Scheda Tecnica Display a LED LTC-3743KG - Altezza Cifra 0.3 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-3743KG è un modulo display numerico a LED a quattro cifre, progettato per applicazioni che richiedono una visualizzazione numerica chiara e luminosa. Presenta un'altezza della cifra di 0.3 pollici (7.4 mm), rendendolo adatto per display di medie dimensioni in varie apparecchiature elettroniche. Il dispositivo utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre luce verde. Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e le buone prestazioni in un'ampia gamma di condizioni operative. Il display ha una facciata nera con segmenti bianchi, offrendo un alto contrasto per un'ottima leggibilità. È costruito come un tipo a catodo comune multiplex, una configurazione standard per display multi-cifra che minimizza il numero di piedini di pilotaggio richiesti.

1.1 Caratteristiche Principali

• Altezza Cifra 0.3 Pollici:Fornisce una dimensione del carattere chiara e facilmente leggibile.
• Segmenti Uniformi e Continui:Garantisce un aspetto visivo uniforme e professionale su tutte le cifre.
• Basso Consumo Energetico:Progettato per un funzionamento ad alta efficienza energetica, adatto per dispositivi alimentati a batteria o a basso consumo.
• Aspetto del Carattere Eccellente:Alto contrasto tra lo sfondo nero e i segmenti bianchi illuminati.
• Alta Luminosità e Alto Contrasto:I chip AlInGaP forniscono un'intensità luminosa elevata, visibile anche in ambienti ben illuminati.
• Ampio Angolo di Visuale:Consente la lettura del display da un'ampia gamma di angoli senza significative perdite di luminosità o nitidezza.
• Affidabilità a Stato Solido:I LED offrono una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione.
• Confezionamento Senza Piombo:Conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), adatto per la moderna produzione elettronica.

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTC-3743KG denota specificamente un display verde AlInGaP, a catodo comune multiplex, con configurazione del punto decimale a destra. Questa convenzione di denominazione aiuta a identificare la tecnologia esatta, la configurazione elettrica e la variante meccanica.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Limite Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA. Questa è la corrente istantanea massima consentita in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). È significativamente superiore alla corrente continua nominale.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente al tasso di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe approssimativamente: 25 mA - (0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)) = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-35°C a +105°C. Il dispositivo è classificato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-35°C a +105°C.
• Condizioni di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a onda con la punta del saldatore a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio per 3 secondi a 260°C. La temperatura dell'unità stessa durante l'assemblaggio non deve superare la sua massima temperatura nominale.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

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

• Intensità Luminosa Media (Iv):200 - 630 ucd (microcandele) a una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questo ampio intervallo indica un processo di selezione (binning) per la luminosità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):571 nm (tipico) a IF=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm (tipico) a IF=20mA. Misura l'ampiezza delle lunghezze d'onda emesse; un valore più piccolo indica una luce più monocromatica (colore puro).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):572 nm (tipico) a IF=20mA. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore della luce.
• Tensione Diretta per Chip (VF):2.05V (Min), 2.6V (Tip), con una tolleranza di ±0.1V a IF=20mA. Questo è un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):100 µA (Max) a una tensione inversa (VR) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; è vietato il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:2:1 (Max) per aree luminose simili a IF=10mA. Specifica la massima variazione di luminosità consentita tra i segmenti per garantire un aspetto uniforme.
• Diafonia (Cross Talk):≤2.5%. Misura l'illuminazione non intenzionale di un segmento non selezionato quando un altro è pilotato, che dovrebbe essere minima.

3. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il display è fornito in un classico stile DIP (Dual In-line Package) a foro passante. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (mm).
• La tolleranza generale è ±0.25 mm salvo diversa specificazione.
• La tolleranza di spostamento della punta del piedino è ±0.4 mm.
• Sono posti limiti su materiale estraneo (≤10 mil), piegatura (≤1% della lunghezza del riflettore), bolle nei segmenti (≤10 mil) e contaminazione da inchiostro sulla superficie (≤20 mil) per garantire la qualità ottica.

4. Collegamento dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha 24 piedini. Il circuito interno è una configurazione a catodo comune multiplex. Ciò significa che i catodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati insieme (formando le linee di selezione della cifra), mentre gli anodi per ogni tipo di segmento (A, B, C, D, E, F, G, DP) sono collegati attraverso tutte le cifre. Per illuminare un segmento specifico su una cifra specifica, il corrispondente catodo della cifra viene portato a basso (messo a massa) mentre il corrispondente anodo del segmento viene portato ad alto (con una resistenza di limitazione della corrente). La tabella del piedinamento definisce chiaramente la funzione di ciascun piedino, inclusi gli anodi per i segmenti, i catodi per le cifre e i collegamenti per funzioni speciali come i punti decimali (DP1, DP2, DP3) e altri indicatori (UDP, LC, L1, L2, L3).

5. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Curva IV (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta, che è non lineare. Questo è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Ciò evidenzia l'importanza della gestione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che traccia l'intensità luminosa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando le lunghezze d'onda di picco e dominante e la larghezza a mezza altezza spettrale.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Stoccaggio

6.1 Precauzioni per l'Applicazione

Queste sono linee guida critiche per un funzionamento affidabile:

• Uso Previsto:Per apparecchiature elettroniche ordinarie. Consultare il produttore per applicazioni critiche per la sicurezza (aviazione, medicale, ecc.).
• Conformità ai Valori Limite:Il rispetto dei Valori Limite Assoluti è obbligatorio per evitare danni.
• Corrente e Temperatura:Superare la corrente di pilotaggio consigliata o la temperatura operativa porta a un rapido degrado della luce o al guasto.
• Protezione del Circuito:Il circuito di pilotaggio deve proteggere da tensioni inverse e transitori di tensione durante i cicli di accensione.
• Pilotaggio a Corrente Costante:Raccomandato per una luminosità e longevità costanti, poiché la luminosità del LED è una funzione della corrente, non della tensione.
• Intervallo di Tensione Diretta:Il circuito di pilotaggio deve accogliere l'intero intervallo VF (da 2.05V a 2.7V) per garantire che la corrente target venga sempre fornita.
• Derating Termico:La corrente operativa deve essere scelta in base alla massima temperatura ambiente prevista, utilizzando la curva di derating.
• Evitare la Polarizzazione Inversa:Può causare migrazione metallica, aumentando la dispersione o causando cortocircuiti.
• Evitare Shock Termici:Rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi possono causare condensa.
• Manipolazione Meccanica:Evitare di applicare forze anomale al corpo del display.
• Applicazione di Pellicole:Se si utilizza una pellicola sensibile alla pressione/sovrastampa, evitare che sia a diretto contatto con un pannello frontale per prevenirne lo spostamento.
• Selezione (Binning) per Multi-Display:Quando si utilizzano più display in un unico assemblaggio, selezionare unità dello stesso lotto di luminosità/colore per evitare un aspetto non uniforme.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è vitale per prevenire l'ossidazione dei piedini e mantenere la saldabilità.

• Condizione Standard (nella confezione originale):5°C a 30°C, al di sotto del 60% di Umidità Relativa (UR).
• Conseguenze di uno Stoccaggio Improprio:Può verificarsi ossidazione dei piedini, richiedendo una nuova placcatura prima dell'uso.
• Gestione dell'Inventario:Utilizzare i display prontamente; evitare lo stoccaggio a lungo termine di grandi quantità.
• Sensibilità all'Umidità:Se il prodotto non è in una busta sigillata a barriera di umidità, o la busta è stata aperta per più di 6 mesi, si consiglia di eseguire un trattamento di "baking" a 60°C per 48 ore e completare l'assemblaggio entro una settimana.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTC-3743KG è ben adatto per:

• Apparecchiature di test e misura (multimetri, alimentatori).
• Pannelli di controllo industriali e indicatori di processo.
• Elettronica di consumo come amplificatori audio, sveglie radio o elettrodomestici da cucina.
• Terminali di vendita (POS) e display informativi.
• Qualsiasi dispositivo che richieda una visualizzazione numerica multi-cifra chiara e affidabile.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Selezione del Circuito Integrato di Pilotaggio:Utilizzare un driver dedicato per display a LED o un microcontrollore con sufficiente capacità di corrente di sink/source e supporto al multiplexing.
• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre resistenze in serie o un driver a corrente costante per ogni linea anodica. Calcolare il valore della resistenza in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (utilizzare il VF max per il caso peggiore di corrente) e alla corrente diretta desiderata.
• Frequenza di Multiplexing:Scegliere una frequenza di aggiornamento sufficientemente alta per evitare lo sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz). Assicurarsi che la corrente di picco in funzionamento multiplex non superi il valore limite assoluto.
• Layout del PCB:Assicurare tracce di alimentazione pulite verso il driver del display per evitare rumore. Seguire l'impronta consigliata dal disegno dimensionale.
• Gestione Termica:In applicazioni ad alta temperatura ambiente, considerare di ridurre la corrente di pilotaggio o migliorare la ventilazione per rimanere entro i limiti di corrente derated.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTC-3743KG, basato sulla tecnologia AlInGaP, offre vantaggi distinti:

• vs. LED Verdi Tradizionali GaP (Fosfuro di Gallio):L'AlInGaP offre tipicamente una luminosità e un'efficienza maggiori, una migliore stabilità termica e un colore verde più saturo.
• vs. LED Blu/Bianchi con Fosforo:Questo è un LED verde a emissione diretta, quindi non soffre del degrado del fosforo nel tempo e offre un'emissione spettrale pura senza l'ampio spettro dei LED bianchi convertiti da fosforo.
• vs. Display Più Grandi/Più Piccoli:L'altezza della cifra di 0.3 pollici rappresenta un equilibrio tra leggibilità e compattezza, adattandosi ad applicazioni in cui lo spazio è una considerazione ma è richiesta la leggibilità da una distanza moderata.

9. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è lo scopo del design a catodo comune multiplex?

R: Riduce drasticamente il numero di piedini richiesti. Un display a 4 cifre e 7 segmenti non multiplexato richiederebbe 4*7 + 4 = 32 piedini. La versione multiplex utilizza 7 linee di segmento + 4 linee di cifra + alcuni extra = 24 piedini, semplificando il PCB e il circuito di pilotaggio.

D: Come calcolo il valore della resistenza di limitazione della corrente?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF_LED) / I_desiderata. Per un'alimentazione di 5V, un VF max di 2.7V e una corrente desiderata di 10mA: R = (5V - 2.7V) / 0.010A = 230 Ohm. Usa il valore standard successivo (es. 220 Ohm) e verifica la corrente effettiva.

D: Perché è raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante?

R: L'intensità luminosa del LED è principalmente una funzione della corrente diretta (IF). La tensione diretta (VF) può variare da unità a unità e con la temperatura. Una sorgente di corrente costante garantisce una luminosità costante indipendentemente da queste variazioni di VF, mentre una semplice resistenza con alimentazione a tensione costante porta a variazioni di luminosità.

D: Cosa significa "Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa 2:1"?

R: Significa che il segmento più luminoso in un gruppo non deve essere più del doppio più luminoso del segmento più debole nelle stesse condizioni di test. Ciò garantisce l'uniformità visiva su tutto il display.

10. Introduzione al Principio Operativo

Il LTC-3743KG si basa sull'elettroluminescenza dei semiconduttori. Il materiale AlInGaP forma una giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale intrinseco della giunzione, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nell'AlInGaP, questa ricombinazione rilascia principalmente energia sotto forma di fotoni (luce) nella gamma di lunghezze d'onda del verde (~572 nm). La specifica composizione della lega di Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo determina l'energia del bandgap e quindi il colore della luce emessa. La facciata nera e i segmenti bianchi fanno parte del sistema ottico del package, progettato per assorbire la luce ambientale (riducendo i riflessi) e guidare in modo efficiente la luce generata internamente attraverso le forme dei segmenti desiderate, creando un alto contrasto.