Scheda Tecnica Display LED LTS-6775JD - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Iper Rosso - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-6775JD è un modulo display a sette segmenti, cifra singola, ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica. La sua funzione principale è rappresentare visivamente le cifre da 0 a 9, insieme a un punto decimale, utilizzando segmenti LED individuali. Il dispositivo è progettato per affidabilità e chiarezza in vari strumenti elettronici e dispositivi consumer.

Il display utilizza la tecnologia avanzata dei semiconduttori in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per i suoi elementi emettitori di luce. Questo sistema di materiali è scelto specificamente per produrre un'emissione di luce rossa e iper-rossa ad alta efficienza. I chip sono realizzati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs), che aiuta a migliorare il contrasto minimizzando la diffusione e la riflessione interna della luce. La presentazione visiva presenta un frontale grigio con marcature dei segmenti bianche, fornendo un eccellente sfondo per la luce rossa emessa, migliorando così la leggibilità complessiva e l'estetica.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il LTS-6775JD offre diversi vantaggi distintivi che lo rendono adatto a una gamma di applicazioni. Le sue caratteristiche principali includono un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.22 mm), che offre un buon equilibrio tra dimensioni e visibilità. I segmenti sono progettati per essere continui e uniformi, garantendo un aspetto coerente e professionale quando illuminati. Il dispositivo richiede una bassa potenza per funzionare, contribuendo a un design del sistema a risparmio energetico. Offre un'elevata luminosità e un alto contrasto, cruciali per la leggibilità in varie condizioni di illuminazione ambientale. Inoltre, fornisce un ampio angolo di visione, permettendo di vedere chiaramente le informazioni visualizzate da diverse posizioni rispetto alla superficie del display.

Questa combinazione di caratteristiche rende il LTS-6775JD ideale per l'integrazione in una varietà di prodotti elettronici. Il suo mercato di riferimento include, ma non si limita a: apparecchiature di test e misura (es. multimetri, frequenzimetri), pannelli di controllo industriali, display per cruscotti automobilistici, elettrodomestici consumer (es. forni a microonde, orologi digitali) e dispositivi medici dove è richiesta un'indicazione numerica chiara e affidabile. L'affidabilità allo stato solido dei LED garantisce una lunga durata operativa con una manutenzione minima.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LTS-6775JD sono definite da un insieme di parametri elettrici e ottici precisi. Comprendere queste specifiche è fondamentale per un corretto design del circuito e per garantire prestazioni ottimali del display.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del display. Il parametro chiave è l'Intensità Luminosa Media (Iv), specificata con un minimo di 320 µcd, un valore tipico di 700 µcd, e nessun massimo dichiarato quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questa misurazione viene effettuata utilizzando un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta dell'occhio umano fotopico (CIE), garantendo che il valore corrisponda alla luminosità percepita. L'elevata intensità tipica garantisce una buona visibilità.

Le caratteristiche del colore sono definite dalla lunghezza d'onda. La Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp) è tipicamente 650 nanometri (nm), posizionando l'output nella regione iper-rossa dello spettro. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è specificata come 639 nm. La differenza tra lunghezza d'onda di picco e dominante è normale per i LED e riguarda la forma dello spettro di emissione. La Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ) è di 20 nm, indicando la purezza spettrale o la diffusione delle lunghezze d'onda emesse attorno al picco. È previsto un certo grado di variazione nell'output luminoso tra i segmenti; questo è quantificato dal Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (IV-m), specificato come massimo 2:1. Ciò significa che il segmento più luminoso non sarà più del doppio più luminoso del segmento più debole nelle stesse condizioni di pilotaggio, garantendo uniformità.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono l'interfaccia tra il display e il circuito di pilotaggio. La Tensione Diretta per Segmento (VF) è tipicamente 2.1 Volt e ha un massimo di 2.6 Volt quando viene applicata una corrente diretta (IF) di 10 mA. Questa tensione è relativamente bassa, il che semplifica il design dell'alimentazione. La Corrente Inversa per Segmento (IR) è specificata con un massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5 V, indicando il livello di dispersione quando il LED è polarizzato in modo errato.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono condizioni per il funzionamento normale. La massima Dissipazione di Potenza per Segmento è di 70 mW. La Corrente Diretta di Picco per Segmento è di 90 mA, ma è consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms) per gestire il calore. La Corrente Diretta Continua per Segmento è deratata da 25 mA a 25°C fino a 0 mA a 100°C, con un fattore di derating lineare di 0.33 mA/°C. Questo derating è cruciale per l'affidabilità, poiché impedisce che la temperatura di giunzione superi i limiti di sicurezza. La massima Tensione Inversa per Segmento è di 5 V. Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +85°C e lo stesso intervallo per lo stoccaggio. La temperatura di saldatura non deve superare i 260°C per più di 3 secondi, misurata 1.6 mm sotto il piano di appoggio, per prevenire danni durante l'assemblaggio.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica fornita indica che i dispositivi sono "Categorizzati per Intensità Luminosa". Ciò implica un processo di binning o selezione basato sull'output luminoso misurato. Nella tipica produzione di LED, i dispositivi di un lotto di produzione vengono testati e raggruppati in diversi "bin" in base a parametri chiave come l'intensità luminosa, la tensione diretta e talvolta la lunghezza d'onda dominante. Sebbene i codici o gli intervalli specifici dei bin non siano dettagliati in questo documento, la pratica garantisce che i clienti possano selezionare componenti con prestazioni coerenti per una determinata applicazione. Per il LTS-6775JD, il criterio di binning principale sembra essere l'intensità luminosa, garantendo un livello minimo di luminosità come specificato nella tabella delle caratteristiche elettriche/ottiche.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, la scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche / Ottiche". Queste curve sono essenziali per un lavoro di progettazione dettagliato. Tipicamente, una tale scheda tecnica includerebbe:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra come l'output luminoso aumenta con la corrente di pilotaggio. È tipicamente non lineare, con l'efficienza che spesso diminuisce a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la caratteristica I-V del diodo, cruciale per progettare circuiti limitatori di corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente (e di conseguenza di giunzione). Comprendere questo derating è vitale per le applicazioni che operano in ambienti caldi.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità relativa della luce emessa su diverse lunghezze d'onda, centrato attorno al picco di 650 nm, con una larghezza definita dalla specifica di 20 nm a mezza altezza.

I progettisti dovrebbero consultare queste curve per ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata, mantenendo efficienza e longevità, e per tenere conto dei cambiamenti di prestazioni nell'intervallo di temperatura operativa previsto.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LTS-6775JD è fornito in un package standard per display LED. Il disegno delle Dimensioni del Package fornisce le misure fisiche critiche per il design dell'impronta PCB e l'integrazione nell'alloggiamento. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Le dimensioni chiave includono l'altezza, larghezza e profondità complessive del package, la spaziatura tra i piedini, il diametro e la posizione della cifra sul frontale e la distanza dal piano di appoggio. Un'interpretazione accurata di questo disegno è necessaria per creare un layout PCB corretto e garantire che il display si adatti correttamente nell'assemblaggio del prodotto finale.

5.1 Configurazione dei Piedini e Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha una configurazione a 10 piedini (il piedino 10 è indicato come "Nessuna Connessione"). È configurato come un display aAnodo Comune. Ciò significa che gli anodi (terminali positivi) di più segmenti LED sono collegati insieme internamente. In questo dispositivo specifico, lo schema circuitale interno e la tabella di connessione dei piedini mostrano come sono disposti anodi e catodi per i sette segmenti (A, B, C, D, E, F, G), il punto decimale (DP) e i segni più/meno. I nodi di anodo comune sono collegati ai piedini 2, 4, 7 e 8 per diversi gruppi di segmenti. I catodi dei singoli segmenti sono collegati ai rispettivi piedini. Per illuminare un segmento, il suo corrispondente piedino catodo deve essere portato a livello basso (collegato a massa o a un sink di corrente) mentre l'appropriato piedino di anodo comune è portato a livello alto (collegato all'alimentazione positiva attraverso una resistenza limitatrice di corrente). La tabella del piedinatura è il riferimento definitivo per progettare il circuito di pilotaggio.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

Una corretta manipolazione durante l'assemblaggio è fondamentale per l'affidabilità. La linea guida principale fornita riguarda il processo di saldatura: la temperatura massima consentita della saldatura è di 260°C, e questa temperatura non dovrebbe essere applicata per più di 3 secondi. Questa misurazione viene effettuata in un punto a 1.6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del dispositivo sul PCB. Questa specifica è progettata per prevenire danni termici ai chip LED, ai fili di connessione interni e al materiale plastico del package. Per la saldatura a onda o a rifusione, l'intero profilo termico (preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione, raffreddamento) deve essere controllato per rimanere entro questi limiti. La saldatura manuale con saldatore richiede una tecnica attenta per evitare surriscaldamenti localizzati. L'intervallo di temperatura di stoccaggio è da -35°C a +85°C; i dispositivi dovrebbero essere conservati in un ambiente asciutto e protetto dalle scariche elettrostatiche prima dell'uso.

7. Raccomandazioni Applicative

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il LTS-6775JD, essendo un display ad anodo comune, è tipicamente pilotato da un microcontrollore o da un IC driver dedicato per display (come un decodificatore/driver BCD-a-7-segmenti). I piedini di anodo comune sono collegati al rail di alimentazione positiva (Vcc), ciascuno attraverso una resistenza limitatrice di corrente se non si utilizza il multiplexing. Se si multiplexano più cifre, gli anodi comuni vengono commutati da transistor. I piedini catodo per ogni segmento sono collegati alle uscite del driver, che sinkano corrente verso massa. Il valore della resistenza limitatrice di corrente è calcolato con la formula: R = (Vcc - VF) / IF, dove VF è la tensione diretta del segmento (usare il valore massimo per il design nel caso peggiore, es. 2.6V) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 10 mA per una luminosità tipica). Per un'alimentazione a 5V: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohm. Una resistenza standard da 220 o 270 Ohm sarebbe adatta.

7.2 Considerazioni e Note di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre resistenze limitatrici di corrente esterne. Pilotare i LED direttamente da una sorgente di tensione o da un piedino di microcontrollore senza una resistenza causerà un flusso di corrente eccessivo, portando a un guasto immediato o a una significativa riduzione della durata di vita.
• Multiplexing:Per controllare più cifre con meno pin I/O, si utilizza il multiplexing. Ciò implica ciclare rapidamente l'alimentazione all'anodo comune di ciascuna cifra mentre si presentano i dati del segmento corrispondente sulle linee catodo condivise. La persistenza della visione fa apparire tutte le cifre accese simultaneamente. La corrente di picco durante il breve tempo di accensione può essere superiore alla valutazione in DC, ma la corrente media non deve superare la valutazione della corrente diretta continua, considerando il ciclo di lavoro.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso, ma per una leggibilità ottimale, il display dovrebbe essere orientato in modo che la direzione di visione primaria sia approssimativamente perpendicolare alla sua faccia.
• Protezione dalle ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato, i LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante l'assemblaggio.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie come i display a incandescenza o fluorescenti a vuoto (VFD), il LTS-6775JD offre vantaggi significativi: consumo energetico inferiore, maggiore affidabilità (nessun filamento da bruciare), tempo di risposta più rapido e migliore resistenza a urti/vibrazioni. All'interno del segmento dei display LED, l'uso della tecnologia AlInGaP per l'iper-rosso offre una maggiore efficienza e una potenzialmente migliore stabilità del colore nel tempo e con la temperatura rispetto ai vecchi LED rossi in GaAsP o GaP. L'altezza della cifra di 0.56 pollici lo colloca in una categoria di dimensioni comuni, competendo con altri display simili principalmente su specifiche come luminosità (intensità luminosa), tensione diretta (che influisce sul design dell'alimentazione), angolo di visione e qualità/affidabilità complessiva del package.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo dei catodi del "segno più" e "segno meno" (piedini 9 e 1)?
R: Questi sono segmenti LED dedicati per visualizzare un simbolo "+" o "-", tipicamente utilizzati per indicare la polarità (es. per una lettura di voltmetro) o il segno di un valore numerico. Sono controllati indipendentemente dai segmenti principali della cifra.

D: Posso pilotare questo display con un sistema a microcontrollore a 3.3V?
R: Sì, ma devi ricalcolare la resistenza limitatrice di corrente. Usando la VF tipica di 2.1V e una IF target di 10 mA: R = (3.3V - 2.1V) / 0.01A = 120 Ohm. La tensione di alimentazione più bassa fornisce meno margine, quindi la consistenza della luminosità potrebbe essere più sensibile alle variazioni di VF.

D: La corrente continua massima è di 25 mA a 25°C. Posso farlo funzionare a 20 mA per una luminosità maggiore?
R: Sebbene possibile, operare vicino al valore massimo assoluto riduce il margine di progetto e può influire sull'affidabilità a lungo termine, specialmente se la temperatura ambiente è alta. È generalmente una pratica migliore operare a o al di sotto della condizione di test tipica di 10 mA per un equilibrio tra luminosità, efficienza e durata di vita.

D: Cosa significa "Anodo Comune" per il mio design del circuito?
R: Significa che fornisci tensione al piedino/i comune/i e sinki corrente dai piedini dei segmenti per accenderli. Il tuo circuito di pilotaggio (microcontrollore, IC driver) deve essere configurato per sinkare corrente (fornire un livello logico basso o una connessione a massa) per attivare un segmento.

10. Principi Operativi

Il principio fondamentale alla base del LTS-6775JD è l'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore, specificamente utilizzando materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 2.1V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, una porzione significativa di questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica degli strati di AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, iper-rosso attorno ai 650 nm. Ciascuno dei sette segmenti (A-G) e il punto decimale è un LED separato o un gruppo di chip LED, cablati internamente secondo lo schema circuitale. Applicando selettivamente alimentazione a questi singoli segmenti, si forma il pattern per una cifra specifica (0-9) o carattere.