Scheda Tecnica Display a LED LTC-3698KF - Altezza Cifra 0.39 Pollici - Colore Giallo Arancio - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-3698KF è un modulo di visualizzazione alfanumerico a cifra singola allo stato solido. La sua funzione principale è fornire un output chiaro e altamente visibile di caratteri numerici e alfabetici limitati nei dispositivi elettronici. La tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), rinomato per produrre un'emissione luminosa ad alta efficienza nello spettro dal giallo-arancio al rosso. Questo dispositivo specifico utilizza chip LED giallo-arancio fabbricati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Il display presenta un frontale grigio chiaro con segmenti bianchi, una combinazione progettata per massimizzare il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. La sua compatta altezza di cifra di 0.39 pollici lo rende adatto per applicazioni dove lo spazio è limitato ma la leggibilità è critica.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il dispositivo offre diversi vantaggi chiave che ne definiscono la posizione sul mercato. Fornisce un'elevata luminosità e un eccellente contrasto, garantendo la visibilità anche in ambienti molto luminosi. L'ampio angolo di visione è un beneficio significativo, permettendo di leggere il display da varie posizioni senza una significativa perdita di nitidezza. Essendo un dispositivo a stato solido, offre un'affidabilità e una longevità superiori rispetto a tecnologie più datate come i display a filamento, senza parti meccaniche soggette a usura. Il suo basso consumo lo rende ideale per applicazioni alimentate a batteria o attente al risparmio energetico. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa ed è fornito in un contenitore senza piombo conforme alle direttive RoHS, rispettando le normative ambientali. I mercati target tipici includono strumentazione industriale (es. strumenti da pannello, apparecchiature di test), elettrodomestici (es. forni a microonde, macchine per caffè), display ausiliari automotive e vari sistemi embedded che richiedono un indicatore numerico affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

I parametri elettrici e ottici definiscono i limiti operativi e le prestazioni del display. Una comprensione approfondita è essenziale per una corretta progettazione e integrazione del circuito.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono per il funzionamento continuo.

• Dissipazione di Potenza per Chip:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza sotto forma di calore da un singolo chip di segmento LED.
• Corrente Diretta di Picco per Chip:60 mA. Questa corrente è consentita solo in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. È utile per schemi di multiplexing o per ottenere una luminosità momentaneamente più elevata.
• Corrente Diretta Continua per Chip:Il valore nominale è 25 mA a 25°C. È cruciale notare che questo valore nominale si riduce linearmente al tasso di 0.28 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) aumenta oltre i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe approssimativamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA. Questa riduzione è critica per la gestione termica e l'affidabilità a lungo termine.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Conservazione:-35°C a +105°C. Il dispositivo può resistere e operare entro questo ampio intervallo di temperatura.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio del package. Questo definisce i vincoli del profilo di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Ottiche & Elettriche (Tipiche @ 25°C)

Questi parametri descrivono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa Media (Iv):500 (Min), 1300 (Tip), μcd (Microcandele) a una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questa è la misura dell'output luminoso percepito. L'ampio intervallo indica un processo di binning; i progettisti devono considerare il valore minimo per la visibilità nel caso peggiore.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):611 nm (Tipica) a IF=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione spettrale di potenza è massima.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):17 nm (Tipica) a IF=20mA. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):605 nm (Tipica) a IF=20mA. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore giallo-arancio.
• Tensione Diretta per Segmento (VF):2.05 (Min), 2.6 (Tipica) Volt a IF=20mA. Questo è critico per progettare il circuito di limitazione della corrente. Il driver deve fornire tensione sufficiente per superare questa caduta.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):100 μA (Max) a una Tensione Inversa (VR) di 5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che questo parametro è solo per scopi di test, e il dispositivo non dovrebbe essere operato continuamente in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (Iv-m):1.6:1 (Max) a IF=1mA. Questa è una specifica cruciale per l'uniformità del display. Significa che il segmento più luminoso non sarà più di 1.6 volte più luminoso del segmento più debole all'interno della stessa cifra, garantendo un aspetto uniforme.
• Cross Talk (Diafonia Ottica):≤ 2.5%. Specifica la massima quantità di fuoriuscita di luce non intenzionale da un segmento non alimentato quando un segmento adiacente è illuminato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Ciò implica un processo di binning in cui le unità prodotte vengono classificate in base all'output luminoso misurato (Iv) a una corrente di test standard (1mA). L'intervallo specificato da 500 a 1300 μcd rappresenta probabilmente la diffusione tra i diversi bin disponibili. I progettisti possono selezionare un bin specifico per applicazioni che richiedono una corrispondenza precisa della luminosità tra più display. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità 1.6:1 all'interno di una singola unità è un parametro di prestazione garantito separato per l'uniformità tra segmenti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene il PDF faccia riferimento a curve caratteristiche tipiche, il testo fornito non include i grafici effettivi. Basandosi sul comportamento standard dei LED, queste curve includerebbero tipicamente:

• Corrente vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale. La tensione diretta (VF) aumenta con la corrente e ha un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce all'aumentare della temperatura).
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva L-I):Mostra che l'output luminoso è approssimativamente lineare con la corrente a correnti basse, ma può saturarsi a correnti più elevate a causa dello svenimento termico e di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo è collegato al requisito di riduzione della corrente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~611nm e la larghezza a mezza altezza di ~17nm.

I progettisti dovrebbero consultare la scheda tecnica completa per questi grafici per modellare accuratamente le prestazioni in condizioni non standard.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Tolleranze del Package

Il display ha un'altezza di cifra di 0.39 pollici (9.8 mm). Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.25mm salvo diversa specifica. Note meccaniche chiave includono: tolleranza di spostamento della punta del pin di ±0.4mm, limiti su materiale estraneo e contaminazione da inchiostro sulla superficie del segmento, un limite sulla curvatura del riflettore (≤1% della lunghezza) e un limite sulle bolle all'interno del materiale del segmento. La scheda tecnica raccomanda un diametro del foro PCB di 1.0 mm per i terminali.

5.2 Connessione dei Pin e Schema Circuitale

Il dispositivo ha un'impronta a 16 pin, sebbene non tutte le posizioni abbiano pin fisici o connessioni elettriche. È configurato come un display adAnodo Comune. Lo schema circuitale interno mostra che gli anodi per ogni cifra (Cifra 1, 2, 3) sono collegati internamente insieme per cifra. Ogni catodo di segmento (A, B, C, D, E, F, G, e L/L1/L2 per i punti decimali/indicatori) è portato a un pin separato. Questa architettura è ottimale per il pilotaggio multiplexato, dove un microcontrollore alimenta sequenzialmente l'anodo comune di ogni cifra mentre presenta il pattern per quella cifra sulle linee catodo condivise.

Riepilogo Piedinatura:Pin 2: Anodo Comune Cifra 1; Pin 6: Anodo Comune Cifra 2; Pin 8: Anodo Comune Cifra 3. Catodi: Pin 3 (E), 4 (C), 5 (D), 7 (L/L1/L2), 9 (G), 12 (B), 15 (A), 16 (F). I Pin 1, 10, 11, 13, 14 sono indicati come "Nessuna Connessione e Nessun Pin".

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La specifica di assemblaggio chiave è il profilo di temperatura di saldatura: un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurato 1.6mm sotto il piano di appoggio del package. Questo è un requisito standard per la saldatura a rifusione senza piombo. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio PCB rispetti questo limite per prevenire danni ai chip LED interni o al package plastico. Il diametro del foro PCB raccomandato di 1.0mm aiuta nell'inserimento corretto dei terminali e nella risalita della saldatura. Dovrebbero essere osservate le normali precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione. Per la conservazione, si applica l'intervallo di temperatura specificato di -35°C a +105°C.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Il metodo di pilotaggio più comune è il multiplexing. Un microcontrollore o un driver di display dedicato avrebbe tre linee di uscita per controllare i tre anodi comuni (tramite transistor, poiché la corrente per un'intera cifra può essere significativa) e otto linee di uscita per controllare i catodi dei segmenti (tipicamente tramite resistori di limitazione della corrente o un driver a corrente costante). Il microcontrollore cicla rapidamente attraverso ogni cifra, accendendo il suo anodo e abilitando i catodi per i segmenti che dovrebbero essere illuminati per quella cifra. La persistenza della visione crea l'illusione di un display stabile a tre cifre.

7.2 Considerazioni di Progettazione Critiche

• Limitazione della Corrente:Resistori esterni sono obbligatori per ogni linea catodo (o un driver a corrente costante) per impostare la corrente diretta (IF) per i segmenti. Il valore è calcolato in base alla tensione di alimentazione (Vcc), alla tensione diretta del LED (VF ~2.6V) e alla corrente desiderata (es. 10-20 mA per una buona luminosità, rispettando la curva di riduzione).
• Gestione Termica:La riduzione della corrente con la temperatura è vitale. In ambienti ad alta temperatura o in contenitori con scarsa ventilazione, la corrente continua massima deve essere ridotta di conseguenza per prevenire surriscaldamento e degrado accelerato.
• Frequenza di Multiplexing:Deve essere abbastanza alta per evitare sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz per cifra). Il ciclo di lavoro influisce sulla luminosità percepita; la corrente media deve essere considerata per i calcoli di potenza e termici.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è un vantaggio, ma la posizione di montaggio dovrebbe comunque essere considerata rispetto all'utente previsto.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più datate come i display a fluorescenza sotto vuoto (VFD) o i display a incandescenza, il LED AlInGaP offre un consumo energetico significativamente inferiore, un'affidabilità più elevata e insensibilità alle vibrazioni. Rispetto ai LED rossi standard GaAsP, la tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa molto più alta (più luce per mA) e una migliore stabilità nel tempo e con la temperatura. La specifica combinazione di un frontale grigio chiaro con segmenti bianchi in questo dispositivo migliora il contrasto rispetto ai display completamente rossi o verdi con frontale nero, potenzialmente migliorando la leggibilità in certe condizioni.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo delle posizioni "Nessuna Connessione e Nessun Pin"?

R: Questo viene spesso fatto per mantenere un'impronta fisica standard o una spaziatura dei pin che può essere condivisa con altre varianti di display in una famiglia di prodotti, anche se alcuni pin non sono utilizzati elettricamente in questo modello specifico. Garantisce la compatibilità meccanica.

D: Come interpreto il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa di 1.6:1?

R: Questo garantisce l'uniformità visiva. Se misuri tutti i segmenti di una cifra alla stessa corrente, il segmento più debole avrà un'intensità di "X", e il segmento più luminoso avrà un'intensità non maggiore di "1.6 * X". Un rapporto più basso indica una migliore uniformità.

D: Posso pilotare questo display direttamente con un microcontrollore a 5V?

R: No. Devi utilizzare componenti esterni. I pin GPIO del microcontrollore non possono fornire/assorbire corrente sufficiente per i LED (specialmente la corrente dell'anodo comune per un'intera cifra). Inoltre, hai bisogno di resistori di limitazione della corrente in serie con ogni catodo. Il circuito richiede transistor (es. NPN/PNP o MOSFET) per commutare la corrente più elevata per gli anodi comuni.

10. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettare un semplice display voltmetrico a 3 cifre.Un microcontrollore con un convertitore analogico-digitale (ADC) misura una tensione. Il firmware converte questa lettura in tre cifre decimali. Utilizzando una routine di multiplexing, il microcontrollore farebbe: 1) Spegnere tutti i driver dell'anodo delle cifre. 2) Inviare il pattern dei segmenti per la cifra delle "centinaia" sulle linee catodo (es. per visualizzare "1"