Scheda Tecnica Display LED LTD-6410G - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Colore Verde - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione Potenza 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-6410G è un modulo di visualizzazione alfanumerico a due cifre e sette segmenti che utilizza diodi a emissione luminosa (LED) verdi. La sua funzione principale è presentare informazioni numeriche e alfanumeriche limitate nei dispositivi elettronici. Il vantaggio principale di questo display risiede nella sua costruzione a stato solido, che offre elevata affidabilità, lunga durata operativa e eccellenti caratteristiche di visibilità.

Il dispositivo è configurato come anodo comune, il che significa che gli anodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati internamente. Ciò semplifica i circuiti di pilotaggio a multiplexing. Il display presenta una faccia grigia con diffusori di segmento bianchi, che migliorano il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. Il mercato di riferimento include un'ampia gamma di elettronica di consumo e industriale che richiede letture numeriche chiare e affidabili, come apparecchiature di test, strumentazione, sistemi POS e pannelli di controllo per elettrodomestici.

1.1 Caratteristiche Principali e Descrizione del Dispositivo

Il LTD-6410G incorpora diverse caratteristiche progettuali mirate alle prestazioni e all'usabilità:

• Altezza Cifra:0.56 pollici (14.22 mm), garantendo una dimensione del carattere chiara e leggibile.
• Uniformità dei Segmenti:Segmenti continui e uniformi assicurano un aspetto coerente sull'intera area di visualizzazione.
• Efficienza Energetica:Basso consumo per segmento, adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al risparmio energetico.
• Prestazioni Ottiche:Elevata luminosità combinata con un alto contrasto tra i segmenti accesi e lo sfondo grigio garantisce un aspetto eccellente dei caratteri.
• Angolo di Visione:Un ampio angolo di visione consente la lettura del display da varie posizioni.
• Affidabilità:Affidabilità a stato solido, senza parti in movimento o filamenti soggetti a usura.
• Binning (Classificazione):L'intensità luminosa è categorizzata (binning), consentendo la selezione di display con livelli di luminosità corrispondenti in applicazioni multi-unità.
• Conformità Ambientale:Il package è privo di piombo, fabbricato in conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

Il dispositivo utilizza chip LED verdi. La scheda tecnica specifica due possibili tecnologie di chip: epitassia GaP (Fosfuro di Gallio) su substrato GaP, oppure AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) su substrato GaAs (Arseniuro di Gallio) non trasparente. Entrambe le tecnologie sono in grado di produrre l'emissione verde specificata.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Nominali Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento al di fuori di questi limiti non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento (P_d):Massimo 70 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento (I_FP):60 mA, consentita solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms). Utile per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più elevata.
• Corrente Diretta Continua per Segmento (I_F):Massimo 25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente (T_a) sopra i 25°C. Ad esempio, a 50°C, la corrente continua massima sarebbe circa 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
• Tensione Inversa per Segmento (V_R):Massimo 5 V. Applicare una tensione inversa superiore può causare rottura.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può resistere a una temperatura massima di saldatura di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata a 1.6 mm sotto il piano di appoggio del package.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media (I_V):870 µcd (minimo), 2400 µcd (tipico) quando pilotato con una corrente diretta (I_F) di 10 mA. Questo parametro è classificato (binning).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):565 nm (tipico) a I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'output spettrale è più forte.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):30 nm (tipico) a I_F=20mA. Indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):569 nm (tipico) a I_F=20mA. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della luce.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.1 V (minimo), 2.6 V (tipico) a I_F=20mA. La progettazione del circuito deve tenere conto di questo intervallo per garantire una corretta regolazione della corrente.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 µA (massimo) quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. La scheda tecnica nota esplicitamente che questa condizione di tensione inversa è solo per scopi di test e il dispositivo non deve essere operato continuamente in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (tipico). Specifica il rapporto massimo consentito tra il segmento più luminoso e quello più debole all'interno di un singolo dispositivo, garantendo uniformità.

Nota di Misurazione:L'intensità luminosa viene misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE (Commission Internationale de l'Eclairage), assicurando che la misurazione corrisponda alla percezione umana della luminosità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTD-6410G utilizza un sistema di binning principalmente perl'Intensità Luminosa. I display vengono testati e suddivisi in diverse categorie (bin) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (10mA). Ciò consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità strettamente corrispondenti quando si utilizzano più unità in un unico assemblaggio, prevenendo variazioni di luminosità evidenti da una cifra all'altra. La scheda tecnica specifica un intervallo di intensità tipico da 870 µcd a 2400 µcd, indicando la diffusione tra i bin disponibili. Per applicazioni critiche che richiedono coerenza visiva, si consiglia vivamente di specificare display dello stesso bin di intensità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettriche/ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nell'estratto del testo, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale. La curva indicherà la tipica V_Fdi ~2.6V a 20mA e come varia con la temperatura.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra che l'emissione luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta, fino ai valori nominali massimi. Evidenzia il punto di rendimenti decrescenti o saturazione.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra come l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Ciò è fondamentale per la progettazione in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~565nm e la larghezza a mezza altezza di ~30nm, definendo le caratteristiche del colore verde.

Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard e per ottimizzare il circuito di pilotaggio per efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il display ha un'impronta standard a due cifre sette segmenti. Tutte le dimensioni critiche per il layout del PCB (Printed Circuit Board) e l'integrazione meccanica sono fornite in un disegno dettagliato a pagina 3 della scheda tecnica. Le note chiave includono che tutte le dimensioni sono in millimetri, con tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa specifica. I progettisti devono fare riferimento a questo disegno per la spaziatura esatta dei pin, la lunghezza, larghezza, altezza complessiva del package e la distanza centro-centro delle cifre.

5.2 Schema Circuitale Interno e Connessione dei Pin

Lo schema circuitale interno mostra la configurazione ad anodo comune. Ciascuna delle due cifre ha il proprio pin di anodo comune (pin 14 per Cifra 1, pin 13 per Cifra 2). I catodi per ciascun segmento (da A a G, più il Punto Decimale DP) sono collegati a pin individuali, con alcune condivisioni tra le cifre per segmenti nella stessa posizione fisica (ad esempio, pin 1 è catodo E per Cifra 1, pin 5 è catodo E per Cifra 2).

La tabella di connessione dei pin fornisce una mappatura completa dell'interfaccia DIP (Dual In-line Package) a 18 pin:

• Pin 1-4, 15-18: Controllano i segmenti e il punto decimale per la Cifra 1.
• Pin 5-13: Controllano i segmenti, il punto decimale e l'anodo comune per la Cifra 2.
• Pin 14: Anodo comune per la Cifra 1.

Questo piedinatura è cruciale per progettare il layout del PCB e scrivere il firmware del microcontrollore per pilotare correttamente il display, tipicamente utilizzando una tecnica di multiplexing in cui gli anodi vengono commutati sequenzialmente.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Stoccaggio

6.1 Precauzioni per Saldatura e Applicazione

La scheda tecnica fornisce ampie note applicative per garantire un funzionamento affidabile:

• Progettazione del Circuito di Pilotaggio:Si raccomanda il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante per garantire un'intensità luminosa uniforme indipendentemente dalle variazioni di V_F. Il circuito deve essere progettato per accogliere l'intero intervallo di V_F (2.1V-2.6V).
• Protezione:Il circuito di pilotaggio dovrebbe incorporare protezioni contro tensioni inverse e picchi di tensione transitori durante le sequenze di accensione/spegnimento, poiché questi possono danneggiare i LED.
• Gestione Termica:La corrente operativa deve essere ridotta in base alla temperatura ambiente massima per prevenire una temperatura di giunzione eccessiva, che causa un rapido degrado della luce (deprezzamento dei lumen) e può portare a guasti prematuri.
• Manipolazione Meccanica:Evitare di applicare forze anomale al corpo del display durante l'assemblaggio. Non lasciare che la pellicola frontale del pattern entri in contatto diretto e stretto con un pannello/copertura frontale, poiché una forza esterna potrebbe spostare la pellicola.
• Ambientale:Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti ad alta umidità per prevenire la condensa sul display.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è vitale per prevenire l'ossidazione dei terminali stagnati:

• Per Display LED (Through-Hole):Conservare nella confezione originale a 5°C-30°C con umidità relativa inferiore al 60% RH. Lo stoccaggio a lungo termine di grandi scorte è sconsigliato.
• Per Display LED SMD (Nota Generale):Se in busta barriera all'umidità sigillata in fabbrica, conservare a 5°C-30°C, <60% RH. Una volta aperta, i dispositivi dovrebbero essere utilizzati entro 168 ore (1 settimana) se conservati nelle stesse condizioni, corrispondente a un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di 3.

Il mancato rispetto di queste condizioni potrebbe rendere necessaria la ri-stagnatura dei pin ossidati prima dell'uso in produzione.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTD-6410G è adatto per qualsiasi applicazione che richieda una lettura numerica a due cifre chiara e affidabile. Ciò include:

• Multimetri digitali, oscilloscopi e alimentatori.
• Controllori di processo industriali e timer.
• Display per attrezzature fitness.
• Pannelli di controllo per elettrodomestici (forni, microonde).
• Apparecchiature retail come bilance o registratori di cassa.

La scheda tecnica specifica che è per "apparecchiature elettroniche ordinarie" e che è necessaria consultazione per applicazioni critiche per la sicurezza (aviazione, medicale, trasporti).

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Resistenze di Limitazione della Corrente:Essenziali per ogni segmento o anodo comune quando si utilizza una sorgente di tensione. Calcolare in base alla tensione di alimentazione, V_F del LED e I_F.
• desiderata. Driver di Multiplexing:Tipicamente si utilizza un microcontrollore con sufficienti pin I/O o un IC driver dedicato per display (come un MAX7219) per alimentare sequenzialmente l'anodo comune di ciascuna cifra mentre si attivano i corrispondenti catodi di segmento. Ciò riduce il numero di linee di controllo richieste da 15 (7 segmenti + DP per cifra, più 2 anodi) a soli 9 (7 segmenti + DP + 2 linee di selezione cifra).
• Frequenza di Refresh:La frequenza di multiplexing deve essere sufficientemente alta (>60 Hz) per evitare sfarfallio visibile.
• Alimentazione:Deve essere in grado di fornire la corrente di picco quando più segmenti sono accesi simultaneamente durante il multiplexing.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene non venga confrontato esplicitamente con altri modelli, i principali fattori di differenziazione del LTD-6410G nella sua categoria sono:

• Colore e Contrasto:La specifica combinazione di LED verdi con faccia grigia/segmenti bianchi offre un'estetica distinta e un alto rapporto di contrasto rispetto ai display standard rosso su nero o verde su nero.
• Binning per Intensità:La fornitura di intensità luminosa categorizzata è una caratteristica mirata ad applicazioni di fascia più alta dove l'uniformità del display è fondamentale, distinguendolo da alternative non classificate e a costo inferiore.
• Chip a Doppia Tecnologia:L'uso di chip GaP o AlInGaP consente al produttore di ottimizzare per prestazioni o costo, offrendo potenzialmente vantaggi in efficienza o purezza del colore rispetto a display che utilizzano una sola tecnologia.

9. 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 necessaria una resistenza di limitazione della corrente per impostare la corretta corrente diretta (es. 10-20mA). Collegare direttamente a 5V causerebbe una corrente eccessiva e distruggerebbe il segmento LED.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (565nm) e lunghezza d'onda dominante (569nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è il punto più alto letterale sulla curva di emissione spettrale. La lunghezza d'onda dominante è un valore calcolato che rappresenta il colore percepito. Per un LED verde monocromatico, sono spesso vicine, come si vede qui.

D: La corrente continua massima è 25mA, ma la condizione di test per V_F utilizza 20mA. Quale dovrei usare?

R: 20mA è una comune condizione di test standard. Puoi progettare il tuo circuito per qualsiasi corrente diretta tra il minimo necessario per una luminosità sufficiente e il valore nominale massimo di 25mA (ridotto per la temperatura). 10-20mA è un tipico intervallo operativo.

D: Perché è importante il valore nominale di tensione inversa se non dovrei mai applicarla?

R: Il valore nominale indica la capacità del dispositivo di resistere a connessioni inverse accidentali o transitori di tensione senza guasti immediati. Il circuito dovrebbe includere protezione (come un diodo in parallelo) per limitare qualsiasi tensione inversa al di sotto di 5V.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettare un Contatore Semplice a Due Cifre.

Un progettista necessita di un display per un contatore di eventi. Seleziona il LTD-6410G per la sua chiarezza e colore verde. Utilizza un microcontrollore con 10 pin I/O. Otto pin sono configurati come uscite per pilotare i catodi dei segmenti (A-G, DP) tramite resistenze di limitazione della corrente da 150Ω (calcolate per un'alimentazione a 5V, V_F ~2.6V e I_F ~16mA). Due pin aggiuntivi sono usati come uscite di selezione cifra, ciascuno collegato all'anodo comune di una cifra attraverso un piccolo transistor NPN (es. 2N3904) per assorbire la corrente cumulativa più elevata di una cifra completamente accesa (fino a 8 segmenti * 16mA = 128mA). Il firmware implementa il multiplexing: accende il transistor per la Cifra 1, imposta il pattern dei segmenti per il valore della prima cifra, attende 5ms, spegne la Cifra 1, accende la Cifra 2, imposta il pattern dei segmenti per la seconda cifra, attende 5ms e ripete. Ciò crea una visualizzazione stabile e senza sfarfallio. Il progettista aggiunge anche un diodo 1N4148 in parallelo a ciascuna linea di anodo comune (catodo verso Vcc) per proteggere dai picchi di tensione induttivi quando i transistor si spengono.