Scheda Tecnica Display LED LTD-6410JG - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTD-6410JG è un modulo display LED a due cifre e sette segmenti, progettato per applicazioni di visualizzazione numerica. Presenta un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.22 mm), offrendo caratteri chiari e leggibili adatti a una vasta gamma di apparecchiature elettroniche. Il display utilizza chip LED in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuti su substrato di GaAs, noti per la loro elevata efficienza e luminosità nello spettro del verde. Il dispositivo ha una facciata grigia con segmenti bianchi, garantendo un elevato contrasto per una migliore leggibilità. È categorizzato per intensità luminosa ed è fornito in un package privo di piombo conforme alle direttive RoHS.

1.1 Caratteristiche Principali

• Altezza cifra di 0.56 pollici (14.22 mm).
• Segmenti uniformi e continui per un aspetto omogeneo.
• Basso consumo energetico.
• Eccellente aspetto dei caratteri.
• Elevata luminosità e alto contrasto.
• Ampio angolo di visione.
• Affidabilità tipica dello stato solido.
• Categorizzato per intensità luminosa.
• Package privo di piombo (conforme RoHS).

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il codice parte LTD-6410JG specifica un display a due cifre, anodo comune, sette segmenti con LED verdi AlInGaP e punto decimale a destra.

2. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il display è alloggiato in un package LED standard a due cifre. Le dimensioni critiche e le tolleranze sono fornite nel disegno del package. Le note meccaniche principali includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri. Le tolleranze generali sono ±0.20 mm salvo diversa specifica.
• La tolleranza di spostamento della punta del piedino è ±0.4 mm.
• Sono definiti limiti per materiale estraneo sui segmenti (≤10 mils), contaminazione da inchiostro sulla superficie (≤20 mils), piegatura del riflettore (≤1% della lunghezza) e bolle all'interno dei segmenti (≤10 mils).
• Per un migliore alloggiamento, si raccomanda un diametro foro scheda a circuito stampato di 1.30 mm.

Il modulo è marcato con il codice parte (LTD-6410JG), un codice data in formato YYWW, il paese di fabbricazione e un codice bin per la categorizzazione dell'intensità luminosa.

3. Configurazione Elettrica e Piedinatura

3.1 Schema Circuitale Interno

Il display ha una configurazione ad anodo comune. Ciascuna delle due cifre condivide un piedino di anodo comune, mentre ogni segmento (A-G e DP) ha piedini di catodo individuali per ciascuna cifra. Questa configurazione consente una pilotaggio multiplexato per controllare le due cifre in modo indipendente.

3.2 Tabella di Collegamento dei Piedini

Il dispositivo a 18 piedini ha le seguenti assegnazioni:

• Piedino 1: Catodo E (Cifra 1)
• Piedino 2: Catodo D (Cifra 1)
• Piedino 3: Catodo C (Cifra 1)
• Piedino 4: Catodo D.P. (Cifra 1)
• Piedino 5: Catodo E (Cifra 2)
• Piedino 6: Catodo D (Cifra 2)
• Piedino 7: Catodo G (Cifra 2)
• Piedino 8: Catodo C (Cifra 2)
• Piedino 9: Catodo D.P. (Cifra 2)
• Piedino 10: Catodo B (Cifra 2)
• Piedino 11: Catodo A (Cifra 2)
• Piedino 12: Catodo F (Cifra 2)
• Piedino 13: Anodo Comune (Cifra 2)
• Piedino 14: Anodo Comune (Cifra 1)
• Piedino 15: Catodo B (Cifra 1)
• Piedino 16: Catodo A (Cifra 1)
• Piedino 17: Catodo G (Cifra 1)
• Piedino 18: Catodo F (Cifra 1)

4. Valori Limite e Caratteristiche

4.1 Valori Massimi Assoluti (Ta=25°C)

• Dissipazione di Potenza per Chip: 70 mW
• Corrente Diretta di Picco per Chip (1 kHz, ciclo di lavoro 25%): 60 mA
• Corrente Diretta Continua per Chip: 25 mA (Derating: 0.33 mA/°C sopra i 25°C)
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento: -35°C a +105°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione: -35°C a +105°C
• Condizioni di Saldatura: 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio per 5 secondi a 260°C.

4.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (Ta=25°C)

• Intensità Luminosa Media (I_V): 320 (Min), 750 (Tip) μcd @ I_F=1 mA
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p): 571 nm (Tip) @ I_F=20 mA
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ): 15 nm (Tip) @ I_F=20 mA
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): 572 nm (Tip) @ I_F=20 mA
• Tensione Diretta per Chip (V_F): 2.05 (Min), 2.6 (Max) V @ I_F=20 mA
• Corrente Inversa per Chip (I_R): 100 μA (Max) @ V_R=5V
• Rapporto di Accoppiamento dell'Intensità Luminosa (Area Simile): 2:1 (Max) @ I_F=1 mA
• Cross Talk: ≤2.5%

Note: L'intensità luminosa è misurata con un filtro di risposta oculare CIE. La tensione inversa è solo per scopi di test e non per funzionamento continuo.

5. Curve di Prestazione Tipiche

La scheda tecnica include curve tipiche che illustrano la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa, nonché la variazione della tensione diretta con la temperatura. Queste curve sono essenziali per i progettisti per ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata, gestendo al contempo la dissipazione di potenza e gli effetti termici. La tecnologia AlInGaP ad alta efficienza mostra tipicamente una relazione relativamente lineare tra corrente e emissione luminosa nell'intervallo operativo specificato.

6. Test di Affidabilità e Ambientali

Il LTD-6410JG è sottoposto a una serie completa di test di affidabilità basati su standard militari (MIL-STD) e industriali giapponesi (JIS) per garantire prestazioni e durata a lungo termine.

• Test di Vita Operativa (RTOL):1000 ore alla corrente massima nominale a temperatura ambiente.
• Conservazione ad Alta Temperatura / Alta Umidità (THS):500 ore a 65°C ±5°C e 90-95% UR.
• Conservazione ad Alta Temperatura (HTS):1000 ore a 105°C ±5°C.
• Conservazione a Bassa Temperatura (LTS):1000 ore a -35°C ±5°C.
• Cicli Termici (TC):30 cicli tra -35°C e 105°C.
• Shock Termico (TS):30 cicli di trasferimento liquido-liquido tra -35°C e 105°C.
• Resistenza alla Saldatura (SR):Immersione per 10 secondi a 260°C.
• Saldabilità (SA):Immersione per 5 secondi a 245°C.

7. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

7.1 Saldatura Automatica

Per la saldatura a onda o a rifusione, la condizione raccomandata è mantenere la temperatura del giunto saldato a 260°C per un massimo di 5 secondi, misurata a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del display sul PCB.

7.2 Saldatura Manuale

Quando si utilizza un saldatore, la temperatura della punta dovrebbe essere di 350°C ±30°C. Il tempo di saldatura per piedino non deve superare i 5 secondi, sempre misurato da 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio.

8. Note Applicative e Precauzioni

8.1 Uso Previsto e Limitazioni

Questo display è progettato per apparecchiature elettroniche ordinarie in applicazioni d'ufficio, di comunicazione e domestiche. Non è raccomandato per sistemi critici per la sicurezza (aviazione, supporto vitale medico, ecc.) senza preventiva consultazione e qualifica.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Valori Massimi Assoluti:Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per garantire che i valori massimi assoluti di corrente, potenza e temperatura non vengano mai superati. Il funzionamento oltre questi limiti può causare un grave degrado della luce o un guasto catastrofico.
• Pilotaggio in Corrente:Si raccomanda vivamente un pilotaggio a corrente costante rispetto a uno a tensione costante per garantire un'emissione luminosa stabile e una lunga durata. La corrente dovrebbe essere impostata in base alla luminosità desiderata, tipicamente tra 1 mA e 20 mA per segmento.
• Protezione da Tensione Inversa:Il circuito di pilotaggio deve incorporare protezioni contro tensioni inverse e picchi di tensione transitori che possono verificarsi durante le sequenze di accensione o spegnimento. Anche una breve esposizione a polarizzazione inversa può danneggiare i chip LED.
• Gestione Termica:Sebbene il dispositivo possa funzionare fino a 105°C, temperature di giunzione più basse prolungano la durata e mantengono la luminosità. Un adeguato layout del PCB e, se necessario, l'uso di dissipatori di calore dovrebbero essere considerati per applicazioni ad alta temperatura ambiente o quando si pilota a correnti più elevate.
• Multiplexing:Grazie alla sua configurazione ad anodo comune, piedino per piedino, il display è ideale per il pilotaggio multiplexato. I progettisti devono assicurarsi che la frequenza di multiplexing sia sufficientemente alta per evitare sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz) e che la corrente di picco in ogni ciclo di multiplexing non superi i valori massimi assoluti.

9. Confronto Tecnico e Vantaggi

L'uso della tecnologia AlInGaP offre diversi vantaggi chiave rispetto alle tecnologie più datate come i LED standard in GaP o GaAsP:

• Luminosità ed Efficienza Superiori:I LED AlInGaP offrono un'intensità luminosa significativamente più elevata a parità di corrente di pilotaggio, consentendo consumi energetici inferiori o display più luminosi.
• Purezza del Colore Superiore:Le caratteristiche spettrali (picco a 571 nm, mezza larghezza stretta) risultano in un colore verde saturo e puro, visivamente distinto e ad alto contrasto sullo sfondo grigio.
• Migliore Stabilità Termica:I LED AlInGaP generalmente mostrano una minore variazione della tensione diretta e dell'emissione luminosa con i cambiamenti di temperatura rispetto ad alcuni altri tipi di LED, portando a prestazioni più consistenti.
• Categorizzazione (Binning):La fornitura di codici bin per l'intensità luminosa consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità abbinati, garantendo un aspetto uniforme in applicazioni multi-cifra o multi-unità.

10. Scenari Applicativi Tipici

Il LTD-6410JG è ben adatto a un'ampia gamma di applicazioni di visualizzazione numerica, tra cui:

• Apparecchiature di test e misura (multimetri, frequenzimetri).
• Quadri di controllo industriali e timer.
• Elettrodomestici (microonde, forni, lavatrici).
• Apparecchiature audio/video (amplificatori, sintonizzatori).
• Terminali di vendita e calcolatrici.
• Display per il mercato dei ricambi automobilistici (ove siano soddisfatte le specifiche ambientali).

11. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra anodo comune e catodo comune?

R: In un display ad anodo comune, tutti gli anodi dei LED di una cifra sono collegati insieme a un'alimentazione positiva. I segmenti vengono accesi applicando un segnale di massa (basso) ai rispettivi piedini di catodo. Il LTD-6410JG è un dispositivo ad anodo comune.

D: Come calcolo la resistenza di limitazione della corrente richiesta?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una V_Ftipica di 2.3V per segmento e una I_Fdesiderata di 10 mA: R = (5 - 2.3) / 0.01 = 270 Ω. Per un progetto conservativo, utilizza la V_Fmassima dalla scheda tecnica.

D: Posso pilotare questo display direttamente da un microcontrollore?

R> La maggior parte dei pin GPIO dei microcontrollori non può erogare o assorbire corrente sufficiente (tipicamente 20-25 mA max, spesso meno). Saranno necessari transistor di pilotaggio (per gli anodi comuni) e probabilmente circuiti integrati driver di segmento (come un registro a scorrimento 74HC595 con maggiore capacità di corrente o un driver LED dedicato) per interfacciarsi in modo sicuro ed efficace.

D: Cosa significa "rapporto di accoppiamento dell'intensità luminosa 2:1"?

R> Significa che all'interno di una singola unità display, la luminosità di qualsiasi segmento non sarà inferiore alla metà della luminosità del segmento più luminoso quando misurata nelle stesse condizioni. Ciò garantisce l'uniformità visiva.

12. Caso di Studio: Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un semplice contatore a due cifre.

Un progettista necessita di un display per un contatore eventi base che incrementa da 00 a 99. Sceglie il LTD-6410JG per la sua chiara leggibilità e interfaccia standard.

1. Progettazione del Circuito:Utilizza un piccolo microcontrollore per gestire la logica del conteggio. I pin I/O del microcontrollore sono collegati ai catodi dei segmenti tramite resistenze di limitazione della corrente (calcolate come sopra). I due piedini di anodo comune sono collegati al microcontrollore tramite transistor NPN per gestire la corrente cumulativa più elevata di una cifra completamente accesa (es. cifra "8" più punto decimale).
2. Software:Il firmware implementa il multiplexing. Accende il transistor per la Cifra 1, imposta i piedini catodo per visualizzare il valore delle decine, attende un breve intervallo (es. 5 ms), quindi spegne la Cifra 1. Successivamente, accende il transistor per la Cifra 2, imposta i piedini catodo per le unità, attende e la spegne. Questo ciclo si ripete rapidamente.
3. Risultato:Il display mostra un numero a due cifre stabile e senza sfarfallio. L'alto contrasto e la luminosità dei LED AlInGaP rendono i numeri facilmente leggibili anche in ambienti moderatamente illuminati. La categorizzazione in bin garantisce che entrambe le cifre appaiano ugualmente luminose.

13. Principio di Funzionamento

Un LED (Diodo Emettitore di Luce) è un dispositivo a semiconduttore che emette luce quando la corrente lo attraversa in direzione diretta. Nel LTD-6410JG, il materiale emissivo è l'AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2V), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega AlInGaP determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, che in questo caso è nella regione verde dello spettro (~571 nm). I sette segmenti sono singoli LED disposti a forma di otto. Illuminando selettivamente diverse combinazioni di questi segmenti, è possibile formare le cifre da 0 a 9 e alcune lettere.

14. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display LED a sette segmenti discreti come il LTD-6410JG rimangano molto rilevanti per la loro semplicità, affidabilità e convenienza in applicazioni numeriche dedicate, sono evidenti tendenze più ampie nella tecnologia dei display. C'è una generale tendenza verso una maggiore integrazione, come display con controller integrati (interfaccia I2C o SPI) che riducono il numero di pin del microcontrollore e il carico software. Inoltre, nelle applicazioni che richiedono contenuti alfanumerici o grafici, display LED a matrice di punti, OLED e LCD sono sempre più comuni grazie alla loro flessibilità. Tuttavia, per output puramente numerici dove alta luminosità, ampi angoli di visione e lunga durata sono fondamentali, specialmente in ambienti industriali o esterni, i tradizionali display LED a sette segmenti che utilizzano materiali semiconduttori efficienti come l'AlInGaP continuano a essere una scelta eccellente e robusta.