Scheda Tecnica Display LED LTC-5623JD - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Colore Rosso Iper - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-5623JD è un modulo display a diodi emettitori di luce (LED) a quattro cifre e sette segmenti. La sua funzione principale è fornire una visualizzazione numerica chiara e luminosa per vari dispositivi elettronici e strumentazione. L'applicazione principale è in scenari che richiedono la visualizzazione di dati numerici, come in apparecchiature di test, controlli industriali, elettrodomestici e strumenti a pannello.

Il posizionamento chiave del dispositivo risiede nel suo equilibrio tra dimensione dei caratteri, luminosità e affidabilità. Utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi chip LED, specificamente in un colore Rosso Iper. Questa tecnologia offre vantaggi in termini di efficienza e intensità luminosa rispetto a tecnologie più datate come il GaAsP standard. Il display presenta una faccia grigia con marcature dei segmenti bianche, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

I suoi vantaggi principali, come elencati nella scheda tecnica, includono un aspetto uniforme e continuo dei segmenti, basso fabbisogno energetico, eccellente aspetto dei caratteri, alta luminosità e contrasto, un ampio angolo di visione e l'affidabilità dello stato solido. Il dispositivo è anche categorizzato per intensità luminosa ed è offerto in un contenitore senza piombo conforme alle direttive RoHS.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi parametri definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la massima perdita di potenza ammissibile sotto forma di calore per un singolo segmento (es. segmento 'A'). Superarla può surriscaldare la giunzione del semiconduttore.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA. È consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). È utile per schemi di multiplexing dove si usa una corrente istantanea più alta per ottenere una luminosità percepita.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima sarebbe approssimativamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +105°C. Il dispositivo può funzionare ed essere stoccato in questo intervallo completo.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio. Questo è critico per i processi di saldatura a onda o a rifusione per prevenire danni termici al contenitore plastico e ai fili di connessione interni.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri prestazionali tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media (Iv):320 μcd (min), 700 μcd (tip) a una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questo quantifica l'emissione luminosa. Il dispositivo è classificato/categorizzato in base a questo parametro.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):650 nm (tip) a IF=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'emissione spettrale è più forte.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tip) a IF=20mA. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):639 nm (tip) a IF=20mA. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore 'Rosso Iper'.
• Tensione Diretta per Segmento (Vf):2.1V (min), 2.6V (tip) a IF=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi di un segmento illuminato. È cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa per Segmento (Ir):100 μA (max) a una tensione inversa (Vr) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è destinato a funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (Iv-m):2:1 (max). Questo specifica il rapporto massimo ammissibile tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un dispositivo, garantendo un aspetto uniforme.

3. Sistema di Classificazione e Categorizzazione

La scheda tecnica afferma che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò implica che le unità sono ordinate (classificate) in base all'emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (tipicamente 1mA o 20mA). Sebbene codici di classificazione specifici non siano forniti in questo estratto, la pratica comune prevede codici alfanumerici (es. B1, B2, C1) che rappresentano intervalli di intensità luminosa. Ciò consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità coerenti per la loro applicazione. Il rigoroso rapporto di corrispondenza dell'intensità 2:1 garantisce ulteriormente la coerenza visiva tra tutti i segmenti di una singola cifra e tra le cifre.

4. Analisi delle Curve Prestazionali

La scheda tecnica fa riferimento alle "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche" nell'ultima pagina. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, possiamo dedurne il contenuto standard basandoci sulla tecnologia LED:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostrerebbe la relazione esponenziale tipica di un diodo. La curva consente ai progettisti di determinare la tensione di pilotaggio necessaria per una corrente operativa desiderata, essenziale per progettare driver a corrente costante stabili.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Questo mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È generalmente lineare in un intervallo ma satura a correnti molto elevate a causa del decadimento termico e dell'efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. Comprendere questa derating è fondamentale per applicazioni che operano in ambienti a temperatura elevata.
• 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, confermando la specifica del colore Rosso Iper.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Contenitore

Il dispositivo ha un'altezza cifra di 0.56 pollici (14.2 mm). Il disegno dimensionale (non dettagliato completamente nel testo) fornirebbe le misure critiche per il progetto dell'impronta PCB: lunghezza, larghezza e altezza complessive; spaziatura tra cifre; dimensioni dei segmenti; e lunghezza, diametro e spaziatura dei piedini. Le note specificano che tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm. Una nota critica è la tolleranza di spostamento della punta del piedino di ±0.4 mm, che consiglia di progettare i fori per i piedini sulla scheda madre con un diametro (ψ) di 1.0 mm per accogliere questo potenziale disallineamento durante l'inserimento.

5.2 Connessione dei Piedini e Polarità

Il LTC-5623JD utilizza una configurazione adanodo comune. Ciò significa che gli anodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati insieme internamente e portati a piedini separati (Cifre 1-4), mentre i catodi per ciascun tipo di segmento (A-G, DP) sono condivisi tra tutte le cifre e portati a piedini individuali. Il piedinatura è la seguente: Piede 1: Catodo E, Piede 2: Catodo D, Piede 3: Catodo DP, Piede 4: Catodo C, Piede 5: Catodo G, Piede 6: Anodo Comune Cifra 4, Piede 7: Catodo B, Piede 8: Anodo Comune Cifra 3, Piede 9: Anodo Comune Cifra 2, Piede 10: Catodo F, Piede 11: Catodo A, Piede 12: Anodo Comune Cifra 1. Lo schema circuitale interno mostrerebbe chiaramente questa disposizione di multiplexing.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è il limite di temperatura di saldatura: un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è un profilo standard per la saldatura a rifusione senza piombo. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio PCB rispetti questo limite per prevenire la rottura del contenitore, la deformazione della lente o danni al die interno e ai fili di connessione. Per la saldatura a onda, il tempo di contatto dovrebbe essere minimizzato. È anche raccomandata una manipolazione corretta per evitare scariche elettrostatiche (ESD), sebbene non esplicitamente dichiarato, poiché i LED sono dispositivi a semiconduttore.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Per un display ad anodo comune, il circuito di pilotaggio tipicamente prevede di collegare i piedini dell'anodo comune a una tensione di alimentazione positiva (Vcc) attraverso transistor di selezione cifra (es. PNP o MOSFET a canale P). I piedini del catodo del segmento sono collegati a massa attraverso resistenze di limitazione della corrente e transistor di pilotaggio segmento o un IC driver LED dedicato. Si utilizza una tecnica di multiplexing: una cifra alla volta viene illuminata abilitando il suo anodo, mentre vengono abilitati i catodi appropriati per il numero desiderato di quella cifra. Questo ciclo si ripete rapidamente su tutte e quattro le cifre, creando l'illusione che tutte le cifre siano accese simultaneamente. Questo metodo riduce il numero di piedini di pilotaggio richiesti da 32 (4 cifre * 8 segmenti) a 12 (4 anodi + 8 catodi).

7.2 Calcoli di Progetto

Calcolo della Resistenza di Limitazione della Corrente:Assumendo un'alimentazione di 5V (Vcc), una tensione diretta tipica del segmento (Vf) di 2.6V e una corrente di segmento desiderata (Iseg) di 10 mA per una luminosità normale. Il valore della resistenza R = (Vcc - Vf) / Iseg = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. La potenza nominale della resistenza dovrebbe essere almeno I²R = (0.01)² * 240 = 0.024 W, quindi una resistenza standard da 1/8W o 1/10W è sufficiente.

Corrente di Picco nel Multiplexing:Per ottenere una corrente media del segmento di 10 mA con un ciclo di lavoro di 1/4 (per quattro cifre), la corrente di picco durante il suo slot temporale attivo dovrebbe essere di 40 mA. Questo è entro il valore massimo assoluto di corrente di picco di 90 mA, ma deve essere verificato rispetto alla derating della corrente continua se il display opera in un ambiente caldo.

7.3 Angolo di Visione e Leggibilità

La specifica dell'ampio angolo di visione garantisce che il display rimanga leggibile se visto di lato. La faccia grigia e i segmenti bianchi migliorano il contrasto, facendo risaltare chiaramente i numeri sullo sfondo, il che è vantaggioso sia in ambienti poco illuminati che molto luminosi.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTC-5623JD si differenzia attraverso diversi fattori. L'uso della tecnologiaAlInGaP Rosso Iperoffre generalmente un'efficienza luminosa più alta e una migliore stabilità termica rispetto alle tecnologie LED rosse più datate come il GaAsP, risultando in un'emissione più luminosa e consistente. L'altezza cifra di 0.56 pollicilo colloca in una specifica categoria dimensionale, più grande dei display da 0.3 pollici per una migliore visibilità a distanza, ma potenzialmente più piccolo dei display da 1 pollice usati in pannelli più grandi. Laconfigurazione a quattro cifre, anodo comune con decimale a destraè un set di funzionalità standard ma essenziale per molte applicazioni di visualizzazione numerica. Il suoampio intervallo di temperatura operativa(-35°C a +105°C) lo rende adatto per ambienti industriali e automobilistici dove gli estremi di temperatura sono comuni, fornendo un vantaggio rispetto a display con intervalli più ristretti.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display direttamente da un piedino di un microcontrollore?

R: No. Un tipico piedino MCU può erogare/assorbire solo 20-25mA, che è il totale per il piedino. Poiché questo display utilizza il multiplexing, un singolo segmento potrebbe richiedere 10-40mA, e l'anodo comune per un'intera cifra avrebbe bisogno della somma delle correnti per tutti i segmenti accesi (es. 8 segmenti * 10mA = 80mA). Pertanto, transistor esterni o un IC driver dedicato sono obbligatori.

D: Perché c'è una differenza tra la Lunghezza d'Onda di Picco (650nm) e la Lunghezza d'Onda Dominante (639nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro della luce emessa. La lunghezza d'onda dominante è calcolata in base alla curva di risposta fotopica dell'occhio umano (CIE). L'occhio è più sensibile a certe lunghezze d'onda, quindi il colore "percepito" (dominante) può essere a una lunghezza d'onda diversa dal picco fisico.

D: La temperatura di stoccaggio è fino a 105°C. Posso saldarlo a 260°C?

R: Sì, ma con tempistiche critiche. La classificazione di stoccaggio è per condizioni a lungo termine, non operative. La classificazione di saldatura (260°C per 3s) è un processo termico estremo a breve termine che il contenitore è progettato per sopportare se il profilo è seguito rigorosamente. Superare il tempo o la temperatura può causare danni.

10. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione di una Visualizzazione per Voltmetro Digitale.Un progettista sta creando un voltmetro DC a 4 cifre con un intervallo 0-20V. Seleziona il LTC-5623JD per la sua chiara leggibilità. Il convertitore analogico-digitale (ADC) e il microcontrollore elaborano la tensione di ingresso. Il firmware del MCU calcola le cifre da visualizzare (es. 12.34) e controlla il display tramite una routine di multiplexing. I piedini dell'anodo comune sono collegati al MCU tramite transistor PNP per commutare l'alimentazione a 5V su ciascuna cifra sequenzialmente. I piedini del catodo del segmento sono collegati al MCU attraverso un registro a scorrimento 74HC595 o un driver LED dedicato come il MAX7219, che fornisce anche i sink a corrente costante. Le resistenze di limitazione della corrente sono poste in serie alle linee dei segmenti. Il firmware garantisce che la frequenza di aggiornamento sia superiore a 60 Hz per evitare sfarfallio visibile. L'ampio intervallo di temperatura operativa consente al voltmetro di essere utilizzato in un'officina garage dove le temperature possono variare significativamente.

11. Principio di Funzionamento

Il dispositivo opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2.1-2.6V per questo materiale AlInGaP) viene applicata a un segmento (anodo positivo rispetto al catodo), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. In un semiconduttore a bandgap diretto come l'AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso Rosso Iper (~639-650 nm). Il contenitore plastico serve a incapsulare e proteggere il fragile die semiconduttore, modellare l'emissione luminosa per una visione ottimale e fornire l'interfaccia meccanica (piedini) per il montaggio sulla scheda circuitale.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display a sette segmenti rimangano un pilastro per le visualizzazioni numeriche, il panorama più ampio sta evolvendo. C'è una tendenza verso una maggiore integrazione, dove l'elettronica di pilotaggio è incorporata all'interno del modulo display stesso, semplificando il progetto del sistema host. L'uso di AlInGaP per il rosso/arancio/ambra è ben consolidato, ma per la capacità a colori completi, i display possono combinare diverse tecnologie LED (es. InGaN per blu/verde) o spostarsi verso pannelli OLED a matrice di punti o micro-LED che offrono maggiore flessibilità nella visualizzazione di caratteri e grafica. Tuttavia, per applicazioni che richiedono luminosità molto elevata, ampio intervallo di temperatura, lunga durata e semplicità, i display LED a sette segmenti discreti come il LTC-5623JD continuano a essere una soluzione robusta ed economica. Gli sviluppi nel packaging potrebbero portare a fattori di forma ancora più piccoli o versioni a montaggio superficiale per l'assemblaggio automatizzato.