Scheda Tecnica Display LED LTC-4627JR - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Super Rosso - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-4627JR è un modulo display LED alfanumerico a sette segmenti e quattro cifre. La sua funzione principale è fornire una lettura numerica e di caratteri limitati chiara e luminosa in vari dispositivi elettronici. La tecnologia di base utilizza il materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione di luce super rossa. Questo sistema di materiali, cresciuto su un substrato GaAs non trasparente, è noto per la sua alta efficienza ed eccellente purezza del colore nello spettro rosso. Il dispositivo presenta una faccia grigia con marcature dei segmenti bianche, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È progettato come tipo a anodo comune multiplex, una configurazione standard per display multi-cifra per minimizzare i pin di pilotaggio richiesti.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Compatto e Leggibile:Caratterizzato da un'altezza cifra di 0.4 pollici (10.0 mm), offre un buon equilibrio tra dimensioni e visibilità.
• Prestazioni Ottiche Superiori:Offre alta luminosità e alto contrasto, garantendo un aspetto chiaro dei caratteri. I segmenti uniformi e continui forniscono un aspetto coerente.
• Efficiente dal Punto di Vista Energetico:Ha un basso requisito di potenza, rendendolo adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico.
• Angolo di Visione Eccellente:Offre un ampio angolo di visione, permettendo la lettura del display da varie posizioni.
• Alta Affidabilità:Beneficia dell'affidabilità dello stato solido senza parti in movimento o filamenti soggetti a usura.
• Garanzia di Qualità:I dispositivi sono categorizzati per intensità luminosa, garantendo livelli di luminosità consistenti all'interno di bin specificati.
• Conformità Ambientale:Il package è privo di piombo, fabbricato in conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTC-4627JR denota specificamente un display super rosso, ad anodo comune multiplex con punto decimale a destra. Questa convenzione di denominazione aiuta a identificare con precisione la configurazione elettrica e le caratteristiche ottiche del dispositivo.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e guasto.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 90 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo è per il multiplexing o test brevi.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:Massimo 25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) 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.
• Intervallo di Temperatura Operativa & Stoccaggio:-35°C a +85°C.
• Condizione di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a onda con il bagno di saldatura a 1/16 di pollice (≈1.6mm) sotto il piano di appoggio per 3 secondi a 260°C. La temperatura del corpo dell'unità non deve superare il suo rating massimo durante l'assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche (Tipiche a 25°C)

Questi sono i parametri di prestazione garantiti in condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):200-650 µcd a una corrente diretta (I_F) di 1 mA. Questo ampio intervallo indica che il dispositivo è binnato per intensità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):639 nm (tipico) a I_F=20mA, collocandolo nella regione del super rosso.
• Larghezza a Metà Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tipico), definisce la purezza spettrale.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):631 nm (tipico) con una tolleranza di ±1 nm.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.0V a 2.6V a I_F=20mA, con una tolleranza di ±0.1V. Questo è un parametro critico per il progetto del driver.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Nota: Questa è una condizione di test; è vietato il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Massimo 2:1 a I_F=10mA. Questo specifica la massima variazione di luminosità ammissibile tra i segmenti.
• Cross Talk:≤ 2.5%, significa minima illuminazione non intenzionale dei segmenti adiacenti.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il prodotto è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò implica un processo di binning in cui i display vengono suddivisi in base all'emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (probabilmente 1mA o 10mA). I progettisti possono selezionare dispositivi dallo stesso bin di intensità (es. 400-500 µcd) per garantire una luminosità uniforme tra più display in un assemblaggio, evitando i "problemi di disuniformità di tonalità" menzionati nelle precauzioni. Sebbene non sia esplicitamente dettagliato per lunghezza d'onda/colore o tensione diretta in questo documento, tale categorizzazione è comune nella produzione di LED per garantire prestazioni consistenti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per un tale dispositivo includerebbero tipicamente:

• Curva I-V (Corrente vs. Tensione):Mostra la relazione esponenziale, evidenziando la tipica tensione diretta (V_F) intorno a 2.0-2.6V.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F):Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, fino ai limiti massimi nominali. Aiuta i progettisti a scegliere un punto di lavoro per la luminosità e l'efficienza desiderate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, sottolineando la necessità di gestione termica in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa vs. lunghezza d'onda, centrato intorno a 639 nm (picco) e 631 nm (dominante), con la specifica larghezza a metà altezza di 20 nm.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package

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

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (mm).
• Le tolleranze generali sono ±0.25 mm salvo diversa specifica.
• La tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0.4 mm.
• Limiti di controllo qualità per imperfezioni: materiale estraneo sul segmento ≤10 mils, contaminazione inchiostro ≤20 mils, bolle nel segmento ≤10 mils.
• La flessione del riflettore è limitata a ≤1% della sua lunghezza.

5.2 Connessioni Pin e Polarità

Il dispositivo è di tipoanodo comune. Ciò significa che gli anodi dei LED per ogni cifra sono collegati insieme internamente. Il piedinatura è la seguente:

• Pin 1, 2, 6, 8: Anodi comuni rispettivamente per Cifra 1, Cifra 2, Cifra 3 e Cifra 4.
• Pin 4: Anodo comune per i segmenti dei due punti a sinistra (L1, L2, L3).
• I catodi (terminali negativi) per i singoli segmenti (A, B, C, D, E, F, G, DP, L1, L2, L3) sono distribuiti sui pin 3, 5, 7, 11, 13, 14, 15, 16.
• I pin 9, 10, 12 sono contrassegnati come "Nessuna Connessione" o "Nessun Pin".

Schema Circuitale Interno:Lo schema mostra la disposizione multiplex. L'anodo di ogni cifra è separato, mentre i catodi per la stessa posizione di segmento (es. tutti i segmenti 'A') sono collegati insieme. Per illuminare un segmento specifico su una cifra specifica, il suo corrispondente pin anodo della cifra deve essere portato alto (tensione positiva), e il corrispondente pin catodo del segmento deve essere portato basso (massa o sink di corrente). Questo multiplexing viene eseguito rapidamente per creare l'illusione che tutte le cifre siano accese simultaneamente.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio & Stoccaggio

6.1 Saldatura

I valori massimi assoluti specificano un profilo di saldatura a onda: 260°C per 3 secondi con il bagno di saldatura a 1/16" sotto il piano di appoggio. Per la saldatura a rifusione, dovrebbe essere utilizzato un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco che non superi il rating di temperatura massimo del dispositivo. Occorre prestare attenzione per evitare stress meccanici sul corpo del display durante l'assemblaggio.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è cruciale per prevenire l'ossidazione dei pin e il degrado delle prestazioni.

• Per Display LED (come LTC-4627JR):Conservare nella confezione originale. Condizioni consigliate: Temperatura 5°C a 30°C, Umidità inferiore al 60% RH. Se conservato al di fuori di queste condizioni o se la busta barriera all'umidità è stata aperta per più di 6 mesi, si consiglia di cuocere i dispositivi a 60°C per 48 ore e di utilizzarli entro una settimana.
• Principio Generale:Evitare lo stoccaggio a lungo termine di grandi scorte. Consumare le scorte prontamente per garantirne la freschezza e prevenire l'ossidazione dei terminali stagnati.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

7.1 Precauzioni Critiche per l'Applicazione

• Uso Previsto:Per apparecchiature elettroniche ordinarie (ufficio, comunicazione, domestico). Non raccomandato per applicazioni critiche per la sicurezza (aviazione, medico, controllo trasporti) senza preventiva consultazione e approvazione, poiché un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute.
• Progetto del Driver:
  • Pilotaggio a Corrente Costante:Fortemente raccomandato rispetto alla tensione costante per garantire una luminosità uniforme e proteggere i LED dalla fuga termica.
  • Intervallo di Tensione:Il circuito driver deve adattarsi all'intero intervallo di V_F(2.0V-2.6V) per fornire la corrente prevista a tutti i dispositivi.
  • Protezione da Inversione & Transienti:Il circuito deve proteggere da tensioni inverse e picchi di tensione durante l'accensione/spegnimento per prevenire danni da migrazione metallica e aumento della corrente di dispersione.
  • Derating della Corrente:Scegliere la corrente operativa dopo aver considerato la temperatura ambiente massima, utilizzando il fattore di derating di 0.33 mA/°C sopra i 25°C.
• Ambientale:Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa sul display.
• Meccanica:Se si utilizza una pellicola/grafica frontale, evitare che prema direttamente contro la superficie del display, poiché potrebbe spostarsi. Se l'applicazione prevede test di caduta/vibrazione, condividere in anticipo le condizioni di test per la valutazione.
• Corrispondenza per Unità Multi-Display:Quando si assemblano due o più display in un'unica unità, utilizzare dispositivi dello stesso bin di intensità luminosa per garantire un aspetto uniforme.

7.2 Scenari Applicativi Tipici

L'LTC-4627JR è ben adatto per applicazioni che richiedono una lettura numerica di media grandezza e chiara, come:

• Apparecchiature di test e misura (multimetri, alimentatori).
• Pannelli di controllo industriali e timer.
• Elettrodomestici (microonde, forni, apparecchi audio).
• Terminali di vendita e display informativi di base.
• Progetti per hobbisti e prototipazione.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard GaAsP o GaP, i chip LED super rossi AlInGaP nell'LTC-4627JR offrono una luminosità ed efficienza significativamente maggiori. Rispetto ad alcuni display moderni a luce bianca o illuminazione laterale, fornisce una saturazione del colore e un angolo di visione superiori per indicazioni rosse pure. La sua dimensione cifra di 0.4 pollici occupa una nicchia tra display più piccoli e difficili da leggere e quelli più grandi e ad alto consumo. Il design multiplex ad anodo comune è uno standard economico ed efficiente in termini di pin per display multi-cifra, sebbene richieda un IC driver più complesso rispetto ai tipi a pilotaggio statico.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Quale IC driver dovrei usare per l'LTC-4627JR?

R: Hai bisogno di un driver multiplex in grado di fornire corrente ai pin anodo comune e di assorbire corrente dai pin catodo dei segmenti. Scelte comuni sono IC driver LED dedicati come la serie MAX7219 o TM16xx, o un microcontrollore con sufficienti pin GPIO e capacità di corrente, utilizzando transistor esterni se necessario.

D2: Come calcolo la resistenza di limitazione della corrente?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Usa la V_Fmassima dal datasheet (2.6V) nel tuo calcolo per garantire che la corrente non superi mai la tua I_Fscelta anche con la variazione del dispositivo. Per un'alimentazione di 5V e una I_Fdesiderata di 10 mA: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. Posiziona sempre le resistenze sul lato catodo (sink) in un circuito multiplex.

D3: Posso usarlo all'aperto?

R: L'intervallo di temperatura operativa (-35°C a +85°C) consente molti ambienti esterni. Tuttavia, considera la leggibilità alla luce solare (l'alto contrasto aiuta), la potenziale condensa (evitare rapidi cambi di temperatura) e sigillare il display dietro una finestra protettiva per prevenire l'ingresso di umidità e sporco, poiché il dispositivo stesso non è impermeabile.

D4: Perché è raccomandato il pilotaggio a corrente costante?

R: La tensione diretta (V_F) di un LED varia con la temperatura e da dispositivo a dispositivo. Una sorgente di tensione costante con una resistenza in serie fornisce una corrente approssimativamente costante, ma può variare. Una vera sorgente di corrente costante garantisce che il LED riceva sempre l'esatta corrente progettata, portando a una luminosità uniforme e una maggiore durata, particolarmente importante nell'intervallo da -35°C a +85°C.

10. Caso di Studio di Progettazione

Scenario: Progettare un semplice contatore/timer a 4 cifre.

Un progettista seleziona l'LTC-4627JR per la sua leggibilità e interfaccia standard. Utilizza un microcontrollore con timer integrato e I/O sufficienti. Quattro pin GPIO sono configurati come uscite per pilotare gli anodi delle cifre (pin 1,2,6,8) tramite piccoli transistor NPN (es. 2N3904) per fornire la corrente richiesta. Altri sette pin GPIO (più uno per il punto decimale) sono configurati come uscite open-drain e collegati direttamente ai catodi dei segmenti (A-G, DP), ciascuno con una resistenza in serie da 220Ω verso massa per impostare la corrente del segmento a ~10-12mA da un'alimentazione di 5V. Il firmware implementa una routine di multiplexing, accendendo un anodo di cifra alla volta mentre attiva i corrispondenti catodi di segmento per quella cifra, ciclando rapidamente attraverso tutte e quattro le cifre (>60Hz). La faccia grigia/segmenti bianchi fornisce un eccellente contrasto dietro una finestra in acrilico scuro sul pannello frontale del prodotto.

11. Principio di Funzionamento

L'LTC-4627JR funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione P-N di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (≈2.0V), gli elettroni dello strato AlInGaP di tipo N si ricombinano con le lacune dello strato di tipo P. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia della banda proibita, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, super rosso a ~631-639 nm. Il substrato GaAs non trasparente aiuta a riflettere la luce verso l'alto, migliorando l'efficienza complessiva dell'emissione luminosa. Il pattern a sette segmenti è creato posizionando singoli chip LED o array di chip sotto ogni area di segmento e collegandoli tramite la matrice di multiplexing interna.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene display discreti a sette segmenti come l'LTC-4627JR rimangano vitali per applicazioni specifiche grazie alla loro semplicità, alta luminosità e ampio angolo di visione, la tendenza più ampia è verso display a matrice di punti integrati (sia LED che OLED) e LCD TFT. Questi offrono maggiore flessibilità nella visualizzazione di caratteri, grafica e animazioni. Tuttavia, per applicazioni in cui sono richiesti solo numeri, poche lettere e estrema chiarezza/affidabilità, la tecnologia a sette segmenti continua a evolversi. Le tendenze includono materiali con efficienza ancora più elevata, tensioni operative più basse, package per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato e display con driver integrati e interfacce di comunicazione (come I2C o SPI) per semplificare ulteriormente il progetto del sistema e ridurre il numero di pin del microcontrollore.