Scheda Tecnica Display LED LTS-10304JD - Altezza Cifra 1.0 Pollici - Iper Rosso 650nm - Corrente Diretta 24mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-10304JD è un display LED a sette segmenti a cifra singola, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica con basso consumo energetico. La sua funzione principale è fornire un indicatore numerico altamente visibile e affidabile. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo di chip LED HYPER ROSSO in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), che offrono elevata luminosità ed efficienza. Questa tecnologia, cresciuta su substrato di GaAs, è nota per le prestazioni superiori nello spettro del rosso. Il display presenta una facciata nera con segmenti bianchi, creando un aspetto ad alto contrasto che migliora la leggibilità. È classificato per intensità luminosa ed è offerto in un contenitore senza piombo conforme alle direttive RoHS, rendendolo adatto per progetti elettronici moderni che tengono conto dell'ambiente.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità di questo display. Ad una corrente di test standard di 1mA per segmento, l'intensità luminosa media (Iv) varia da un minimo di 410 µcd ad un valore tipico di 2200 µcd. Questa elevata luminosità è raggiungibile a correnti di pilotaggio molto basse, una caratteristica chiave. La lunghezza d'onda dominante (λd) è tipicamente di 639 nm, con una lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) di 650 nm, collocandolo saldamente nella regione dell'iper-rosso dello spettro visibile. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 20 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. La corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti è specificata con un rapporto massimo di 2:1, garantendo un aspetto uniforme sulla cifra quando pilotata in condizioni identiche.

2.2 Valori Nominali Elettrici e Termici

I parametri elettrici definiscono i limiti e le condizioni operative. La massima corrente diretta continua assoluta per segmento è di 24 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura. Una corrente diretta di picco di 90 mA è ammissibile in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). La tensione diretta (Vf) per segmento varia tipicamente da 4.2V ad un massimo di 5.2V ad una corrente di pilotaggio di 20mA. La massima tensione inversa nominale è di 10V. La dissipazione di potenza per segmento è nominale a 134 mW. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura di funzionamento e stoccaggio da -35°C a +105°C, indicando robustezza per vari ambienti. La saldatura deve essere eseguita ad una temperatura massima di 260°C per non più di 3 secondi ad una distanza di 1.6mm sotto il piano di appoggio.

3. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

3.1 Dimensioni Fisiche e Disegno

Il dispositivo ha un'altezza della cifra di 1.0 pollice (25.4 mm). Le dimensioni del package sono fornite nella scheda tecnica con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze standard sono ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Una nota specifica indica una tolleranza di spostamento della punta del piedino di +0.4 mm, importante per il layout del PCB e la pianificazione dell'assemblaggio. Il disegno mostra tipicamente la lunghezza, larghezza e altezza totale del package, le dimensioni dei segmenti della cifra e la spaziatura precisa e il diametro dei 14 piedini.

3.2 Configurazione dei Piedini e Identificazione della Polarità

Il LTS-10304JD è un display a catodo comune. Presenta 14 piedini, non tutti attivi. La connessione dei piedini è la seguente: Piedino 1 (Anodo E), Piedino 2 (Anodo D), Piedino 3 (Nessun Piedino), Piedino 4 (Catodo Comune), Piedino 5 (Anodo C), Piedino 6 (Anodo D.P. - Punto Decimale), Piedino 7 (Nessun Piedino), Piedino 8 (Anodo B), Piedino 9 (Anodo A), Piedino 10 (Nessun Piedino), Piedino 11 (Catodo Comune), Piedino 12 (Anodo F), Piedino 13 (Nessun Piedino), Piedino 14 (Anodo G). La presenza di due piedini di catodo comune (4 e 11) consente una progettazione flessibile del circuito. Il punto decimale è situato sul lato destro della cifra.

3.3 Schema Circuitale Interno

Lo schema circuitale interno mostra la connessione elettrica dei sette segmenti (da A a G) e del punto decimale (DP). Tutti gli anodi dei segmenti sono isolati tra loro, mentre i loro catodi sono collegati insieme ai piedini di catodo comune. Questa configurazione è standard per un display a catodo comune e multiplexabile, dove i singoli segmenti vengono accesi applicando una tensione positiva ai rispettivi piedini anodo mentre si assorbe corrente attraverso il catodo comune.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettriche e ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per un tale dispositivo includerebbero tipicamente:Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V): Questo grafico mostrerebbe come l'emissione luminosa aumenta con la corrente di pilotaggio, dimostrando l'alta efficienza a basse correnti (es. 1mA).Tensione Diretta vs. Corrente Diretta: Illustra la caratteristica IV del diodo, importante per progettare il circuito di limitazione della corrente.Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Mostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione, aspetto critico per comprendere le esigenze di gestione termica.Distribuzione Spettrale: Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 650 nm con la semilarghezza specificata di 20 nm.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

L'assemblaggio deve rispettare i limiti termici specificati per prevenire danni. La temperatura massima ammissibile per la saldatura è di 260°C, e il componente dovrebbe essere sottoposto a questa temperatura per un massimo di 3 secondi. Questa misurazione è presa a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. Questi parametri sono compatibili con i profili standard di saldatura a rifusione senza piombo. È cruciale assicurarsi che il disegno delle piazzole sul PCB corrisponda all'impronta consigliata per ottenere giunzioni saldate affidabili senza causare stress meccanico sui piedini del package LED.

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

6.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per dispositivi elettronici alimentati a batteria o a basso consumo dove è richiesta una chiara indicazione numerica. Applicazioni comuni includono strumentazione portatile, elettronica di consumo (orologi, timer, bilance), pannelli di controllo industriali, dispositivi medici e display per cruscotti automobilistici (per funzioni secondarie). La sua operazione a bassa corrente estende significativamente la durata della batteria.

6.2 Progettazione del Circuito e Metodi di Pilotaggio

Per sfruttare la capacità a bassa corrente, i progettisti possono utilizzare semplici resistori limitatori di corrente o driver a corrente costante. Per il multiplexing di più cifre (sebbene questa sia un'unità a cifra singola, il principio si applica a sistemi multi-cifra che utilizzano display simili), una configurazione a catodo comune è facilmente pilotabile assorbendo corrente tramite un transistor o un IC driver dedicato sul lato catodo mentre si abilitano sequenzialmente gli anodi dei segmenti. La tipica tensione diretta di 4.2-5.2V a 20mA significa che il display spesso richiede una tensione di alimentazione superiore a 5V per il pilotaggio diretto con resistori; un convertitore boost o un driver LED dedicato potrebbero essere necessari in sistemi a 3.3V o 5V per raggiungere la piena luminosità. Alla bassa corrente consigliata di 1mA per segmento, la caduta di tensione sarà inferiore, potenzialmente consentendo l'operazione da un'alimentazione a 5V.

6.3 Note di Progettazione Termica e Ottica

Sebbene il dispositivo abbia un ampio intervallo di temperatura operativa, mantenere una temperatura di giunzione più bassa preserverà l'emissione luminosa e l'affidabilità a lungo termine. Un'adeguata spaziatura sul PCB e, se necessario, via termiche possono aiutare. L'elevato rapporto di contrasto (facciata nera, segmenti bianchi) è ottimizzato per la visione diretta. Per la migliore leggibilità in condizioni di luce ambientale intensa, assicurarsi che il display non sia sovrastato da fonti luminose esterne; una cornice rientrante o un filtro possono essere utili.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

La principale differenziazione del LTS-10304JD risiede nella suatecnologia AlInGaP Iper Rossocombinata con l'operazione a bassa corrente. Rispetto ai vecchi LED GaAsP o ai LED rossi standard in GaP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un'emissione più brillante alla stessa corrente o in una luminosità equivalente a corrente molto inferiore. Rispetto ad altri display a bassa corrente, la sua specifica per l'operazione fino a 1mA per segmento con intensità abbinata è un vantaggio chiave per progetti a consumo ultra-basso. La costruzione senza piombo e conforme RoHS lo allinea con gli standard di produzione moderni, a differenza di alcuni componenti legacy.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R: Non direttamente per la piena luminosità. A 20mA, la tensione diretta (4.2-5.2V) è molto vicina o supera i 5V, lasciando poca caduta di tensione per un resistore limitatore di corrente. Avresti bisogno di un circuito driver. Tuttavia, a 1mA, la tensione diretta è più bassa, rendendolo più fattibile, sebbene un IC driver sia comunque raccomandato per il controllo e il multiplexing.

D: Qual è lo scopo dei due piedini di catodo comune?

R: Sono collegati internamente. Fornire due piedini aiuta a distribuire la corrente, riduce la densità di corrente in un singolo piedino/traccia PCB e offre flessibilità di layout. Puoi usarne uno o entrambi, ma collegarli entrambi è generalmente una buona pratica.

D: Come viene "categorizzata" l'intensità luminosa?

R: La scheda tecnica indica che le parti sono categorizzate (binning) per intensità luminosa. Ciò significa che durante la produzione, le unità vengono testate e suddivise in diversi gruppi di intensità. La scheda tecnica fornisce l'intervallo min/tip (410-2200 µcd @1mA). Per un abbinamento preciso in applicazioni critiche, consultare il produttore per codici di binning specifici.

D: Cosa significa che "i segmenti sono abbinati"?

R: Significa che le caratteristiche elettriche e ottiche (come tensione diretta e intensità luminosa) sono strettamente abbinate da un segmento all'altro all'interno dello stesso dispositivo. Ciò garantisce una luminosità uniforme quando tutti i segmenti sono pilotati con la stessa corrente, cosa non sempre garantita in display di qualità inferiore.

9. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un data logger ambientale a basso consumo che visualizza la temperatura su un display a 4 cifre. Utilizzando quattro display LTS-10304JD, un progettista creerebbe un circuito di multiplexing. Un microcontrollore a basso consumo attiverebbe sequenzialmente il catodo comune di ogni cifra tramite un piccolo transistor NPN mentre emette il pattern dei segmenti per quella cifra su un set di pin I/O (possibilmente attraverso un registro a scorrimento o un espansore di porta per risparmiare pin). Impostando la corrente di pilotaggio dei segmenti a 2-3mA (ben al di sotto del massimo), si ottiene un'ottima leggibilità minimizzando il consumo totale di potenza del sistema. L'elevato rapporto di contrasto garantisce che il display sia leggibile sia in condizioni indoor che all'aperto in ombra. L'ampio intervallo di temperatura del display corrisponde alla specifica operativa del logger.

10. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display LED a sette segmenti è un assemblaggio di più diodi emettitori di luce disposti in un pattern a forma di otto. Ognuna delle sette barre (segmenti A-G) e il punto decimale (DP) è un LED individuale. In una configurazione a catodo comune come il LTS-10304JD, i catodi di tutti questi LED interni sono collegati insieme a uno o più piedini comuni. Per illuminare un segmento specifico, deve essere applicata una tensione positiva al suo piedino anodo dedicato mentre il catodo comune è collegato a massa (o a una tensione inferiore), completando il circuito e permettendo alla corrente di fluire. Controllando quale combinazione di segmenti è accesa, si possono formare i numeri 0-9 e alcune lettere. Il sistema di materiale AlInGaP emette luce quando elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva sotto polarizzazione diretta, con la specifica composizione della lega che determina la lunghezza d'onda del colore rosso.

11. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Lo sviluppo della tecnologia LED AlInGaP negli anni '90 è stato una svolta importante per i LED rossi, arancioni e gialli ad alta luminosità. Ha sostanzialmente sostituito le tecnologie meno efficienti GaAsP e GaP nelle applicazioni che richiedono alta visibilità. La tendenza nei componenti per display continua verso una maggiore efficienza (più luce per watt), tensioni operative più basse e integrazione. Sebbene i display a sette segmenti discreti rimangano vitali per molte applicazioni, c'è una tendenza parallela verso display a matrice di punti integrati e OLED per grafiche più complesse. Tuttavia, per visualizzazioni numeriche semplici, ad alta affidabilità, basso consumo e alta luminosità, i display a sette segmenti basati su AlInGaP come il LTS-10304JD continuano ad essere una soluzione preferita e conveniente, specialmente in contesti industriali e automobilistici dove robustezza e lunga durata sono fondamentali.