Scheda Tecnica Display LED LTS-547AKS - Altezza Cifra 0.52 Pollici - Colore Giallo - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-547AKS è un modulo display numerico a cifra singola ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono indicazioni numeriche chiare, luminose e affidabili. La sua funzione principale è rappresentare visivamente una singola cifra decimale (0-9) insieme a un punto decimale. Il dispositivo è realizzato utilizzando la tecnologia avanzata dei semiconduttori AS-AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), specificamente ingegnerizzata per emettere una luce gialla brillante. Questo sistema di materiali, cresciuto su un substrato di GaAs (Arseniuro di Gallio), è noto per la sua alta efficienza e l'eccellente purezza del colore nello spettro giallo-arancio. Il display presenta un aspetto distintivo con una mascherina frontale grigia e segmenti bianchi, che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È classificato per intensità luminosa, garantendo coerenza nella luminosità tra i lotti di produzione.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il LTS-547AKS offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto a un'ampia gamma di applicazioni industriali, commerciali e consumer. Il suo basso consumo energetico è un beneficio significativo, consentendo l'integrazione in sistemi alimentati a batteria o ad alta efficienza energetica. L'alta luminosità e l'elevato rapporto di contrasto garantiscono un'ottima visibilità anche in ambienti molto luminosi. Un ampio angolo di visione offre flessibilità nel montaggio e nel posizionamento dell'utente. L'affidabilità allo stato solido della tecnologia LED si traduce in una lunga vita operativa, resistenza agli urti e manutenzione minima rispetto alle tecnologie di display più datate come i display a incandescenza o fluorescenti a vuoto. Il dispositivo è inoltre offerto in un package privo di piombo, conforme alle moderne normative ambientali come la RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). I mercati target tipici includono pannelli strumentazione, apparecchiature di test e misura, controlli industriali, dispositivi medici, elettrodomestici consumer e display per cruscotti automobilistici dove è necessario un singolo indicatore numerico chiaro.

2. Interpretazione Approfondita e Obiettiva dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e obiettiva dei principali parametri elettrici e ottici specificati nella scheda tecnica. Comprendere questi parametri è cruciale per una corretta progettazione del circuito e per garantire prestazioni ottimali del display.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

La caratteristica ottica primaria è l'Intensità Luminosa Media (Iv). Misurata a una corrente diretta (IF) di 1 mA, il valore tipico è 1400 µcd (microcandele), con un valore minimo specificato di 500 µcd. Questo parametro definisce la luminosità percepita di ciascun segmento illuminato. IlRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (IV-m)è specificato come un massimo di 2:1. Questo rapporto indica la massima variazione ammissibile di luminosità tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo, garantendo un aspetto uniforme quando tutti i segmenti sono accesi. Le caratteristiche del colore sono definite dalla lunghezza d'onda. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è tipicamente di 588 nm (nanometri) a IF=20mA. LaLunghezza d'Onda Dominante (λd), che più strettamente si correla con il colore percepito, ha un intervallo da 584 nm a 594 nm. LaLarghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ)è tipicamente di 15 nm, descrivendo la purezza spettrale della luce gialla emessa.

2.2 Parametri Elettrici

Il parametro elettrico chiave è laTensione Diretta (VF)per segmento. A una corrente diretta di 20 mA, la VF tipica è di 2,6 Volt, con un minimo di 2,05 Volt. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente ed emette luce. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire questa tensione. LaCorrente Inversa (IR)è specificata come un massimo di 10 µA a una tensione inversa (VR) di 5V, indicando la piccolissima corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente. Superare il Valore Massimo Assoluto per la tensione inversa (5V) può danneggiare il dispositivo.

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 per il funzionamento normale. LaCorrente Diretta Continuaper segmento è di 25 mA a 25°C. Viene fornito un fattore di derating di 0,33 mA/°C, il che significa che la massima corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente massima sarebbe circa 25 mA - (0,33 mA/°C * 60°C) = 5,2 mA. LaCorrente Diretta di Piccoè di 60 mA ma è consentita solo in condizioni pulsate (1 kHz, ciclo di lavoro 25%). LaDissipazione di Potenzaper segmento è di 70 mW. L'intervallo di temperatura di funzionamento e di stoccaggio è specificato da -35°C a +85°C, definendo le condizioni ambientali che il dispositivo può sopportare.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il prodotto èclassificato per intensità luminosa. Questo si riferisce a un processo di binning o selezione eseguito durante la produzione. A causa delle variazioni intrinseche nella crescita epitassiale del semiconduttore e nella lavorazione del wafer, i LED dello stesso lotto di produzione possono avere lievi differenze in parametri chiave come l'intensità luminosa e la tensione diretta. Per garantire coerenza all'utente finale, i produttori testano ogni dispositivo e li suddividono in diversi "bin" o categorie in base alle prestazioni misurate. Il LTS-547AKS è specificamente binnato per l'intensità luminosa (Iv), il che significa che i clienti possono selezionare dispositivi da un intervallo di intensità specifico (bin) per garantire una luminosità uniforme su tutte le cifre in un'applicazione di display multi-cifra. La scheda tecnica fornisce i valori minimo (500 µcd) e tipico (1400 µcd), ma i codici bin specifici e i loro corrispondenti intervalli di intensità sarebbero tipicamente dettagliati in un documento di binning separato o disponibili su richiesta.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche curve di prestazione per un tale dispositivo fornirebbero informazioni di progettazione preziose. Queste curve rappresentano graficamente la relazione tra i parametri chiave.

4.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva mostra la relazione non lineare tra la corrente che scorre attraverso il LED e la tensione ai suoi capi. Dimostra la tensione di "accensione" (circa 2,0-2,1V per AlInGaP) e come la tensione diretta aumenti leggermente con la corrente. Questa informazione è critica per progettare circuiti limitatori di corrente, sia che si utilizzino semplici resistori che driver a corrente costante.

4.2 Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra come l'emissione luminosa (in µcd o mcd) aumenti con la corrente diretta. È generalmente lineare in un intervallo ma può saturarsi a correnti molto elevate. Questo aiuta i progettisti a scegliere una corrente operativa che fornisca la luminosità richiesta senza superare i limiti di dissipazione di potenza o accelerare il decadimento del flusso luminoso.

4.3 Caratteristiche di Temperatura

Le curve che mostrano la variazione della tensione diretta e dell'intensità luminosa con la temperatura ambiente (Ta) o la temperatura di giunzione (Tj) sono essenziali. Tipicamente, la tensione diretta diminuisce all'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura negativo), mentre l'intensità luminosa diminuisce anch'essa all'aumentare della temperatura. Comprendere queste tendenze è vitale per applicazioni soggette a ampie escursioni termiche per garantire prestazioni stabili.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LTS-547AKS ha un'altezza della cifra di 0,52 pollici (13,2 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno con tutte le misure in millimetri e una tolleranza standard di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Questo disegno è cruciale per il layout del PCB (Circuito Stampato), assicurando che l'impronta e lo schema dei fori siano progettati correttamente. Il dispositivo ha 10 piedini in una configurazione package dual-in-line.

5.1 Connessione dei Piedini e Circuito Interno

Il piedinatura è la seguente: Piede 1: Anodo E, Piede 2: Anodo D, Piede 3: Catodo Comune, Piede 4: Anodo C, Piede 5: Anodo D.P. (Punto Decimale), Piede 6: Anodo B, Piede 7: Anodo A, Piede 8: Catodo Comune, Piede 9: Anodo F, Piede 10: Anodo G. Il dispositivo utilizza una configurazione acatodo comune. Ciò significa che i catodi (terminali negativi) di tutti i segmenti LED (A-G e DP) sono collegati internamente e portati a due piedini (3 e 8, che sono collegati). Per illuminare un segmento specifico, il suo corrispondente piedino anodo deve essere portato a una tensione positiva (attraverso una resistenza limitatrice di corrente o un driver) mentre il/i piedino/i del catodo comune sono collegati a massa. Lo schema circuitale interno mostrerebbe questa connessione a catodo comune per tutti i segmenti.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica specifica un parametro critico di saldatura: la massimatemperatura di saldatura ammissibile è di 260°C, e questa temperatura può essere applicata solo per un massimo di3 secondi. Questa misurazione viene effettuata in un punto a 1,6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente sul PCB. Questa linea guida è essenziale per i processi di saldatura a onda o rifusione. Superare questi limiti di tempo/temperatura può causare danni termici ai chip LED, all'incapsulante epossidico o ai bonding interni, portando a guasti immediati o a un'affidabilità a lungo termine ridotta. Si raccomanda di seguire le linee guida IPC standard per il montaggio dei LED. Per lo stoccaggio, l'intervallo specificato è da -35°C a +85°C in un ambiente asciutto per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura a rifusione.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTS-547AKS è ideale per qualsiasi dispositivo che richieda un singolo display numerico altamente leggibile. Applicazioni comuni includono: multimetri digitali e pinze amperometriche, frequenzimetri, alimentatori da banco, timer e contatori di processo, apparecchiature di monitoraggio medico (es. display di singoli parametri), elettrodomestici (microonde, forni, macchine da caffè), strumenti per l'aftermarket automobilistico (tensione, temperatura) e indicatori per pannelli di controllo industriali.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una resistenza limitatrice di corrente deve essere collegata in serie a ciascun anodo (o utilizzato un driver a corrente costante) per impostare la corrente diretta al valore desiderato (es. 10-20 mA per piena luminosità). Il valore della resistenza si calcola usando R = (Vcc - Vf) / If, dove Vcc è la tensione di alimentazione, Vf è la tensione diretta del LED e If è la corrente diretta desiderata.
• Multiplexing:Per pilotare più cifre, viene spesso utilizzata una tecnica di multiplexing in cui i segmenti dello stesso tipo tra le cifre sono collegati insieme, e il catodo comune di ciascuna cifra viene acceso sequenzialmente ad alta frequenza. Questo risparmia pin I/O su un microcontrollore.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione consente un montaggio flessibile, ma per una leggibilità ottimale, considerare la linea di vista principale dell'utente rispetto alla superficie del display.
• Protezione ESD:Sebbene non esplicitamente dichiarato, i LED AlInGaP possono essere sensibili alle scariche elettrostatiche (ESD). Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard di manipolazione ESD durante il montaggio.

8. Confronto Tecnologico

Rispetto ad altre tecnologie di display a cifra singola, il LTS-547AKS (AlInGaP Giallo) offre vantaggi distinti. Rispetto ai più vecchiLED rossi GaAsP o GaP, l'AlInGaP fornisce una luminosità e un'efficienza significativamente maggiori per i colori nello spettro giallo-arancio-rosso. Rispetto aidisplay LCD a 7 segmenti, offre una visibilità superiore in condizioni di scarsa illuminazione, un intervallo di temperatura operativa più ampio e non richiede retroilluminazione. Rispetto aidisplay fluorescenti a vuoto (VFD), è più robusto, ha una tensione operativa più bassa e consuma meno potenza, sebbene i VFD possano offrire un colore diverso (spesso blu-verde) e un angolo di visione molto ampio. La scelta del giallo è spesso selezionata per la sua alta efficienza luminosa e il suo aspetto chiaro e attira-attenzione, che è diverso dai comuni display rossi o verdi.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è lo scopo dei due piedini di catodo comune (3 e 8)?

R1: Sono collegati internamente. Avere due piedini fornisce simmetria meccanica, una migliore distribuzione della corrente e un migliorato dissipamento termico dal lato catodo dei chip LED. In un layout PCB, entrambi dovrebbero essere collegati a massa.

D2: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R2: No, non direttamente. La tensione diretta tipica è di 2,6V, e un pin di microcontrollore che eroga 5V causerebbe un flusso di corrente eccessivo, distruggendo il segmento LED. È necessario utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie. Per un'alimentazione di 5V e una corrente target di 20 mA, il valore della resistenza sarebbe circa (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohm. Un valore leggermente più alto (es. 150 Ohm) è spesso usato per sicurezza e longevità.

D3: Cosa significa "classificato per intensità luminosa" per il mio progetto?

R3: Significa che puoi ordinare dispositivi da un bin di luminosità specifico. Se stai costruendo un prodotto multi-unità o un display multi-cifra, specificare lo stesso codice bin per tutti i tuoi display garantisce che avranno tutti una luminosità molto simile, risultando in un aspetto uniforme e professionale. Se mischi bin, alcune cifre potrebbero apparire notevolmente più luminose o più deboli di altre.

D4: Come interpreto il fattore di derating per la corrente diretta?

R4: Il fattore di derating di 0,33 mA/°C significa che per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente sopra i 25°C, è necessario ridurre la massima corrente diretta continua di 0,33 mA. Ciò è necessario per prevenire che la temperatura di giunzione del LED superi il suo limite di sicurezza, il che ridurrebbe drasticamente la sua durata di vita. In ambienti ad alta temperatura, potrebbe essere necessario far funzionare il display a una corrente inferiore per mantenere l'affidabilità.

10. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettare un semplice voltmetro digitale alimentato a batteria per visualizzare 0-9,9V.

Implementazione:Utilizzare un microcontrollore con un convertitore analogico-digitale (ADC) per misurare la tensione. Il microcontrollore avrà bisogno di almeno 8 pin I/O per pilotare i 7 segmenti e il punto decimale del LTS-547AKS. Una resistenza limitatrice di corrente (es. 180-220 Ohm per un sistema da 3,3V-5V) è richiesta su ciascuna linea anodica. I due piedini di catodo comune sono collegati a massa. Il firmware del microcontrollore leggerà il valore ADC, lo convertirà in un numero decimale e accenderà i segmenti corrispondenti impostando i pin anodo appropriati a livello alto. Per visualizzare i decimi (il "9" in 9,9), sarebbe necessaria una seconda cifra, e verrebbe impiegato il multiplexing per pilotare entrambe le cifre dalle stesse 8 linee di segmento, utilizzando pin I/O separati per controllare il catodo comune di ciascuna cifra.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTS-547AKS funziona sul principio dell'elettroluminescenzain un diodo semiconduttore. Il cuore di ogni segmento è un minuscolo chip realizzato con strati di AlInGaP cresciuti su un substrato di GaAs. Questa struttura forma una giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione (circa 2,0-2,1V), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati attraverso la giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia della banda proibita del semiconduttore, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, gialla (~588 nm). La faccia grigia e i segmenti bianchi agiscono rispettivamente come diffusore e miglioratore del contrasto, modellando e dirigendo la luce per una leggibilità ottimale.

12. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo delle tecnologie di display è in corso. Per i display numerici LED discreti come il LTS-547AKS, le tendenze si concentrano su diverse aree.Aumento dell'Efficienza:La ricerca in corso nella scienza dei materiali mira a migliorare l'efficienza quantica interna (IQE) e l'efficienza di estrazione della luce dell'AlInGaP e di altri semiconduttori composti, producendo display più luminosi a correnti più basse, il che è fondamentale per i dispositivi portatili.Miniaturizzazione:Sebbene 0,52 pollici sia una dimensione standard, c'è domanda sia per cifre più piccole per dispositivi compatti che per cifre più grandi e luminose per la visione a lunga distanza.Integrazione:C'è una tendenza verso display con driver integrati (I2C, SPI) o addirittura microcontrollori, semplificando l'interfaccia per il progettista del sistema.Opzioni di Colore:Sebbene il giallo sia altamente efficiente, i progressi nei LED blu InGaN e nella conversione tramite fosfori hanno reso i display RGB a colori completi e i display bianchi più accessibili, sebbene spesso a un diverso punto di costo/prestazioni. I vantaggi fondamentali dei LED—affidabilità, longevità e robustezza allo stato solido—assicurano che rimangano una scelta dominante per molte applicazioni di display numerico dove questi attributi sono fondamentali.