Scheda Tecnica Display LED LTD-4708JS - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-4708JS è un modulo display alfanumerico a sette segmenti e doppia cifra, progettato per applicazioni che richiedono una visualizzazione numerica nitida e luminosa. La sua funzione principale è rappresentare visivamente due cifre (0-9) utilizzando segmenti LED indirizzabili individualmente. La tecnologia di base utilizza il materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per produrre l'emissione di luce gialla. Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e l'eccellente purezza del colore nello spettro giallo-arancio-rosso. Il dispositivo presenta un frontale grigio con marcature dei segmenti bianche, che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È categorizzato in base all'intensità luminosa, garantendo livelli di luminosità uniformi tra i lotti di produzione per un aspetto omogeneo nelle applicazioni multi-unità.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. Con una corrente di prova standard di 1 mA per segmento, l'intensità luminosa media varia da un minimo di 200 μcd a un valore tipico di 650 μcd. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 588 nm, con una lunghezza d'onda dominante (λd) di 587 nm, posizionando saldamente l'output nella regione gialla dello spettro visibile. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm, indicando una banda relativamente stretta e una buona saturazione del colore. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti è specificato con un massimo di 2:1, fondamentale per garantire una luminosità uniforme su tutti i segmenti di una cifra.

2.2 Parametri Elettrici e Termici

Dal punto di vista elettrico, ogni segmento LED ha una tensione diretta (VF) compresa tra 2,05V e 2,6V con una corrente di pilotaggio di 20 mA. I valori assoluti massimi definiscono i limiti operativi: la corrente diretta continua per segmento è di 25 mA a 25°C, che si riduce linearmente di 0,33 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente. La corrente diretta di picco, ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1ms), è di 60 mA. La massima dissipazione di potenza per segmento è di 70 mW. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5V per segmento, con una corrente inversa (IR) inferiore a 100 μA a questa tensione. L'intervallo di temperatura di funzionamento e di stoccaggio è specificato da -35°C a +85°C, indicando robustezza per ambienti industriali e consumer.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Ciò implica un processo di binning o selezione post-produzione. I LED vengono tipicamente testati e raggruppati (binnati) in base a parametri chiave come l'intensità luminosa e la tensione diretta per garantire coerenza. Sebbene i dettagli specifici dei codici bin non siano forniti in questo estratto, un tale sistema consente ai progettisti di selezionare componenti con luminosità strettamente corrispondenti, prevenendo variazioni evidenti tra cifre o segmenti in un array, il che è cruciale per l'uniformità estetica e funzionale nei prodotti finali.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle "Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche". Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, tali curve illustrano tipicamente la relazione tra corrente diretta (IF) e intensità luminosa (IV), tensione diretta (VF) rispetto alla temperatura e la distribuzione angolare della luce (pattern dell'angolo di visione). Queste curve sono essenziali affinché i progettisti comprendano il comportamento non lineare dei LED. Ad esempio, la curva IV mostra come l'output luminoso aumenti con la corrente ma possa saturarsi a correnti più elevate. La curva di derating termico è vitale per la progettazione della gestione termica per garantire longevità e prestazioni stabili.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Contorno

Il disegno del package (citato ma non mostrato in dettaglio) fornisce le dimensioni fisiche del display. La specifica principale è un'altezza cifra di 0,4 pollici (10,0 mm). Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Queste informazioni sono critiche per il design dell'impronta PCB e per garantire che il display si adatti correttamente all'interno dell'involucro del prodotto.

5.2 Configurazione Pin e Polarità

Il dispositivo ha una configurazione a 10 pin. Impiega un'architettura a catodo comune duplex, il che significa che ci sono due pin di catodo comune separati—uno per ogni cifra (pin 4 e 9). Gli anodi per i segmenti da A a G e il punto decimale (D.P.) sono su pin individuali. Il pinout specifico è: 1(C), 2(D.P.), 3(E), 4(Catodo Cifra 2), 5(D), 6(F), 7(G), 8(B), 9(Catodo Cifra 1), 10(A). L'identificazione corretta dei pin catodo e anodo è essenziale per prevenire danni da polarizzazione inversa durante l'assemblaggio del circuito.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

I valori assoluti massimi includono un parametro critico di saldatura: il dispositivo può sopportare una temperatura massima di saldatura di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata a 1,6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio. Questa linea guida è intesa per processi di saldatura a onda o saldatura manuale. Per la saldatura a rifusione, dovrebbe essere utilizzato un profilo con una temperatura di picco inferiore a questo limite e con velocità di rampa controllate. L'esposizione prolungata ad alte temperature può danneggiare i bonding interni, i chip LED o il package in plastica.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è adatto per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono indicatori numerici compatti e a basso consumo. Usi comuni includono pannelli strumentazione (es. multimetri, contatori di frequenza), elettrodomestici consumer (microonde, lavatrici, termostati), display per controllo industriale e dispositivi elettronici portatili. L'alta luminosità e l'ampio angolo di visione lo rendono leggibile sia in ambienti poco illuminati che molto luminosi.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni anodo di segmento o linea di catodo comune per impostare la luminosità desiderata e prevenire il superamento della massima corrente diretta continua. Il valore della resistenza è calcolato in base alla tensione di alimentazione (Vcc), alla tensione diretta del LED (VF ~2,6V max) e alla corrente diretta desiderata (es. 10-20 mA).
Multiplexing:L'architettura a catodo comune è ideale per circuiti di pilotaggio multiplexati. Abilitando sequenzialmente un catodo (cifra) ad alta frequenza (tipicamente >100Hz) mentre si forniscono i dati di segmento appropriati agli anodi, due cifre possono essere controllate con un numero ridotto di pin I/O rispetto al pilotaggio statico. Questo riduce anche il consumo energetico medio.
Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso ma deve essere considerato durante la progettazione meccanica per allineare il cono di visione ottimale del display con la linea di vista prevista dell'utente.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED standard GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente in ingresso. Il colore giallo prodotto è più saturo e puro. Rispetto ai display a singola cifra, questa unità a doppia cifra risparmia spazio sul PCB e semplifica l'assemblaggio. La categorizzazione (binning) per intensità luminosa è un differenziatore chiave rispetto ai componenti non binnati, fornendo ai progettisti prestazioni prevedibili essenziali per prodotti di livello professionale.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Che valore di resistenza devo usare per pilotare un segmento a 15 mA con un'alimentazione da 5V?
R: Utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF. Assumendo un VF tipico di 2,3V, R = (5V - 2,3V) / 0,015A ≈ 180 Ω. Per un progetto conservativo, utilizzare sempre il VF massimo dalla scheda tecnica (2,6V): R = (5V - 2,6V) / 0,015A ≈ 160 Ω. Una resistenza standard da 150 Ω o 180 Ω sarebbe appropriata, verificando la dissipazione di potenza effettiva nella resistenza.
D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore?
R: No. I pin dei microcontrollori tipicamente non possono fornire o assorbire la corrente richiesta (fino a 25 mA per segmento, potenzialmente molto di più per più segmenti su una cifra). È necessario utilizzare driver a transistor (per la commutazione del catodo comune) e/o circuiti integrati driver LED dedicati per fornire corrente adeguata e implementare il multiplexing.
D: Qual è lo scopo del valore "Corrente Diretta di Picco"?
R: Questo valore consente brevi impulsi di corrente superiori al valore in DC, che possono essere utilizzati in circuiti multiplexati per ottenere una luminosità di picco più alta durante il breve tempo di accensione di ogni cifra. La corrente media nel tempo deve comunque rimanere entro i limiti del valore continuo.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Consideriamo la progettazione di un semplice contatore a due cifre. Il circuito coinvolgerebbe un microcontrollore che genera la sequenza di conteggio. Due transistor NPN (o un array di transistor duale) sarebbero usati per assorbire corrente attraverso i pin di catodo comune (Cifra 1 e 2), controllati da GPIO separati del microcontrollore impostati in modalità open-drain o open-collector. I sette anodi dei segmenti (A-G) sarebbero collegati ad altri GPIO attraverso singole resistenze di limitazione della corrente (es. 150Ω). Il firmware implementerebbe il multiplexing: accendere il transistor per la Cifra 1, impostare i GPIO per illuminare i segmenti necessari per il valore della prima cifra, attendere qualche millisecondo, poi spegnere la Cifra 1, accendere la Cifra 2, impostare i segmenti per il valore della seconda cifra e ripetere. Questo ciclo crea la percezione che entrambe le cifre siano continuamente accese.

11. Introduzione al Principio Operativo

Il dispositivo opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2V per AlInGaP), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda specifica (colore) della luce è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore—in questo caso l'AlInGaP, progettato per emettere nello spettro giallo. Ciascuno dei sette segmenti (più il punto decimale) contiene uno o più di questi minuscoli chip LED. La configurazione a catodo comune significa che i catodi (terminali negativi) di tutti i LED in una cifra sono collegati internamente, consentendo all'intera cifra di essere abilitata o disabilitata da un singolo interruttore.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

La tecnologia AlInGaP rappresenta un progresso significativo rispetto ai precedenti materiali LED per luce rossa, arancione e gialla. Offre maggiore efficienza e migliore stabilità termica. Sebbene questa scheda tecnica sia per un componente discreto, la tendenza nella tecnologia dei display è verso una maggiore integrazione, come moduli multi-cifra con driver integrati e interfacce seriali (I2C, SPI). Inoltre, per indicatori gialli, a volte vengono utilizzati LED bianchi a conversione di fosforo o LED basati su InGaN ad emissione diretta che coprono uno spettro più ampio. Tuttavia, per applicazioni che richiedono luce gialla pura ed efficiente con pilotaggio diretto semplice, l'AlInGaP rimane una scelta rilevante e affidabile. I principi di multiplexing, limitazione della corrente e gestione termica discussi qui sono fondamentali e si applicano a un'ampia varietà di tecnologie di display basate su LED.