Scheda Tecnica Display LED LTC-2623JF - Altezza Cifra 0.28 Pollici - LED Giallo Arancio AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-2623JF è un modulo display ad alte prestazioni, a quattro cifre e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una chiara lettura numerica. La sua funzione principale è fornire un output numerico visivo nei dispositivi elettronici. La tecnologia alla base di questo display è l'utilizzo del materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per i chip LED, montati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questa scelta specifica del materiale è fondamentale per ottenere la caratteristica emissione di colore Giallo Arancio del dispositivo, con alta efficienza e luminosità. Il display presenta una faccia grigia e segmenti bianchi, una combinazione progettata per massimizzare il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È classificato in base all'intensità luminosa, consentendo una selezione uniforme nei lotti di produzione.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il dispositivo offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto a una gamma di applicazioni professionali e industriali. Il suo basso consumo energetico è un vantaggio significativo per dispositivi alimentati a batteria o attenti all'energia. L'ottimo aspetto dei caratteri, l'alta luminosità e l'alto contrasto garantiscono che i numeri visualizzati siano facilmente leggibili a distanza e in luce ambientale. Un ampio angolo di visione aumenta l'usabilità del dispositivo, permettendo la lettura da varie posizioni senza una significativa perdita di nitidezza. L'affidabilità allo stato solido intrinseca della tecnologia LED si traduce in una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni rispetto a display meccanici o di altro tipo. I principali mercati di riferimento per questo display includono pannelli strumentazione, apparecchiature di test e misura, sistemi di controllo industriale, dispositivi medici ed elettronica di consumo dove è richiesto un display numerico affidabile, chiaro ed efficiente.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

La scheda tecnica fornisce un set completo di parametri elettrici e ottici che definiscono i limiti operativi e le prestazioni del display LTC-2623JF. Comprendere questi parametri è essenziale per una corretta progettazione del circuito e per garantire l'affidabilità a lungo termine.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la massima quantità di potenza che può essere dissipata in sicurezza come calore da un singolo segmento LED in funzionamento continuo in DC. Superare questo limite rischia di danneggiare termicamente la giunzione del semiconduttore.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA. Questo valore si applica in condizioni pulsate con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. Consente brevi periodi di corrente più elevata per ottenere picchi momentanei di luminosità, utili per schemi di multiplexing.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa è la corrente massima raccomandata per il funzionamento continuo a temperatura ambiente. La scheda tecnica specifica un fattore di derating di 0.33 mA/°C sopra i 25°C, il che significa che la corrente continua massima consentita deve essere ridotta all'aumentare della temperatura ambiente per prevenire il surriscaldamento.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può causare rottura e danneggiare il LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare e essere stoccato entro questo intervallo di temperatura.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è un parametro critico per il processo di saldatura a rifusione durante l'assemblaggio del PCB.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C, che forniscono il comportamento atteso in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa Media (I_V):320 a 800 μcd con I_F=1mA. Questo parametro misura l'output luminoso. L'ampio intervallo indica un processo di binning; i dispositivi sono classificati in base alla loro intensità effettivamente misurata.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):611 nm (tipico) con I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. Per questo dispositivo AlInGaP, ricade nella regione giallo-arancio dello spettro visibile.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):17 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Un valore più piccolo significa un output più monocromatico (colore puro).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):605 nm (tipico). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore della sorgente luminosa, strettamente correlata alla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.05V a 2.6V con I_F=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. È cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. L'intervallo tiene conto delle normali variazioni di produzione.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 μA (max) con V_R=5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente entro il suo valore massimo.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (max). Questo specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento o la cifra più luminosa e quella più debole all'interno di un singolo dispositivo, garantendo un aspetto uniforme.

3. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

La costruzione fisica e le dimensioni del display sono critiche per l'integrazione meccanica in un prodotto finale.

3.1 Dimensioni del Package

Il LTC-2623JF ha un'impronta standard a doppia fila (DIP) adatta per il montaggio su PCB a fori passanti. La caratteristica dimensionale chiave è l'altezza della cifra di 0.28 pollici (7.0 mm). Tutte le dimensioni nel disegno fornito sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa specifica. I progettisti devono fare riferimento al disegno dimensionale esatto per il posizionamento preciso dei fori di montaggio e per lo spazio libero per il corpo del display.

3.2 Connessione dei Piedini e Identificazione della Polarità

Il dispositivo ha una configurazione a 16 piedini. Utilizza un'architettura ad anodo comune multiplexato. Ciò significa che gli anodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati insieme internamente (es. piedino 1 è anodo comune per la cifra 1, piedino 14 per la cifra 2, ecc.), mentre i catodi per ciascun segmento (A-G, DP e i segmenti dei due punti L1-L3) sono condivisi tra le cifre. Questo design riduce drasticamente il numero di piedini di pilotaggio richiesti da 32 (4 cifre * 8 segmenti) a 16, consentendo un multiplexing efficiente. La tabella del piedinatura identifica chiaramente la funzione di ciascun piedino, inclusi diversiNessuna Connessione(NC) e una posizione (piedino 10) senza piedino fisico. La corretta identificazione dei piedini di anodo comune e dei piedini di catodo di segmento è essenziale per un corretto progetto del circuito e il controllo software.

3.3 Schema Circuitale Interno

Lo schema circuitale interno rappresenta visivamente l'architettura ad anodo comune multiplexato. Mostra i quattro nodi di anodo comune (uno per cifra) e come ciascuno dei catodi di segmento e dei due punti si collega ai corrispondenti LED su tutte e quattro le cifre. Questo diagramma è prezioso per comprendere la topologia elettrica necessaria per pilotare correttamente il display, confermando che per illuminare un segmento specifico su una cifra specifica, il suo corrispondente piedino di anodo comune deve essere portato alto (o collegato a Vcc tramite una sorgente di corrente), mentre il piedino di catodo del segmento desiderato deve essere portato basso (connesso a massa).

4. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una corretta manipolazione durante l'assemblaggio è cruciale per l'affidabilità.

4.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente il profilo termico massimo consentito per la saldatura: una temperatura di picco di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio (tipicamente sulla superficie del PCB). Questo parametro deve essere rigorosamente rispettato durante la profilatura del forno a rifusione. Superare questi limiti può danneggiare i bonding interni dei fili, degradare la lente epossidica del LED o delaminare il package.

4.2 Precauzioni e Condizioni di Stoccaggio

• ESD (Scarica Elettrostatica):Sebbene non esplicitamente dichiarato, i LED sono dispositivi semiconduttori e possono essere sensibili all'ESD. Sono raccomandate le procedure standard di manipolazione ESD (uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e imballaggio conduttivo).
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare metodi e solventi compatibili con il package plastico e la lente epossidica. Evitare la pulizia ad ultrasuoni che può causare microfratture.
• Stoccaggio:Il dispositivo deve essere stoccato entro il suo intervallo di temperatura specificato di -35°C a +85°C, preferibilmente in un ambiente a bassa umidità e antistatico per prevenire l'assorbimento di umidità e l'ossidazione dei terminali.

5. Suggerimenti per l'Applicazione

5.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTC-2623JF è ideale per qualsiasi applicazione che richieda un display numerico multi-cifra luminoso e affidabile. Usi comuni includono: multimetri digitali e pinze amperometriche, frequenzimetri, timer e contatori di processo, regolatori di temperatura, bilance, apparecchiature di monitoraggio medico (es. misuratori di pressione sanguigna), strumenti di diagnostica automobilistica e display per pannelli di controllo industriali.

5.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione della Corrente:I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una resistenza di limitazione della corrente (o un circuito driver a corrente costante) deve essere utilizzata in serie con ciascun percorso di anodo comune o catodo di segmento (a seconda della topologia di pilotaggio) per impostare la corrente operativa. Il valore della resistenza è calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo dalla scheda tecnica (2.6V) per un progetto conservativo.
• Circuito di Pilotaggio a Multiplexing:Per controllare 4 cifre con solo 16 piedini, viene utilizzata una tecnica di multiplexing. Un microcontrollore attiva sequenzialmente l'anodo comune di una cifra alla volta mentre invia il pattern dei segmenti per quella cifra. Ciò avviene ad alta frequenza (tipicamente >100Hz) per creare l'illusione che tutte le cifre siano accese simultaneamente. Il driver deve essere in grado di erogare la corrente di picco per i segmenti illuminati di una cifra.
• Angolo di Visione e Montaggio:Considerare la posizione di visione prevista dell'utente. L'ampio angolo di visione è vantaggioso, ma il display dovrebbe essere montato perpendicolarmente alla direzione di visione per una luminosità ottimale.
• Gestione del Calore:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, in ambienti ad alta temperatura ambiente o quando si pilota a correnti più elevate, assicurare un'adeguata ventilazione attorno al display per rimanere entro i limiti di corrente deratati.

6. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il LTC-2623JF si differenzia principalmente attraverso l'uso della tecnologia AlInGaP e specifiche caratteristiche prestazionali.

• vs. LED Standard GaAsP o GaP:La tecnologia AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di pilotaggio. Fornisce anche una migliore stabilità termica e una durata più lunga.
• vs. Display con Cifre più Grandi o più Piccole:L'altezza della cifra di 0.28 pollici offre un equilibrio tra leggibilità e compattezza, posizionandosi tra display più piccoli da 0.2 pollici per dispositivi portatili e display più grandi da 0.5 o 1 pollice per montaggio su pannello.
• vs. Display Monocromatici vs. Multi-Colore:Questo è un display monocromatico Giallo Arancio. Per applicazioni che richiedono indicazione di stato (es. rosso per allarme, verde per normale), un display multi-colore o bi-colore sarebbe più adatto.
• vs. Configurazione a Catodo Comune:La scelta dell'anodo comune è spesso dettata dal circuito di pilotaggio. I microcontrollori con capacità di open-drain/sink sono più comuni, rendendo i display ad anodo comune una scelta frequente in quanto consentono all'MCU di scaricare direttamente la corrente del segmento.

7. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Perché c'è un intervallo per l'Intensità Luminosa (320-800 μcd)?

R: Questo indica che il dispositivo è venduto in bin di intensità luminosa. I produttori testano e selezionano i LED in base al loro output effettivo. È possibile specificare un bin più stretto per display più uniformi in una produzione.

D: Posso pilotare questo display con un'alimentazione a 5V?

R: Sì, ma è necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente. Ad esempio, per pilotare un segmento a I_F=20mA con un V_Fdi 2.4V utilizzando un'alimentazione a 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm. Una resistenza standard da 120 o 150 Ohm sarebbe appropriata.

D: Cosa significa "Anodo Comune Multiplexato" per il mio software?

R: Il tuo software deve implementare una routine di aggiornamento del display. In un ciclo, farà: 1) Spegnere tutti i pilotaggi degli anodi delle cifre. 2) Inviare il pattern dei segmenti (dati catodo) per la Cifra 1. 3) Accendere il pilotaggio dell'anodo per la Cifra 1. 4) Attendere un breve tempo (es. 2-5ms). 5) Ripetere i passaggi 1-4 per la Cifra 2, poi la Cifra 3, poi la Cifra 4, e poi tornare alla Cifra 1.

D: La Corrente Diretta di Picco è 60mA, ma quella Continua è solo 25mA. Posso usare 60mA continuamente?

R: No. Il valore di 60mA è per impulsi molto brevi (larghezza 0.1ms) a basso ciclo di lavoro (10%). Usare 60mA in continuo supererebbe di gran lunga il valore di dissipazione di potenza di 70mW e distruggerebbe rapidamente il segmento LED.

8. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Display per Voltmetro Digitale a 4 Cifre

Un progettista sta creando un alimentatore da banco e necessita di una chiara lettura della tensione. Seleziona il LTC-2623JF per la sua luminosità e leggibilità. Il microcontrollore ha 16 pin I/O disponibili, che corrispondono perfettamente al numero di piedini del display. Il progettista utilizza 8 pin configurati come uscite per scaricare la corrente per i segmenti (A, B, C, D, E, F, G, DP). Altri quattro pin sono configurati come uscite open-drain per erogare corrente ai quattro anodi comuni (ciascuno tramite un piccolo transistor per gestire la corrente cumulativa dei segmenti). I restanti 4 pin sono piedini NC non utilizzati. Il software è scritto per multiplexare il display, leggendo un valore dall'ADC e convertendolo in pattern a 7 segmenti. Le resistenze di limitazione della corrente sono posizionate sulle linee degli anodi comuni (o sulle linee dei segmenti, a seconda della topologia scelta). Il design faccia grigia/segmenti bianchi fornisce un eccellente contrasto contro il pannello metallico dell'alimentatore.

9. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il principio di funzionamento del LTC-2623JF si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 2.0-2.6V per questo materiale AlInGaP), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati attraverso la giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. L'AlInGaP ha un bandgap corrispondente alla luce nello spettro dal rosso al giallo-verde; l'esatta composizione in questo dispositivo è sintonizzata per l'emissione Giallo Arancio (605-611 nm). Il formato a sette segmenti è creato disponendo più chip LED individuali (o sezioni di chip) nel classico pattern a "8", con ciascun segmento elettricamente isolato in modo da poter essere controllato indipendentemente o tramite lo schema di multiplexing.

10. Tendenze di Sviluppo

L'evoluzione di display come il LTC-2623JF segue le tendenze più ampie dell'optoelettronica. C'è una spinta continua versomaggiore efficienza, producendo più luce (lumen) per watt di input elettrico, il che è cruciale per la durata della batteria e il risparmio energetico.Miglioramento della resa cromatica e della saturazionesono anche aree di sviluppo, sebbene meno critiche per display numerici monocromatici. Per applicazioni alfanumeriche o multi-colore, la tendenza è versomaggiore densità di pixel(più segmenti o elementi a matrice di punti nella stessa area) e l'integrazione dicolori multipli o capacità RGB completain un unico package. Un'altra tendenza significativa è il passaggio dai package a foro passante (come questo DIP) aipackage a montaggio superficiale (SMD), che consentono un assemblaggio più piccolo, leggero e automatizzato. Inoltre, c'è una crescente integrazione dell'elettronica di pilotaggio(come driver a corrente costante, multiplexer e persino semplici controller) direttamente con il modulo display, semplificando il compito di progettazione per l'ingegnere finale e riducendo il numero di componenti sul PCB principale.