Scheda Tecnica Display a LED LTD-4608JR - Altezza Cifra 0.4 Pollici - AlInGaP Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-4608JR è un modulo display a LED alfanumerico a sette segmenti e doppia cifra. È progettato per applicazioni che richiedono letture numeriche chiare e luminose come pannelli strumentazione, elettronica di consumo, controlli industriali e apparecchiature di test. Il dispositivo utilizza la tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi chip emettitori di luce, montati su un substrato di GaAs non trasparente. Questa costruzione contribuisce alle sue caratteristiche prestazionali. Il display presenta una mascherina grigia con marcature dei segmenti bianche, fornendo un alto contrasto per una leggibilità ottimale in varie condizioni di illuminazione.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Dimensione della Cifra:Caratterizzato da un'altezza del carattere di 0.4 pollici (10.0 mm), offrendo un buon equilibrio tra dimensioni e leggibilità.
• Qualità del Segmento:Fornisce un'emissione luminosa continua e uniforme su ciascun segmento per un aspetto visivo omogeneo.
• Efficienza Energetica:Progettato per bassi requisiti di potenza, rendendolo adatto per dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico.
• Prestazioni Ottiche:Offre alta luminosità e alto contrasto, garantendo visibilità sia in ambienti poco illuminati che molto luminosi.
• Angolo di Visione:Dispone di un ampio angolo di visione, permettendo di leggere chiaramente il display da varie posizioni.
• Affidabilità:Beneficia dell'affidabilità dello stato solido senza parti in movimento, portando a una lunga vita operativa.
• Binning:L'intensità luminosa è categorizzata (binning), permettendo la selezione di unità con livelli di luminosità abbinati in applicazioni multi-display.
• Conformità Ambientale:Il package è senza piombo e conforme alla direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Configurazione del Dispositivo

Il numero di parte LTD-4608JR specifica un dispositivo con chip LED AlInGaP Rosso Super disposti in una configurazione duplex (doppia cifra), ad anodo comune. Include un punto decimale a destra. Il design ad anodo comune semplifica i circuiti di pilotaggio multiplex, dove gli anodi di ciascuna cifra sono controllati separatamente mentre i catodi (pin dei segmenti) sono condivisi.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operazione deve sempre essere mantenuta entro questi confini.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e degrado accelerato.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo è per test di breve durata, non per funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe approssimativamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +105°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Temperatura di Saldatura:I terminali possono essere saldati a 260°C per 5 secondi, misurati 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (Tipiche a Ta=25°C)

Questi parametri definiscono le prestazioni operative normali del display.

• Intensità Luminosa Media (Iv):Varia da 320 a 850 microcandele (µcd) a una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questo ampio intervallo indica il processo di binning, dove i dispositivi sono selezionati per luminosità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):639 nm, che rientra nella regione rossa dello spettro visibile.
• Tensione Diretta per Segmento (VF):Tipicamente 2.6V con un massimo di 2.6V a IF=20 mA. Il minimo è 2.0V. La progettazione del circuito deve tenere conto di questo intervallo per garantire una guida della corrente uniforme.
• Corrente Inversa (IR):Massimo 100 µA a una tensione inversa (VR) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è progettato per funzionamento continuo in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per segmenti all'interno della stessa "area luminosa simile". Ciò significa che il segmento più luminoso non dovrebbe essere più del doppio più luminoso del segmento più debole all'interno di un gruppo definito, garantendo uniformità.
• Diafonia:Specificata come ≤2.5%. Si riferisce alla fuoriuscita indesiderata di luce da un segmento alimentato a un segmento adiacente non alimentato.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTD-4608JR utilizza un sistema di categorizzazione per l'intensità luminosa. Questa è una pratica standard nella produzione di LED per raggruppare dispositivi con emissione luminosa simile. La marcatura sul modulo include un codice "Z" che rappresenta il codice di bin. I progettisti possono specificare un particolare codice di bin durante l'ordine per garantire una luminosità uniforme tra tutti i display in un prodotto, aspetto critico per applicazioni in cui più display sono utilizzati affiancati.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve tipiche essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio, solitamente con una relazione non lineare. Operare al di sopra della corrente consigliata porta a rendimenti decrescenti in luminosità e aumento del calore.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la derating termico dell'emissione luminosa. All'aumentare della temperatura, l'efficienza luminosa generalmente diminuisce.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la caratteristica V-I del diodo, cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la banda stretta tipica dei LED AlInGaP, centrata attorno alla lunghezza d'onda dominante di 631 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

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

• Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.20 mm.
• La tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0.4 mm.
• Sono definiti limiti per materiale estraneo, contaminazione da inchiostro, piegatura del riflettore e bolle all'interno dell'area del segmento per garantire qualità estetica e ottica.
• È consigliato un diametro foro PCB di 1.30 mm per il miglior adattamento.

5.2 Connessioni dei Pin e Polarità

Il dispositivo ha 10 pin in una singola fila. Lo schema circuitale interno mostra una configurazione ad anodo comune per due cifre. Il pinout è il seguente:

1. Pin 1: Catodo C
2. Pin 2: Catodo D.P. (Punto Decimale)
3. Pin 3: Catodo E
4. Pin 4: Anodo Comune (Cifra 2)
5. Pin 5: Catodo D
6. Pin 6: Catodo F
7. Pin 7: Catodo G
8. Pin 8: Catodo B
9. Pin 9: Anodo Comune (Cifra 1)
10. Pin 10: Catodo A

Questa disposizione è ottimale per il pilotaggio multiplex, dove gli anodi della Cifra 1 e della Cifra 2 vengono accesi alternativamente ad alta frequenza mentre i catodi dei segmenti appropriati vengono alimentati per formare il numero desiderato.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Saldatura Automatica

Per saldatura a onda o a rifusione, la condizione è 260°C per 5 secondi, misurati 1.6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. La temperatura del corpo del display stesso non deve superare la temperatura massima di stoccaggio di 105°C durante il processo.

6.2 Saldatura Manuale

Durante la saldatura manuale, è specificata una temperatura della punta del saldatore di 350°C ±30°C. Il tempo di saldatura non deve superare i 5 secondi per pin, sempre misurato da 1.6 mm sotto il piano di appoggio. Usare un dissipatore di calore sul terminale tra la punta del saldatore e il corpo del package è una buona pratica per prevenire un eccessivo trasferimento di calore.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTD-4608JR è adatto per apparecchiature elettroniche ordinarie, incluse ma non limitate a:

• Multimetri digitali e oscilloscopi
• Display per apparecchiature audio (amplificatori, ricevitori)
• Pannelli timer e contatori industriali
• Elettrodomestici (forni a microonde, lavatrici)
• Terminali di vendita e display informativi di base

7.2 Considerazioni Critiche di Progettazione

• Metodo di Pilotaggio:È fortemente raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante. Ciò garantisce un'intensità luminosa uniforme indipendentemente dalle variazioni della tensione diretta (VF) da segmento a segmento o da unità a unità. Una semplice resistenza in serie può fornire una forma base di limitazione della corrente, ma i circuiti integrati driver LED dedicati offrono una migliore stabilità e controllo del multiplexing.
• Protezione del Circuito:Il circuito di pilotaggio deve incorporare protezione contro tensioni inverse e transitori di tensione che possono verificarsi durante l'accensione o lo spegnimento. A seconda dell'applicazione, può essere utilizzato un semplice diodo in serie o un soppressore di tensione transitoria (TVS).
• Gestione Termica:Non superare i valori massimi assoluti per corrente e dissipazione di potenza. Assicurare un'adeguata ventilazione nel prodotto finale per mantenere la temperatura ambiente attorno al display entro i limiti specificati. La riduzione lineare della corrente continua con la temperatura deve essere considerata nella progettazione per ambienti ad alta temperatura.
• Multiplexing:Quando si multiplexano le due cifre, la frequenza di aggiornamento deve essere abbastanza alta da evitare sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz). La corrente di picco durante l'impulso multiplex può essere superiore alla corrente continua nominale, ma la corrente media nel tempo deve rimanere entro il valore nominale continuo, considerando il ciclo di lavoro.

8. 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 convalidano robustezza e longevità:

• Test di Vita Operativa (RTOL):1000 ore di funzionamento continuo in condizioni nominali massime.
• Test di Stress Ambientale:Include stoccaggio ad alta temperatura/alta umidità, stoccaggio ad alta temperatura, stoccaggio a bassa temperatura, cicli termici e test di shock termico.
• Test Meccanici e di Processo:Test di resistenza alla saldatura (260°C per 10s) e saldabilità (245°C per 5s) assicurano che i terminali possano resistere ai processi di assemblaggio standard.

9. Avvertenze e Limitazioni d'Uso

La scheda tecnica include importanti avvertenze che definiscono l'uso previsto e la responsabilità:

• Il display è progettato per apparecchiature elettroniche "ordinarie". Applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, specialmente dove un guasto potrebbe mettere a rischio vite o salute (aviazione, dispositivi medici, sistemi di sicurezza critici), richiedono una consultazione preventiva e probabilmente una diversa classe di componente.
• Il produttore non è responsabile per danni derivanti da funzionamento al di fuori dei valori massimi assoluti o dal mancato rispetto delle istruzioni fornite.
• Viene enfatizzata la stretta aderenza ai limiti elettrici e termici come mezzo principale per garantire la durata e le prestazioni del prodotto.

10. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), la tecnologia AlInGaP utilizzata nel LTD-4608JR offre vantaggi significativi:

• Maggiore Efficienza e Luminosità:AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa superiore, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di pilotaggio.
• Migliore Stabilità Termica:L'emissione luminosa dei LED AlInGaP è generalmente meno sensibile alle variazioni di temperatura rispetto alle tecnologie più vecchie.
• Purezza del Colore:La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) di 20 nm indica un colore rosso relativamente puro rispetto a sorgenti a spettro più ampio.
• La configurazione ad anodo comune con punto decimale a destra è una caratteristica specifica che può differenziarlo da altri display a doppia cifra che potrebbero avere configurazioni a catodo comune o punto decimale a sinistra.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: Sì, ma è necessario un calcolo attento. Con una VF tipica di 2.6V a 20 mA, sarebbe richiesto un valore di resistenza in serie di (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm. È necessario assicurarsi che l'alimentazione a 5V sia stabile e considerare la VF minima (2.0V) che risulterebbe in una corrente più alta. Un driver a corrente costante è più affidabile.

D: Cosa significa il rapporto di abbinamento dell'intensità luminosa di 2:1 per il mio progetto?

R: Significa che all'interno di un singolo display, la differenza di luminosità tra i segmenti non dovrebbe superare un fattore due. Per la maggior parte delle applicazioni, questo è accettabile. Se l'uniformità perfetta è critica, potrebbe essere necessario selezionare unità da un bin più stretto o implementare una calibrazione individuale dei segmenti in software/hardware.

D: Come interpreto il codice data "YYWW" sulla marcatura?

R: "YYWW" tipicamente sta per un anno a due cifre seguito da una settimana di produzione a due cifre. Ad esempio, "2415" indicherebbe che il dispositivo è stato prodotto nella 15a settimana del 2024.

12. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettare un semplice contatore a due cifre.

Verrebbe utilizzato un microcontrollore (es. Arduino, PIC o ARM Cortex-M). Due pin I/O sarebbero configurati come uscite per pilotare gli anodi comuni (Pin 4 e 9) tramite piccoli transistor NPN o MOSFET. Altri sette pin I/O (o un registro a scorrimento come il 74HC595 per risparmiare pin) piloterebbero i catodi dei segmenti (Pin 1, 3, 5, 6, 7, 8, 10) attraverso resistenze di limitazione della corrente o un array di sink a corrente costante. Il punto decimale (Pin 2) può essere ignorato o utilizzato. Il firmware implementerebbe il multiplexing: accendere il transistor per la Cifra 1, impostare il pattern dei segmenti per il valore della prima cifra, attendere un breve tempo (es. 5ms), spegnere la Cifra 1, accendere il transistor per la Cifra 2, impostare il pattern dei segmenti per la seconda cifra, attendere e ripetere. La corrente per ciascun segmento durante il suo tempo di ON deve essere calcolata in base al ciclo di lavoro (50% per due cifre) per garantire che la corrente media non superi il valore nominale continuo.

13. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display a LED a sette segmenti è un assemblaggio di più diodi emettitori di luce (LED). Ciascun segmento (etichettato da A a G) e il punto decimale è un LED separato o un gruppo di chip LED. In una configurazione ad anodo comune come il LTD-4608JR, gli anodi di tutti i LED per una data cifra sono collegati insieme a un pin comune. Il catodo di ciascun LED segmento individuale è portato a un pin separato. Per illuminare un segmento, il suo pin catodo è collegato a una tensione inferiore (massa o un sink di corrente) mentre il pin anodo comune è collegato a una tensione più alta (Vcc), completando il circuito e permettendo alla corrente di fluire attraverso quel LED specifico. Controllando quali pin catodo sono attivi rispetto al pin anodo attivo, si possono formare diversi numeri e alcune lettere.

14. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display a LED a sette segmenti discreti rimangano rilevanti per applicazioni specifiche, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display si sta spostando verso soluzioni integrate:

• Display con Driver Integrati:Moduli che includono l'array LED, il circuito di multiplexing e talvolta una semplice interfaccia seriale (I2C, SPI) su un singolo PCB, semplificando la progettazione per l'ingegnere finale.
• Transizione verso OLED e LCD:Per applicazioni che richiedono grafiche o alfanumerici più complessi, i moduli a LED organici (OLED) e a cristalli liquidi (LCD) stanno diventando più competitivi in termini di costo e offrono maggiore flessibilità.
• Miniaturizzazione ed Efficienza:Lo sviluppo continuo nella tecnologia dei chip LED continua a migliorare l'efficienza luminosa (lumen per watt), permettendo display più luminosi a potenza inferiore o chip di dimensioni più piccole per una risoluzione più alta a parità di ingombro. Tuttavia, la tecnologia AlInGaP fondamentale per il rosso/arancio/giallo rimane uno standard ad alte prestazioni.

Il LTD-4608JR rappresenta una tecnologia matura, affidabile e ben compresa, ideale per applicazioni in cui sono richieste letture numeriche semplici, luminose e a basso costo.