Scheda Tecnica Display LED LSHD-7801 - Cifra Singola 0.3 Pollici (7.62mm) - Colore Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LSHD-7801 è un modulo display LED alfanumerico a 7 segmenti per cifra singola. La sua funzione principale è fornire un output numerico e alfanumerico limitato, chiaro e visibile, nei dispositivi elettronici. L'applicazione principale è in apparecchiature che richiedono una visualizzazione numerica compatta, affidabile ed energeticamente efficiente, come pannelli di strumentazione, elettronica di consumo, controlli industriali e apparecchiature di test.

I vantaggi chiave del dispositivo derivano dal suo design a stato solido. Offre un'eccellente uniformità dei segmenti, garantendo una luminosità costante su tutti i segmenti accesi per un aspetto pulito. Opera con un basso fabbisogno di potenza, contribuendo all'efficienza energetica del sistema complessivo. Inoltre, fornisce un'elevata luminosità e un alto contrasto, rendendo il display facilmente leggibile anche in varie condizioni di illuminazione ambientale. Un ampio angolo di visione garantisce la visibilità da diverse prospettive, aspetto cruciale per i dispositivi montati su pannello.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Il display utilizza chip LED VERDI, specificamente epi di GaP su substrato GaP e/o AlInGaP su substrato GaAs non trasparente. Questa combinazione mira all'emissione verde. L'intensità luminosa media tipica (Iv) è di 1600 ucd (microcandele) con una corrente diretta (IF) di 10mA per segmento, con un valore minimo specificato di 500 ucd. Questo parametro definisce la luminosità percepita. La lunghezza d'onda dominante (λd) è tipicamente di 569 nm, e la lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 565 nm, collocando l'output saldamente nella regione verde dello spettro visibile. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 30 nm, indicando la purezza spettrale della luce verde emessa.

2.2 Parametri e Valori Nominali Elettrici

I valori massimi assoluti definiscono i limiti operativi. La dissipazione di potenza media per punto (segmento o punto decimale) non deve superare i 75 mW. La corrente diretta di picco per segmento è di 60 mA, ma è consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). La corrente diretta media continua per punto viene ridotta rispetto ai 25 mA a 25°C di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente. La tensione diretta tipica (VF) per segmento è di 2.6V a IF=20mA, con un massimo di 2.6V. La corrente inversa (IR) è specificata con un massimo di 100 µA a una tensione inversa (VR) di 5V. È fondamentale notare che questa condizione di tensione inversa è solo per scopi di test e il dispositivo non deve essere operato continuativamente in polarizzazione inversa.

2.3 Caratteristiche Termiche

Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +105°C e un intervallo di temperatura di conservazione da -35°C a +105°C. La curva di riduzione della corrente diretta (0.28 mA/°C da 25°C) è un parametro chiave per la gestione termica. All'aumentare della temperatura ambiente, la corrente continua massima ammissibile deve essere ridotta per prevenire surriscaldamento e guasti prematuri. Ciò richiede un'attenta progettazione termica nell'applicazione, specialmente in spazi chiusi o ambienti ad alta temperatura.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il prodotto è \"Binnato per Intensità Luminosa\". Ciò significa che le unità vengono ordinate e raggruppate (binnate) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard. Questo processo garantisce coerenza nella luminosità quando più display sono utilizzati affiancati in un'applicazione, prevenendo variazioni evidenti di intensità tra le cifre. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa per aree illuminate simili è specificato come massimo 2:1, il che significa che il segmento più luminoso non dovrebbe essere più del doppio più luminoso del segmento più debole all'interno del bin accettabile.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto fornito faccia riferimento alle \"Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche\", i grafici specifici non sono dettagliati nel testo. Tipicamente, tali curve per un display LED includerebbero:

• Curva Corrente Diretta (IF) vs. Tensione Diretta (VF):Mostra la relazione non lineare, cruciale per progettare driver a corrente costante.
• Curva Intensità Luminosa (Iv) vs. Corrente Diretta (IF):Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, fino ai valori nominali massimi.
• Curva Intensità Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Illustra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, informando la progettazione termica.
• Curva di Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra le lunghezze d'onda di picco e dominante e la larghezza spettrale.

I progettisti devono consultare queste curve per ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata, mantenendo al contempo l'affidabilità nell'intervallo di temperatura operativa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LSHD-7801 è un package through-hole con un'altezza della cifra di 0.3 pollici (7.62 mm). Il package ha una faccia grigia e segmenti verdi. Il disegno dimensionale (non completamente dettagliato nel testo) fornirebbe le misure critiche per il design dell'impronta PCB, incluse dimensioni complessive, spaziatura dei pin e altezza del piano di appoggio. Le tolleranze sono tipicamente ±0.25 mm. La connessione dei pin è definita per una configurazione a 10 pin. È un display di tipo anodo comune. Il pinout è: 1 & 6 (Anodo Comune), 2 (Catodo F), 3 (Catodo G), 4 (Catodo E), 5 (Catodo D), 7 (Catodo DP - Punto Decimale), 8 (Catodo C), 9 (Catodo B), 10 (Catodo A). Lo schema circuitale interno mostra la connessione dell'anodo comune a tutti i LED dei segmenti.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica specifica le condizioni di saldatura: 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio per 3 secondi a 260°C. Questo è un parametro critico per i processi di saldatura a onda per prevenire danni termici ai chip LED o al package plastico. Per lo stoccaggio, sono raccomandate condizioni standard: temperatura tra 5°C e 30°C con umidità inferiore al 60% UR. Per le varianti SMD (notate nelle avvertenze), se la busta sigillata in fabbrica viene aperta, il dispositivo dovrebbe essere utilizzato entro 168 ore (MSL Livello 3) nelle stesse condizioni di temperatura/umidità per prevenire l'ossidazione dei pin. Se disimballato per più di 168 ore, si raccomanda la cottura a 60°C per 24 ore prima della saldatura. La raccomandazione generale è di consumare i display entro 12 mesi dalla data di spedizione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è LSHD-7801. La descrizione specifica un display Verde, Anodo Comune con punto decimale a destra. La scheda tecnica è identificata dal Numero Spec. DS30-2002-152, Revisione A, effettiva dal 13/01/2023. Le quantità di imballaggio specifiche (es. nastro e bobina, tubo) non sono dettagliate nell'estratto fornito ma farebbero parte della specifica di approvvigionamento completa.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è destinato a apparecchiature elettroniche ordinarie, inclusi apparecchi per ufficio, dispositivi di comunicazione e applicazioni domestiche. Esempi includono multimetri digitali, sveglie radio, timer per elettrodomestici, letture di sensori industriali e misuratori da pannello.

8.2 Considerazioni Progettuali e Avvertenze

Progettazione del Circuito di Pilotaggio:È fortemente raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante per garantire intensità luminosa e longevità consistenti, poiché la tensione diretta (VF) del LED ha tolleranze e varia con la temperatura. Il circuito deve essere progettato per accogliere l'intera gamma di VF (tipicamente da 2.1V a 2.6V). La protezione contro tensioni inverse e picchi transitori durante i cicli di alimentazione è essenziale per prevenire danni da migrazione metallica e aumento della corrente di dispersione.

Selezione della Corrente:La corrente operativa deve essere scelta considerando la temperatura ambiente massima, utilizzando la specifica di riduzione della corrente. Superare i valori nominali causa un grave degrado della luce o guasto.

Assemblaggio Ottico:Se viene utilizzato un pannello frontale o un coperchio, non dovrebbe premere direttamente contro la pellicola del pattern del display, poiché ciò potrebbe causarne lo spostamento. Per assemblaggi multi-cifra, si raccomanda di utilizzare display dello stesso bin di intensità luminosa per evitare luminosità irregolare (disuniformità di tonalità).

Ambientale:Evitare di esporre il display a rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene non venga fornito un confronto diretto con altri modelli, i fattori chiave di differenziazione del LSHD-7801 all'interno della sua categoria (cifra singola 0.3 pollici) includono l'uso di specifiche tecnologie di chip LED verdi (GaP e AlInGaP) per il suo colore, l'esplicito binning per l'uniformità dell'intensità luminosa, il suo ampio intervallo di temperatura operativa (-35°C a +105°C) e la sua conformità ai requisiti senza piombo/RoHS. L'elevata luminosità tipica (1600 ucd a 10mA) e il basso fabbisogno di potenza sono anche vantaggi competitivi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (λp) e lunghezza d'onda dominante (λd)?

R: La lunghezza d'onda di picco è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la sua massima intensità. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito dell'output del LED. Per i LED verdi, sono spesso vicine, come si vede qui (565 nm vs. 569 nm).

D: Perché è raccomandato il pilotaggio a corrente costante?

R: La luminosità del LED è principalmente una funzione della corrente, non della tensione. La tensione diretta (VF) varia da unità a unità e diminuisce con l'aumentare della temperatura. Una sorgente di corrente costante garantisce che l'output luminoso desiderato sia mantenuto indipendentemente da queste variazioni di VF, fornendo prestazioni stabili e proteggendo il LED da sovracorrente se la VF diminuisce.

D: Posso pilotarlo con un'alimentazione a 5V e una resistenza?

R: Sì, questo è un metodo comune. Il valore della resistenza in serie R si calcola come R = (Valimentazione - VF) / IF. Utilizzando VF tipica=2.6V e IF=10mA con un'alimentazione a 5V: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohm. È necessario assicurarsi che la potenza nominale della resistenza sia sufficiente (P = IF^2 * R). Questo metodo fornisce una corrente approssimativamente costante se Valimentazione è stabile e molto maggiore della variazione in VF.

D: Cosa significa \"anodo comune\"?

R: Significa che gli anodi (lati positivi) di tutti i singoli LED dei segmenti sono collegati internamente insieme a uno o più pin (pin 1 & 6 in questo caso). Per accendere un segmento, il suo corrispondente pin catodo deve essere collegato a una tensione inferiore (massa) mentre il pin dell'anodo comune è mantenuto a una tensione positiva.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettare una semplice visualizzazione a 3 cifre per un voltmetro.

Verrebbero utilizzati tre display LSHD-7801. Un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O controllerebbe i segmenti. Tipicamente viene impiegata una tecnica di multiplexing per minimizzare il numero di pin: gli anodi comuni di ciascuna cifra sono pilotati sequenzialmente dal microcontrollore, mentre le linee catodiche per tutti i segmenti sono condivise. Ciò crea l'illusione che tutte le cifre siano accese simultaneamente se la commutazione è abbastanza veloce. Il progetto deve includere resistenze limitatrici di corrente su ciascuna linea catodica (o utilizzare un IC driver a corrente costante). Il software deve calcolare i pattern di segmento corretti per 0-9 e gestire la temporizzazione del multiplexing. Le considerazioni termiche implicano garantire che il layout del PCB permetta una certa dissipazione del calore, specialmente se pilotato a correnti più elevate in un contenitore caldo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il principio di funzionamento si basa sull'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. Quando una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo viene applicata attraverso il chip LED (GaP o AlInGaP), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). L'energia della banda proibita del materiale semiconduttore specifico determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. In un display a 7 segmenti, più chip LED individuali sono disposti in un pattern e confezionati dietro una maschera con le forme dei segmenti. Applicando selettivamente corrente a diverse combinazioni di questi chip, si possono formare numeri e alcune lettere.

13. Tendenze di Sviluppo

Le tendenze nei display LED a cifra singola come il LSHD-7801 si concentrano su diverse aree:Aumento dell'Efficienza:Sviluppo di materiali e strutture di chip che forniscono un'intensità luminosa (luminosità) più elevata a correnti di pilotaggio inferiori, riducendo il consumo energetico e la generazione di calore.Miniaturizzazione:Sebbene 0.3 pollici sia una dimensione standard, si lavora costantemente per mantenere o migliorare la leggibilità in fattori di forma ancora più piccoli.Affidabilità e Durata di Vita Migliorate:Miglioramento dei materiali del package e dei design dei chip per resistere a temperature operative più elevate e condizioni ambientali più severe, estendendo la durata operativa.Integrazione:Spostamento verso display con circuiti di pilotaggio integrati o funzionalità intelligenti per semplificare la progettazione del sistema per gli utenti finali.Opzioni di Colore e Prestazioni:Ampliamento della gamma di colori disponibili e miglioramento della coerenza e della saturazione del colore attraverso materiali semiconduttori avanzati come le più recenti tecnologie a conversione di fosfori o a emissione diretta.