Scheda Tecnica Display LED ELD-512SURWB/S530-A3 - Altezza Cifra 14.22mm - Tensione Diretta 2.4V - Corrente Diretta 25mA - Colore Rosso Brillante

1. Panoramica del Prodotto

L'ELD-512SURWB/S530-A3 è un display alfanumerico a sette segmenti ad alta affidabilità, progettato per il montaggio forato. Presenta dimensioni industriali standard con un'altezza della cifra di 14.22mm (0.56 pollici), rendendolo adatto per applicazioni che richiedono una chiara lettura numerica. Il display utilizza segmenti bianchi su una superficie di sfondo nera, garantendo un eccellente contrasto e leggibilità anche in condizioni di illuminazione ambientale intensa. La sua costruzione e i materiali sono conformi agli standard ambientali senza piombo e RoHS.

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 integrazione nei progetti esistenti e la categorizzazione dell'intensità luminosa per prestazioni uniformi tra i lotti di produzione. È costruito per l'affidabilità in ambienti impegnativi. Le applicazioni target sono principalmente nell'elettronica di consumo e industriale, inclusi elettrodomestici (es. forni, microonde), vari pannelli strumenti per sistemi di misura e controllo e display digitali generici dove sono richiesti numeri chiari e leggibili.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo, come definite nelle tabelle dei valori massimi assoluti e delle caratteristiche elettro-ottiche.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è classificato per una corrente diretta continua massima (I_F) di 25 mA. Per funzionamento impulsivo con un duty cycle di 1/10 a 1 kHz, la corrente diretta di picco (I_FP) può raggiungere 60 mA. La tensione inversa massima (V_R) è limitata a 5 V; superare questo valore può danneggiare le giunzioni LED. La dissipazione di potenza totale (P_d) non deve superare i 60 mW. L'intervallo di temperatura operativa è specificato da -40°C a +85°C, con un intervallo di temperatura di stoccaggio più ampio da -40°C a +100°C. Il dispositivo può resistere a una temperatura di saldatura di 260°C per una durata massima di 5 secondi, compatibile con i processi standard di rifusione senza piombo e saldatura manuale.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

In condizioni di test standard (Ta=25°C, I_F=10mA), l'intensità luminosa tipica (I_v) per un singolo segmento è di 17.6 mcd, con un valore minimo specificato di 7.8 mcd. La tensione diretta (V_F) a 20mA è tipicamente di 2.0V, con un massimo di 2.4V. Il colore emesso è rosso brillante, ottenuto utilizzando un materiale chip AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio). La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è tipicamente 632 nm, e la lunghezza d'onda dominante (λ_d) è tipicamente 624 nm, con una larghezza di banda spettrale (Δλ) di circa 20 nm, che definisce la purezza e la tonalità del colore rosso. La corrente inversa (I_R) è molto bassa, con un massimo di 100 µA a 5V di polarizzazione inversa.

2.3 Caratteristiche Termiche

Le prestazioni del dispositivo dipendono dalla temperatura. La corrente diretta deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C per evitare di superare la temperatura di giunzione massima e garantire l'affidabilità a lungo termine. La curva di derating della corrente diretta fornita definisce visivamente la corrente continua massima consentita a qualsiasi data temperatura operativa all'interno dell'intervallo specificato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono categorizzati (binnati) per intensità luminosa. Ciò significa che durante la produzione, i LED vengono testati e suddivisi in gruppi in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente standard (es. 10mA). Questo garantisce uniformità nella luminosità per gli utenti finali, aspetto particolarmente importante quando più display sono utilizzati in un singolo prodotto. La tolleranza per l'intensità luminosa è specificata come ±10%. Allo stesso modo, la tensione diretta ha una tolleranza di ±0.1V attorno al valore tipico, il che aiuta nella progettazione di circuiti di pilotaggio stabili.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale mostra l'intensità relativa della luce emessa a diverse lunghezze d'onda. Per questo LED rosso basato su AlGaInP, la curva sarà centrata attorno all'intervallo 624-632 nm con la larghezza di banda specificata di 20 nm. Questa curva è importante per applicazioni in cui la purezza del colore o la corrispondenza di una specifica lunghezza d'onda è critica.

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

Questa curva fondamentale illustra la relazione tra la tensione applicata al LED e la corrente risultante. È non lineare. Il tipico V_Fdi 2.0V a 20mA è un punto operativo chiave di questa curva. Comprendere questa relazione è essenziale per progettare circuiti di limitazione della corrente appropriati, poiché i LED sono dispositivi pilotati a corrente.

4.3 Curva di Derating della Corrente Diretta

Questo grafico cruciale traccia la corrente diretta continua massima consentita in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima sicura diminuisce linearmente. Rispettare questa curva di derating è vitale per prevenire la fuga termica e garantire che il dispositivo operi all'interno della sua area di funzionamento sicura (SOA), massimizzando così la sua durata operativa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è un componente forato con un package standard di altezza cifra 14.22mm. Il disegno dettagliato delle dimensioni del package fornisce tutte le misure meccaniche critiche, inclusa l'altezza totale, la larghezza, le dimensioni dei segmenti della cifra e la spaziatura e il diametro dei terminali (pin). Le tolleranze per le dimensioni non specificate sono ±0.25mm. Lo schema circuitale interno mostra la configurazione ad anodo comune dei sette segmenti e del punto decimale, essenziale per progettare correttamente il circuito di multiplexing o pilotaggio diretto. Il pinout identifica quale pin corrisponde a ciascun segmento (a-g) e all'anodo comune.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il valore massimo assoluto per la temperatura di saldatura è 260°C per una durata non superiore a 5 secondi. Questo parametro deve essere rigorosamente osservato durante i processi di saldatura a onda o saldatura manuale per prevenire danni ai chip LED interni e al package in resina epossidica. Devono essere seguite le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione e l'assemblaggio, poiché i die LED sono sensibili all'elettricità statica. Ciò include l'uso di braccialetti collegati a terra, postazioni di lavoro antistatiche e tappetini conduttivi per il pavimento. I LED devono sempre funzionare in condizioni di polarizzazione diretta.

7. Imballaggio e Informazioni d'Ordine

Il processo di imballaggio standard è: 20 pezzi per tubo, 63 tubi per scatola e 4 scatole per cartone master. L'etichetta sull'imballaggio contiene diversi campi chiave per la tracciabilità e l'identificazione: CPN (Numero Prodotto Cliente), P/N (Numero Prodotto), QTY (Quantità Imballata), CAT (Classe/Categoria Intensità Luminosa) e LOT No. (Numero Lotto). Comprendere questa etichettatura è importante per il controllo dell'inventario e per garantire che la versione corretta del componente sia utilizzata in produzione.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Essendo un display ad anodo comune, il catodo di ciascun segmento è pilotato indipendentemente, tipicamente tramite una resistenza di limitazione della corrente e un transistor o un IC driver LED dedicato in grado di assorbire la corrente richiesta. Il pin dell'anodo comune è collegato alla tensione di alimentazione positiva. Il multiplexing di più cifre è una tecnica comune per ridurre il numero di pin driver richiesti su un microcontrollore.

8.2 Considerazioni Progettuali e Avvertenze

Limitazione della Corrente:Una resistenza in serie è obbligatoria per ogni segmento per impostare la corrente diretta al valore desiderato (es. 10-20 mA), calcolata in base alla tensione di alimentazione e alla tensione diretta del LED.Protezione dalla Tensione Inversa:Il circuito deve essere progettato per prevenire l'applicazione di una tensione inversa superiore a 5V, poiché ciò può causare danni irreversibili. Se il circuito di pilotaggio potesse esporre il LED a tensione inversa quando spento, potrebbe essere necessario un diodo di protezione in parallelo al LED (polarizzato inversamente durante il normale funzionamento).Gestione Termica:Assicurarsi che la corrente operativa sia ridotta in base alla temperatura ambiente. In ambienti ad alta temperatura, considerare di ridurre la corrente di pilotaggio o migliorare la ventilazione.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie o display più piccoli, l'ELD-512SURWB/S530-A3 offre un equilibrio tra dimensioni (0.56\"), luminosità e affidabilità. I suoi fattori di differenziazione chiave includono l'uso del materiale semiconduttore efficiente AlGaInP per l'emissione rossa brillante, un design bianco su nero per alto contrasto e la conformità agli standard ambientali moderni (senza piombo, RoHS). Il design forato offre robustezza meccanica e facilità di prototipazione rispetto alle alternative a montaggio superficiale, sebbene richieda più spazio sulla scheda.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è lo scopo della categorizzazione dell'intensità luminosa (CAT)?

R: Raggruppa i LED con livelli di luminosità simili. Ciò garantisce un aspetto uniforme quando più display sono utilizzati fianco a fianco in un prodotto, evitando discrepanze di luminosità.

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

R: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente. Per un'alimentazione di 5V, un tipico V_Fdi 2.0V e una I_Fdesiderata di 20mA, il valore della resistenza sarebbe R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Inoltre, assicurarsi che il pin del MCU possa assorbire la corrente di segmento richiesta.

D: Cosa significa "anodo comune"?

R: Significa che gli anodi (lati positivi) di tutti i segmenti LED sono collegati insieme a un pin comune. Per accendere un segmento, si collega l'anodo comune a Vcc e si porta il corrispondente pin del catodo a LIVELLO BASSO (a massa attraverso una resistenza).

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un funzionamento continuo alla corrente massima nominale (25mA) vicino al limite superiore di temperatura, è consigliato un attento layout della scheda per la dissipazione del calore. Per la maggior parte delle applicazioni a correnti e temperature moderate, non è necessario un dissipatore separato.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Display Voltmetro a 4 Cifre Semplice.Quattro display ELD-512SURWB possono essere multiplexati per mostrare una lettura di tensione da 0.000 a 19.99V. Un microcontrollore abiliterebbe sequenzialmente l'anodo comune di ciascuna cifra tramite un transistor PNP e invierebbe il corretto pattern a 7 segmenti per quella cifra sulle linee catodo condivise, con appropriate resistenze di limitazione della corrente su ciascuna linea catodo. La frequenza di aggiornamento deve essere abbastanza alta (>60Hz) per evitare lo sfarfallio.

Esempio 2: Display Industriale Timer/Conto alla Rovescia.Utilizzato su un pannello di controllo, l'alto contrasto del display garantisce la leggibilità in un ambiente di fabbrica ben illuminato. Il suo ampio intervallo di temperatura operativa (-40°C a +85°C) lo rende adatto per spazi non climatizzati. Il circuito di pilotaggio sarebbe progettato per funzionare a una corrente conservativa di 15mA per segmento per migliorare l'affidabilità a lungo termine e minimizzare la generazione di calore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display LED a sette segmenti è un assemblaggio di più diodi emettitori di luce (LED) disposti in un pattern a forma di otto. Ogni segmento (etichettato da a a g) è un LED individuale. Quando polarizzato direttamente—cioè quando una tensione positiva è applicata all'anodo rispetto al catodo—gli elettroni e le lacune si ricombinano all'interno della regione attiva del semiconduttore (il chip AlGaInP in questo caso), rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale (AlGaInP) determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, che nello spettro del rosso brillante per questo dispositivo. Illuminando selettivamente diverse combinazioni di questi sette segmenti, si possono formare tutte le cifre decimali (0-9) e alcune lettere.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Sebbene display forati come questo rimangano popolari per robustezza e facilità d'uso in certe applicazioni, la tendenza generale nell'elettronica è verso la miniaturizzazione e la tecnologia a montaggio superficiale (SMT). I display SMT offrono ingombri ridotti, profili più bassi e sono più adatti per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. Tuttavia, i componenti forati sono ancora apprezzati nella prototipazione, in contesti educativi, nelle apparecchiature industriali dove la resistenza alle vibrazioni è chiave e per applicazioni in cui è prevista saldatura o riparazione manuale. La tecnologia LED sottostante, AlGaInP per rosso/arancio/giallo e InGaN per blu/verde/bianco, continua a migliorare in efficienza (più luce per watt) e affidabilità. I display futuri potrebbero integrare più intelligenza, come driver integrati o interfacce di comunicazione (es. I2C), semplificando la progettazione per l'ingegnere finale.