Scheda Tecnica Display LED LTC-5836KR-07 - Altezza Cifra 0.52 Pollici - Colore Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-5836KR-07 è un modulo display LED ad alte prestazioni, a tre cifre e sette segmenti. La sua funzione principale è fornire indicazioni numeriche chiare e luminose in vari dispositivi elettronici e strumentazione. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia avanzata AS-AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuta su substrato di GaAs, che garantisce un'efficienza luminosa e una purezza del colore superiori nello spettro del rosso. Ciò si traduce in un'eccellente uniformità dei segmenti, alta luminosità e alto contrasto, rendendo il display facilmente leggibile anche in condizioni di illuminazione difficili. Il dispositivo è progettato con una configurazione ad anodo comune e presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, migliorando ulteriormente il contrasto e l'impatto visivo. È classificato (binning) per intensità luminosa per garantire prestazioni uniformi tra le unità, ed è destinato ad applicazioni che richiedono un'indicazione numerica affidabile e allo stato solido, come pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test, elettrodomestici e cruscotti automobilistici, dove il basso consumo energetico, ampi angoli di visione e l'affidabilità a lungo termine sono critici.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità di questo display. Ad una corrente di prova standard di 1mA, l'intensità luminosa media per segmento varia da un minimo di 320 µcd ad un valore tipico di 1050 µcd. Questo elevato livello di luminosità garantisce una buona visibilità. Il dispositivo emette luce nella regione del Rosso Super, con una lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) di 639 nm e una lunghezza d'onda dominante (λd) di 631 nm quando alimentato a 20mA. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 20 nm, indicando un'emissione di colore relativamente stretta e pura. Un parametro chiave per i display multi-segmento è il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa, specificato con un massimo di 2:1. Ciò significa che la differenza di luminosità tra il segmento più luminoso e quello più debole in condizioni identiche non supererà un fattore due, garantendo un aspetto uniforme su tutte le cifre e i segmenti.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti operativi e i requisiti di alimentazione. La tensione diretta (VF) per segmento è tipicamente di 2.6V con un massimo di 2.6V quando viene applicata una corrente diretta (IF) di 20mA. La corrente inversa (IR) è molto bassa, con un massimo di 100 µA ad una tensione inversa (VR) di 5V, indicando buone caratteristiche di diodo. I valori massimi assoluti stabiliscono i limiti operativi: la corrente diretta continua per segmento è di 25 mA a 25°C, ridotta linearmente di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura. La corrente diretta di picco può raggiungere 90 mA in condizioni pulsate (1 kHz, ciclo di lavoro 10%). La massima dissipazione di potenza per segmento è di 70 mW. Gli intervalli di temperatura di funzionamento e di stoccaggio sono specificati da -35°C a +105°C, evidenziando la sua robustezza per ambienti industriali.

2.3 Caratteristiche Termiche

Sebbene non siano dettagliati esplicitamente con parametri di resistenza termica, la gestione termica del dispositivo è implicita nelle sue specifiche di derating. La riduzione lineare della corrente diretta continua a partire da 25°C (0.28 mA/°C) è un'istruzione diretta per il progetto termico. Superare la massima temperatura di giunzione, intrinsecamente legata a questi valori, può portare a un degrado accelerato o a un guasto. Il limite di temperatura di saldatura specificato di 260°C per un massimo di 3 secondi durante l'assemblaggio è un'altra considerazione termica critica per prevenire danni ai chip LED o all'integrità del package.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "CLASSIFICATO PER INTENSITÀ LUMINOSA". Questo è un processo di controllo qualità e selezione. Durante la produzione, lievi variazioni nella crescita epitassiale e nella lavorazione del chip portano a variazioni nell'emissione luminosa dei singoli segmenti LED. Il processo di binning prevede la misurazione dell'intensità luminosa di ciascuna unità ad una corrente di prova definita (tipicamente 1mA o 20mA) e la loro suddivisione in specifici intervalli di intensità o "bin". Acquistando dispositivi dallo stesso bin o da un bin specificato, i progettisti garantiscono che tutte le cifre in un display multi-cifra abbiano una luminosità quasi identica, mantenendo un aspetto uniforme e professionale. La scheda tecnica fornisce l'intervallo di intensità (Min 320 µcd, Tip 1050 µcd), che definisce i possibili bin disponibili.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle "CURVE CARATTERISTICHE ELETTRICHE / OTTICHE TIPICHE" nell'ultima pagina. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V): Questo grafico mostra la relazione esponenziale, aiutando i progettisti a selezionare resistori di limitazione della corrente appropriati.Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L): Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, spesso diventando sub-lineare ad alte correnti a causa degli effetti termici.Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Questa curva dimostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, cruciale per applicazioni che operano in un ampio intervallo di temperature.Distribuzione Spettrale di Potenza Relativa: Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa in funzione della lunghezza d'onda, centrato attorno al picco di 639 nm, confermando la purezza del colore.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo presenta un formato standard dual in-line package (DIP) adatto per il montaggio su PCB a fori passanti. Le dimensioni del package sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm. L'altezza della cifra è una specifica meccanica chiave, dichiarata come 0.52 pollici (13.2 mm). Lo schema di connessione dei pin è essenziale per il layout del PCB. È un dispositivo a 30 pin con una disposizione specifica per tre cifre ad anodo comune. Lo schema del circuito interno mostra che ogni cifra ha una configurazione ad anodo comune, il che significa che tutti gli anodi dei segmenti (A-G, DP) di una singola cifra sono collegati internamente ad un pin comune. I catodi di ciascun segmento sono portati su pin individuali. Questa configurazione è tipicamente pilotata tramite multiplexing, dove l'anodo comune di ciascuna cifra viene alimentato sequenzialmente ad alta frequenza, mentre i catodi dei segmenti appropriati vengono messi a massa per illuminare il pattern desiderato.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La scheda tecnica fornisce un parametro critico per il processo di assemblaggio: la temperatura massima ammissibile di saldatura. Specifica che il dispositivo può resistere ad una temperatura di picco di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata in un punto a 1.6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. Questa è una linea guida standard per la saldatura a onda o manuale di componenti a fori passanti. Superare questo profilo tempo-temperatura può causare stress termico sul package in epossidico, potenzialmente portando a crepe, delaminazione o danni ai bond interni e al die del semiconduttore. È implicita anche una corretta manipolazione per evitare scariche elettrostatiche (ESD), poiché i LED sono generalmente sensibili ai picchi di tensione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il codice d'ordine principale èLTC-5836KR-07. La scomposizione del numero di parte può essere dedotta: 'LTC' probabilmente denota la famiglia di prodotti, '5836' è il modello specifico, 'K' può indicare il colore (Rosso Super), 'R' potrebbe denotare la posizione del punto decimale a destra, e '-07' potrebbe essere un codice di revisione o variante. Il dispositivo è tipicamente fornito in tubi o vassoi anti-statici per proteggere i pin e prevenire danni da ESD durante la spedizione e la manipolazione. L'imballaggio includerebbe etichette che specificano il numero di parte, la quantità, il codice lotto e potenzialmente il codice del bin di intensità luminosa.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

Scenari Applicativi Tipici:Questo display è ideale per qualsiasi applicazione che richieda un'indicazione numerica chiara e multi-cifra. Ciò include multimetri digitali, frequenzimetri, timer di processo, bilance, gruppi strumenti automobilistici (es. orologio, contachilometri), dispositivi medici ed elettrodomestici come forni o microonde. Il suo ampio intervallo di temperatura di funzionamento lo rende adatto per ambienti industriali.

Considerazioni di Progetto: 1. Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un circuito di pilotaggio a multiplexing per controllare efficientemente le tre cifre. Ciò richiede pin GPIO di microcontrollore o un IC driver display dedicato (come un MAX7219 o HT16K33) in grado di assorbire la corrente di segmento e fornire la corrente di cifra. 2.Limitazione di Corrente:Resistori di limitazione della corrente esterni sono obbligatori per ogni catodo di segmento (o integrati nel driver) per impostare la corrente diretta desiderata (es. 10-20 mA per piena luminosità). Il valore del resistore è calcolato usando R = (Vcc - VF) / IF. 3.Dissipazione di Potenza:Assicurarsi che la potenza calcolata per segmento (VF * IF) non superi i 70 mW, specialmente ad alte temperature ambiente. 4.Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione consente posizioni di montaggio flessibili, ma il contrasto ottimale si ottiene quando visto frontalmente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il vantaggio differenziante chiave del LTC-5836KR-07 è il suo utilizzo della tecnologiaAlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio)per l'emissione rossa. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard in GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore. Ciò significa che produce più luce (maggiore luminosità) per la stessa quantità di corrente elettrica, oppure può raggiungere la stessa luminosità a corrente inferiore, portando a un consumo energetico ridotto e a una minore generazione di calore. Inoltre, i LED AlInGaP generalmente hanno una migliore ritenzione delle prestazioni a temperature elevate e offrono una saturazione e purezza del colore superiori, risultando in un colore rosso più vibrante e uniforme. Il design faccia grigia/segmenti bianchi è un'altra caratteristica che migliora il contrasto rispetto ai display con faccia nera o segmenti diffusi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo del binning per intensità luminosa?

R: Il binning garantisce l'uniformità visiva tra tutti i segmenti e le cifre in un display multi-unità. Senza binning, una cifra potrebbe apparire notevolmente più luminosa o più debole delle vicine, il che è visivamente fastidioso e poco professionale.

D: Come posso pilotare questo display a tre cifre con un microcontrollore che ha un numero limitato di pin?

R: È necessario utilizzare il multiplexing. Un microcontrollore avrebbe bisogno di almeno 11 pin I/O (7 segmenti + punto decimale + 3 anodi comuni) se pilotato direttamente, ma è più efficiente utilizzare un IC driver LED dedicato con interfaccia seriale. Questo IC gestisce il multiplexing e il controllo della corrente, richiedendo solo 2-3 pin dal microcontrollore (es. SPI o I2C).

D: Perché la corrente diretta viene ridotta (derated) con la temperatura?

R: All'aumentare della temperatura di giunzione del LED, la sua capacità di dissipare calore diminuisce. Per evitare che la temperatura di giunzione superi il suo limite di sicurezza massimo (che causerebbe un guasto rapido), la corrente continua massima ammissibile deve essere ridotta. Il fattore di derating (0.28 mA/°C) fornisce la linea guida per questa riduzione.

D: Posso utilizzare questo display in un'applicazione esterna?

R: L'intervallo di temperatura di funzionamento (-35°C a +105°C) suggerisce che possa gestire ambienti ostili. Tuttavia, per un uso diretto all'aperto, considerare fattori non coperti dalla scheda tecnica: il package non è intrinsecamente impermeabile e l'esposizione prolungata alla luce solare UV potrebbe degradare l'epossidico nel tempo, potenzialmente causando scolorimento. Sarebbe consigliabile un coperchio protettivo o una verniciatura conformale.

11. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Display per Alimentatore da Banco Digitale

Un progettista sta realizzando un alimentatore da banco variabile e necessita di un display di tensione chiaro a 3 cifre (es. da 0.0V a 30.0V). Il LTC-5836KR-07 è selezionato per la sua luminosità, leggibilità e punto decimale a destra (perfetto per mostrare i decimi di volt). Il progetto utilizza un microcontrollore con ADC per misurare la tensione di uscita. Il microcontrollore comunica via I2C con un chip driver LED. Il chip driver gestisce il multiplexing delle tre cifre: alimenta ciclicamente l'anodo comune della Cifra 1, Cifra 2 e Cifra 3 in rapida successione. Contemporaneamente, mette a massa i catodi dei segmenti che devono essere accesi per la cifra attualmente alimentata. La frequenza di refresh è impostata sufficientemente alta (es. >100 Hz) per eliminare lo sfarfallio visibile. I resistori di limitazione della corrente sono posizionati sulle uscite di segmento del driver per impostare la corrente diretta a 15 mA per segmento, fornendo un buon equilibrio tra luminosità e consumo energetico. La faccia grigia fornisce un eccellente contrasto contro il pannello metallico dell'alimentatore.

12. Introduzione al Principio Tecnico

Il principio operativo fondamentale si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. I layer epitassiali di AlInGaP sono progettati per avere una specifica energia di bandgap. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia della giunzione (circa 2.0V), gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati attraverso la giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda (colore) di questa luce è direttamente determinata dall'energia di bandgap del materiale AlInGaP, sintonizzata per produrre luce rossa attorno a 639 nm. Il formato a sette segmenti è uno schema standardizzato in cui singoli segmenti LED (etichettati da A a G) possono essere illuminati selettivamente per formare qualsiasi cifra numerica da 0 a 9. La configurazione ad anodo comune semplifica il circuito di pilotaggio per display multiplexati.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Sebbene i display LED a sette segmenti discreti rimangano rilevanti per applicazioni specifiche, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display si sta spostando verso soluzioni integrate. Queste includono:Display a Matrice di Punti e Alfanumerici:Offrono maggiore flessibilità per mostrare lettere, simboli e caratteri personalizzati.Display OLED e Micro-LED:Forniscono una risoluzione più alta, un contrasto migliore e fattori di forma più sottili, sebbene spesso a un costo più elevato e con requisiti di pilotaggio diversi.Display con Driver Integrato:Moduli che combinano l'array LED con l'IC controller/driver sullo stesso PCB, semplificando la progettazione dell'interfaccia (spesso solo una connessione seriale). Per la specifica nicchia delle indicazioni numeriche ad alta luminosità, robuste e semplici, display basati su AlInGaP come il LTC-5836KR-07 continuano a offrire un equilibrio ottimale tra prestazioni, affidabilità e costo. Gli sviluppi futuri potrebbero concentrarsi su un'efficienza ancora maggiore, intervalli di temperatura più ampi e alternative di package a montaggio superficiale rispetto ai design a fori passanti.