Scheda Tecnica Display LED a Sette Segmenti LTS-546AJG 0.52 Pollici - Altezza Cifra 13.2mm - Verde (AlInGaP) - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-546AJG è un modulo display alfanumerico a sette segmenti per una singola cifra. La sua funzione principale è fornire una lettura numerica o alfanumerica limitata, chiara e leggibile, in apparecchiature elettroniche. La tecnologia di base si basa sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) cresciuto su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs), progettato per emettere luce verde. Questa scelta del materiale è significativa poiché i LED AlInGaP sono noti per la loro alta efficienza e luminosità nella parte dello spettro dal rosso al giallo-verde. Il dispositivo presenta un frontale grigio con delimitazioni dei segmenti bianche, che migliora il contrasto e l'aspetto dei caratteri in varie condizioni di illuminazione. È categorizzato per intensità luminosa, il che significa che i dispositivi vengono suddivisi in bin e ordinati in base alla loro emissione luminosa misurata, per garantire coerenza nelle applicazioni in cui più display sono utilizzati affiancati.

1.1 Caratteristiche Principali e Vantaggi Chiave

• Dimensione della Cifra:Un'altezza cifra di 0.52 pollici (13.2 mm) offre un equilibrio tra leggibilità e compattezza, adatto per strumenti da pannello, apparecchiature di test ed elettrodomestici.
• Qualità Ottica:Il display fornisce segmenti continui e uniformi con alta luminosità e alto contrasto, risultando in un aspetto dei caratteri eccellente.
• Angolo di Visione:Vanta un ampio angolo di visione, garantendo che il display rimanga leggibile anche se visto da posizioni fuori asse.
• Efficienza Energetica:Ha un basso requisito di potenza, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico.
• Affidabilità:Essendo un dispositivo a stato solido, offre alta affidabilità e lunga vita operativa rispetto a display meccanici o a vuoto.
• Conformità Ambientale:Il package è privo di piombo, fabbricato in conformità alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Identificazione e Configurazione del Dispositivo

Il numero di parte LTS-546AJG specifica un dispositivo con chip LED verdi AlInGaP in configurazione ad anodo comune. La notazione "Rt. Hand Decimal" indica l'inclusione di un punto decimale a destra. In un display ad anodo comune, tutti gli anodi (terminali positivi) dei segmenti LED sono collegati internamente insieme. Per illuminare un segmento specifico, il suo corrispondente piedino catodo (terminale negativo) deve essere portato a livello basso (collegato a massa o a una bassa tensione) mentre l'anodo comune è mantenuto a una tensione positiva. Questa configurazione è comune e spesso semplifica la progettazione del circuito quando si utilizzano driver a sink di microcontrollori o transistor.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Superare questo valore può causare surriscaldamento e guasto catastrofico.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo valore è per brevi impulsi ad alta corrente utilizzati nel multiplexing.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente deve essere deratata linearmente di 0.33 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) sale sopra i 25°C. Ad esempio, a 50°C, la corrente continua massima sarebbe circa 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
• Intervalli di Temperatura:L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è da -35°C a +85°C.
• Condizione di Saldatura:La saldatura a onda o a rifusione dovrebbe essere eseguita con il punto di saldatura a 1/16 di pollice (≈1.6mm) sotto il piano di appoggio per 3 secondi a un massimo di 260°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di prova specificate (Ta=25°C).

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da 200 µcd (minimo) a 577 µcd (tipico) a una corrente diretta (I_F) di 1 mA. L'intensità luminosa è misurata con un filtro corrispondente alla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, con una tolleranza di ±15%.
• Parametri di Lunghezza d'Onda:
  • Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p): 571 nm (a I_F=20mA).
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): 572 nm (a I_F=20mA), con una tolleranza di ±1 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano per corrispondere al colore del LED.
  • Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ): 15 nm (a I_F=20mA). Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):Da 2.1V a 2.6V a I_F=20mA, con una tolleranza di ±0.1V. Questo è un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo test è solo per caratterizzazione; è vietato il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Accoppiamento dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per i segmenti all'interno dello stesso display. Ciò significa che il segmento più luminoso non dovrebbe essere più del doppio più luminoso del segmento più debole nelle stesse condizioni di pilotaggio, garantendo uniformità.
• Cross Talk (Diafonia):Specificato come ≤ 2.5%. Si riferisce all'illuminazione indesiderata di un segmento quando un segmento adiacente è pilotato, causata da dispersione ottica o elettrica interna.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò implica un processo di binning in cui i LED prodotti vengono testati e suddivisi in gruppi (bin) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di prova standard. Questo è cruciale per applicazioni che utilizzano più display, poiché previene differenze di luminosità evidenti tra le unità. I progettisti dovrebbero specificare o assicurarsi di ricevere display dello stesso bin o di bin adiacenti per mantenere una consistenza visiva nel prodotto. Sebbene non dettagliato in questo estratto, il binning può applicarsi anche alla tensione diretta (VF) e alla lunghezza d'onda dominante (λd), quest'ultima con una tolleranza dichiarata di ±1 nm._F) and dominant wavelength (λ_d), the latter having a stated tolerance of ±1 nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche", essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo oltre le specifiche puntuali. Queste includono tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra tensione diretta e corrente diretta. È non lineare, con una tensione di soglia (circa 1.8-2.0V per AlInGaP) al di sotto della quale scorre pochissima corrente. La curva aiuta a progettare circuiti di limitazione della corrente appropriati.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F):Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. È generalmente lineare a correnti basse ma può saturarsi a correnti più elevate a causa del droop termico e di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è critico per progettare sistemi che operano in un ampio intervallo di temperature.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a 571nm e la larghezza a metà altezza di 15nm.

Queste curve permettono agli ingegneri di ottimizzare le condizioni di pilotaggio per specifici obiettivi di luminosità, efficienza e durata.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package

Il display è conforme a uno stile standard DIP (Dual In-line Package) a foro passante. Note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze generali di ±0.25 mm se non specificato diversamente.
• La tolleranza di spostamento della punta del piedino è ±0.4 mm.
• I limiti di controllo qualità sono stabiliti per materiale estraneo (≤10 mil), contaminazione da inchiostro (≤20 mil) e bolle all'interno del segmento (≤10 mil).
• La flessione del riflettore è limitata a ≤1% della sua lunghezza.

Il disegno dimensionale preciso (non completamente dettagliato nel testo) definirebbe l'altezza complessiva, larghezza, profondità, dimensione della cifra, dimensioni dei segmenti e la spaziatura precisa e il diametro dei 10 piedini.

5.2 Connessione dei Piedini e Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha una configurazione a 10 piedini (il Piede 1 è contrassegnato come "No Connection"). Lo schema circuitale interno e la tabella del piedinatura mostrano un design ad anodo comune con due piedini anodo comune (3 e 8). I catodi dei segmenti sono assegnati a piedini specifici: E(1), D(2), C(4), DP(5), B(6), A(7), F(9), G(10). La corretta identificazione del piedino 1 (spesso indicato da una tacca, smusso o punto sul package) è essenziale per il corretto orientamento durante l'assemblaggio del PCB.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Conservazione

6.1 Saldatura e Assemblaggio

È specificata la condizione massima di saldatura. Per la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata per evitare di superare il limite di 260°C sul terminale. La nota avverte contro l'uso di strumenti o metodi inadatti che applicano una forza anomala al corpo del display. Inoltre, se viene applicata una pellicola decorativa sulla superficie del display, non dovrebbe essere premuta strettamente contro un pannello frontale, poiché una forza esterna potrebbe causarne lo spostamento.

6.2 Condizioni di Conservazione

Una corretta conservazione è vitale per prevenire l'ossidazione dei piedini e l'assorbimento di umidità.

• Per Display LED (a Foro Passante):Conservare nella confezione originale a 5°C - 30°C e al di sotto del 60% di UR. Se conservato al di fuori della busta barriera all'umidità o se la busta è stata aperta per >6 mesi, si consiglia di eseguire un baking a 60°C per 48 ore prima dell'uso, con l'assemblaggio da completare entro una settimana.
• Principio Generale:Evitare scorte a lungo termine. Consumare le scorte prontamente. Una conservazione non conforme potrebbe richiedere la ri-placcatura dei piedini ossidati prima dell'uso.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Applicazioni Target e Precauzioni

Questo display è destinato a apparecchiature elettroniche ordinarie: apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione ed elettrodomestici. È esplicitamente dichiarato che è necessaria una consultazione per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (es. aviazione, sistemi medici). I progettisti devono attenersi ai valori massimi assoluti.

7.2 Considerazioni di Progetto Critiche

• Metodo di Pilotaggio:È fortemente raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante per garantire un'intensità luminosa e una longevità consistenti, poiché la luminosità di un LED è una funzione della corrente, non della tensione.
• Limitazione della Corrente:Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per adattarsi all'intera gamma di tensione diretta (da 2.1V a 2.6V) per fornire la corrente prevista a tutti i dispositivi.
• Gestione Termica:La corrente di funzionamento sicura deve essere deratata in base alla massima temperatura ambiente. Una corrente eccessiva o un'alta temperatura portano a una grave degradazione della luce o a un guasto prematuro.
• Protezione da Polarizzazione Inversa:Il circuito deve proteggere da tensioni inverse e picchi di tensione durante i cicli di accensione per prevenire la migrazione del metallo e l'aumento della corrente di dispersione.
• Protezione Ambientale:Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa sul display.
• Coerenza in Configurazioni Multi-Display:Utilizzare sempre display dello stesso bin di intensità per evitare una luminosità (tonalità) non uniforme in una lettura multi-cifra.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come display a incandescenza o fluorescenti a vuoto (VFD), l'LTS-546AJG offre un'affidabilità a stato solido superiore, un consumo energetico inferiore e una maggiore resistenza a urti/vibrazioni. All'interno del mercato dei display a segmenti LED, il suo uso della tecnologia AlInGaP per la luce verde offre un'efficienza più alta e potenzialmente un'emissione più luminosa rispetto ai vecchi LED verdi al Fosfuro di Gallio (GaP). La configurazione ad anodo comune è uno dei due tipi standard (l'altro è a catodo comune), e la scelta tra di essi dipende principalmente dalla configurazione di uscita del driver IC o del microcontrollore (sorgente vs. sink di corrente).

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

1. D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?R: La lunghezza d'onda di picco è la singola lunghezza d'onda nel punto più alto dello spettro di emissione. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito del LED. Sono spesso vicine ma non identiche, specialmente per spettri più ampi.
2. D: Perché è raccomandato il pilotaggio a corrente costante?R: L'emissione luminosa di un LED è direttamente proporzionale alla corrente diretta. Una sorgente di corrente costante compensa le variazioni nella tensione diretta (VF) tra i dispositivi e con la temperatura, garantendo una luminosità stabile e uniforme._F) between devices and over temperature, ensuring stable and uniform brightness.
3. D: Posso pilotare questo display direttamente da un piedino di un microcontrollore a 5V?R: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente o un circuito driver dedicato. Collegarlo direttamente supererebbe probabilmente la corrente continua massima, distruggendo il LED. Il valore della resistenza è calcolato come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
4. D: Cosa significa "categorizzato per intensità luminosa" per il mio progetto?R: Significa che dovresti specificare al tuo fornitore che hai bisogno di unità con lo stesso codice di bin, specialmente se utilizzi più display in un prodotto, per garantire che tutte le cifre abbiano una luminosità corrispondente.

10. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettare un display per un semplice voltmetro digitale.Il convertitore analogico-digitale di un microcontrollore legge una tensione. Il firmware converte questo valore in un numero decimale. Per visualizzarlo sull'LTS-546AJG, il microcontrollore utilizzerebbe un driver IC (come un registro a scorrimento 74HC595 con resistenze di limitazione della corrente o un driver LED dedicato come il MAX7219). I piedini dell'anodo comune sarebbero collegati a un'alimentazione positiva (es. 5V attraverso un transistor se in multiplexing). Il microcontrollore imposterebbe sequenzialmente i corrispondenti piedini catodo dei segmenti a massa (basso) per formare la cifra desiderata. Il circuito di pilotaggio sarebbe progettato per fornire una corrente costante di 15-20 mA per segmento, ben all'interno del valore nominale continuo di 25 mA, con resistenze calcolate in base al caso peggiore di VF di 2.6V. Per un voltmetro multi-cifra, verrebbero utilizzati display dello stesso bin di intensità._Fof 2.6V. For a multi-digit meter, displays from the same intensity bin would be used.

11. Principio di Funzionamento

L'LTS-546AJG funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (anodo positivo rispetto al catodo), gli elettroni dal materiale n-type AlInGaP/GaAs si ricombinano con le lacune del materiale p-type. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta definisce la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, verde intorno a 572 nm. Ciascuno dei sette segmenti (più il punto decimale) contiene uno o più di questi microscopici chip LED. La configurazione ad anodo comune collega internamente tutti gli anodi, richiedendo il controllo esterno dei singoli catodi.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display a sette segmenti rimangano un punto fermo per le letture numeriche, il più ampio campo della tecnologia dei display LED è in evoluzione. Le tendenze includono:Miniaturizzazione e Integrazione:Sviluppo di display con passo ridotto e chip-on-board (COB).Materiali Avanzati:Ricerca continua su materiali più efficienti come il Nitruro di Gallio (GaN) per gamme di colori più ampie e efficienze più elevate, sebbene l'AlInGaP rimanga dominante per l'alta efficienza nel rosso-ambra-giallo-verde.Display Intelligenti:Integrazione di driver IC, memoria e interfacce di comunicazione (I2C, SPI) direttamente nel modulo display, semplificando la progettazione del sistema.Forme Flessibili e Non Convenzionali:Sviluppo di display a segmenti pieghevoli o curvi per progetti di prodotto innovativi. L'LTS-546AJG rappresenta una soluzione matura, affidabile e ottimizzata per la sua specifica nicchia applicativa, bilanciando prestazioni, costo e disponibilità.