LTS-5601AJG-J - Scheda Tecnica Display LED a 7 Segmenti da 0.56 Pollici - Altezza Cifra 14.22mm - Verde AlInGaP - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-5601AJG-J è un modulo di visualizzazione alfanumerico a cifra singola e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una lettura numerica chiara e luminosa. Presenta un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.22 mm), garantendo un'ottima visibilità. Il dispositivo utilizza la tecnologia semiconduttrice avanzata AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi segmenti emettitori di luce, che si presentano in un vivace colore verde su uno sfondo facciale grigio neutro. Questa combinazione offre un elevato contrasto per una leggibilità ottimale. Il display impiega una configurazione elettrica ad anodo comune, un'interfaccia standard e ampiamente supportata nella progettazione di circuiti digitali.

1.1 Vantaggi Principali

Il display offre diversi vantaggi chiave per progettisti e ingegneri. Il suo vantaggio principale è l'utilizzo di chip LED AlInGaP, noti per la loro alta efficienza ed eccellente intensità luminosa, che si traducono in un'emissione luminosa brillante con un consumo energetico relativamente basso. I segmenti continui e uniformi garantiscono un aspetto del carattere coerente e professionale, senza spazi vuoti o irregolarità. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, fornendo uniformità di luminosità tra i lotti di produzione. Inoltre, presenta un ampio angolo di visione, rendendo il display leggibile da varie posizioni, e offre l'affidabilità tipica dello stato solido, senza parti in movimento. Il package è anche privo di piombo, in conformità con le moderne normative ambientali (RoHS).

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo display è adatto a una vasta gamma di apparecchiature elettroniche che richiedono un'indicazione numerica. Applicazioni tipiche includono strumenti di test e misura (multimetri, oscilloscopi), pannelli di controllo industriali, dispositivi medici, elettrodomestici (microonde, forni, lavatrici), cruscotti automobilistici (per display aftermarket o ausiliari) e vari progetti hobbistici o di prototipazione. Il suo equilibrio tra dimensioni, luminosità e affidabilità lo rende una scelta versatile sia per sistemi embedded commerciali che industriali.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle specifiche elettriche e ottiche fornite nel datasheet.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. L'Intensità Luminosa Media (Iv)è specificata con un minimo di 125 µcd, un valore tipico di 400 µcd e nessun massimo dichiarato, quando pilotata a una corrente diretta (IF) di 1 mA. Ciò indica una luminosità minima garantita, con la maggior parte delle unità che performano in modo significativamente più luminoso. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è di 571 nm, e laLunghezza d'Onda Dominante (λd)è di 572 nm, entrambe misurate a IF=20mA. Questi valori collocano saldamente la luce emessa nella regione verde dello spettro visibile. LaLarghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ)è di 15 nm, che descrive la purezza del colore verde; una larghezza più stretta indica un'emissione più monocromatica. IlRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosaè specificato come massimo 2:1 per aree luminose simili, il che significa che la differenza di luminosità tra due segmenti qualsiasi non deve superare un fattore due, garantendo un aspetto uniforme.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative del dispositivo. LaTensione Diretta per Segmento (VF)ha un valore tipico di 2.6V e un massimo di 2.6V a IF=20mA. Questo è un parametro critico per progettare la rete di resistenze limitatrici di corrente. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè nominalmente di 25 mA massimi, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C al di sopra dei 25°C di temperatura ambiente. Ciò significa che la corrente ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura per prevenire il surriscaldamento. UnaCorrente Diretta di Piccodi 60 mA è consentita in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms), che può essere utilizzata per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più elevata. LaTensione Inversa (VR)nominale è di 5V, e laCorrente Inversa (IR)è un massimo di 100 µA a questa tensione, indicando le caratteristiche di dispersione del diodo nello stato di spegnimento.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. LaDissipazione di Potenza per Segmentonon deve superare i 70 mW. L'Intervallo di Temperatura Operativaè compreso tra -35°C e +105°C, e l'Intervallo di Temperatura di Conservazioneè identico. Questo ampio intervallo rende il dispositivo adatto ad ambienti ostili. Il datasheet specifica anche le condizioni di saldatura: l'unità può essere sottoposta a 260°C per 3 secondi a una distanza di 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) al di sotto del piano di appoggio. Rispettare questi limiti è cruciale durante l'assemblaggio del PCB per evitare danni termici ai chip LED o al package in plastica.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il datasheet indica che il dispositivo ècategorizzato per intensità luminosa. Questo si riferisce a un processo di binning produttivo in cui i LED vengono suddivisi in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (tipicamente 1 mA, come indicato). Le unità sono raggruppate in bin con intervalli di intensità minima e massima definiti. Ciò garantisce ai clienti di ricevere display con livelli di luminosità uniformi. Sebbene i codici bin specifici non siano dettagliati in questo estratto, i progettisti devono essere consapevoli che tale categorizzazione esiste e potrebbe essere necessario specificare un bin richiesto per applicazioni critiche in cui l'uniformità di luminosità tra più display è essenziale.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Il datasheet fa riferimento alleCurve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V): Questa curva non lineare mostra come la tensione aumenti con la corrente. È essenziale per determinare il valore corretto della resistenza in serie per ottenere la corrente operativa desiderata.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L): Mostra la relazione tra corrente di pilotaggio e emissione luminosa. È generalmente lineare in un certo intervallo ma può saturarsi a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Questa curva dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Comprendere questo derating è fondamentale per progetti che operano in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale: Un grafico che mostra l'intensità relativa della luce su diverse lunghezze d'onda, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 571 nm.

I progettisti dovrebbero consultare queste curve, quando disponibili, per ottimizzare le prestazioni e garantire un funzionamento affidabile negli intervalli di temperatura e corrente previsti.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Tolleranze

Il disegno del package (citato ma non dettagliato nel testo) mostrerebbe il contorno fisico del display. Note chiave del datasheet affermano che tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze generali di ±0.25 mm (0.01") salvo diversa specificazione. Una tolleranza specifica per lo spostamento della punta del pin è di ±0.4 mm, importante per la progettazione dell'impronta sul PCB per garantire un corretto allineamento e saldabilità.

5.2 Configurazione dei Pin e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 10 pin in fila singola. Lo schema del circuito interno mostra una configurazione ad anodo comune, in cui gli anodi di tutti i segmenti LED (da A a G e il Punto Decimale) sono collegati internamente a due pin comuni (Pin 3 e Pin 8). I catodi dei singoli segmenti sono portati su pin separati. Questa configurazione è comune perché semplifica il multiplexing quando si pilotano più cifre, poiché gli anodi comuni possono essere commutati per selezionare quale cifra è attiva.

La tabella di connessione dei pin è la seguente:

1. Pin 1: Catodo E
2. Pin 2: Catodo D
3. Pin 3: Anodo Comune
4. Pin 4: Catodo C
5. Pin 5: Catodo D.P. (Punto Decimale)
6. Pin 6: Catodo B
7. Pin 7: Catodo A
8. Pin 8: Anodo Comune
9. Pin 9: Catodo F
10. Pin 10: Catodo G

5.3 Identificazione della Polarità

Il dispositivo è chiaramente contrassegnato come tipoAnodo Comune. Fisicamente, potrebbe esserci una tacca, un punto o un angolo smussato sul package per indicare il pin 1. I progettisti devono confrontare il diagramma dei pin con il package fisico per garantire il corretto orientamento durante l'assemblaggio del PCB. Una polarità errata impedirà l'accensione del display.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La guida principale fornita riguarda il processo di saldatura. Il componente può resistere alla saldatura a onda o a rifusione con una temperatura di picco di260°C per un massimo di 3 secondi, misurata in un punto a 1.6 mm (1/16") al di sotto del piano di appoggio. Questo è un profilo JEDEC standard. È fondamentale controllare il tempo e la temperatura di saldatura per evitare che il package in plastica si deformi o che i bond interni dei fili vengano danneggiati dal calore eccessivo. Si raccomanda il preriscaldamento per minimizzare lo shock termico. Dopo la saldatura, il display dovrebbe raffreddarsi naturalmente. Evitare di applicare stress meccanico ai pin o alla faccia del display durante la manipolazione e l'assemblaggio.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte èLTS-5601AJG-J. Una tipica scomposizione di un tale numero di parte potrebbe essere: LTS (famiglia di prodotto), 5601 (dimensione/codice), A (colore/bin di luminosità?), J (tipo di package?), G (Verde), -J (suffisso per variazioni come punto decimale a destra). Il datasheet conferma la descrizione come "AlInGaP Green Common Anode, Rt. Hand Decimal." Ciò indica che il punto decimale è posizionato sul lato destro della cifra. I display sono tipicamente forniti in tubi o vassoi antistatici per proteggere i pin e prevenire danni da scariche elettrostatiche durante la spedizione e la manipolazione.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Per un display ad anodo comune, il circuito di pilotaggio comporta tipicamente il collegamento del pin dell'anodo comune(i) alla tensione di alimentazione positiva (Vcc) attraverso una resistenza limitatrice di corrente o un transistor di commutazione (per il multiplexing). Ogni singolo pin catodo (A-G, DP) è quindi collegato all'uscita di un IC driver, come un decoder/driver a 7 segmenti (ad es., 74LS47 per ingresso BCD) o un pin GPIO di un microcontrollore. Il driver assorbe corrente verso massa per illuminare il segmento. Il valore della resistenza limitatrice di corrente si calcola usando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del LED (tipicamente 2.6V) e IF è la corrente diretta desiderata (ad es., 10-20 mA).

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente: Utilizzare sempre resistenze in serie per ogni segmento o un driver a corrente costante. Non collegare mai il LED direttamente a una sorgente di tensione.
• Multiplexing: Per pilotare più cifre, effettuare il multiplexing degli anodi comuni ad alta frequenza (ad es., >100 Hz). Ciò riduce significativamente il numero di pin driver richiesti.
• Dissipazione di Potenza: Assicurarsi che la potenza totale dissipata (IF * VF * numero di segmenti accesi) non superi i limiti termici del package, specialmente ad alte temperature ambientali.
• Angolo di Visione: Montare il display considerando l'ampio angolo di visione specificato per garantire che il pubblico previsto possa vederlo chiaramente.
• Protezione dalle ESD:** Sebbene non esplicitamente dichiarato, i LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Maneggiare con appropriate precauzioni ESD durante l'assemblaggio.

9. Confronto Tecnico

Rispetto a tecnologie più datate come i LED verdi standard GaP (Fosfuro di Gallio), la tecnologia AlInGaP utilizzata in questo display offre un'efficienza luminosa significativamente più elevata, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente o in una luminosità equivalente a potenza inferiore. Rispetto ai LED bianchi a chip blu + fosforo, questo LED verde monocromatico ha uno spettro più stretto e una potenziale efficacia maggiore per applicazioni in cui è richiesta solo luce verde. L'altezza della cifra di 0.56 pollici è una dimensione comune, che offre un buon equilibrio tra leggibilità e consumo di spazio sulla scheda, più grande dei display da 0.3 pollici per una migliore visibilità ma più piccola dei display da 1 pollice per compattezza.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra anodo comune e catodo comune?

R: In un display ad anodo comune, tutti gli anodi dei segmenti sono collegati insieme a Vcc, e i segmenti vengono accesi portando i loro catodi a livello BASSO (a massa). In un display a catodo comune, tutti i catodi sono collegati a massa, e i segmenti vengono accesi applicando una tensione ALTA (Vcc) ai loro anodi. Il circuito di pilotaggio differisce di conseguenza.

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

R: Un tipico pin GPIO di un microcontrollore può assorbire o fornire solo 20-25 mA. È possibile pilotare un singolo segmento direttamente se si include una resistenza in serie e si rimane entro i limiti di corrente del MCU. Per più segmenti o per il multiplexing, utilizzare IC driver dedicati o array di transistor per gestire la corrente cumulativa più elevata.

D: Il datasheet elenca due pin di anodo comune (3 e 8). Devo collegarli entrambi?

R: Sì, per massima affidabilità e distribuzione della corrente, si raccomanda di collegare entrambi i pin di anodo comune all'alimentazione. Ciò aiuta a bilanciare il carico di corrente, specialmente quando più segmenti sono illuminati simultaneamente.

D: Come calcolo il valore della resistenza per un'alimentazione a 5V e una corrente di segmento di 10 mA?

R: Usando VF(tip) = 2.6V: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohm. Una resistenza standard da 220 o 270 Ohm sarebbe adatta. Verificare sempre la luminosità e la corrente nel circuito effettivo.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Progetto: Display per Voltmetro Digitale Semplice

In un voltmetro digitale di base costruito attorno a un microcontrollore con convertitore analogico-digitale (ADC), l'LTS-5601AJG-J può essere utilizzato per visualizzare la tensione misurata. Il microcontrollore legge il valore dell'ADC, lo converte in tensione e lo formatta in cifre (ad es., "12.5"). Utilizzando una tecnica di multiplexing, il MCU abiliterebbe sequenzialmente l'anodo comune di ciascuna cifra (per un display multi-cifra costruito con più unità) e invierebbe il pattern catodico per i dati del segmento corrispondenti a quella cifra. Un IC driver come il MAX7219 potrebbe essere utilizzato per semplificare l'interfaccia, gestendo sia il multiplexing che il controllo di corrente per il microcontrollore. L'elevata luminosità dei segmenti AlInGaP garantisce che la lettura sia chiara anche in ambienti ben illuminati.

12. Introduzione al Principio Tecnico

L'LTS-5601AJG-J è basato sul materiale semiconduttoreAlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n del chip LED, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, verde attorno a 571-572 nm. I chip sono montati su un substrato di GaAs non trasparente, che aiuta a dirigere la luce verso l'alto del chip. Il filtro facciale grigio assorbe la luce ambientale, migliorando il contrasto riducendo i riflessi e rendendo i segmenti verdi illuminati più vividi.

13. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display a sette segmenti discreti rimangano vitali per molte applicazioni, la tendenza generale nella tecnologia dei display è verso l'integrazione e la flessibilità. Ciò include la crescita di display LED a matrice di punti e OLED che possono mostrare grafica e caratteri arbitrari. Tuttavia, per letture numeriche dedicate, i LED a sette segmenti come l'LTS-5601AJG-J continuano a essere preferiti per la loro semplicità, affidabilità, basso costo ed eccezionale leggibilità. I progressi nei materiali LED, come AlInGaP e InGaN (per blu/verde) migliorati, continuano a spingere più in alto l'efficienza e la luminosità. Inoltre, c'è una costante spinta verso la miniaturizzazione e i package a montaggio superficiale, sebbene tipi a foro passante come questo persistano per la loro robustezza e facilità di prototipazione.