Scheda Tecnica Display LED LTC-4727JR - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-4727JR è un modulo display LED a quattro cifre e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una visualizzazione numerica chiara e ad alta visibilità. Con un'altezza della cifra di 0.4 pollici (10.0 mm), offre un'eccellente leggibilità anche a distanza. Il dispositivo utilizza la tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione di colore rosso super. Questo sistema di materiali, cresciuto su un substrato di GaAs non trasparente, è noto per la sua alta efficienza e stabilità. Il display presenta una faccia grigia e segmenti bianchi, che lavorano in sinergia per fornire un alto contrasto, migliorando la leggibilità dei caratteri in varie condizioni di illuminazione. I suoi mercati target principali includono pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, sistemi POS (punto vendita) e altri dispositivi elettronici dove un'indicazione numerica affidabile e luminosa è fondamentale.

1.1 Caratteristiche Principali

• Altezza Cifra 0.4 Pollici (10.0mm):Fornisce caratteri grandi e facilmente leggibili.
• Segmenti Continui e Uniformi:Garantisce un aspetto visivo coerente e professionale, senza interruzioni o irregolarità nei segmenti accesi.
• Basso Requisito di Potenza:Design efficiente, adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico.
• Aspetto Eccellente dei Caratteri:L'alto contrasto tra la faccia grigia e i segmenti bianchi produce numeri nitidi e ben definiti.
• Alta Luminosità e Alto Contrasto:I chip AlInGaP producono una luce rossa super intensa, visibile anche in ambienti molto luminosi.
• Ampio Angolo di Visione:Consente di leggere il display chiaramente da un'ampia gamma di posizioni.
• Affidabilità allo Stato Solido:Rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione, i LED offrono una lunga vita operativa, resistenza agli urti e tolleranza alle vibrazioni.
• Categorizzato per Intensità Luminosa:I dispositivi sono selezionati (binnati) per livelli di luminosità consistenti, facilitando le applicazioni con più display.
• Package Senza Piombo (Conforme RoHS):Prodotto in conformità con le normative ambientali che limitano le sostanze pericolose.

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTC-4727JR denota specificamente un display a catodo comune multiplexato con LED AlInGaP rosso super e una configurazione del punto decimale a destra. Questa convenzione di denominazione aiuta i progettisti a identificare rapidamente la configurazione elettrica e le caratteristiche ottiche del componente.

2. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

Le dimensioni fisiche dell'LTC-4727JR sono fondamentali per una corretta integrazione nei progetti del prodotto finale. Il package è di tipo through-hole standard con piedini per il montaggio su circuito stampato (PCB). Tutte le dimensioni principali sono fornite in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Le note meccaniche chiave includono tolleranze per lo spostamento della punta dei piedini, limiti per materiale estraneo o contaminazione da inchiostro sulla superficie del segmento, e dimensione massima consentita per bolle d'aria all'interno dell'area del segmento. È consentita una leggera flessione del riflettore fino all'1% della sua lunghezza. Per un adattamento meccanico ottimale e giunzioni saldate affidabili, è consigliato un diametro del foro sul PCB di 0.9 mm per i piedini del display.

3. Configurazione Elettrica e Piedinatura

3.1 Schema Circuitale Interno

L'LTC-4727JR impiega un'architettura a catodo comune multiplexata. Ciò significa che i catodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati insieme internamente, mentre gli anodi per ciascun segmento (da A a G, e DP) sono condivisi tra tutte e quattro le cifre. Questo design riduce significativamente il numero di piedini di pilotaggio richiesti da 32 (4 cifre * 8 segmenti) a soli 12, rendendolo altamente efficiente per l'interfacciamento con microcontrollori.

3.2 Dettagli di Connessione dei Piedini

Il package DIP a 16 piedini ha le seguenti assegnazioni:
Piedino 1: Catodo Comune per la Cifra 1
Piedino 2: Catodo Comune per la Cifra 2
Piedino 3: Anodo per il Segmento D
Piedino 4: Catodo Comune per i Segmenti L1, L2, L3 (probabilmente per i due punti o altri indicatori)
Piedino 5: Anodo per il Segmento E
Piedino 6: Catodo Comune per la Cifra 3
Piedino 7: Anodo per il Punto Decimale (DP)
Piedino 8: Catodo Comune per la Cifra 4
Piedino 9: Nessun Collegamento
Piedino 10: Assente
Piedino 11: Anodo per il Segmento F
Piedino 12: Assente
Piedino 13: Anodo per il Segmento C e L3
Piedino 14: Anodo per il Segmento A e L1
Piedino 15: Anodo per il Segmento G
Piedino 16: Anodo per il Segmento B e L2
I piedini 9, 10 e 12 non sono collegati o sono assenti, una pratica comune nelle piedinature dei display per standardizzare la dimensione del package.

4. Specifiche e Caratteristiche

4.1 Specifiche Massime Assolute

Queste specifiche definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificate a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.
Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA, ma solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1 ms). Questa specifica è per il multiplexing ad alta corrente e breve durata.
Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente deve essere ridotta linearmente di 0.33 mA per ogni grado Celsius sopra i 25°C per prevenire il surriscaldamento.
Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:Da -35°C a +85°C.
Condizioni di Saldatura:Il display può resistere alla saldatura a onda o manuale dove la lega viene applicata 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio per un massimo di 3 secondi a 260°C. La temperatura del corpo dell'unità non deve superare la specifica massima durante l'assemblaggio.

4.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici a Ta=25°C, che definiscono le prestazioni del dispositivo in uso normale.
Intensità Luminosa Media (Iv):Varia da un minimo di 320 µcd a un tipico 975 µcd per segmento quando pilotato con una corrente diretta (IF) di 1 mA. Questa alta luminosità è una caratteristica chiave.
Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):639 nm, posizionando l'emissione nella regione del rosso super dello spettro.
Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm, che indica la purezza spettrale della luce emessa.
Lunghezza d'Onda Dominante (λd):631 nm, con una stretta tolleranza di ±1 nm, garantendo una produzione di colore uniforme tra le unità.
Tensione Diretta per Chip (VF):Tipicamente 2.6V a IF=20 mA, con un intervallo da 2.0V a 2.6V e una tolleranza di ±0.1V. Questo parametro è cruciale per il progetto del circuito di pilotaggio.
Corrente Inversa per Segmento (IR):Massimo 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. Nota: questa è una condizione di test; è vietato il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per LED all'interno di aree luminose simili. Ciò significa che il segmento più luminoso in un display non sarà più del doppio del più debole, garantendo uniformità.
Specifica di Diafonia (Cross Talk):≤ 2.5%, minimizzando l'illuminazione indesiderata di segmenti non selezionati durante il multiplexing.

4.3 Analisi delle Curve di Prestazione Tipiche

Sebbene i punti dati specifici delle curve non siano forniti nell'estratto, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:
Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione esponenziale, fondamentale per determinare la tensione di pilotaggio richiesta per una corrente target. La curva si sposta con la temperatura.
Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L):Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente con una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo, prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate.
Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. I LED AlInGaP generalmente mostrano buone prestazioni ad alta temperatura rispetto ad altre tecnologie.
Distribuzione Spettrale:Un grafico che traccia l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, centrato attorno a 639 nm con una larghezza a mezza altezza di 20 nm, confermando il punto di colore rosso super.

5. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

5.1 Note Applicative Generali

Questo display è destinato a apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard. Per applicazioni con requisiti di affidabilità eccezionali o dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza, è obbligatoria una consultazione prima dell'integrazione nel progetto. L'aderenza alle specifiche massime assolute è essenziale per evitare danni. Superare le correnti di pilotaggio consigliate o le temperature operative accelererà il degrado dell'emissione luminosa e può portare a guasti prematuri. Il circuito di pilotaggio deve incorporare protezioni contro tensioni inverse e picchi transitori durante i cicli di accensione. È fortemente raccomandato uno schema di pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante, per garantire un'intensità luminosa stabile indipendentemente dalle variazioni della tensione diretta. Il circuito deve essere progettato per accogliere l'intero intervallo di VF (da 2.0V a 2.6V) per garantire che la corrente prevista venga erogata a tutti i segmenti.

5.2 Progetto del Circuito e Gestione Termica

La corrente operativa sicura deve essere selezionata in base alla massima temperatura ambiente prevista, applicando il fattore di riduzione specificato di 0.33 mA/°C sopra i 25°C. La polarizzazione inversa deve essere rigorosamente evitata nel progetto del circuito, poiché può indurre migrazione metallica all'interno del chip LED, aumentando la corrente di dispersione o causando un cortocircuito. I progettisti dovrebbero implementare resistori limitatori di corrente o circuiti integrati driver LED dedicati configurati per il multiplexing a catodo comune. I rapidi cambiamenti di temperatura ambiente, specialmente in ambienti umidi, dovrebbero essere evitati poiché possono causare condensa sul display, potenzialmente portando a problemi elettrici o ottici.

5.3 Considerazioni Meccaniche e di Assemblaggio

Durante l'assemblaggio, evitare di applicare forze anomale al corpo del display. Se viene applicata una pellicola decorativa o un filtro utilizzando un adesivo sensibile alla pressione, non è consigliato lasciare che questa pellicola entri in contatto diretto e stretto con il pannello frontale, poiché una forza esterna potrebbe causarne lo spostamento. Per applicazioni che utilizzano due o più display in un unico set, è altamente raccomandato utilizzare display dello stesso bin (categoria) di intensità luminosa per prevenire differenze evidenti di luminosità o tonalità tra le unità. Se il prodotto finale richiede che il display sia sottoposto a test di caduta o vibrazione, le specifiche condizioni di test dovrebbero essere valutate in anticipo per garantire la compatibilità.

6. Stoccaggio e Manipolazione

Per mantenere la saldabilità e le prestazioni, i display LED dovrebbero essere conservati nella loro confezione originale a barriera di umidità in condizioni controllate: temperatura tra 5°C e 30°C, e umidità relativa inferiore al 60%. Lo stoccaggio prolungato al di fuori di queste condizioni, o con la busta a barriera di umidità aperta per più di sei mesi, può portare all'ossidazione dei piedini. È consigliato gestire l'inventario per evitare lo stoccaggio a lungo termine e consumare i prodotti in modo tempestivo. Se si sospetta ossidazione, potrebbe essere necessario ri-stagnare i piedini prima dell'uso.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

L'LTC-4727JR si differenzia grazie all'uso della tecnologia AlInGaP per l'emissione rossa super. Rispetto ai vecchi LED rossi basati su GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di pilotaggio. La combinazione faccia grigia/segmenti bianchi fornisce un contrasto superiore rispetto ai display con facce diffuse o colorate. Il design a catodo comune multiplexato è un'architettura standard ma efficiente per display multi-cifra, riducendo il costo e la complessità del sistema. La sua dimensione della cifra di 0.4 pollici la posiziona tra indicatori più piccoli e display di pannello più grandi, rendendola ideale per apparecchiature dove le informazioni devono essere lette da una distanza moderata.

8. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?
R: La lunghezza d'onda di picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la massima intensità (639 nm). La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito del LED (631 nm). La λd è più rilevante per la specifica del colore.

D: Perché è raccomandato il pilotaggio a corrente costante?
R: La luminosità del LED è principalmente una funzione della corrente, non della tensione. La tensione diretta (VF) può variare da unità a unità e con la temperatura. Una sorgente di corrente costante garantisce che l'intensità luminosa desiderata venga raggiunta in modo coerente, indipendentemente da queste variazioni di VF.

D: Come calcolo la resistenza in serie per questo display se non utilizzo un circuito integrato driver dedicato?
R: Per un pilotaggio statico semplice (non multiplexato), usa la Legge di Ohm: R = (Vsupply - VF_totale) / IF. VF_totale è la somma delle tensioni dirette per i segmenti collegati in serie (se presenti). Scegli IF entro la specifica continua (es. 10-20 mA) e assicurati che la dissipazione di potenza nella resistenza sia accettabile. Per pilotaggi multiplexati, usa la specifica di corrente di picco e il duty cycle per calcolare la corrente media.

D: Cosa significa "categorizzato per intensità luminosa"?
R: Durante la produzione, i display vengono testati e suddivisi (binnati) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard. Ciò consente ai progettisti di acquistare unità dello stesso bin di luminosità, garantendo uniformità visiva quando vengono utilizzati più display affiancati.

9. Studio di Caso: Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettare il display per un multimetro digitale da banco.
L'LTC-4727JR è un candidato eccellente. Le sue cifre da 0.4 pollici forniscono una chiara leggibilità su un banco di lavoro. Il progettista utilizzerebbe un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O per pilotare i quattro catodi comuni e i 7-8 anodi dei segmenti in modalità multiplex a divisione di tempo. Potrebbe anche essere utilizzato un espansore di porta driver LED dedicato per scaricare questa attività dal MCU. Il circuito includerebbe resistori limitatori di corrente su ciascuna linea dell'anodo del segmento. Il valore della corrente verrebbe scelto (es. 15 mA) per fornire un'ampia luminosità rimanendo entro i limiti ridotti per la massima temperatura interna prevista dell'involucro (es. 50°C). Il colore rosso super è piacevole per la vista durante la visione prolungata. Si avrebbe cura nel layout del PCB di posizionare il display lontano da principali fonti di calore come regolatori di tensione. Verrebbe utilizzata un'alimentazione filtrata e stabile per evitare picchi di tensione. Infine, potrebbe essere posizionato un filtro a densità neutra o una finestra anti-riflesso sopra il display per migliorare il contrasto nella luminosa illuminazione del laboratorio, avendo cura di non applicare pressione che potrebbe spostare un'eventuale pellicola decorativa.