto specifica una temperatura di saldatura di 260°C per 3 secondi misurata a 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio. Questo è un parametro critico per i processi di saldatura a onda o manuale per prevenire danni termici ai chip LED o al package plastico. La scheda tecnica sconsiglia vivamente l'uso di strumenti o metodi di assemblaggio non idonei che applicano forze anomale al corpo del display, poiché ciò può causare danni meccanici.

7. Condizioni di Magazzinaggio

Per lo stoccaggio a lungo termine di dispositivi non utilizzati, sono raccomandate condizioni specifiche per prevenire l'ossidazione dei piedini. Per i display LED standard nella confezione originale, l'ambiente di stoccaggio raccomandato è una temperatura tra 5°C e 30°C con umidità relativa inferiore al 60% RH. Per i display di tipo SMD (sebbene il LTS-6960HR sia a foro passante, la linea guida è inclusa), una volta aperta la busta sigillata originale a barriera di umidità, i dispositivi dovrebbero essere utilizzati entro 168 ore (MSL Livello 3) nelle stesse condizioni di temperatura e umidità. Se stoccati per più di 168 ore dopo l'apertura, si raccomanda la cottura a 60°C per 24 ore prima della saldatura. Si consiglia generalmente di consumare i display il prima possibile ed evitare grandi scorte a lungo termine.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è destinato a normali apparecchiature elettroniche, inclusi dispositivi per l'automazione d'ufficio, apparecchiature di comunicazione, elettrodomestici e strumentazione. È adatto per applicazioni come orologi digitali, misuratori da pannello, tabelloni segnapunti, pannelli di controllo per elettrodomestici e display per controlli industriali dove è richiesta una singola cifra numerica.

8.2 Considerazioni e Precauzioni di Progettazione

Progettazione del Circuito di Pilotaggio:Si raccomanda il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante per garantire un'intensità luminosa coerente e una lunga durata. Il circuito deve essere progettato per accogliere l'intera gamma della tensione diretta (VF: da 2.0V a 2.6V) per garantire che la corrente di pilotaggio desiderata sia sempre erogata. La corrente operativa sicura deve essere selezionata considerando la massima temperatura ambiente dell'applicazione, tenendo conto del derating di corrente di 0.33 mA/°C al di sopra dei 25°C.
Protezione:Il circuito di pilotaggio dovrebbe incorporare protezioni contro tensioni inverse e picchi di tensione transitori durante l'accensione o lo spegnimento, poiché la polarizzazione inversa può causare migrazione metallica e guasto. I rapidi cambiamenti della temperatura ambiente, specialmente in ambienti umidi, dovrebbero essere evitati per prevenire la condensa sul display.
Interfaccia Ottica:Se viene utilizzato un filtro o una sovrapposizione, non dovrebbe essere a diretto e stretto contatto con la superficie del display, poiché gli adesivi sensibili alla pressione sui film potrebbero spostarsi.
Nota sull'Affidabilità:Il dispositivo non è raccomandato per applicazioni critiche per la sicurezza (aviazione, supporto vitale medico, ecc.) senza preventiva consultazione, poiché il suo guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai display con cifre più piccole (es. 0.3 pollici), il LTS-6960HR offre una visibilità superiore a distanza o in condizioni di buona illuminazione grazie alla sua altezza di 0.56 pollici. Rispetto ai semplici LED discreti, fornisce un carattere formato in un unico package, semplificando il layout del PCB e l'assemblaggio. La sua configurazione ad anodo comune è vantaggiosa quando si interfaccia con porte di microcontrollori configurate come sink di corrente. L'uso della tecnologia AlInGaP/GaAsP fornisce un classico colore rosso-arancio con buona efficienza. L'esplicita categorizzazione per intensità luminosa è un differenziatore chiave per applicazioni che richiedono un aspetto uniforme tra più unità.

10. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è lo scopo dei due piedini di anodo comune (3 e 8)?
R: Sono collegati internamente. Utilizzare entrambi i piedini aiuta a distribuire la corrente totale dell'anodo, riduce la densità di corrente nelle piste del PCB e nei terminali del package e può migliorare l'affidabilità. In un progetto, dovrebbero essere collegati insieme sul PCB.
D: Posso pilotare questo display con un'alimentazione a 5V e una resistenza?
R: Sì, ma devi calcolare la resistenza limitatrice in base al caso peggiore della tensione diretta. Utilizzando la VF massima (2.6V) a una IF desiderata (es. 10mA), il valore della resistenza R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohm. Verificare sempre che la corrente effettiva non superi il valore massimo continuo.
D: Cosa significa "Ciclo di Lavoro 1/10, Larghezza Impulso 0.1ms" per la corrente di picco?
R: Puoi pilotare brevemente il segmento con fino a 60mA, ma l'impulso non deve essere più largo di 0.1 millisecondi e la corrente media nel tempo non deve superare il valore continuo. Ad esempio, un impulso di 0.1ms ogni 1ms (ciclo di lavoro 10%) dà una media di 6mA se il picco è 60mA.
D: Perché viene menzionato il test della tensione inversa se non è consentito in funzionamento?
R: Il test della corrente inversa (IR) a 5V è un test di qualità e di dispersione eseguito durante la produzione. Verifica l'integrità della giunzione LED. Applicare una polarizzazione inversa continuativamente in un'applicazione può degradare il dispositivo.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Display per Voltmetro a Cifra Singola.L'ADC di un microcontrollore legge una tensione e deve visualizzarla su una cifra (0-9). I pin di porta del microcontrollore possono assorbire 20mA. Il progetto utilizza un display ad anodo comune, quindi i pin del microcontrollore si collegano ai catodi dei segmenti (attraverso piccole resistenze in serie per protezione aggiuntiva). I piedini di anodo comune sono collegati insieme e pilotati da un transistor PNP (o un FET PMOS) commutato da un altro pin del microcontrollore. Il firmware multiplexa la cifra accendendo il transistor e assorbendo corrente attraverso i pin catodo appropriati per illuminare i segmenti desiderati per il numero. La corrente per ogni segmento è impostata dalla capacità di assorbimento del microcontrollore e dalla resistenza, assicurandosi che rimanga al di sotto di 25mA. Il punto decimale può essere utilizzato per l'indicazione della portata.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display a 7 segmenti è un assemblaggio di sette barre LED (segmenti da a a g) disposte in un pattern a otto. Illuminando specifiche combinazioni di questi segmenti, è possibile formare tutte le cifre decimali (0-9) e alcune lettere. In una configurazione ad anodo comune, tutti gli anodi dei LED sono collegati insieme a una comune alimentazione positiva. Ogni segmento viene acceso applicando una bassa tensione (massa o logica bassa) al rispettivo piedino catodo, permettendo alla corrente di fluire attraverso quel LED specifico. Questa configurazione è spesso preferita quando la logica di pilotaggio (come un microcontrollore) è più adatta ad assorbire corrente (portare a massa) che a erogarla.

13. Tendenze di Sviluppo

Sebbene i tradizionali display a 7 segmenti a foro passante come il LTS-6960HR rimangano vitali per molte applicazioni, le tendenze si stanno spostando verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, moduli multi-cifra ad alta densità con driver integrati (interfaccia I2C o SPI) e display con gamme di colori più ampie o capacità RGB. C'è anche una tendenza verso materiali ad alta efficienza, come AlInGaP migliorato, per ottenere una maggiore luminosità a correnti più basse. Tuttavia, la fondamentale semplicità, affidabilità e convenienza dei display a 7 segmenti discreti ne garantisce l'uso continuo in una vasta gamma di prodotti di consumo e industriali dove è richiesta un'uscita numerica di base.