Scheda Tecnica Display LED Rosso LTS-2801AJD 0.28 Pollici - Dimensioni 14.0x19.0x8.5mm - Tensione Diretta 2.6V - Potenza 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il display LTS-2801AJD è un indicatore alfanumerico a sette segmenti e singola cifra, progettato per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica chiara e a basso consumo. Con un'altezza della cifra di 0.28 pollici (7.0 mm), offre un'ottima leggibilità in un fattore di forma compatto. Il dispositivo utilizza chip LED rossi ad alta efficienza in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), realizzati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questa costruzione contribuisce alla sua alta luminosità e contrasto. Il display presenta una facciata grigia con marcature dei segmenti bianche, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

Il suo vantaggio principale risiede nella progettazione ottimizzata per il funzionamento a bassa corrente. I segmenti sono specificamente testati e abbinati per garantire prestazioni eccellenti anche con correnti basse come 1 mA per segmento, rendendolo ideale per dispositivi alimentati a batteria o ad alta efficienza energetica. Il dispositivo vanta un ampio angolo di visione e l'affidabilità tipica dello stato solido, garantendo prestazioni costanti durante tutta la sua vita operativa. È classificato per intensità luminosa e viene fornito in un contenitore senza piombo conforme alle direttive RoHS.

1.1 Caratteristiche Principali

• Altezza cifra di 0.28 pollici (7.0 mm) per una visibilità ottimale.
• Aspetto dei segmenti continuo e uniforme per un look professionale.
• Requisito di potenza molto basso, operativo già da 1 mA per segmento.
• Aspetto del carattere eccellente con alta luminosità e alto contrasto.
• Ampio angolo di visione per flessibilità nel montaggio e nella lettura.
• Affidabilità dello stato solido senza parti in movimento.
• L'intensità luminosa è categorizzata (binning) per prestazioni uniformi.
• Package senza piombo conforme agli standard ambientali RoHS.

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTS-2801AJD specifica un dispositivo con LED rossi ad alta efficienza AlInGaP, configurato in un circuito ad anodo comune, e include un punto decimale a destra.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operazione deve sempre essere mantenuta entro questi confini.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 100 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 ambiente (Ta) sopra i 25°C.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:Da -35°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:Da -35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:L'unità può resistere a 260°C per un massimo di 5 secondi quando saldata a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media per Segmento (I_V):200 ucd (min), 600 ucd (tip) con una corrente diretta (I_F) di 1 mA. Ciò conferma la sua idoneità per applicazioni a corrente molto bassa.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (tip) a I_F=20 mA, indicando un colore rosso brillante.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):22 nm (tip) a I_F=20 mA.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):640 nm (tip) a I_F=20 mA.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.10 V (min), 2.60 V (max) a I_F=20 mA. I progettisti devono tenere conto di questa caduta di tensione nel calcolo delle resistenze in serie o nella progettazione dei circuiti di pilotaggio.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 µA (max) con una tensione inversa (V_R) di 5V.Nota Importante:Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è destinato al funzionamento continuo in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa:2:1 (max) per segmenti all'interno di un'area illuminata simile a I_F=1 mA, garantendo una luminosità uniforme su tutto il display.
• Cross Talk (Diafonia):La specifica è inferiore al 2.5%, minimizzando l'illuminazione indesiderata dei segmenti adiacenti.

3. Informazioni Meccaniche e sul Package

3.1 Dimensioni del Package

Le dimensioni complessive del package sono 14.0 mm di larghezza, 19.0 mm di altezza e 8.5 mm di profondità (esclusi i terminali). Le tolleranze dimensionali chiave sono ±0.25 mm salvo diversa specifica. Note critiche di assemblaggio includono:

• La tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0.40 mm.
• Il diametro consigliato del foro PCB per i terminali è di 1.0 mm.
• I criteri di qualità limitano materiali estranei o bolle all'interno di un segmento a 10 mils (0.254 mm) e la contaminazione da inchiostro superficiale a 20 mils (0.508 mm). La flessione del riflettore deve essere inferiore all'1% della sua lunghezza.

3.2 Configurazione dei Pin e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a 10 pin in fila singola. È cablato internamente come un dispositivo ad anodo comune, il che significa che gli anodi di tutti i segmenti LED sono collegati insieme internamente e portati su due pin (3 e 8) per ridondanza e minore densità di corrente. Lo schema circuitale interno mostra chiaramente questa connessione ad anodo comune per ciascuno dei sette segmenti (da A a G) e per il punto decimale (DP). Il catodo di ogni segmento ha il proprio pin dedicato.

Tabella di Connessione dei Pin:

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

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve di prestazione tipiche essenziali per un'analisi di progettazione dettagliata. Sebbene i punti dati specifici dei grafici non siano forniti nel testo, queste curve illustrano tipicamente la relazione tra parametri chiave. I progettisti dovrebbero fare riferimento ai grafici originali della scheda tecnica per valori precisi.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva mostra la relazione non lineare tra la corrente che attraversa un segmento LED e la tensione ai suoi capi. È cruciale per selezionare il valore corretto della resistenza limitatrice di corrente per ottenere la luminosità desiderata senza superare la corrente massima nominale.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questo grafico dimostra come l'emissione luminosa (in ucd o mcd) aumenti con la corrente diretta. Mostra tipicamente una relazione quasi lineare nel normale intervallo operativo, consentendo ai progettisti di regolare la luminosità agendo sulla corrente.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:L'emissione luminosa di un LED generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva aiuta i progettisti a comprendere la riduzione della luminosità a temperature operative più elevate, aspetto critico per applicazioni in ambienti non climatizzati.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità luminosa relativa su diverse lunghezze d'onda, centrato attorno alla lunghezza d'onda di picco di 650 nm, confermando l'emissione di luce rossa.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Profilo di Saldatura

Una saldatura corretta è fondamentale per prevenire danni termici ai chip LED e al package plastico.

• Saldatura Automatica (Ondulata/Reflow):Il dispositivo può resistere a una temperatura di 260°C per 5 secondi in un punto a 1/16 di pollice (1.6 mm) sotto il piano di appoggio (cioè sui terminali). La temperatura del corpo del display stesso non deve superare la temperatura massima nominale durante l'assemblaggio.
• Saldatura Manuale:È specificata una temperatura della punta del saldatore di 350°C ±30°C. Il tempo di saldatura su ciascun terminale non deve superare i 5 secondi, sempre misurato a 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio.

Il rispetto di questi limiti di tempo e temperatura è essenziale per evitare di fondere l'involucro plastico, danneggiare i bonding interni o degradare il materiale semiconduttore del LED.

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

6.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTS-2801AJD è adatto a una vasta gamma di apparecchiature elettroniche che richiedono letture numeriche chiare e a basso consumo. Applicazioni comuni includono:

• Apparecchiature di test e misura (multimetri, frequenzimetri).
• Elettrodomestici (microonde, forni, macchine per caffè).
• Pannelli di controllo industriali e strumentazione.
• Dispositivi alimentati a batteria come monitor portatili o utensili manuali.
• Prototipi di sistemi embedded e kit didattici.

6.2 Considerazioni di Progettazione Critiche

• Limitazione di Corrente:UTILIZZARE SEMPRE una resistenza limitatrice di corrente in serie per ogni segmento o impiegare un circuito di pilotaggio a corrente costante. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED (usare il valore max per sicurezza) e I_Fè la corrente diretta desiderata (es. 1-20 mA).
• Multiplexing:Per display multi-cifra, è comunemente utilizzata una tecnica di multiplexing per controllare più cifre con meno pin I/O. Poiché questo è un display ad anodo comune, le cifre vengono selezionate applicando una tensione positiva al loro pin di anodo comune, mentre i pattern dei segmenti vengono applicati ai pin catodo. Assicurarsi che la corrente di picco durante l'impulso di multiplexing non superi il valore massimo assoluto.
• Gestione del Calore:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata ventilazione se si utilizzano più display o se si opera a correnti più elevate vicino al limite massimo. Il derating lineare della corrente continua sopra i 25°C deve essere rispettato.
• Protezione da Tensione Inversa:Il circuito di pilotaggio dovrebbe essere progettato per prevenire l'applicazione di tensione inversa o picchi di tensione superiori a 5V ai catodi del LED durante l'accensione, lo spegnimento o in ambienti elettricamente rumorosi. Un semplice diodo in parallelo al LED (catodo ad anodo) può fornire protezione, anche se influenzerà la tensione diretta.
• Angolo di Visione:Montare il display considerando il suo ampio angolo di visione per garantire la massima leggibilità per l'utente finale.

7. Test di Affidabilità

Il dispositivo è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità basati su standard militari (MIL-STD), industriali giapponesi (JIS) e interni per garantire prestazioni a lungo termine e durabilità. I test chiave includono:

• Test di Vita Operativa (RTOL):1000 ore di funzionamento continuo in condizioni nominali massime per verificare la stabilità delle prestazioni nel tempo.
• Test di Stress Ambientale:Inclusi Conservazione ad Alta Temperatura/Umidità (500 ore a 65°C/90-95% UR), Conservazione ad Alta Temperatura (1000 ore a 105°C) e Conservazione a Bassa Temperatura (1000 ore a -35°C).
• Test di Stress Termico:Cicli di Temperatura (30 cicli tra -35°C e 105°C) e test di Shock Termico per validare la robustezza contro dilatazione e contrazione termica.
• Test di Saldabilità:Resistenza alla Saldatura (10 sec a 260°C) e Saldabilità (5 sec a 245°C) assicurano che i terminali possano resistere ai processi di assemblaggio standard.

8. Avvertenze e Note Importanti

• Questo prodotto è destinato ad apparecchiature elettroniche generali. Le applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, specialmente dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (aviazione, medicale, sistemi di sicurezza), richiedono consultazione e approvazione preventiva.
• Il produttore non è responsabile per danni derivanti dal funzionamento al di fuori dei valori massimi assoluti o dall'uso improprio del prodotto.
• Superare la corrente di pilotaggio consigliata o la temperatura operativa può causare una grave degradazione dell'emissione luminosa o un guasto prematuro.
• È fortemente raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante per garantire un'intensità luminosa uniforme e proteggere i LED dai picchi di corrente.
• La progettazione del circuito deve considerare le prestazioni dell'intero sistema, inclusa la stabilità dell'alimentazione e il potenziale rumore elettrico.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTS-2801AJD si differenzia nel mercato dei display a singola cifra attraverso diversi attributi chiave:

• Funzionamento a Corrente Ultra-Bassa:La sua caratterizzazione e abbinamento a 1 mA per segmento è un vantaggio significativo per progetti sensibili al consumo, dove molti display comparabili sono specificati solo a 10-20 mA.
• Tecnologia AlInGaP:Rispetto ai vecchi LED rossi GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre una maggiore efficienza, risultando in una luminosità maggiore a parità di corrente o luminosità equivalente a corrente inferiore, contribuendo a una maggiore durata della batteria.
• Binning per Intensità:La categorizzazione per intensità luminosa consente ai progettisti di selezionare display con luminosità strettamente abbinata, aspetto critico per applicazioni multi-cifra dove l'uniformità è visivamente importante.
• Suite di Affidabilità Robusta:L'ampia gamma di test contro standard militari e industriali fornisce un alto grado di fiducia nella longevità e nelle prestazioni del prodotto sotto stress.

10. Domande Frequenti (FAQ)

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

R: No. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie con ogni segmento. Per un'alimentazione di 5V e una V_Ftipica di 2.4V a 10 mA, il valore della resistenza sarebbe R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohm. Una resistenza standard da 270 Ohm sarebbe adatta. Il pin del microcontrollore agisce come un sink di corrente (per anodo comune) o come una sorgente (per catodo comune).

D: Qual è lo scopo di avere due pin di anodo comune (3 e 8)?

R: I due pin sono collegati internamente. Servono a due scopi principali: 1) Ridurre la densità di corrente attraverso un singolo pin e traccia PCB quando tutti i segmenti sono accesi (es. visualizzando il numero '8'), e 2) Fornire stabilità meccanica e ridondanza durante il montaggio su PCB.

D: Come calcolo il consumo totale di potenza del display?

R: Potenza per segmento = V_F* I_F. Ad esempio, a I_F=10 mA e V_F=2.4V, la potenza per segmento è 24 mW. Se tutti e 7 i segmenti della cifra sono accesi (visualizzando '8'), la potenza totale è 7 * 24 mW = 168 mW. Questo è ben entro il limite di 70 mW per segmento ma deve essere considerato per l'alimentatore e il driver dell'anodo comune.

D: Questo display è adatto per uso esterno?

R: L'intervallo di temperatura operativa da -35°C a +85°C copre molte condizioni esterne. Tuttavia, la scheda tecnica non specifica un grado di protezione IP contro polvere e acqua. Per uso esterno, il display dovrebbe probabilmente essere posto dietro una finestra sigillata o all'interno di un involucro protettivo per prevenire l'ingresso di umidità e danni fisici.

11. Principio di Funzionamento

Un display a sette segmenti è una forma di dispositivo di visualizzazione elettronico composto da sette segmenti LED disposti a forma di otto. Illuminando selettivamente specifiche combinazioni di questi segmenti (da A a G), può rappresentare le cifre da 0 a 9 e alcune lettere (es. A, C, E, F, H, L, P). Il LTS-2801AJD utilizza materiale semiconduttore AlInGaP. Quando una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2.0V) viene applicata ai capi di un segmento LED (cioè una tensione positiva sull'anodo comune rispetto al catodo del segmento), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce) a una lunghezza d'onda caratteristica del materiale - in questo caso, luce rossa attorno ai 650 nm. Il substrato GaAs non trasparente aiuta a riflettere più luce verso l'alto del chip, migliorando l'efficienza complessiva. La facciata grigia e le marcature bianche assorbono la luce ambientale, riducendo i riflessi e aumentando il contrasto, rendendo i segmenti rossi accesi più luminosi e nitidi.