Scheda Tecnica Display LED LTC-2728JS - Altezza Cifra 0.28 Pollici - Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 40mW - Documentazione Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-2728JS è un modulo di visualizzazione alfanumerico a quattro cifre e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una chiara e luminosa lettura numerica. La sua funzione principale è rappresentare visivamente i dati numerici attraverso segmenti indirizzabili individualmente. Il dispositivo è realizzato utilizzando la tecnologia avanzata dei semiconduttori in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per gli elementi emettitori di luce, montati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questa combinazione produce l'emissione caratteristica di colore giallo. Il display presenta un frontale grigio con marcature dei segmenti bianche, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

I vantaggi principali di questo display includono l'ottimo aspetto dei caratteri, ottenuto grazie a segmenti continui e uniformi, e l'alta luminosità con un forte contrasto. Funziona con requisiti di bassa potenza, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico. Inoltre, offre un ampio angolo di visione e beneficia dell'affidabilità intrinseca allo stato solido della tecnologia LED, garantendo una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni.

Il mercato target per questo componente include pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, elettronica di consumo (come orologi o elettrodomestici), cruscotti automobilistici (per display ausiliari) e qualsiasi sistema embedded che richieda una soluzione di visualizzazione numerica robusta, leggibile ed efficiente.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

I parametri ottici chiave definiscono le prestazioni visive del display. L'Intensità Luminosa Media (Iv)è specificata con un valore tipico di 600 µcd a una corrente diretta (IF) di 1mA, con un minimo di 200 µcd. Questo parametro misura la luminosità percepita dell'emissione luminosa dall'occhio umano, calibrata utilizzando un filtro che approssima la curva di risposta fotopica CIE. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è di 588 nm, e laLunghezza d'Onda Dominante (λd)è di 587 nm, entrambe misurate a IF=20mA. Questi valori collocano l'emissione saldamente nella regione gialla dello spettro visibile. LaLarghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ)è di 15 nm, indicando un colore giallo monocromatico relativamente puro. IlRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosatra i segmenti è specificato come massimo 2:1, garantendo una luminosità uniforme su tutti i segmenti di una cifra per un aspetto coerente.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche governano la pilotaggio sicuro ed efficace dei LED. LaTensione Diretta per Segmento (VF)ha un valore tipico di 2.6V a IF=20mA, con un massimo di 2.6V. Questa è la caduta di tensione ai capi di un segmento illuminato. LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è un massimo di 10 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, indicando la corrente di dispersione nello stato spento. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè nominalmente di 25 mA massimi a 25°C, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C. Ciò significa che la corrente continua massima ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C per prevenire il surriscaldamento. Per il funzionamento in impulsi, è consentita unaCorrente Diretta di Picco per Segmentodi 60 mA in condizioni specifiche (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). LaDissipazione di Potenza per Segmentoè limitata a 40 mW.

2.3 Valori Limite Termici e Assoluti

Questi valori definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente. L'Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Conservazioneè da -35°C a +85°C. Questo ampio intervallo rende il display adatto ad ambienti ostili. La massimaTensione Inversa per Segmentoè di 5V; superare questo valore può danneggiare la giunzione LED. Una specifica critica per la manipolazione è laTemperatura di Saldatura: il dispositivo può resistere a un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurati a un punto 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. Questo è cruciale per guidare i processi di saldatura a rifusione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

In base alla scheda tecnica fornita, non sono dettagliati codici di binning espliciti per la lunghezza d'onda (o temperatura di colore), il flusso luminoso o la tensione diretta. Le specifiche forniscono valori minimi, tipici e massimi per parametri chiave come l'intensità luminosa (200-600 µcd) e la tensione diretta (2.05-2.6V). In un contesto produttivo, i produttori spesso raggruppano i LED in bin di prestazioni più ristretti all'interno di questi intervalli per garantire la coerenza all'interno di un singolo lotto o per specifiche esigenze del cliente. I progettisti dovrebbero consultare il produttore per le opzioni di binning disponibili se una corrispondenza precisa del colore o un'uniformità di intensità oltre le specifiche min/max pubblicate è critica per l'applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettriche/ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includerebbero tipicamente:Corrente Diretta (IF) vs. Tensione Diretta (VF): Questa curva mostra la relazione esponenziale, cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.Intensità Luminosa (Iv) vs. Corrente Diretta (IF): Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, di solito in una regione approssimativamente lineare prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate.Intensità Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta): Questa curva dimostra il coefficiente di temperatura negativo dei LED, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.Distribuzione Spettrale della Potenza: Un grafico che mostra l'intensità relativa della luce emessa attraverso le lunghezze d'onda, centrata attorno a 588 nm con la larghezza a mezza altezza specificata di 15 nm. Comprendere queste relazioni è essenziale per ottimizzare le condizioni di pilotaggio per luminosità, efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e di Package

Il display ha un'altezza della cifra di 0.28 pollici (7.0 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno dettagliato con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze sono generalmente ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Il dispositivo è un package dual in-line (DIP) a 16 pin. Lo schema circuitale interno rivela una configurazione a catodo comune multiplex. Ciò significa che i catodi dei LED per ogni cifra sono collegati insieme (quattro pin di catodo comune: Cifra 1, 2, 3 e 4), mentre gli anodi per ogni tipo di segmento (da A a G, più DP) sono collegati attraverso tutte le cifre. Questa struttura consente il multiplexing, dove le cifre vengono illuminate una alla volta in rapida successione per creare la percezione che tutte le cifre siano accese continuamente, riducendo significativamente il numero di pin di pilotaggio richiesti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è la resistenza al calore della saldatura: il componente può resistere a una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il corpo del package. Questo è un valore standard per la saldatura a onda o a rifusione. Per i profili di rifusione, è applicabile un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C. Le precauzioni includono evitare stress meccanici sui pin durante l'inserimento, garantire un corretto allineamento prima della saldatura e prevenire ponticelli di saldatura eccessivi tra i pin. Il dispositivo deve essere conservato nella sua originale busta barriera all'umidità fino all'uso, entro l'intervallo di temperatura di conservazione specificato di -35°C a +85°C, e in un ambiente a bassa umidità per prevenire l'assorbimento di umidità.

7. Informazioni su Confezionamento e Ordine

Il numero di parte è LTC-2728JS. La descrizione associata a questo numero di parte è "Giallo AlInGaP, Catodo Comune Multiplex, Decimale a Destra". Questo indica il materiale LED, la configurazione elettrica e la posizione del punto decimale. Dettagli specifici di confezionamento come quantità in tubo, numero in vassoio o specifiche del nastro non sono inclusi nell'estratto fornito. L'etichetta includerebbe tipicamente il numero di parte, il codice lotto e il codice data. Per l'ordine, viene utilizzato il numero di parte base LTC-2728JS.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi applicazione che richieda una chiara lettura numerica a più cifre. Usi comuni includono: misuratori digitali da pannello per tensione, corrente o frequenza; timer e orologi; contatori di linea di produzione; display per dispositivi medici (es. misuratori di pressione sanguigna); display per elettrodomestici (forni, microonde, lavatrici); e strumenti per il mercato automobilistico aftermarket.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:A causa del suo design a catodo comune multiplex, è quasi sempre necessario un driver di display dedicato (come un MAX7219 o un microcontrollore con software di multiplexing). Ogni cifra viene accesa facendo scorrere corrente attraverso il suo pin di catodo comune mentre si fornisce corrente ai pin di anodo del segmento appropriato.Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni linea di anodo del segmento (o possibilmente per ogni catodo comune, a seconda dell'architettura del driver) per impostare la corrente diretta a un valore sicuro, tipicamente tra 5-20 mA a seconda della luminosità desiderata e del budget di potenza. Il valore della resistenza può essere calcolato usando R = (Vcc - VF) / IF.Frequenza di Refresh:Durante il multiplexing, la frequenza di refresh per cifra deve essere abbastanza alta da evitare sfarfallio visibile, tipicamente superiore a 60 Hz per cifra (quindi una frequenza di ciclo totale >240 Hz per 4 cifre).Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione consente posizioni di montaggio flessibili.Sequenza di Alimentazione:Assicurarsi che il circuito di pilotaggio non applichi tensione inversa o corrente eccessiva durante l'accensione o lo spegnimento.

9. Confronto Tecnico

Rispetto ad altre tecnologie a sette segmenti, i LED gialli AlInGaP offrono vantaggi distinti. Rispetto ai tradizionali LED rossi GaAsP o GaP, l'AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di pilotaggio. Offre anche una migliore stabilità termica e una vita più lunga. Rispetto ai LED blu o bianchi con filtri, il giallo AlInGaP è un colore a emissione diretta, evitando le perdite di efficienza associate alla conversione del fosforo. L'altezza della cifra di 0.28 pollici è una dimensione comune, offrendo un buon equilibrio tra leggibilità e consumo di spazio sulla scheda, essendo più grande dei display da 0.2 pollici per una visione più facile e più piccolo dei display da 0.5 pollici per compattezza. Il design a catodo comune multiplex è standard per i display a più cifre, minimizzando il numero di pin rispetto a un design non multiplexato (pilotaggio statico) che richiederebbe molte più linee I/O.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo del "Decimale a Destra" nella descrizione?

R: Specifica la posizione fisica del segmento del punto decimale. "A Destra" significa che il punto decimale si trova alla destra della cifra. Alcuni display offrono punti decimali a sinistra o al centro.

D: Posso pilotare questo display con una sorgente di tensione costante?

R: No. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una sorgente di tensione costante senza una resistenza di limitazione della corrente in serie probabilmente permetterebbe il flusso di corrente eccessiva, distruggendo il segmento LED. Utilizzare sempre uno schema di limitazione della corrente.

D: Cosa significa "Ciclo di Lavoro 1/10, Larghezza Impulso 0.1ms" per la Corrente Diretta di Picco?

R: Questo valore nominale consente una corrente istantanea più alta (60 mA) solo se l'impulso è molto breve (0.1ms) e il LED è spento per molto più tempo (dando un ciclo di lavoro del 10%). Questo permette di ottenere un breve scoppio di luminosità più alta per effetti di multiplexing o stroboscopici senza surriscaldare il chip. Per l'illuminazione in stato stazionario, è necessario utilizzare il valore nominale della Corrente Diretta Continua (25 mA max).

D: I pin 4, 9, 10 e 12 sono elencati come "NO PIN". Cosa significa?

R: Questi sono pin fisicamente assenti. Il package ha un'impronta a 16 pin, ma solo 12 pin sono effettivamente presenti e collegati elettricamente. Questa è una pratica comune per standardizzare la dimensione del package pur ospitando diverse configurazioni circuiti interni.

D: Come calcolo il consumo totale di potenza?

R: Per un display multiplex, la potenza non è semplicemente la somma di tutti i segmenti. In un tipico schema di multiplexing, solo una cifra è accesa alla volta. Pertanto, la potenza istantanea è approssimativamente la potenza per una cifra completamente illuminata (es. 8 segmenti * IF per segmento * VF). La potenza media è questo valore diviso per il numero di cifre (per tempi di accensione uguali).

11. Caso d'Uso Pratico

Caso: Progettazione di un Display per Voltmetro a 4 Cifre.Un progettista sta costruendo un voltmetro digitale per visualizzare da 0.00V a 19.99V. Seleziona l'LTC-2728JS per la sua luminosità e leggibilità. Utilizza un microcontrollore con un convertitore analogico-digitale (ADC) per misurare la tensione. Il firmware del microcontrollore gestisce la conversione della lettura ADC in formato BCD (Binary-Coded Decimal). Quattro pin I/O sono configurati come uscite open-drain per pilotare i pin di catodo comune (Cifre 1-4). Altri sette pin I/O (più uno per il punto decimale) sono configurati come uscite push-pull per pilotare gli anodi dei segmenti (A-G, DP) attraverso singole resistenze di limitazione della corrente da 100Ω (calcolate per Vcc=5V, VF~2.6V, IF~20mA). Il firmware implementa un interrupt di timer che cicla attraverso le quattro cifre a una frequenza di 1 kHz (250 Hz per cifra). Nella routine di interrupt, spegne tutte le cifre, invia il pattern di segmenti per la cifra successiva e quindi accende il catodo di quella cifra. Questo crea un display stabile e senza sfarfallio che mostra la tensione misurata.

12. Introduzione al Principio

Il principio di funzionamento si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. La struttura cristallina dell'AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) è un semiconduttore a bandgap diretto. Quando polarizzata in diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, giallo (~587-588 nm). Il substrato non trasparente di GaAs assorbe qualsiasi luce emessa verso il basso, migliorando il contrasto prevenendo la riflessione interna che potrebbe causare un aspetto "sbiadito". Il formato a sette segmenti è un pattern standardizzato in cui sette LED a forma di barra controllati indipendentemente (segmenti) possono essere illuminati in diverse combinazioni per formare i numeri 0-9 e alcune lettere.

13. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nei display a sette segmenti e simili indicatori LED discreti continua verso una maggiore efficienza, un minor consumo energetico e un'affidabilità migliorata. Sebbene la tecnologia AlInGaP di base sia matura, i perfezionamenti del processo portano a una migliore efficienza quantica interna e a una migliore estrazione della luce. C'è una crescente integrazione dell'elettronica di pilotaggio, che si sta spostando verso display "intelligenti" con controller integrati, interfacce I2C o SPI e persino sensori di luce ambientale per la regolazione automatica della luminosità, riducendo il carico di progettazione sul microcontrollore di sistema. In termini di fattore di forma, c'è una costante pressione per package più sottili e passi di pixel più piccoli per una visualizzazione di informazioni ad alta densità. Tuttavia, per le letture industriali standard, il classico package DIP a foro passante, come quello utilizzato dall'LTC-2728JS, rimane popolare grazie alla sua robustezza, facilità di saldatura manuale per prototipazione e affidabilità collaudata in ambienti impegnativi.