Scheda Tecnica Display LED LTC-2621JD-04 - Altezza Cifra 0.28 Pollici - Iper Rosso (650nm) - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-2621JD-04 è un modulo display compatto e ad alte prestazioni a sette segmenti e tre cifre, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica. La sua funzione principale è fornire un output numerico visivo nei dispositivi elettronici. 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 sono realizzati su un substrato GaAs non trasparente. Questa combinazione produce la caratteristica emissione "Iper Rossa". Il display presenta una facciata grigia con segmenti bianchi, migliorando contrasto e leggibilità. Il mercato di riferimento include strumentazione industriale, elettronica di consumo, apparecchiature di test e misura e qualsiasi sistema embedded che necessiti di un display numerico affidabile e a basso consumo.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Altezza Cifra:0.28 pollici (7.0 mm), offrendo un buon equilibrio tra dimensioni e visibilità.
• Design dei Segmenti:Segmenti uniformi e continui per un'ottima resa estetica dei caratteri.
• Efficienza Energetica:Basso fabbisogno di potenza, ideale per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo.
• Prestazioni Ottiche:Elevata luminosità e alto rapporto di contrasto garantiscono la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.
• Angolo di Visione:Ampio angolo di visione consente la lettura del display anche da posizioni fuori asse.
• Affidabilità:Affidabilità allo stato solido senza parti in movimento, che garantisce una lunga vita operativa.
• Controllo Qualità:I dispositivi sono categorizzati per intensità luminosa, assicurando uniformità di brillantezza tra i lotti di produzione.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri tecnici chiave del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Questo limita la massima potenza continua che può essere dissipata come calore in un singolo segmento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 90 mA, ma solo in specifiche condizioni di impulso: ciclo di lavoro 1/10 e larghezza d'impulso 0.1 ms. Questo valore è per il multiplexing o per impulsi di alta luminosità di breve durata.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:Massimo 25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente con un tasso di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe circa: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA.
• Tensione Inversa per Segmento:Massimo 5 V. Superare questo valore può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-35°C a +85°C. Il dispositivo è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è critico per i processi di saldatura a onda o a rifusione per prevenire danni termici.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche (a Ta=25°C)

Questi sono i parametri operativi tipici in condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da 200 μcd (min) a 600 μcd (max), con un valore tipico implicito. Misurata a una corrente diretta (I_F) di 1 mA. Questo è il parametro chiave per la brillantezza percepita.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'output spettrale è più forte, definendo il colore "Iper Rosso".
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica. 20nm è tipico per i LED rossi AlInGaP.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm (tipico). Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore del LED, spesso leggermente diversa dalla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):Varia da 2.1 V (min) a 2.6 V (max), con un valore tipico di 2.6 V a I_F=20 mA. Questo è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo 100 μA a una tensione inversa (V_R) di 5V.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Massimo 2:1. Questo specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento/cifra più luminoso e quello più debole all'interno di un dispositivo, garantendo uniformità.

Nota sulla Misurazione:L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, assicurando che la misurazione sia correlata alla percezione umana della brillantezza.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che i dispositivi sono "categorizzati per intensità luminosa". Ciò implica un processo di binning.

• Binning per Intensità Luminosa:L'ampio intervallo specificato per I_V(200-600 μcd) suggerisce che i componenti di produzione siano testati e suddivisi in diversi bin di intensità. I progettisti possono selezionare bin per applicazioni che richiedono livelli di brillantezza specifici o un'elevata uniformità tra più display.
• Tensione Diretta:L'intervallo specificato (2.1-2.6V) può anche portare a un binning della tensione, che può essere importante per la progettazione dell'alimentazione in grandi array.
• Lunghezza d'Onda:Sebbene siano forniti valori tipici per λ_pe λ_d, potrebbero essere disponibili bin a tolleranza stretta per coordinate cromatiche specifiche, anche se non dettagliati in questa scheda tecnica riassuntiva.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, possiamo dedurne il contenuto standard e l'importanza.

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostrerebbe come l'output luminoso aumenta con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare, evidenziando il calo di efficienza ad alte correnti.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la caratteristica I-V del diodo, essenziale per calcolare i valori delle resistenze in serie o progettare driver a corrente costante.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura, un fattore critico per la gestione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~650nm e la larghezza a mezza altezza di 20nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un package standard per display LED. Tutte le dimensioni sono in millimetri (mm). La tolleranza generale è ±0.25 mm (≈±0.01 pollici) a meno che una caratteristica specifica non abbia una indicazione diversa. Il disegno dimensionale esatto è referenziato nella scheda tecnica ma non dettagliato qui. Gli aspetti chiave includerebbero lunghezza, larghezza e altezza complessive, spaziatura delle cifre, spaziatura dei terminali e dimensioni dei terminali.

5.2 Connessione dei Piedini e Circuito Interno

L'LTC-2621JD-04 è un dispositivo aanodo comune multiplexato. Ciò significa che gli anodi di ciascuna cifra sono collegati internamente insieme per cifra, mentre i catodi per ogni tipo di segmento (A-G, DP) sono comuni tra le cifre.

Piedinatura (package a 16 pin):

• Pin 1: Catodo D
• Pin 2: Anodo Comune (Cifra 1)
• Pin 3: Catodo D.P. (Punto Decimale)
• Pin 4: Catodo E
• Pin 5: Anodo Comune (Cifra 2)
• Pin 6: Catodo C
• Pin 7: Catodo G
• Pin 8: Anodo Comune (Cifra 3)
• Pin 9: Nessuna Connessione
• Pin 10: Nessun Pin
• Pin 11: Nessun Pin
• Pin 12: Catodo B
• Pin 13: Anodo Comune per L1, L2, L3 (probabilmente due punti o altri indicatori)
• Pin 14: Nessun Pin
• Pin 15: Catodo A
• Pin 16: Catodo F

Schema del Circuito Interno:Lo schema mostra tre nodi ad anodo comune (uno per cifra) collegati ai pin 2, 5 e 8. Ogni catodo di segmento (A-G, DP) è un singolo nodo collegato al rispettivo pin, con il LED per quel segmento in ciascuna cifra collegato tra l'anodo comune della cifra e il catodo di segmento condiviso. Questa struttura è ideale per la pilotaggio multiplexato.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è il valore massimo assoluto per la saldatura:260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio.

• Saldatura a Rifusione:Un profilo standard di rifusione senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra i 240°C mantenuto molto breve dovrebbe essere compatibile. Il punto di misurazione a 1.6mm è critico per la verifica del profilo.
• Saldatura a Onda:Possibile, ma il tempo di contatto e la temperatura devono essere controllati attentamente per rispettare il limite di 260°C/3s.
• Saldatura Manuale:Utilizzare un saldatore a temperatura controllata. Applicare calore alla piazzola del PCB, non direttamente al terminale del LED, e completare il giunto rapidamente.
• Condizioni di Conservazione:Conservare in un ambiente asciutto e antistatico entro l'intervallo di temperatura di conservazione specificato (-35°C a +85°C). I dispositivi sensibili all'umidità potrebbero richiedere un'essiccazione prima dell'uso se esposti ad ambienti umidi.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

La configurazione ad anodo comune multiplexato richiede un circuito di pilotaggio. Un design tipico utilizza:

• Microcontrollore o IC Driver:Per controllare temporizzazione e dati.
• Driver delle Cifre:Transistor PNP o interruttori high-side dedicati per assorbire corrente verso i pin ad anodo comune (2, 5, 8, 13).
• Driver dei Segmenti:Le porte del microcontrollore o IC driver low-side (come un registro a scorrimento 74HC595 con uscite open-drain o un driver LED dedicato) per erogare corrente dai pin catodo di segmento (1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16).
• Resistenze di Limitazione della Corrente:È necessaria una resistenza per ogni linea catodo di segmento (non per ogni LED di segmento) quando si utilizza un pilotaggio a tensione costante. Il valore della resistenza è calcolato usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V e I_F=10 mA con V_F=2.6V, R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. I driver a corrente costante sono preferiti per una migliore uniformità.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Frequenza di Multiplexing:Utilizzare una frequenza di refresh sufficientemente alta per evitare lo sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz per cifra, quindi >180 Hz di frequenza di scansione per 3 cifre).
• Corrente di Picco vs. Luminosità:Per ottenere un'alta luminosità media rimanendo entro il valore nominale di corrente continua, utilizzare il multiplexing con una corrente di picco più alta (fino al valore nominale in impulso di 90mA). Ad esempio, pilotando con un ciclo di lavoro 1/3 (3 cifre) e un picco di 30mA si ottiene una media di 10mA per segmento.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il layout del PCB permetta la dissipazione del calore, specialmente se si pilota vicino ai valori massimi. Alte temperature ambiente richiederanno una riduzione della corrente.
• Protezione ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Maneggiare con appropriate precauzioni ESD durante l'assemblaggio.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard GaP o display con cifre più grandi, l'LTC-2621JD-04 offre vantaggi specifici:

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP:La tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore brillantezza e una migliore visibilità in luce ambiente. Il colore "Iper Rosso" è anche più vibrante.
• Altezza Cifra Ridotta (0.28"):Offre una soluzione che risparmia spazio rispetto a cifre da 0.5" o più grandi, adatta a dispositivi compatti, pur rimanendo più grande e leggibile rispetto a moduli a sette segmenti SMD molto piccoli.
• Facciata Grigia/Segmenti Bianchi:Questa finitura fornisce un alto rapporto di contrasto quando i segmenti sono spenti, migliorando l'estetica complessiva del display e la leggibilità rispetto a facciate completamente nere o grigie.
• Intensità Categorizzata:Questo binning fornisce un livello di controllo qualità e prevedibilità non sempre presente nei display a basso costo.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è lo scopo della configurazione "anodo comune"?

R1: L'anodo comune semplifica il multiplexing. Si accende una cifra alla volta applicando una tensione positiva al suo pin anodo mentre si mettono a massa i catodi dei segmenti che si vogliono illuminare. Questo riduce il numero di pin driver necessari da (7 segmenti + 1 DP) * 3 cifre = 24 a 3 anodi + 8 catodi = 11.

D2: Come calcolo il valore della resistenza per pilotare questo display?

R2: Usare la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usare il V_Fmassimo (2.6V) dalla scheda tecnica per garantire una caduta di tensione sufficiente sulla resistenza anche per i componenti con V_Falta. Scegliere I_Fin base alla luminosità desiderata, rimanendo entro i valori nominali continui (25mA a 25°C) o in impulso.

D3: Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 3.3V?

R3: Possibile, ma con limitazioni. Se V_Fè 2.6V, rimangono solo 0.7V per la resistenza di limitazione a 3.3V. Per una corrente di 10mA, R=70Ω. Questo basso valore di resistenza è fattibile, ma variazioni in V_Fcauseranno una significativa variazione di luminosità. Per prestazioni stabili, è consigliato un driver a corrente costante o un convertitore boost per fornire una tensione di alimentazione più alta (come 5V).

D4: Cosa significa "Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa 2:1"?

R4: Significa che all'interno di una singola unità LTC-2621JD-04, il segmento o la cifra più luminoso non sarà più del doppio più luminoso del segmento o della cifra più debole quando misurato nelle stesse condizioni (I_F=1mA). Questo garantisce uniformità visiva.

10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione del Display per un Multimetro Digitale Portatile

L'LTC-2621JD-04 è un candidato eccellente. Le sue cifre da 0.28" sono altamente leggibili. Il basso fabbisogno di potenza è critico per l'autonomia della batteria. Il design multiplexato minimizza il numero di pin del microcontrollore. Un progetto utilizzerebbe il timer del microcontrollore per ciclare tra le cifre 1, 2 e 3 a ~200 Hz. I dati dei segmenti sarebbero ricavati da una tabella. Per risparmiare energia, la luminosità del display (I_F) potrebbe essere regolata dinamicamente in base alla luce ambiente rilevata da un fototransistor. L'alto contrasto della facciata grigia/bianca garantisce la leggibilità sia in ambienti di lavoro bui che luminosi. I LED Iper Rossi AlInGaP forniscono una lettura chiara e che attira l'attenzione.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

L'LTC-2621JD-04 è basato su materiale semiconduttoreAlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio)cresciuto epitassialmente su un substrato diGaAs (Arseniuro di Gallio). Il substrato GaAs "non trasparente" è utilizzato perché assorbe la luce emessa, ma lo strato attivo AlInGaP ha un'efficienza interna sufficientemente alta da permettere a una quantità sufficiente di luce di fuoriuscire dalla parte superiore del chip. Elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva quando viene applicata una tensione diretta attraverso la giunzione p-n. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni. 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, circa 650 nm (rosso). Il formato a sette segmenti è creato posizionando più piccoli chip LED (o un singolo chip con più giunzioni isolate) sotto una lente/diffusore ottico sagomato per formare i riconoscibili segmenti numerici.

12. Tendenze e Contesto Tecnologico

Sebbene questo specifico dispositivo utilizzi tecnologia through-hole, il sistema di materiale AlInGaP sottostante rimane molto rilevante. Le tendenze nella tecnologia dei display includono:

• Miniaturizzazione:Una transizione verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, anche per display multi-cifra.
• Integrazione:Combinare l'array LED con l'IC driver in un singolo package o modulo per semplificare il design.
• Materiali Avanzati:Ricerca continua su materiali come quelli basati su GaN (per blu/verde/bianco) e AlInGaP per una maggiore efficienza e nuovi colori. Per rosso/arancio/giallo, AlInGaP è la tecnologia ad alte prestazioni dominante.
• Cambiamento Applicativo:Sebbene i display a sette segmenti discreti siano maturi, rimangono vitali in applicazioni dove semplicità, costo, affidabilità e alta visibilità sono fondamentali (controlli industriali, elettrodomestici, strumentazione). Coesistono con tecnologie più recenti come OLED e LCD, ciascuna che serve diverse nicchie di mercato in base a fattori come angolo di visione, leggibilità alla luce solare, consumo energetico e costo.

L'LTC-2621JD-04 rappresenta una soluzione robusta e consolidata in questo panorama in evoluzione, offrendo un collaudato equilibrio tra prestazioni, affidabilità e costo per le sue applicazioni previste.