Scheda Tecnica Display LED LTP-4323JD - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Colore Rosso Iper - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTP-4323JD è un modulo di visualizzazione alfanumerico a doppio carattere ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono letture numeriche e alfabetiche limitate chiare, luminose e affidabili. La sua tecnologia di base si fonda sul materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), specificamente ingegnerizzato per emettere luce nello spettro del Rosso Iper. Questa scelta del materiale, cresciuto su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs), offre un'efficienza e una luminosità superiori per le emissioni rosse rispetto alle tecnologie più datate. Il dispositivo presenta una facciata grigia con segmenti bianchi, offrendo un alto contrasto per un'ottima leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È categorizzato per intensità luminosa, garantendo prestazioni uniformi tra i lotti di produzione, ed è disponibile in un contenitore senza piombo conforme alle direttive RoHS.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Compatto e Leggibile:Presenta un'altezza cifra di 0.4 pollici (10.0 mm), rendendolo adatto per pannelli con spazio limitato pur mantenendo un'eccellente definizione dei caratteri.
• Prestazioni Ottiche Superiori:Offre alta luminosità, alto contrasto e un ampio angolo di visione grazie ai chip LED AlInGaP e al design uniforme e continuo dei segmenti.
• Efficiente dal Punto di Vista Energetico:Ha requisiti di potenza ridotti, contribuendo a un minore consumo energetico complessivo del sistema.
• Flessibilità di Progettazione:Disponibile in configurazione a catodo comune (come da questa scheda tecnica), semplificando la progettazione del circuito di pilotaggio per molti sistemi basati su microcontrollore.
• Costruzione Robusta:Garantisce l'affidabilità tipica dello stato solido con un eccellente aspetto dei caratteri ed è facile da montare su circuiti stampati (PCB) standard.
• Conformità Ambientale:Confezionato come componente senza piombo, in linea con gli standard ambientali moderni.

1.2 Applicazioni Target e Mercato

Questo display è destinato all'uso in apparecchiature elettroniche ordinarie in vari settori. Applicazioni tipiche includono pannelli di strumentazione, apparecchiature di test e misura, sistemi di vendita al dettaglio (POS), interfacce di controllo industriale, elettrodomestici e dispositivi di comunicazione. È progettato per applicazioni che richiedono un'indicazione alfanumerica affidabile, chiara e luminosa. La scheda tecnica avverte esplicitamente contro l'uso di questo componente commerciale standard in sistemi critici per la sicurezza (es. aviazione, supporto vitale medico, controllo dei trasporti) senza preventiva consultazione, evidenziando il suo mercato principale nell'elettronica industriale e di consumo generica.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

La seguente sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo come definite 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 o oltre questi limiti non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la massima potenza che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED senza rischio di surriscaldamento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA. Questa corrente è ammessa solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per brevi periodi, non per funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente di 0.33 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) aumenta oltre i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima sarebbe approssimativamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA.
• Intervallo di Temperatura:L'intervallo di temperatura di funzionamento e di conservazione è -35°C a +85°C.
• Condizione di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a 260°C per 5 secondi, misurata 1/16 di pollice (≈1.59 mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici e massimi/minimi misurati in condizioni di test specificate (Ta=25°C).

• Intensità Luminosa Media (Iv):Varia da 200 μcd (Min) a 650 μcd (Max), con un valore tipico fornito, testato a IF=1mA. Questo indica l'output di luminosità.
• Tensione Diretta per Segmento (VF):Tipicamente 2.6V, con un massimo specificato, a IF=20mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire tensione sufficiente per ottenere la corrente desiderata su tutte le unità, considerando questo intervallo di VF.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):650 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima, definendo il colore \"Rosso Iper\".
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):639 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano per corrispondere al colore della luce, cruciale per la specifica del colore.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 100 μA a VR=5V. La scheda tecnica sottolinea fortemente che questa condizione di tensione inversa è solo per scopi di test e il dispositivo non può funzionare continuamente in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:2:1 massimo per segmenti all'interno della stessa \"area luminosa simile\". Questo specifica la variazione di luminosità ammissibile tra i segmenti in un carattere.
• Diafonia:Specificata come ≤ 2.5%, riferendosi all'interferenza ottica indesiderata tra segmenti adiacenti.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

L'LTP-4323JD utilizza un sistema di categorizzazione per l'intensità luminosa. Ciò significa che le unità vengono testate e suddivise in diversi bin di prestazioni in base alla loro emissione luminosa misurata. La marcatura del modulo include un identificatore \"Z: BIN CODE\". Ciò consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità uniformi per un aspetto omogeneo in applicazioni multi-unità. La scheda tecnica non dettaglia i valori specifici del codice bin o gli intervalli di intensità associati a ciascun codice, che tipicamente sono definiti in un documento di binning separato o concordati al momento dell'acquisto.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle \"Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche\". Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, tali curve includono tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione non lineare, critica per progettare pilotaggi a corrente costante.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, spesso diventando sub-lineare ad alte correnti a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, vitale per applicazioni in ambienti non climatizzati.
• 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.

Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard (correnti diverse, temperature) e per ottimizzare il progetto per efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il display ha un footprint standard a doppia fila (DIP). Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specifica.
• La tolleranza di spostamento della punta del pin è di 0.4 mm.
• Sono stabiliti limiti di qualità specifici per materiale estraneo sui segmenti (≤10 mils), contaminazione da inchiostro (≤20 mils), piegatura del riflettore (≤1/100 della sua lunghezza) e bolle nel segmento (≤10 mils).
• Il diametro consigliato del foro PCB per i terminali è Ø1.30mm.

5.2 Pinout e Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha 20 pin. Lo schema circuitale interno e la tabella di connessione dei pin mostrano che è un tipoa catodo comuneper questo specifico numero di parte (LTP-4323JD). Ogni segmento (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, DP) ha il proprio pin anodo. I due caratteri condividono i pin di catodo comune (Pin 4 per il Carattere 1, Pin 10 per il Carattere 2). Il Pin 14 è elencato come \"Nessuna Connessione\". La corretta identificazione dei pin di catodo comune è cruciale per un corretto progetto del circuito per scaricare correttamente la corrente.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Profilo di Saldatura Automatica

Per saldatura a onda o a rifusione, la condizione è specificata come 260°C per 5 secondi, misurata 1.59mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente. La temperatura del corpo del componente stesso durante l'assemblaggio non deve superare la massima temperatura nominale.

6.2 Istruzioni per Saldatura Manuale

Per la saldatura manuale, la punta del saldatore deve essere applicata 1.59mm sotto il piano di appoggio. Il tempo di saldatura deve essere entro 5 secondi a una temperatura di 350°C ±30°C. Superare questi limiti di tempo o temperatura può danneggiare i fili di collegamento interni o i chip LED.

7. Test di Affidabilità

Il dispositivo è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità basati su standard militari (MIL-STD), industriali giapponesi (JIS) e interni. Questi test ne validano la robustezza e la longevità:

• Test di Vita Operativa (RTOL):1000 ore di funzionamento continuo alla massima corrente nominale per testare il degrado luminoso a lungo termine e i guasti.
• Test di Stress Ambientale:Include Conservazione ad Alta Temperatura/Umidità (500 ore a 65°C/90-95% UR), Conservazione ad Alta Temperatura (1000 ore a 105°C) e Conservazione a Bassa Temperatura (1000 ore a -35°C).
• Ciclo Termico & Shock Termico:Ciclo di Temperatura (30 cicli tra -35°C e 105°C) e Shock Termico (30 cicli tra -35°C e 105°C con transizioni rapide) per testare guasti meccanici dovuti a disallineamenti del coefficiente di espansione termica (CTE).
• Test di Saldabilità:Resistenza alla Saldatura (10 sec a 260°C) e Saldabilità (5 sec a 245°C) assicurano che i terminali possano resistere ai processi di assemblaggio.

8. Note Applicative Critiche e Considerazioni di Progetto

8.1 Avvertenze di Progetto e Implementazione

• Corrente di Pilotaggio e Gestione Termica:Superare la corrente diretta continua consigliata o la temperatura di funzionamento accelererà il degrado dell'output luminoso (deprezzamento del lumen) e può portare a guasti catastrofici prematuri. La curva lineare di riduzione della corrente deve essere rispettata.
• Protezione del Circuito:Il circuito di pilotaggio deve incorporare protezione contro tensioni inverse e transitori di tensione durante le sequenze di accensione o spegnimento, poiché i LED hanno basse tensioni di breakdown inverso.
• Pilotaggio a Corrente Costante:Questo è il metodo consigliato per pilotare i LED. Garantisce una luminosità uniforme tra le unità e al variare della temperatura, poiché compensa il coefficiente di temperatura negativo della tensione diretta del LED.
• Considerazione sulla Tensione Diretta:L'alimentatore o il circuito di pilotaggio deve essere progettato per accogliere l'intero intervallo della tensione diretta (VF, tip. 2.6V, max come da specifica) per garantire che la corrente di pilotaggio target sia erogata a tutti i segmenti in tutte le condizioni.

8.2 Concetti di Circuito Applicativo Tipico

Per un display a catodo comune come l'LTP-4323JD, viene spesso utilizzato uno schema di multiplexing tipico per controllare i 16 segmenti su due caratteri. I pin di catodo comune (4 e 10) verrebbero commutati a massa sequenzialmente (es. da un transistor), mentre i pin anodo dei segmenti appropriati vengono portati a livello alto (con resistori limitatori di corrente o un IC driver a corrente costante) per illuminare i segmenti desiderati per quel carattere. Ciò riduce il numero richiesto di pin I/O del microcontrollore. Il progetto deve garantire che la corrente di picco per segmento durante l'impulso multiplexato non superi il valore massimo assoluto e che la corrente media nel tempo soddisfi il livello di luminosità desiderato.

9. Vantaggi Comparativi e Contesto Tecnologico

L'uso della tecnologia AlInGaP per i LED rossi rappresenta un significativo progresso rispetto alle tecnologie più datate come il Fosfuro di Arseniuro di Gallio (GaAsP). L'AlInGaP offre un'efficienza quantica esterna sostanzialmente più alta, risultando in un output più luminoso a parità di corrente di ingresso. L'emissione \"Rosso Iper\" (picco 650nm) è anche più distintamente visibile e può offrire prestazioni migliori in applicazioni in cui il display potrebbe essere visto attraverso filtri o alla luce solare ambientale. Il design faccia grigia/segmenti bianchi massimizza il contrasto. Rispetto ai semplici display a 7 segmenti, il formato a 16 segmenti consente una rappresentazione più completa dell'alfabeto (sebbene limitata), aumentando l'utilità del dispositivo in applicazioni che richiedono brevi messaggi di testo insieme ai numeri.

10. 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 tipica è 2.6V, ma è sempre necessario un resistore limitatore di corrente in serie per impostare la corrente corretta (es. 20mA). Usare solo un pin a 5V causerebbe una corrente eccessiva e distruggerebbe il segmento LED. Calcolare il valore del resistore usando R = (Vcc - Vf) / If.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (650nm) è il picco fisico dello spettro di luce emesso. La lunghezza d'onda dominante (639nm) è il punto di colore percepito dall'occhio umano, che può differire a causa della forma dello spettro di emissione. Entrambe sono importanti per la specifica.

D: Perché è consigliato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante?

R: La tensione diretta (Vf) di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura. Con un'alimentazione a tensione costante, ciò causerebbe un aumento della corrente, portando a ulteriore riscaldamento e fuga termica. Una sorgente a corrente costante mantiene una corrente stabile indipendentemente dalle variazioni di Vf, garantendo una luminosità stabile e proteggendo il LED.

D: Come interpreto il \"Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa\" di 2:1?

R: Ciò significa che il segmento più luminoso in una definita \"area luminosa simile\" (probabilmente all'interno di un carattere) non sarà più del doppio più luminoso del segmento più debole nella stessa area. È una misura dell'uniformità.

11. Esempio Pratico di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettare un semplice display voltmetrico a due cifre.L'LTP-4323JD sarebbe ideale. L'ADC del microcontrollore legge una tensione, la converte in un numero decimale e pilota il display. Il firmware gestirebbe il multiplexing: imposta il pattern dei segmenti per la cifra delle decine sulle linee anodo, porta a massa il pin di catodo comune 4 per un breve periodo (es. 5ms), poi imposta il pattern dei segmenti per la cifra delle unità e porta a massa il pin di catodo comune 10 per lo stesso periodo, ripetendo rapidamente. La persistenza della visione crea l'illusione che entrambe le cifre siano accese continuamente. È necessario un calcolo accurato dei resistori limitatori di corrente in base alla tensione di alimentazione e alla corrente media di segmento desiderata (considerando il duty cycle del multiplexing). Il progetto deve includere diodi di protezione se il circuito di pilotaggio può sottoporre i LED a tensione inversa.

12. Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia di accensione del diodo, gli elettroni dello strato n-type di AlInGaP si ricombinano con le lacune dello strato p-type. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione in lega del reticolo cristallino AlInGaP determina l'energia della banda proibita, che definisce direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, nella regione del rosso attorno ai 650 nm. Il substrato non trasparente di GaAs assorbe qualsiasi luce emessa verso il basso, migliorando l'efficienza complessiva riflettendola verso l'alto. Ogni segmento nel display contiene uno o più di questi microscopici chip LED.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

I LED basati su AlInGaP rappresentano una tecnologia matura e altamente ottimizzata per le emissioni ambra, rosse e rosso iper. Mentre materiali più recenti come il Nitruro di Gallio (GaN) dominano i mercati dei LED blu, verdi e bianchi, l'AlInGaP rimane il leader in efficienza per le lunghezze d'onda più lunghe. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display si concentrano sulla miniaturizzazione (cifre più piccole di 0.4 pollici), maggiore densità di pixel (verso matrici di punti o OLED per grafica completa) e migliorata efficienza (correnti di pilotaggio più basse a parità di luminosità). Tuttavia, per indicatori alfanumerici dedicati, ad alta affidabilità e luminosità in ambienti ostili (ampio intervallo di temperatura), i display a segmenti LED come l'LTP-4323JD continuano a essere una soluzione robusta ed economica. Gli sviluppi futuri potrebbero coinvolgere l'integrazione dell'elettronica di pilotaggio direttamente nel package o un ulteriore perfezionamento del package per una migliore gestione termica.