Scheda Tecnica Display LED LTS-315AJD - Altezza Cifra 0.3 Pollici - Colore Rosso Iper - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-315AJD è un display a sette segmenti, cifra singola, compatto e ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono una chiara lettura numerica. La sua funzione principale è fornire un carattere numerico altamente leggibile e luminoso in un fattore di forma ridotto. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i chip LED, che offre un'efficienza e una purezza del colore superiori rispetto alle tecnologie più datate come i LED rossi GaAsP standard. Ciò lo rende particolarmente adatto per strumenti portatili, elettronica di consumo, pannelli di controllo industriali e apparecchiature di test dove consumo energetico, leggibilità e affidabilità sono critici. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, garantendo livelli di luminosità uniformi tra i lotti di produzione.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono definite da diversi parametri chiave misurati a una temperatura ambiente standard di 25°C. LaIntensità Luminosa Media (Iv)ha un valore tipico di 600 µcd a una corrente diretta (IF) di 1mA, con un intervallo specificato da 200 µcd (min) in su. Questo parametro indica la luminosità percepita dei segmenti accesi. La luce emessa è caratterizzata come rosso iper. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è tipicamente 650 nm, mentre laLunghezza d'Onda Dominante (λd)è specificata come 639 nm a IF=20mA. La differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è legata alla forma dello spettro di emissione. LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)è di 20 nm, indicando una banda di luce emessa relativamente stretta, che contribuisce al colore rosso saturo. L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, garantendo che i valori siano correlati alla visione umana.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono le condizioni operative e i limiti. LaTensione Diretta per Segmento (VF)varia da 2.1V a 2.6V a una corrente di test di 20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando è in conduzione. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è un massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, indicando la dispersione del dispositivo nello stato di spegnimento. UnRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (Iv-m)di 2:1 è specificato, il che significa che la luminosità del segmento più debole rispetto al più luminoso in un singolo dispositivo non supererà questo rapporto a IF=1mA, garantendo un aspetto uniforme.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè di 25 mA a 25°C, con derating lineare di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura. LaCorrente Diretta di Picco per Segmentoè di 90 mA, ma solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms). LaDissipazione di Potenza per Segmentonon deve superare i 70 mW. La massimaTensione Inversaè di 5V. Il dispositivo può operare ed essere immagazzinato entro unIntervallo di Temperaturada -35°C a +85°C. La temperatura di saldatura non deve superare i 260°C per un massimo di 3 secondi a una distanza di 1.6mm sotto il piano di appoggio durante l'assemblaggio.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica afferma che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò implica un processo di binning o selezione basato sulla misura dell'emissione luminosa. Sebbene i codici bin specifici non siano dettagliati in questo documento, la pratica tipica prevede di testare ciascun unità a una corrente standard (es. 1mA o 20mA) e di raggrupparle in bin con intervalli definiti di intensità luminosa minima e massima. Ciò garantisce ai clienti display con livelli di luminosità consistenti per una data corrente di pilotaggio, aspetto cruciale per display multi-cifra o prodotti in cui più unità sono utilizzate affiancate. I progettisti dovrebbero consultare il produttore per la struttura di binning specifica e le gradazioni di intensità disponibili.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche" che sono essenziali per una progettazione dettagliata. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nell'estratto del testo, le curve tipiche per tali dispositivi includerebbero:Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V): Mostra la relazione non lineare, aiutando a determinare la resistenza in serie richiesta per una data tensione di alimentazione.Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-Iv): Indica come la luminosità aumenta con la corrente, mostrando spesso una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate.Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Questa curva mostra il derating dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, aspetto critico per applicazioni ad alta temperatura o alta corrente.Distribuzione Spettrale: Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che conferma i valori di lunghezza d'onda di picco e dominante e la forma dello spettro di emissione.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

L'LTS-315AJD presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, che migliora il contrasto e la leggibilità. Il package è un classico DIP (Dual In-line Package) a 14 piedini. L'altezza della cifraè di 0.3 pollici (7.62 mm). Un disegno dimensionale dettagliato è referenziato nella scheda tecnica (PAGINA 2 di 5), con tutte le dimensioni fornite in millimetri e tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Questo disegno è fondamentale per la progettazione dell'impronta PCB, garantendo il corretto alloggiamento e allineamento del display sul circuito stampato.

6. Connessioni dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione acatodo comune. Il piedinatura è la seguente: Piedino 1: Anodo F, Piedino 2: Anodo G, Piedino 3: Nessun Piedino, Piedino 4: Catodo Comune, Piedino 5: Nessun Piedino, Piedino 6: Anodo E, Piedino 7: Anodo D, Piedino 8: Anodo C, Piedino 9: Anodo RDP (Punto Decimale Destro), Piedino 10: Nessun Piedino, Piedino 11: Nessun Piedino, Piedino 12: Catodo Comune, Piedino 13: Anodo B, Piedino 14: Anodo A. I piedini 4 e 12 sono collegati internamente come catodo comune. Lo schema del circuito interno mostra ciascun LED di segmento (A-G e DP) con il suo anodo collegato al rispettivo piedino e tutti i catodi collegati insieme ai piedini del catodo comune. Questa configurazione semplifica il multiplexing quando si pilotano più cifre.

7. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il rispetto del profilo di saldatura specificato è cruciale per prevenire danni termici. La massimatemperatura di saldaturaconsentita è di 260°C, e il componente non dovrebbe essere sottoposto a questa temperatura per più di 3 secondi. Il punto di misurazione è a 1.6mm sotto il piano di appoggio (tipicamente la superficie del PCB). Ciò è in linea con i profili standard di saldatura a rifusione senza piombo. Si raccomanda di seguire le linee guida IPC standard per la pulizia e la gestione dei dispositivi sensibili all'umidità, sebbene la scheda tecnica non specifichi un livello di sensibilità all'umidità (MSL). Dovrebbero essere sempre osservate le opportune precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione dei componenti LED.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi dispositivo che richieda una singola cifra numerica altamente visibile. Applicazioni comuni includono: strumenti a pannello per tensione, corrente o temperatura; orologi e timer digitali; tabelloni segnapunti; display di strumentazione su elettrodomestici (es. forni a microonde, macchine per caffè); indicatori di stato su apparecchiature industriali; e dispositivi elettronici portatili.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione della Corrente:Deve essere utilizzata una resistenza in serie con ciascun anodo di segmento (o nel percorso del catodo comune) per limitare la corrente diretta a un valore sicuro, tipicamente tra 5mA e 20mA a seconda della luminosità richiesta e del budget di potenza. Il valore della resistenza si calcola usando R = (Vcc - Vf) / If, dove Vcc è la tensione di alimentazione, Vf è la tensione diretta del segmento (usare il valore max per affidabilità) e If è la corrente diretta desiderata.Multiplexing:Per display multi-cifra, si utilizza uno schema di multiplexing in cui le cifre vengono illuminate una alla volta rapidamente. Il design a catodo comune dell'LTS-315AJD è ben adatto a questo. La specifica della corrente di picco consente correnti pulsate più elevate durante il multiplexing per ottenere una luminosità percepita maggiore.Angolo di Visione:La scheda tecnica menziona un ampio angolo di visione, che dovrebbe essere considerato per il posizionamento meccanico del display rispetto all'utente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento distintivo dell'LTS-315AJD è l'utilizzo diAlInGaP su un substrato di GaAs non trasparente. Rispetto ai tradizionali LED rossi in GaAsP (Fosfuro Arseniuro di Gallio), la tecnologia AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore, il che significa più luce emessa a parità di potenza elettrica in ingresso. Ciò si traduce nelle caratteristiche di "alta luminosità" e "basso fabbisogno di potenza" elencate. Il colore rosso iper (lunghezza d'onda dominante ~639nm) è anche più saturo e visibilmente distinto rispetto ai LED rossi standard. Il design con faccia grigia/segmenti bianchi migliora il contrasto, contribuendo all'"eccellente aspetto dei caratteri". La categorizzazione per intensità luminosa fornisce un ulteriore livello di controllo qualità non sempre presente nei display base.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Che valore di resistenza devo usare per pilotare un segmento con un'alimentazione a 5V?

R: Usando il Vf massimo di 2.6V e un If target di 15mA: R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 ohm. Una resistenza standard da 150 o 180 ohm sarebbe adatta. Verificare sempre la luminosità alla corrente scelta.

D: Posso collegare insieme i due piedini del catodo comune sul PCB?

R: Sì, i piedini 4 e 12 sono collegati internamente. Si raccomanda di collegarli entrambi sul PCB per ridurre la resistenza e migliorare la distribuzione della corrente, specialmente quando si pilotano tutti i segmenti contemporaneamente.

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 lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che apparirebbe avere lo stesso colore dell'emissione del LED all'occhio umano. La lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la specifica del colore.

D: Come influisce la temperatura sulle prestazioni?

R: All'aumentare della temperatura, la tensione diretta (Vf) tipicamente diminuisce leggermente, mentre l'intensità luminosa diminuisce in modo più significativo. Anche la corrente continua nominale ha un derating sopra i 25°C. Progettare per la massima temperatura operativa prevista.

11. Esempio Pratico di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un semplice voltmetro a una cifra che legga da 0 a 9. I pin I/O di un microcontrollore possono essere usati per pilotare gli anodi dei segmenti (A-G) attraverso resistenze di limitazione della corrente (es. 180 ohm per un sistema a 5V). Il/i piedino/i del catodo comune sarebbero collegati a un pin del microcontrollore configurato come uscita open-drain o attraverso un transistor NPN per assorbire la corrente combinata dei segmenti. Il microcontrollore decodificherebbe la tensione misurata in un pattern a 7 segmenti e lo invierebbe in uscita. Il punto decimale (RDP) può essere utilizzato opzionalmente. Il basso fabbisogno di potenza lo rende adatto per prototipi alimentati a batteria. L'alto contrasto e la luminosità garantiscono la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

12. Introduzione al Principio Tecnologico

L'LTS-315AJD è basato sul materiale semiconduttoreAlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n di questo materiale, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nella regione del rosso iper. L'uso di unsubstrato di GaAs non trasparenteaiuta ad assorbire la luce parassita, migliorando il contrasto prevenendo riflessioni interne che potrebbero far apparire debolmente illuminati i segmenti spenti. La luce è emessa dalla superficie superiore del chip, attraverso una lente epossidica che definisce l'angolo di visione.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

Sebbene i display a sette segmenti discreti rimangano vitali per applicazioni specifiche, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display è verso l'integrazione e la miniaturizzazione. Ciò include la proliferazione di display OLED e LCD a matrice di punti che offrono capacità alfanumeriche e grafiche. Tuttavia, per applicazioni che richiedono estrema semplicità, robustezza, alta luminosità alla luce solare, ampio intervallo di temperatura e basso costo, i display LED a sette segmenti come l'LTS-315AJD continuano a essere la scelta ottimale. I progressi nei materiali LED, come il passaggio da GaAsP a AlInGaP documentato qui, migliorano costantemente la loro efficienza e affidabilità. Gli sviluppi futuri potrebbero includere materiali con efficienza ancora maggiore e l'integrazione diretta dell'elettronica di pilotaggio nel package del display.