Scheda Tecnica Display LED LTC-2621JD-01 - Altezza Cifra 0.28 Pollici - Iper Rosso 650nm - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-2621JD-01 è un modulo di visualizzazione numerica compatta e ad alte prestazioni a tre cifre. È progettato per applicazioni che richiedono una lettura numerica nitida e luminosa in un fattore di forma ridotto. La tecnologia di base utilizza il materiale semiconduttore AlGaInP (Fosfuro di Alluminio Gallio Indio) per produrre un'emissione Iper Rossa, offrendo una luminosità e un'efficienza superiori rispetto ai tradizionali LED rossi. Il dispositivo presenta una facciata grigia e segmenti di colore bianco per un elevato contrasto e un'ottima leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

1.1 Vantaggi Principali

• Elevata Visibilità:Altezza cifra di 0.28 pollici (7 mm) con segmenti uniformi e continui garantisce una definizione chiara dei caratteri.
• Prestazioni Ottiche:Elevata luminosità e alto rapporto di contrasto sono ottenuti grazie ai chip LED Iper Rossi in AlGaInP.
• Ampio Angolo di Visione:Fornisce una luminosità e un colore uniformi su un'ampia gamma di angoli di osservazione.
• Basso Consumo Energetico:Il design efficiente richiede una corrente di pilotaggio minima per il funzionamento.
• Affidabilità:La costruzione a stato solido garantisce una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni.
• Standardizzazione:I dispositivi sono categorizzati (binning) per intensità luminosa, permettendo un abbinamento uniforme della luminosità in applicazioni multi-unità.
• Conformità Ambientale:Il package è privo di piombo e conforme alle direttive RoHS.

1.2 Applicazioni Target

Questo display è adatto per una vasta gamma di apparecchiature elettroniche che richiedono un'indicazione numerica. Applicazioni tipiche includono pannelli strumentazione, apparecchiature di test e misura, terminali punto vendita, controllori industriali ed elettrodomestici. La sua affidabilità lo rende appropriato per un uso generico dove una presentazione chiara dei dati numerici è essenziale.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Obiettiva

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 o oltre non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questo limita l'effetto combinato della corrente diretta e della caduta di tensione su un segmento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Solo per funzionamento impulsato, non in DC.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C, con derating lineare di 0.28 mA/°C sopra i 25°C. Questo è il parametro chiave per la progettazione in corrente continua o media.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Superare questo valore può causare un guasto immediato e catastrofico.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +105°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici misurati a Ta=25°C, che definiscono le prestazioni attese in condizioni normali.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Da 320 a 850 µcd a I_F=1mA. Questa ampia gamma indica che il dispositivo è disponibile in diverse classi di luminosità (bin, vedi sezione 2.3).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (Iper Rosso).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):636 nm. Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):Da 2.1V a 2.6V a I_F=20mA. Il progetto del circuito deve tenere conto di questo intervallo per garantire una corretta regolazione della corrente.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo 100 µA a V_R=5V.

2.3 Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità luminosa è categorizzata in bin per garantire uniformità. La tabella dei bin fornita mostra i gradi da F a K, con intervalli di intensità da 321-500 µcd (F) fino a 2101-3400 µcd (K) quando misurati a una corrente di pilotaggio più alta di 10mA. Una tolleranza di ±15% si applica all'interno di ogni bin. Per applicazioni che utilizzano più display affiancati, si raccomanda vivamente di specificare lo stesso grado di bin per evitare differenze visibili nella luminosità (disuniformità di tonalità).

3. Informazioni Meccaniche e sul Package

3.1 Dimensioni del Package

Il display si conforma a un'impronta standard dual in-line package (DIP). Note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni primarie sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm, e la tolleranza di spostamento della punta del pin è +0.4 mm. I progettisti dovrebbero fare riferimento al disegno dimensionale dettagliato a pagina 3 della scheda tecnica per le misure esatte per il layout del PCB, incluso il piano di appoggio, l'altezza complessiva, la larghezza e la spaziatura dei pin.

3.2 Configurazione dei Pin e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 16 pin, sebbene non tutte le posizioni siano occupate (i pin 10, 11, 14 sono \"NO PIN\"). È un display a anodo comune multiplexato. Lo schema del circuito interno mostra tre pin anodo comune (per Cifra 1, Cifra 2, Cifra 3) e pin catodo separati per ogni segmento (A-G, DP) e per i segmenti dei due punti (L1, L2, L3). Il pin 13 funge da anodo comune per i punti dei due punti. Questa struttura richiede uno schema di pilotaggio multiplexato in cui gli anodi vengono attivati sequenzialmente mentre i corrispondenti catodi dei segmenti vengono portati a massa.

4. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

4.1 Progetto del Circuito di Pilotaggio

• Pilotaggio a Corrente:Si raccomanda vivamente il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante per garantire un'intensità luminosa uniforme e longevità, poiché la tensione diretta (V_F) ha un intervallo.
• Limitazione di Corrente:Il circuito deve essere progettato per non superare mai la corrente continua massima assoluta, considerando il derating per temperatura ambiente.
• Protezione da Tensione Inversa:Il circuito di pilotaggio dovrebbe incorporare protezioni (es. resistenze in serie, diodi di clamp) per prevenire che tensioni inverse o picchi di tensione vengano applicati ai segmenti LED durante i cicli di accensione.
• Multiplexing:Deve essere utilizzata una frequenza di multiplexing adeguata (tipicamente >100Hz) per evitare sfarfallio visibile. La corrente di picco in uno schema multiplexato può essere più alta della corrente continua media ma deve rimanere entro il valore nominale di picco.

4.2 Gestione Termica e Ambientale

• Dissipazione del Calore:Superare la corrente operativa raccomandata o la temperatura ambiente accelererà il degrado dell'emissione luminosa e può portare a guasti prematuri. Un'adeguata area di rame sul PCB o altri sistemi di dissipazione possono essere necessari in ambienti ad alta temperatura.
• Condensa:I rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi dovrebbero essere evitati, poiché la condensa sulla superficie del display può causare problemi ottici o dispersioni elettriche.
• Stress Meccanico:Non deve essere applicata alcuna forza anomala al corpo del display durante l'assemblaggio. Devono essere utilizzati strumenti adatti.

4.3 Stoccaggio e Manipolazione

Per lo stoccaggio a lungo termine del display LED nella sua confezione originale, si raccomandano condizioni di 5°C a 30°C e al di sotto del 60% di UR. Se stoccato al di fuori della busta barriera all'umidità o se la busta è stata aperta per più di sei mesi, si consiglia di sottoporre i componenti a un processo di baking a 60°C per 48 ore prima dell'uso e di completare l'assemblaggio entro una settimana per prevenire l'ossidazione dei pin e garantire la saldabilità.

5. Guida alla Saldatura e Assemblaggio

La scheda tecnica specifica le condizioni di saldatura: il componente dovrebbe essere sottoposto a 260°C per 3 secondi, misurati 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio. Questo è un tipico riferimento per il profilo di rifusione. La temperatura del corpo del componente stesso non deve superare la temperatura massima di stoccaggio di 105°C durante il processo di assemblaggio. Profili di rifusione standard per saldatura senza piombo possono essere utilizzati con un'attenta profilatura termica per soddisfare questi criteri.

6. Curve di Prestazione e Analisi

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve di prestazione che normalmente includono:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e emissione luminosa.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la curva caratteristica del diodo.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa in funzione della lunghezza d'onda, centrata attorno a 650nm.

Queste curve sono cruciali per i progettisti per ottimizzare le condizioni di pilotaggio per uno specifico requisito di luminosità, mantenendo efficienza e affidabilità nell'intervallo di temperatura operativa previsto.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione del LTC-2621JD-01 è l'uso della tecnologia AlGaInP Iper Rosso. Rispetto ai vecchi LED GaAsP o ai LED rossi standard GaP, l'AlGaInP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di pilotaggio, o luminosità equivalente a potenza inferiore. La denominazione \"Iper Rosso\" indica un colore rosso più profondo e saturo (picco a 650nm) rispetto ai LED rossi standard, che spesso hanno una lunghezza d'onda dominante attorno ai 630-635nm. L'altezza cifra di 0.28 pollici offre un equilibrio tra leggibilità e risparmio di spazio sulla scheda.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. La tensione diretta è solo 2.1-2.6V. Pilotarlo direttamente con 5V causerebbe una corrente eccessiva e distruggerebbe il segmento. È necessaria una resistenza di limitazione o, preferibilmente, un circuito di pilotaggio a corrente costante.

D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Picco (650nm) e Lunghezza d'Onda Dominante (636nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è dove l'output spettrale è fisicamente più forte. La lunghezza d'onda dominante è il colore a singola lunghezza d'onda che verrebbe percepito come corrispondente al colore del LED dall'occhio umano, influenzato dall'intera curva spettrale. Entrambe sono specifiche standard.

D: Perché il binning è importante?

R: Il processo di produzione crea variazioni naturali nella luminosità. Il binning suddivide i LED in gruppi con prestazioni simili. Utilizzare display dello stesso bin in un'applicazione multi-unità garantisce un aspetto uniforme.

D: Come calcolo la resistenza di limitazione di corrente richiesta?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usa il valore massimo di V_F(2.6V) dalla scheda tecnica per garantire che ci sia tensione sufficiente per ottenere la I_Fdesiderata in tutte le condizioni. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una I_Ftarget di 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ω. Verificare sempre anche la dissipazione di potenza nella resistenza.

9. Esempio di Progetto e Caso d'Uso

Scenario:Progettare un semplice display voltmetrico a 3 cifre per un alimentatore da banco.

Implementazione:Si utilizzerebbe un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O. Tre pin sarebbero configurati come uscite digitali per pilotare gli anodi delle cifre (pin 2, 5, 8) tramite piccoli transistor NPN o MOSFET. Altri sette o otto pin piloterebbero i catodi dei segmenti (pin 1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16) attraverso resistenze di limitazione o un driver LED dedicato in grado di fornire sink a corrente costante. Il firmware del microcontrollore implementerebbe il multiplexing: attiva il transistor per la Cifra 1, imposta il pattern dei catodi per il numero desiderato sulla Cifra 1, attende un breve tempo (es. 2ms), disattiva la Cifra 1 e ripete per le Cifre 2 e 3. Questo ciclo verrebbe eseguito continuamente. La luminosità può essere regolata variando il valore delle resistenze di limitazione o il ciclo di lavoro del multiplexing.

10. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED (Diodo Emettitore di Luce) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, gli elettroni del materiale di tipo n si ricombinano con le lacune del materiale di tipo p nella regione di svuotamento. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce è determinata dal bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. L'AlGaInP ha un bandgap corrispondente alla luce rossa/arancio/ambra. In questo display multiplexato, i singoli segmenti sono LED. Alimentando selettivamente l'anodo comune di una cifra e mettendo a massa i catodi di segmenti specifici, quei segmenti si illuminano per formare un numero.

11. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nelle tecnologie di visualizzazione come questa è verso una maggiore efficienza, un minor consumo energetico e una maggiore integrazione. Sebbene i display a cifre LED discreti rimangano popolari per la loro semplicità, luminosità e ampio angolo di visione, in alcune applicazioni sono sempre più affiancati o sostituiti da soluzioni più integrate come display OLED (Organic LED) o TFT-LCD, che offrono capacità grafiche. Tuttavia, per applicazioni che richiedono letture numeriche estremamente luminose, robuste e semplici, specialmente in ambienti industriali o esterni, i display a cifre LED come il LTC-2621JD-01 continuano a essere una scelta affidabile ed economica. Futuri sviluppi potrebbero vedere materiali ancora più efficienti e forse circuiti di pilotaggio integrati all'interno del package del display stesso.