Scheda Tecnica Display LED a Sette Segmenti Quadruplo da 0.28 Pollici - Altezza Cifra 7mm - Colore Rosso Super - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un display LED a sette segmenti quadruplo con altezza cifra di 0.28 pollici (7 mm). Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono visualizzazioni numeriche chiare, luminose e con eccellente visibilità. Utilizza la tecnologia semiconduttrice avanzata AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi elementi emettitori di luce, specificamente ingegnerizzata per produrre un'uscita di colore rosso super. Il display presenta una faccia grigia e segmenti bianchi, il che contribuisce ad un alto contrasto e ad un aspetto dei caratteri superiore in varie condizioni di illuminazione.

La filosofia di progettazione centrale si concentra sul fornire una soluzione affidabile allo stato solido con bassi requisiti di potenza, rendendolo adatto ad un'ampia gamma di prodotti consumer, industriali e di strumentazione dove la presentazione di dati numerici è critica.

2. Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il display incorpora diverse caratteristiche di progettazione che ne migliorano le prestazioni e l'usabilità:

• Altezza Cifra:0.28 pollici (7.0 mm), offrendo una dimensione bilanciata per una buona leggibilità senza consumo eccessivo di spazio sul pannello.
• Progettazione dei Segmenti:Segmenti uniformi e continui assicurano un'illuminazione costante e un aspetto dei caratteri professionale e pulito.
• Prestazioni Ottiche:Offre alta luminosità e alto contrasto, facilitati dai chip AlInGaP e dal design faccia grigia/segmenti bianchi.
• Angolo di Visione:Un ampio angolo di visione garantisce che il display rimanga leggibile da varie posizioni relative all'utente.
• Funzionamento a Bassa Potenza:Progettato per un'efficiente emissione luminosa rispetto alla potenza in ingresso, adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico.
• Affidabilità:Come dispositivo a stato solido, offre alta affidabilità e lunga durata operativa rispetto ai display meccanici.
• Binning:L'intensità luminosa è categorizzata (binning), consentendo coerenza nella luminosità tra più unità in una produzione.

3. Approfondimento Specifiche Tecniche

3.1 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Le prestazioni del display sono definite in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. I parametri chiave includono:

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da un minimo di 200 µcd a un tipico 600 µcd quando pilotato con una corrente diretta (I_F) di 1 mA per segmento. Questo parametro è misurato utilizzando un sensore filtrato per approssimare la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):Tipicamente 639 nm, definisce il punto colore primario dell'emissione rosso super.
• Larghezza a Metà Altezza Spettrale (Δλ):Approssimativamente 20 nm, indica la purezza spettrale della luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 631 nm, un'altra metrica chiave per specificare il colore percepito.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):Tipicamente 2.6 V con un massimo di 2.6 V a I_F= 20 mA. Ciò è cruciale per progettare il circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5 V.
• Rapporto di Corrispondenza Intensità Luminosa (I_V-m):Un rapporto massimo di 2:1, garantisce una ragionevole uniformità di luminosità tra diversi segmenti della stessa cifra o tra cifre diverse.

3.2 Valori Assoluti Massimi

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato operare al di fuori di questi limiti.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 90 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms).
• Corrente Diretta Continua per Segmento:Massimo 25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura.
• Tensione Inversa per Segmento:Massimo 5 V.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-35°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere a una temperatura di saldatura di 260°C per 3 secondi a una distanza di 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio.

4. Informazioni Meccaniche e Package

Il dispositivo è fornito in un package standard per display LED. Il disegno dimensionale fornito specifica l'impronta fisica esatta, inclusa la spaziatura tra le cifre, l'altezza, larghezza e profondità complessive, e la posizione e il diametro dei pin. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Queste informazioni sono critiche per il layout del PCB (Printed Circuit Board) e l'integrazione meccanica nell'involucro del prodotto finale.

5. Configurazione Pin e Circuito Interno

Il display ha una configurazione a 16 pin. È configurato come tipo acatodo comune multiplexato. Ciò significa che il catodo di ogni cifra è connesso separatamente, mentre gli anodi dei segmenti corrispondenti (es. tutti i segmenti 'A') sono collegati insieme tra le cifre. Questa architettura consente il multiplexing, dove le cifre vengono illuminate una alla volta in rapida successione, riducendo il numero totale di pin di pilotaggio richiesti e il consumo energetico complessivo.

Il piedinato è il seguente:

• Pin 1: Catodo Comune (Cifra 1)
• Pin 2: Anodo per segmento C e L3
• Pin 3: Anodo per Punto Decimale (D.P.)
• Pin 5: Anodo per segmento E
• Pin 6: Anodo per segmento D
• Pin 7: Anodo per segmento G
• Pin 8: Catodo Comune (Cifra 4)
• Pin 11: Catodo Comune (Cifra 3)
• Pin 12: Catodo Comune per indicatori L1, L2, L3
• Pin 13: Anodo per segmento A e L1
• Pin 14: Catodo Comune (Cifra 2)
• Pin 15: Anodo per segmento B e L2
• Pin 16: Anodo per segmento F
• I Pin 4, 9, 10 sono indicati come "Nessuna Connessione" o "Nessun Pin".

Uno schema circuitale interno mostra tipicamente l'interconnessione dei chip LED per ogni segmento e cifra, chiarendo la struttura a catodo comune multiplexata.

6. Spiegazione Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono "Categorizzati per Intensità Luminosa". Ciò si riferisce a un processo di binning o selezione basato sull'emissione luminosa misurata. Durante la produzione, si verificano lievi variazioni. Testando e raggruppando le unità in specifici bin di intensità (es. un intervallo di valori in µcd), produttori e progettisti possono assicurarsi che tutti i display utilizzati in un singolo prodotto o lotto di produzione abbiano livelli di luminosità molto simili. Ciò previene variazioni evidenti nell'intensità del display tra le unità, essenziale per la qualità del prodotto e l'esperienza utente. I progettisti dovrebbero specificare il bin richiesto quando ordinano per garantire coerenza.

7. Analisi Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche". Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo, tali curve tipicamente incluse nelle schede tecniche complete sono vitali per la progettazione:

• Corrente Diretta (I_F) vs. Tensione Diretta (V_F):Questa curva IV mostra la relazione non lineare, aiutando a determinare l'appropriata resistenza limitatrice di corrente o l'impostazione del driver a corrente costante per una data tensione di alimentazione.
• Intensità Luminosa (I_V) vs. Corrente Diretta (I_F):Questa curva mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, spesso in modo sub-lineare a correnti più alte, informando le decisioni sulla corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata rispetto all'efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Ciò è critico per applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa vs. lunghezza d'onda, conferma visivamente le specifiche di picco (639 nm) e larghezza a metà altezza (20 nm).

8. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Basandosi sui Valori Assoluti Massimi, il dispositivo può resistere a processi di saldatura a onda o a rifusione. Il parametro chiave specificato è il profilo di temperatura di saldatura: 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (1.6 mm) sotto il piano di appoggio. Ciò si allinea con i comuni profili di saldatura senza piombo. Progettisti e assemblaggiatori devono assicurarsi che i loro processi di saldatura non superino questo stress termico per prevenire danni ai bond interni dei fili o ai chip LED stessi. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione.

9. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

9.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ben adatto per qualsiasi dispositivo che richieda una visualizzazione numerica chiara e affidabile:

• Apparecchiature di Test e Misura:Multimetri, oscilloscopi, alimentatori, contatori di frequenza.
• Controlli Industriali:Pannellisti, indicatori di processo, display per timer, display per contatori.
• Elettronica di Consumo:Apparecchi audio (amplificatori, ricevitori), elettrodomestici da cucina, orologi.
• Aftermarket Automobilistico:Quadranti e strumenti diagnostici (dove le specifiche ambientali sono adatte).
• Dispositivi Medici:Monitor per pazienti, apparecchiature diagnostiche (soggette a requisiti normativi aggiuntivi).

9.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Deve implementare il multiplexing per le cifre a catodo comune. Ciò richiede un microcontrollore o un IC driver dedicato in grado di scaricare sequenzialmente la corrente per il catodo di ogni cifra mentre fornisce corrente agli anodi dei segmenti appropriati. Una corretta limitazione di corrente (tramite resistenze o driver a corrente costante) è essenziale basandosi sulla V_Fe sulla I_F.
• desiderata. Controllo della Luminosità:La luminosità può essere controllata regolando la corrente diretta di picco (entro i valori nominali) o, più comunemente nei design multiplexati, variando il ciclo di lavoro del segnale di multiplexing (PWM).
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è un vantaggio, ma il design meccanico dovrebbe comunque considerare la linea di vista principale dell'utente.
• Gestione Termica:Sebbene a bassa potenza, un funzionamento continuo ad alte temperature ambiente vicino al valore massimo nominale potrebbe richiedere la riduzione della corrente diretta come specificato (0.33 mA/°C sopra i 25°C) per mantenere l'affidabilità e prevenire un deprezzamento accelerato dei lumen.

10. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione di questo display è l'uso della tecnologiaAlInGaPper il colore rosso super. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità per la stessa corrente in ingresso, o luminosità equivalente a potenza inferiore. Generalmente fornisce anche una migliore stabilità termica e purezza del colore. La faccia grigia con segmenti bianchi è una scelta progettuale specifica per massimizzare il contrasto, che può offrire un vantaggio rispetto ai display completamente rossi o verdi in condizioni di luce ambiente elevata.

11. Domande Frequenti (Basate su Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo dei pin "Nessuna Connessione"?

R: Sono pin fisicamente presenti che non sono connessi elettricamente a nessun elemento interno. Possono essere utilizzati per stabilità meccanica durante la saldatura o per adattarsi all'impronta di un package standard. Non devono essere utilizzati per connessioni elettriche.

D: Come calcolo la resistenza limitatrice di corrente per un segmento?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V, V_Ftipica di 2.6V, e I_Fdesiderata di 20 mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Usa sempre la V_Fmassima dalla scheda tecnica per un design conservativo per evitare sovracorrenti.

D: Posso pilotare questo display senza multiplexing?

R: Il pilotaggio diretto (statico) è teoricamente possibile indirizzando individualmente ogni segmento di ogni cifra, ma richiederebbe un numero molto alto di pin I/O (4 cifre * 7 segmenti + punto decimale + indicatori = oltre 30 pin) ed è altamente inefficiente. Il multiplexing è il metodo previsto e pratico.

D: Cosa significa "Rapporto di Corrispondenza Intensità Luminosa 2:1"?

R: Significa che l'intensità luminosa misurata di un qualsiasi segmento o cifra non sarà più del doppio dell'intensità di qualsiasi altro segmento o cifra nelle stesse condizioni di test. Definisce la massima variazione ammissibile all'interno di un dispositivo.

12. Principio di Funzionamento

Un display a sette segmenti è composto da sette segmenti LED rettangolari (etichettati da A a G) disposti in una figura '8', più un LED circolare aggiuntivo per il punto decimale (DP). Illuminando selettivamente specifiche combinazioni di questi segmenti, si possono formare tutte le cifre decimali (0-9) e alcune lettere. In un design a catodo comune multiplexato come questo, tutti gli anodi per un dato tipo di segmento su tutte le cifre sono collegati insieme (es. tutti gli anodi del segmento 'A'). Ogni cifra ha la propria connessione catodo separata. Per visualizzare un numero, il microcontrollore attiva (porta alto) le linee anodo corrispondenti ai segmenti necessari per quella cifra e simultaneamente attiva (porta basso/scarica corrente) la linea catodo per quella specifica cifra. Mantiene questo per un breve periodo (es. 1-5 ms), poi passa alla cifra successiva, ciclando rapidamente attraverso tutte le cifre. La persistenza della visione dell'occhio umano fonde questi rapidi impulsi in un numero multi-cifra stabile e apparentemente continuamente illuminato.

13. Tendenze e Contesto del Settore

Sebbene i display LED a sette segmenti rimangano una soluzione robusta, economica e altamente affidabile per visualizzazioni numeriche, il settore ha visto una crescita parallela di tecnologie alternative. I display a matrice di punti OLED e LCD offrono una flessibilità molto maggiore per visualizzare caratteri alfanumerici, simboli e persino grafica semplice. Tuttavia, per applicazioni in cui devono essere visualizzati solo numeri con massima chiarezza, luminosità, ampio angolo di visione e semplicità di interfaccia, i display LED a sette segmenti come questo continuano ad essere una scelta preferita. La tendenza all'interno di questo segmento è verso materiali più efficienti (come AlInGaP che sostituisce quelli più vecchi), tensioni operative più basse, dimensioni del package più piccole per una maggiore densità e circuiti driver integrati per semplificare la progettazione. Il dispositivo qui descritto rappresenta un'implementazione matura e ottimizzata di questa tecnologia duratura.