Scheda Tecnica Display LED LTS-360KR - Altezza Cifra 0.36 Pollici - Colore Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-360KR è un display alfanumerico a cifra singola e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una visualizzazione numerica nitida e luminosa. La sua funzione principale è fornire un output visivo altamente leggibile per strumenti digitali, elettronica di consumo, pannelli di controllo industriali e apparecchiature di test. Il dispositivo utilizza la tecnologia LED avanzata AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuta su substrato di GaAs, rinomata per produrre un'emissione di luce rossa ad alta efficienza. Questo specifico sistema di materiali consente al display di ottenere una luminosità e una purezza del colore superiori rispetto alle tecnologie LED più datate.

I vantaggi principali di questo modulo display includono l'ottimo aspetto dei caratteri, ottenuto tramite segmenti uniformi e continui che formano numeri ben definiti e fluidi. Offre un'elevata luminosità e un alto contrasto sullo sfondo grigio, garantendo la leggibilità anche in ambienti molto luminosi. Un ampio angolo di visione è un altro vantaggio significativo, che permette di leggere chiaramente il display da varie posizioni. Inoltre, il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, il che significa che le unità vengono selezionate e testate per soddisfare criteri specifici di luminosità, garantendo coerenza nei lotti di produzione. Il package è anche privo di piombo, conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto alla moderna produzione elettronica.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. I parametri chiave sono misurati in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media (Iv):Questo parametro definisce la luminosità percepita dei segmenti accesi. Il valore tipico è 975 µcd (microcandele) quando pilotato con una corrente diretta (IF) di 1mA. Il valore minimo specificato è 320 µcd. Questa elevata intensità garantisce che il display sia facilmente visibile.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp):La lunghezza d'onda alla quale il LED emette la massima potenza ottica. Per il LTS-360KR, questo valore è tipicamente di 639 nanometri (nm) a IF=20mA, collocandolo saldamente nella regione rossa dello spettro visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):Questo valore è di 631 nm a IF=20mA. Rappresenta la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito del LED dall'occhio umano, che è un rosso super vivace.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):Questo valore è di circa 20 nm, indicando la purezza spettrale o la ristrettezza della banda di luce emessa. Un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (Iv-m):Questo rapporto, specificato come massimo 2:1, garantisce l'uniformità tra i diversi segmenti della cifra. Significa che il segmento più luminoso non sarà più del doppio più luminoso del segmento più debole quando pilotato nelle stesse condizioni, fornendo un aspetto uniforme.

Tutte le misurazioni dell'intensità luminosa vengono eseguite utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, garantendo che i dati siano correlati alla percezione visiva umana.

2.2 Specifiche Elettriche e Valori Massimi Assoluti

Il rispetto di questi valori è fondamentale per un funzionamento affidabile e per prevenire danni permanenti al dispositivo.

• Corrente Diretta Continua per Segmento:La massima corrente continua DC raccomandata per ogni singolo segmento LED è 25 mA. Superare questo valore può portare a un degrado accelerato o al guasto.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Per il funzionamento in impulsi, è consentita una corrente più elevata. Il dispositivo può gestire una corrente di picco di 90 mA per segmento in condizioni specifiche: una frequenza di 1 kHz e un ciclo di lavoro del 10%.
• Dissipazione di Potenza per Segmento:La potenza massima che può essere dissipata da un singolo segmento è 70 mW. Questo valore è calcolato come Tensione Diretta (VF) moltiplicata per la Corrente Diretta (IF).
• Derating della Corrente Diretta:La massima corrente diretta continua deve essere ridotta al di sopra dei 25°C. Il fattore di derating è di 0.33 mA per grado Celsius. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe circa 25 mA - ((85-25) * 0.33 mA) ≈ 5.2 mA.
• Tensione Diretta per Segmento (VF):Tipicamente 2.6V con un massimo di 2.6V quando IF=10mA. Il minimo è 2.1V. Questo parametro è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Tensione Inversa (VR):La massima tensione inversa che può essere applicata a un segmento è 5V. Superare questo valore può causare rottura e danneggiare il LED.
• Corrente Inversa (IR):La corrente di dispersione quando viene applicata la massima tensione inversa di 5V è tipicamente di 100 µA o meno.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:Il display è progettato per funzionare in modo affidabile a temperature ambiente comprese tra -35°C e +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:Il dispositivo può essere conservato senza funzionamento a temperature comprese tra -35°C e +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Durante l'assemblaggio, il dispositivo può resistere a una temperatura di saldatura di 260°C per 5 secondi, misurata 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del package. Questo è un requisito standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Sistema di Categorizzazione e Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo ècategorizzato per intensità luminosa. Questo è un aspetto critico del controllo qualità e del design. Nella produzione di LED, ci sono variazioni naturali nell'output anche all'interno dello stesso lotto di produzione. Il binning è il processo di selezione dei LED in base a parametri misurati specifici dopo la produzione. Per il LTS-360KR, il criterio di binning principale è la sua intensità luminosa (Iv). Acquistando componenti binnati, i progettisti garantiscono che tutti i display nel loro prodotto abbiano un livello di luminosità coerente, evitando variazioni evidenti tra le unità. Mentre la scheda tecnica fornisce l'intervallo min/tip/max (320-975 µcd), i produttori tipicamente offrono queste parti in bin di intensità più stretti e predefiniti (es. 800-900 µcd, 900-1000 µcd). I progettisti dovrebbero consultare i fornitori per i codici bin disponibili per specificare la coerenza di luminosità richiesta per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche curve di prestazione per un tale dispositivo includerebbero le seguenti, tutte cruciali per un robusto design del circuito:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra come l'output luminoso aumenta con l'aumentare della corrente diretta. È tipicamente non lineare, con l'efficienza che spesso diminuisce a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva V-I):Questo mostra la relazione esponenziale tipica dei diodi. È essenziale per determinare la tensione di pilotaggio necessaria e per progettare driver a corrente costante.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra il derating termico dell'output luminoso. All'aumentare della temperatura, l'intensità luminosa generalmente diminuisce. Comprendere questo aiuta a progettare per una luminosità coerente nell'intervallo di temperatura operativa previsto.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra la potenza relativa emessa su diverse lunghezze d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 639 nm, con una larghezza caratteristica definita dalla mezza larghezza di 20 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LTS-360KR è un package a foro passante (DIP) con un'altezza della cifra di 0.36 pollici (9.14 mm). Le dimensioni del package sono fornite nella scheda tecnica con una tolleranza standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Una nota meccanica chiave è la tolleranza di spostamento della punta del pin di ±0.4 mm, importante per il layout del PCB e i processi di inserimento automatizzato. Il display presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, che fornisce l'alto contrasto menzionato nelle caratteristiche. Lo schema circuitale interno conferma che si tratta di una configurazione adanodo comune. Ciò significa che gli anodi di tutti i segmenti LED sono collegati internamente e portati a due pin (Pin 1 e Pin 6, che sono collegati internamente). Ogni catodo di segmento (A, B, C, D, E, F, G e il Punto Decimale) ha il proprio pin dedicato. Questa configurazione è comune e richiede che il circuito di pilotaggio assorba corrente attraverso i singoli pin del catodo mentre fornisce una tensione positiva all'anodo comune.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

I valori massimi assoluti forniscono la linea guida chiave per la saldatura: il dispositivo può resistere a una temperatura di 260°C per 5 secondi in un punto a 1.6 mm sotto il piano di appoggio. Questo si allinea con i profili standard di saldatura a rifusione o a onda senza piombo. I progettisti dovrebbero assicurarsi che il loro processo di assemblaggio non superi questo budget termico. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione. Per la conservazione, l'intervallo specificato di -35°C a +85°C dovrebbe essere mantenuto in un ambiente asciutto per prevenire l'assorbimento di umidità, che potrebbe causare il fenomeno del "popcorn" durante la rifusione.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTS-360KR è ideale per qualsiasi dispositivo che richieda una chiara visualizzazione numerica a cifra singola. Applicazioni comuni includono:

• Multimetri digitali, oscilloscopi e altre apparecchiature di test e misura.
• Pannelli di controllo industriali e indicatori di processo.
• Elettrodomestici come forni a microonde, lavatrici e apparecchiature audio.
• Contatori e display per il mercato dei ricambi automobilistici (considerando l'ampio intervallo di temperatura).
• Moduli per orologi e timer.

7.2 Considerazioni di Progetto Critiche

• Limitazione della Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una resistenza di limitazione della corrente in serie è obbligatoria per ogni segmento (o un driver a corrente costante integrato) per evitare di superare la massima corrente diretta continua (25 mA). Il valore della resistenza è calcolato utilizzando la formula: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (usare 2.6V per il margine di progetto) e IF è la corrente operativa desiderata (es. 10-20 mA per una buona luminosità).
• Circuito di Pilotaggio:Per un display ad anodo comune, il microcontrollore o il circuito integrato driver deve essere configurato per assorbire corrente. Ciò comporta tipicamente l'impostazione del pin dell'anodo comune a un livello logico alto (Vcc) e il portare i pin del catodo del segmento desiderato a un livello logico basso (massa) per accenderli.
• Multiplexing:Per display a più cifre, il multiplexing è una tecnica comune per controllare molti segmenti con meno pin I/O. Sebbene il LTS-360KR sia a cifra singola, comprendere questo è fondamentale per il design del sistema. Il multiplexing comporta il rapido commutazione di quale cifra è attiva. La specifica della corrente di picco (90 mA al 10% di ciclo di lavoro) diventa rilevante qui se si utilizzano correnti impulsive superiori a 25 mA per ottenere una luminosità percepita più elevata durante il breve tempo di accensione.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza per segmento sia bassa, garantire un'adeguata ventilazione ed evitare il posizionamento vicino ad altri componenti che generano calore aiuterà a mantenere l'efficienza e la longevità del LED, specialmente quando si opera ad alte temperature ambientali.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso, ma il layout del PCB e l'involucro del prodotto dovrebbero essere progettati per evitare ostruzioni meccaniche che potrebbero limitare questo angolo per l'utente finale.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione del LTS-360KR è il suo utilizzo della tecnologia LEDAlInGaP. Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi standard GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più elevata. Ciò significa che può produrre la stessa luminosità a una corrente inferiore, migliorando l'efficienza energetica, o una luminosità molto più elevata alla stessa corrente. Fornisce anche una migliore saturazione del colore e stabilità nel tempo e con la temperatura. Il design faccia grigia/segmenti bianchi offre un contrasto superiore rispetto ai display con facce diffuse o colorate. La categorizzazione (binning) per intensità luminosa è una caratteristica chiave per applicazioni professionali dove l'uniformità del display è critica, distinguendolo da alternative non binnate e a basso costo dove la luminosità può variare notevolmente da unità a unità.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è lo scopo di avere due pin di anodo comune (Pin 1 e Pin 6)?

R1: Sono collegati internamente. Questo design a doppio pin fornisce stabilità meccanica durante l'inserimento nel PCB e offre due punti di connessione per l'anodo comune sul PCB, il che può essere utile per instradare la corrente più elevata che potrebbe essere necessaria quando più segmenti sono accesi contemporaneamente.

D2: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R2: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie con ogni segmento. Per un'alimentazione di 5V e una corrente target di 10mA, utilizzando un VF tipico di 2.6V, il valore della resistenza sarebbe (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohm. Verificare sempre che la corrente effettiva non superi il valore massimo.

D3: Cosa significa "categorizzato per intensità luminosa" per il mio progetto?

R3: Significa che puoi specificare e acquistare questi display all'interno di un intervallo specifico e ristretto di luminosità (es. un codice bin specifico). Ciò garantisce che tutti i display nella tua produzione avranno una luminosità quasi identica, impedendo che un'unità appaia più scura o più luminosa di un'altra, il che è cruciale per la qualità del prodotto.

D4: Come interpreto la specifica di derating della corrente diretta?

R4: La massima corrente continua di 25 mA è garantita solo a 25°C. Per ogni grado Celsius sopra i 25°C, è necessario ridurre la corrente massima di 0.33 mA. Se il tuo dispositivo opera a 60°C, il derating è (60-25)*0.33 = 11.55 mA. Pertanto, la massima corrente continua sicura a 60°C è 25 mA - 11.55 mA = 13.45 mA per segmento.

10. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Progettazione di una Lettura di Voltmetro a Cifra Singola.Un progettista sta creando un semplice misuratore da pannello per visualizzare 0-9. Seleziona il LTS-360KR per la sua chiarezza e ampio angolo di visione. Il sistema utilizza un microcontrollore con logica a 5V. Il progettista collega i pin dell'anodo comune (1 & 6) al rail di 5V attraverso una singola resistenza di limitazione della corrente dimensionata per la corrente totale possibile (es. quando viene visualizzata la cifra "8", tutti i 7 segmenti sono accesi). In alternativa, lo collega direttamente a 5V e posiziona singole resistenze di limitazione della corrente su ciascuno degli 8 pin del catodo (segmenti A-G e DP), ciascuna calcolata per una corrente di segmento di 10-15 mA. I pin I/O del microcontrollore, configurati come open-drain o semplicemente impostati a livello logico basso, assorbono la corrente verso massa per illuminare i segmenti. Il progettista specifica parti LTS-360KR da un bin con un'intensità minima di 800 µcd per garantire una luminosità adeguata nell'involucro del prodotto finale. Si assicura che il layout del PCB mantenga il display lontano da un regolatore di tensione vicino per evitare riscaldamento localizzato che potrebbe ridurre la luminosità.

11. Introduzione al Principio Operativo

Un display a sette segmenti è un assemblaggio di diodi emettitori di luce (LED) disposti in un modello a forma di otto. Illuminando selettivamente segmenti specifici (etichettati da A a G), può formare tutte le dieci cifre arabe (0-9) e alcune lettere. Il LTS-360KR utilizza materiale semiconduttore AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2.1V), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). 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, rosso super a ~639 nm. La configurazione ad anodo comune semplifica il circuito di pilotaggio quando si utilizzano porte di microcontrollore che sono più adatte ad assorbire corrente che a fornirla.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Sebbene i display a sette segmenti rimangano onnipresenti per le letture numeriche, la tecnologia LED sottostante continua a evolversi. L'AlInGaP rappresenta una tecnologia matura e ad alte prestazioni per LED rossi, arancioni e gialli. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display includono un passaggio verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, moduli a più cifre ad alta densità e l'integrazione di driver e controller all'interno del package del display. C'è anche uno sviluppo continuo in materiali come il GaN (Nitruro di Gallio) per il blu e il verde, e l'uso di fosfori per creare luce bianca. Tuttavia, per indicatori a cifra singola dedicati, ad alta affidabilità e visibilità, display a foro passante AlInGaP come il LTS-360KR continuano a essere una scelta robusta e ottimale grazie alla loro affidabilità collaudata, eccellenti caratteristiche ottiche e facilità d'uso nella prototipazione e in alcune applicazioni industriali.