Scheda Tecnica Display LED a Doppia Cifra LTD-4608JG 0.4 Pollici - Altezza Cifra 10.0mm - Colore Verde - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-4608JG è un display a sette segmenti, doppia cifra, compatto e ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono una chiara lettura numerica con basso consumo energetico. La sua funzione principale è fornire un output numerico visivo in dispositivi elettronici come pannelli strumentazione, apparecchiature di test, elettronica di consumo e controlli industriali. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo del materiale semiconduttore avanzato AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i chip LED, che offre efficienza e purezza del colore superiori rispetto alle tecnologie più datate. Il mercato di riferimento include progettisti e ingegneri che lavorano su dispositivi portatili, apparecchiature alimentate a batteria e qualsiasi applicazione in cui spazio, efficienza energetica e leggibilità sono vincoli critici.

1.1 Caratteristiche Chiave e Vantaggi Principali

• Altezza Cifra 0.4 Pollici (10.0 mm):Fornisce una dimensione del carattere adatta per distanze di visione medio-brevi, bilanciando visibilità e ingombro del componente.
• Segmenti Uniformi e Continui:Garantisce un aspetto liscio e professionale delle cifre visualizzate, senza spazi visibili o irregolarità nell'emissione luminosa.
• Basso Requisito di Potenza:Progettato per l'efficienza energetica, lo rende ideale per dispositivi a batteria. Opera con una corrente diretta tipica di 1mA per la misurazione standard dell'intensità luminosa.
• Alta Luminosità e Alto Contrasto:Il materiale AlInGaP e la faccia grigia con segmenti bianchi creano un'eccellente luminosità e un rapporto di contrasto netto, garantendo la leggibilità anche in condizioni ambientali ben illuminate.
• Ampio Angolo di Visione:Offre un'emissione luminosa e un colore consistenti su un ampio angolo di visione, migliorando l'usabilità da diverse prospettive.
• Affidabilità a Stato Solido:Essendo un dispositivo a LED, offre una lunga vita operativa, resistenza agli urti e tempi di commutazione rapidi rispetto alle tecnologie di visualizzazione meccaniche o altre.
• Categorizzato per Intensità Luminosa:Le unità sono classificate in base alla loro emissione luminosa, consentendo un abbinamento uniforme della luminosità in applicazioni multi-cifra o multi-dispositivo.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata delle caratteristiche elettriche e ottiche definite nella scheda tecnica, spiegandone il significato per la progettazione e l'applicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Sono limiti di stress che non devono essere superati in nessuna condizione per prevenire danni permanenti al dispositivo.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo valore è per un funzionamento a impulsi brevi, utile per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più elevata.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA (a 25°C). Questa è la massima corrente continua per il funzionamento ininterrotto. La scheda tecnica specifica un fattore di derating di 0.33 mA/°C sopra i 25°C, il che significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente per gestire il carico termico.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può danneggiare la giunzione LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per ambienti a temperatura di grado industriale.
• Temperatura di Saldatura:260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio. Questo definisce il profilo di saldatura a rifusione per evitare danni termici durante l'assemblaggio.

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

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

• Intensità Luminosa Media (Iv):Da 320 a 850 µcd (min a max) a una corrente diretta (IF) di 1mA. Questo ampio intervallo indica il processo di classificazione (binning); i progettisti devono tenere conto di questa variazione o selezionare parti classificate per un aspetto uniforme. Il valore tipico è probabilmente intorno al centro di questo intervallo.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):571 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima, collocandola nella regione del verde puro dello spettro visibile.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Misura la purezza spettrale. Una mezza larghezza più stretta indica un colore verde più monocromatico e saturo.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):572 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che corrisponde strettamente alla lunghezza d'onda di picco per questo dispositivo.
• Tensione Diretta per Segmento (VF):Da 2.05V a 2.6V (tipico) a IF=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi di un segmento LED quando conduce. È cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. La variazione è dovuta alle normali tolleranze di produzione dei semiconduttori.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):100 µA (max) a VR=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente al suo valore massimo.
• Rapporto di Abbinamento Intensità Luminosa (Iv-m):2:1 (max). Specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo o tra dispositivi dello stesso lotto, garantendo uniformità visiva.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

La scheda tecnica indica che il dispositivo è \"Categorizzato per Intensità Luminosa\". Questo si riferisce a un processo di smistamento post-produzione (binning).

• Classificazione per Intensità Luminosa:Come mostrato dall'intervallo Iv (320-850 µcd @1mA), i LED sono suddivisi in gruppi in base alla loro emissione luminosa misurata. Ciò consente ai produttori di offrire parti con una luminosità minima garantita o di vendere parti entro intervalli di intensità più ristretti a un prezzo superiore. I progettisti dovrebbero specificare il lotto richiesto o essere preparati a variazioni di luminosità nella loro distinta base.
• Classificazione per Lunghezza d'Onda/Colore:Sebbene non dettagliato esplicitamente con codici multipli, le specifiche tipiche strette per λp (571nm) e λd (572nm) suggeriscono un processo produttivo controllato. Per applicazioni critiche sul colore, le parti potrebbero essere disponibili in lotti specifici di lunghezza d'onda.
• Classificazione per Tensione Diretta:L'intervallo VF (2.05-2.6V) rappresenta la diffusione naturale. Per applicazioni in cui la progettazione dell'alimentazione è estremamente sensibile, selezionare parti da un lotto di tensione specifico può essere vantaggioso.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a \"Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche\". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includerebbero tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente. È generalmente lineare a correnti più basse ma può saturarsi a correnti più elevate a causa degli effetti termici. Il punto di test a 1mA per Iv indica il funzionamento nella regione efficiente e lineare.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la relazione esponenziale, fondamentale per progettare driver a corrente costante.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura. Questa è una considerazione chiave per ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità luminosa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~571nm e la stretta mezza larghezza, confermando il colore verde puro.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni del Package e Disegno

Il dispositivo ha un package standard a doppia fila (DIP) a 10 pin. Note dimensionali chiave dalla scheda tecnica: tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.25mm (0.01\") salvo diversa specificazione. Il disegno dettaglierebbe la lunghezza totale, larghezza, altezza, spaziatura delle cifre, dimensioni dei segmenti e spaziatura dei pin (probabilmente un passo standard di 0.1\" / 2.54mm).

5.2 Connessione dei Pin e Identificazione della Polarità

Il dispositivo utilizza una configurazione adanodo comuneper il multiplexing. Lo schema circuitale interno mostra due anodi comuni (uno per ciascuna cifra) e catodi individuali per ciascun segmento (A-G e DP).

Pinout:

1: Catodo C

2: Catodo D.P. (Punto Decimale)

3: Catodo E

4: Anodo Comune (Cifra 2)

5: Catodo D

6: Catodo F

7: Catodo G

8: Catodo B

9: Anodo Comune (Cifra 1)

10: Catodo A

La polarità è chiaramente indicata dalla designazione \"Anodo Comune\". Il package fisico probabilmente ha una tacca o un punto vicino al pin 1 per l'orientamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

• Parametri di Saldatura a Rifusione:Come da Valori Massimi Assoluti, il profilo di saldatura consigliato è 260°C per 3 secondi, misurato a un punto 1.6mm sotto il corpo del package. Questa è una condizione standard di rifusione senza piombo.
• Precauzioni:
  • Evitare stress meccanici sui pin durante l'inserimento.
  • Assicurarsi che la temperatura della punta del saldatore sia controllata per evitare di superare la temperatura massima del package.
  • Utilizzare flusso appropriato e procedure di pulizia se necessario.
• Condizioni di Stoccaggio:Conservare in un ambiente asciutto e antistatico entro l'intervallo di temperatura specificato (-35°C a +85°C). Evitare l'esposizione ad alta umidità o gas corrosivi.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

• Specifica di Confezionamento:Tipicamente, tali display sono forniti in tubi o vassoi antistatici per proteggere i pin e la lente da danni e scariche elettrostatiche (ESD).
• Regola di Numerazione del Modello:Il numero di parte LTD-4608JG probabilmente segue un sistema di codifica interno dove \"LTD\" indica la famiglia di prodotti (display LED), \"4608\" indica la dimensione e il tipo (0.4\" 2 cifre), e \"JG\" specifica il colore (Verde) e possibilmente altre varianti come il punto decimale a destra (come notato nella descrizione).

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Multimetri digitali e pinze amperometriche
• Alimentatori da banco e carichi elettronici
• Indicatori per il controllo di processo
• Display per attrezzature fitness
• Contatori per il mercato dei ricambi auto (per uso interno)
• Timer e contatori per elettrodomestici consumer

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare driver a corrente costante o resistori di limitazione della corrente per ciascuna linea catodica. Per il multiplexing delle due cifre, commutare gli anodi comuni (pin 4 e 9) sequenzialmente a una frequenza sufficientemente alta per evitare lo sfarfallio (tipicamente >60Hz).
• Calcolo della Corrente:Basato sulla luminosità desiderata e sulla curva VF. Ad esempio, per ottenere una luminosità tipica a 1mA con un'alimentazione di 5V e una VF di 2.3V, il resistore di limitazione sarebbe R = (V_alimentazione - VF) / I_F = (5 - 2.3) / 0.001 = 2700 Ω.
• Interfaccia con Microcontrollore:I catodi possono essere pilotati direttamente dai pin GPIO del microcontrollore (corrente di sink) se la corrente per segmento è entro la capacità di sink del MCU, o attraverso array di transistor/MOSFET per correnti più elevate.
• Angolo di Visione:Sfruttare l'ampio angolo di visione montando il display perpendicolare alla linea di vista principale dell'utente.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più datate come i LED verdi standard GaP (Fosfuro di Gallio) o i LED rossi GaAsP, il LTD-4608JG basato su AlInGaP offre:

• Maggiore Efficienza e Luminosità:Più emissione luminosa per milliampere di corrente.
• Superiore Saturazione del Colore:Una mezza larghezza spettrale più stretta risulta in un verde più puro e visivamente distinto.
• Migliore Stabilità Termica:L'AlInGaP generalmente mantiene le sue prestazioni meglio su intervalli di temperatura rispetto ad alcuni materiali più vecchi.
• Rispetto agli LCD retroilluminati a LED bianchi moderni, questo dispositivo offre un contrasto più elevato alla luce solare diretta, un consumo energetico inferiore per semplici letture numeriche e un'interfaccia estremamente semplice (pilotaggio diretto vs. controller LCD).

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è lo scopo del \"Rapporto di Abbinamento Intensità Luminosa\" di 2:1?

R1: Questo rapporto garantisce la coerenza visiva. Significa che all'interno di un'unità di visualizzazione, nessun segmento sarà più del doppio più luminoso del segmento più debole. Ciò previene numeri illuminati in modo non uniforme, che potrebbero essere scambiati per una cifra diversa (ad esempio, un \"8\" con un segmento debole che sembra uno \"0\").

D2: Posso pilotare questo display con un sistema a microcontrollore a 3.3V?

R2: Sì, ma è necessaria una progettazione attenta. La VF tipica è 2.05-2.6V. Con un'alimentazione di 3.3V, il margine di tensione per un resistore di limitazione è molto piccolo (3.3 - 2.6 = 0.7V). È necessario calcolare il valore del resistore con precisione (es. per 1mA: R = 0.7V / 0.001A = 700Ω). Assicurarsi che il pin del MCU possa assorbire (sink) la corrente richiesta. Un driver IC a corrente costante è spesso una soluzione più affidabile per alimentazioni a bassa tensione.

D3: Perché ci sono due diverse correnti nominali (Continua 25mA e Picco 60mA)?

R3: La corrente nominale continua di 25mA è per il funzionamento in DC, limitata dalla dissipazione termica media. La corrente nominale di picco di 60mA consente una luminosità istantanea più elevata in un sistema multiplexato. Nel multiplexing, ogni cifra è alimentata solo per una frazione del tempo (ciclo di lavoro). La corrente di picco più elevata durante il suo tempo \"on\" crea una luminosità media percepita più brillante, mentre la corrente media più bassa mantiene il dispositivo entro i suoi limiti termici.

11. Studio di Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettare una Lettura Semplice di Voltmetro a 2 Cifre

Un progettista sta creando un voltmetro compatto per visualizzare da 0.0V a 9.9V. Seleziona il LTD-4608JG per le sue dimensioni ridotte, il basso consumo e il display verde nitido. Il sistema utilizza un microcontrollore con un convertitore analogico-digitale (ADC) per misurare la tensione.

• Progettazione del Circuito:I pin di porta del microcontrollore sono collegati ai catodi dei segmenti (A-G, DP) tramite resistori di limitazione da 220Ω (calcolati per ~3mA per segmento a 5V). Altri due pin GPIO pilotano transistor PNP (o MOSFET a canale P) che commutano gli anodi comuni (Cifra 1 e Cifra 2) all'alimentazione di 5V.
• Software:Il firmware legge l'ADC, converte il valore in due cifre BCD e utilizza una tabella di ricerca per determinare quali segmenti illuminare per ciascuna cifra (0-9). Quindi effettua il multiplexing: accende il transistor per la Cifra 1, imposta i pattern catodici per la prima cifra, attende 5ms, spegne la Cifra 1, accende il transistor per la Cifra 2, imposta i pattern catodici per la seconda cifra, attende 5ms e ripete. Questa frequenza di aggiornamento di 100Hz elimina lo sfarfallio visibile.
• Risultato:Una lettura a due cifre chiara e stabile che consuma risorse e potenza minime del microcontrollore.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTD-4608JG opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione (circa 2V per AlInGaP), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p si ricombinano nella regione attiva. Nei LED AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni con una lunghezza d'onda corrispondente alla parte verde dello spettro (~571nm). La specifica composizione della lega di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro determina l'energia del bandgap e quindi il colore della luce emessa. Il substrato di GaAs non trasparente aiuta a riflettere la luce verso l'alto, migliorando l'efficienza complessiva di estrazione della luce dalla superficie superiore. I sette segmenti sono singoli chip LED collegati secondo lo schema di una cifra, consentendo di formare qualsiasi numero da 0 a 9 (e alcune lettere) alimentando selettivamente combinazioni di questi segmenti.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Sebbene i display LED a sette segmenti rimangano una soluzione robusta ed economica per le letture numeriche, il campo più ampio della tecnologia di visualizzazione si sta evolvendo. Le tendenze rilevanti per il dominio di questo prodotto includono:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca continua sui materiali semiconduttori, inclusi ulteriori perfezionamenti dell'AlInGaP e lo sviluppo di materiali come l'InGaN per altri colori, continua a spingere più in alto l'efficienza lumen-per-watt, consentendo display più luminosi a correnti più basse.
• Miniaturizzazione:C'è una costante spinta verso pitch di pixel più piccoli e densità più elevate, anche se per i display a sette segmenti standard, la dimensione di 0.4\" rappresenta un punto ottimale consolidato per molte applicazioni.
• Integrazione:Alcuni display moderni integrano il driver IC e persino un'interfaccia per microcontrollore (come I2C o SPI) direttamente nel package, semplificando la progettazione del circuito esterno. Il LTD-4608JG rappresenta l'approccio tradizionale e discreto che offre la massima flessibilità e un costo inferiore per progetti ad alto volume e sensibili al costo.
• Concorrenza da Tecnologie Alternative:I display OLED (LED Organici) offrono un eccellente contrasto e angoli di visione e stanno diventando più accessibili per display piccoli e di forma personalizzata. Tuttavia, per semplici indicatori numerici ad alta luminosità e basso consumo, i tradizionali display a segmenti LED come il LTD-4608JG mantengono significativi vantaggi in termini di longevità, robustezza e leggibilità alla luce solare.