Scheda Tecnica Display LED LTS-3403LJG - Altezza Cifra 0,8 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2,6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-3403LJG è un modulo display ad alta prestazione, a cifra singola e sette segmenti, progettato per visualizzazioni numeriche nitide in varie applicazioni elettroniche. La sua funzione principale è fornire un output di carattere digitale altamente leggibile. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per i chip LED. Questo sistema di materiali è noto per produrre un'emissione luminosa ad alta efficienza nello spettro dal verde al rosso, offrendo una luminosità e una purezza del colore superiori rispetto alle tecnologie più datate. Il display presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, il che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. Il suo basso consumo energetico e la compatibilità con i circuiti integrati standard lo rendono adatto a un ampio mercato target, inclusi l'elettronica di consumo, la strumentazione industriale, le apparecchiature di test e misura e i sistemi embedded dove è richiesta un'indicazione numerica affidabile e a basso consumo.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le metriche di prestazione chiave sono definite in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. L'Intensità Luminosa Media (Iv)è specificata con un minimo di 320 µcd, un valore tipico di 900 µcd e nessun massimo dichiarato, quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 1mA. Questo parametro indica la luminosità percepita dei segmenti accesi. L'output luminoso è categorizzato, il che significa che i dispositivi vengono suddivisi in lotti (binning) in base alla loro intensità luminosa misurata, garantendo coerenza nei livelli di luminosità per i lotti di produzione.

Le caratteristiche del colore sono definite dalla lunghezza d'onda. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è tipicamente di 571 nanometri (nm) a IF=20mA, il che colloca la luce emessa saldamente nella regione verde dello spettro visibile. LaLunghezza d'Onda Dominante (λd)è tipicamente di 572 nm, una metrica strettamente correlata che descrive il colore percepito. LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)è tipicamente di 15 nm, indicando una banda spettrale relativamente stretta, che contribuisce a un colore verde puro e saturo. L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore e un filtro calibrati sulla curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, garantendo che i valori corrispondano alla percezione visiva umana.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative. LaTensione Diretta per Segmento (VF)ha un valore tipico di 2,6V e un massimo di 2,6V quando IF=10mA. Questo è un parametro critico per progettare il circuito di limitazione della corrente. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è un massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, indicando la corrente di dispersione nello stato di spegnimento.

LeSpecifiche Assolute Massimedefiniscono i limiti per un funzionamento sicuro. La massima corrente diretta continua per segmento è di 25 mA. Un fattore di derating di 0,33 mA/°C si applica linearmente da 25°C, il che significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C per prevenire danni termici. La massima tensione inversa per segmento è di 5V. Superare questi valori nominali può causare danni permanenti al dispositivo.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è implicita nella specifica di derating per la corrente diretta continua. Il dispositivo è classificato per unIntervallo di Temperatura Operativada -35°C a +85°C e un identicoIntervallo di Temperatura di Stoccaggio. LaTemperatura di Saldaturaspecifica che il dispositivo può resistere a 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1,6mm) sotto il piano di appoggio durante i processi di saldatura a onda o a rifusione. Il rispetto di questa linea guida è cruciale per prevenire danni ai chip LED interni e ai fili di connessione (wire bond).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo ècategorizzato per intensità luminosa. Ciò significa che durante la produzione, i display LED vengono testati e suddivisi in diversi lotti (bin) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (tipicamente 1mA, come per la specifica Iv). Questo processo di binning garantisce che gli utenti finali ricevano prodotti con livelli di luminosità coerenti, il che è vitale per applicazioni in cui più cifre sono utilizzate affiancate per evitare variazioni evidenti nell'intensità dei segmenti. Sebbene il documento non dettagli i codici o gli intervalli specifici dei bin, la pratica garantisce un livello minimo di prestazione (320 µcd) e raggruppa dispositivi con caratteristiche di output simili.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento aCurve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nell'estratto del testo, tali curve sono standard nella documentazione LED. Tipicamente includono:

• Curva Corrente Diretta (IF) vs. Tensione Diretta (VF):Mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione, essenziale per progettare il circuito di pilotaggio corretto. La tensione di ginocchio è tipicamente intorno alla VF dichiarata di 2,05-2,6V.
• Curva Intensità Luminosa (Iv) vs. Corrente Diretta (IF):Questo grafico illustra come l'output luminoso aumenti con la corrente di pilotaggio. È generalmente lineare in un intervallo ma satura a correnti più elevate a causa di limiti termici e di efficienza.
• Curva Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra l'effetto di quenching termico, dove l'output luminoso del LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Ciò rafforza l'importanza della specifica di derating della corrente.
• Curva di Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~571nm e la stretta larghezza a mezza altezza, confermando l'emissione di colore verde puro.

Queste curve forniscono ai progettisti una comprensione più profonda del comportamento del dispositivo in condizioni non standard, consentendo una progettazione di sistema più robusta e ottimizzata.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è fornito con un dettagliatodisegno dimensionale del package. Tutte le dimensioni sono specificate in millimetri con una tolleranza standard di ±0,25mm salvo diversa indicazione. Questo disegno è fondamentale per il layout del PCB (Printed Circuit Board), garantendo che l'impronta e le aree di esclusione siano progettate correttamente. Il display è progettato perfacile montaggio su un circuito stampato (P.C. board) o su un zoccolo, suggerendo che abbia piedini adatti per la saldatura through-hole o l'inserimento in uno zoccolo compatibile. La descrizione fisica riporta unafaccia grigia e segmenti bianchi, che è una caratteristica meccanica chiave che influenza l'estetica e la leggibilità.

6. Connessioni dei Piedini e Circuito Interno

Il LTS-3403LJG è un display di tipocatodo comune. Ciò significa che i catodi (terminali negativi) di tutti i segmenti LED sono collegati insieme internamente e portati a piedini comuni, mentre l'anodo (terminale positivo) di ogni segmento ha il suo piedino dedicato. La tabella di connessione dei piedini elenca 17 piedini, con diversi contrassegnati come \"NO PIN\" (presumibilmente non utilizzati o presenti solo meccanicamente). I piedini attivi controllano i segmenti da A a G, due punti decimali (Punto Decimale Sinistro e Destro, L.D.P e R.D.P) e cinque connessioni di catodo comune (piedini 4, 6, 12, 17 e uno implicito dalla descrizione del catodo comune). Ilschema del circuito internorappresenterebbe visivamente questa architettura a catodo comune, mostrando come i molteplici piedini catodo siano collegati internamente per distribuire la corrente e potenzialmente aiutare la dissipazione del calore.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è laspecifica della temperatura di saldatura: 260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio. Questo è un profilo JEDEC standard per la saldatura a onda o a rifusione di componenti through-hole. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio rispetti questo limite per evitare shock termici, che potrebbero crepare il package epossidico o danneggiare il die semiconduttore. La manipolazione generale dovrebbe seguire le precauzioni standard ESD (Electrostatic Discharge) per i dispositivi a semiconduttore. Le condizioni di stoccaggio sono definite dall'intervallo di temperatura di stoccaggio da -35°C a +85°C.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi applicazione che richieda una singola cifra numerica altamente visibile. Usi comuni includono: strumenti a pannello per tensione, corrente o temperatura; orologi e timer digitali; unità per tabelloni segnapunti; contatori di produzione; codici di stato indicatori su elettrodomestici o apparecchiature industriali; e come parte di display multi-cifra più grandi in sistemi dove le cifre sono multiplexate.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre resistenze di limitazione della corrente in serie per ogni anodo di segmento. Il valore della resistenza è calcolato in base alla tensione di alimentazione (Vcc), alla tensione diretta del LED (VF, utilizzare il massimo di 2,6V per affidabilità) e alla corrente diretta desiderata (IF, rimanendo al di sotto di 25mA continua). Formula: R = (Vcc - VF) / IF.
• Circuito di Pilotaggio:Essendo un display a catodo comune, i catodi sono tipicamente collegati a massa o commutati a massa da un IC driver (come un decoder/driver a 7 segmenti o un pin GPIO di un microcontrollore configurato come sink). Gli anodi sono pilotati a livello alto attraverso le resistenze di limitazione della corrente.
• Multiplexing:Per sistemi multi-cifra che utilizzano display simili, il multiplexing è una tecnica comune per controllare molti segmenti con meno pin I/O. Ciò implica far ciclare rapidamente l'alimentazione al catodo comune di ogni cifra mentre si presentano i dati del segmento corrispondente sulle linee anodo condivise. Il basso consumo energetico e la compatibilità del LTS-3403LJG lo rendono adatto per applicazioni multiplexate.
• Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un ampio angolo di visione, che dovrebbe essere verificato nel disegno meccanico o confermato per le esigenze dell'applicazione specifica.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

I fattori chiave di differenziazione del LTS-3403LJG sono l'uso dellatecnologia AlInGaPe la sua specificaaltezza cifra di 0,8 pollici. Rispetto a tecnologie più datate come i LED standard GaP o GaAsP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore, risultando in display più luminosi a parità di corrente o luminosità simile a potenza inferiore. L'altezza di 0,8 pollici (20,32mm) è una dimensione standard che offre un buon equilibrio tra visibilità e utilizzo dello spazio sulla scheda. Il design a faccia grigia/segmenti bianchi migliora il contrasto rispetto ai package completamente neri o verdi. La sua configurazione a catodo comune è la più comune ed è ampiamente supportata da IC driver e librerie per microcontrollori.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è lo scopo di avere più piedini di catodo comune (es. piedini 4, 6, 12, 17)?

R: Più piedini catodo aiutano a distribuire la corrente di ritorno totale da tutti i segmenti accesi, riducendo la densità di corrente in qualsiasi singolo piedino e traccia PCB. Ciò migliora l'affidabilità e può aiutare nella dissipazione del calore dal chip LED. Sono collegati internamente, quindi elettricamente sono lo stesso nodo.

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

R: No. Devi sempre utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie con ogni segmento. Collegare una sorgente a 5V direttamente all'anodo (con catodo a massa) tenterebbe di assorbire una corrente molto elevata, potenzialmente distruggendo il segmento LED e danneggiando il pin del microcontrollore.

D: Cosa significa \"Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa (IV-m) di 2:1\"?

R: Specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo quando misurato nelle stesse condizioni (IF=1mA). Un rapporto di 2:1 significa che il segmento più luminoso non sarà più del doppio più luminoso del più debole, garantendo uniformità sulla cifra.

D: Come calcolo la resistenza di limitazione della corrente appropriata?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (Valimentazione - VF) / IF. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V (Valimentazione), una VF max di 2,6V e una IF desiderata di 10mA (0,01A): R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohm. Una resistenza standard da 220 o 270 Ohm sarebbe adatta.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Considera la progettazione di un semplice voltmetro digitale che visualizza 0-9,9V. Il sistema utilizza un microcontrollore con un convertitore analogico-digitale (ADC) per misurare la tensione. Il firmware del microcontrollore legge l'ADC, converte il valore in due cifre BCD (Binary-Coded Decimal) e pilota due display LTS-3403LJG in una configurazione multiplexata. Un display mostra la cifra delle decine (0-9) e l'altro mostra la cifra delle unità e il punto decimale. I catodi comuni di ciascun display sono collegati a pin separati del microcontrollore configurati come sink open-drain/bassa uscita. I sette anodi dei segmenti (A-G) e l'anodo del punto decimale destro sono collegati ad altri pin del microcontrollore attraverso singole resistenze di limitazione della corrente da 220 ohm, condivise tra entrambi i display. Il firmware commuta rapidamente quale catodo del display è collegato a massa mentre invia il pattern di segmenti per quella cifra specifica. Questo approccio utilizza solo 8 pin per i segmenti + 2 pin per il controllo delle cifre = 10 pin I/O, invece dei 16+ pin richiesti per il pilotaggio statico. La tecnologia AlInGaP garantisce che la lettura sia luminosa e chiara anche in ambienti ben illuminati.

12. Introduzione al Principio Tecnico

Il LTS-3403LJG si basa sulla tecnologia a semiconduttoreFosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP). Questo è un semiconduttore composto III-V in cui l'energia della banda proibita (bandgap)--la differenza di energia tra la banda di valenza e la banda di conduzione--può essere regolata modificando i rapporti di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo. Per l'emissione verde, il bandgap è progettato per essere di circa 2,2-2,3 elettronvolt (eV). Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda (λ) del fotone emesso è inversamente proporzionale all'energia del bandgap (Eg), come descritto dall'equazione λ = hc/Eg (dove h è la costante di Planck e c è la velocità della luce). La composizione specifica risulta in fotoni con una lunghezza d'onda intorno a 571-572 nm, che l'occhio umano percepisce come luce verde. Il substrato di GaAs non trasparente assorbe parte della luce emessa, ma il design e i materiali garantiscono comunque alta efficienza e luminosità.

13. Tendenze Tecnologiche

L'evoluzione dei display a sette segmenti riflette i progressi nella tecnologia LED. I primi display utilizzavano GaAsP o GaP, che avevano efficienza e gamma di colori limitate. L'AlInGaP, introdotto negli anni '90, ha rappresentato un grande salto, offrendo alta efficienza ed eccellente saturazione del colore nello spettro rosso-arancione-giallo-verde. Per il verde puro e il blu, la tecnologia Nitruro di Indio Gallio (InGaN) è successivamente diventata dominante ed è ora lo standard anche per i LED bianchi. Le tendenze attuali nei display numerici includono: una transizione versopackage a montaggio superficiale (SMD)per l'assemblaggio automatizzato, sebbene i tipi through-hole come questo rimangano popolari per prototipazione e in alcuni settori; l'integrazione diIC driver e controllerdirettamente nel modulo display (display intelligenti); l'uso dimatrici a densità più elevataper display alfanumerici e a matrice di punti che sostituiscono le semplici unità a sette segmenti in molte applicazioni; e una continua attenzione amaggiore efficienza (lumen per watt)etensioni operative più basseper soddisfare le normative sul risparmio energetico e le esigenze di durata della batteria. Sebbene esistano tecnologie più recenti, display basati su AlInGaP come il LTS-3403LJG rimangono una soluzione economica e altamente affidabile per l'indicazione numerica monocromatica verde dove le loro specifiche caratteristiche prestazionali sono ottimali.