Scheda Tecnica Display LED LTC-4627JD-01 - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Iper Rosso - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-4627JD-01 è un display LED a sette segmenti e quattro cifre progettato per applicazioni di visualizzazione numerica. Ogni cifra presenta un'altezza di 0.4 pollici (10.0 mm), garantendo caratteri nitidi e leggibili adatti a varie interfacce di apparecchiature elettroniche. Il dispositivo utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione Iper Rossa. Presenta una facciata grigia con segmenti bianchi, migliorando contrasto e leggibilità. Il display è realizzato come tipo ad anodo comune multiplex, una configurazione standard per display multi-cifra che minimizza il numero di piedini di pilotaggio richiesti.

1.1 Caratteristiche Principali

• Altezza Cifra:0.4 pollici (10.0 mm).
• Design dei Segmenti:Segmenti uniformi e continui per un aspetto dei caratteri coerente.
• Efficienza Energetica:Basso fabbisogno di potenza.
• Prestazioni Ottiche:Aspetto dei caratteri eccellente, elevata luminosità e alto contrasto.
• Angolo di Visione:Ampio angolo di visione.
• Affidabilità:Affidabilità tipica dello stato solido.
• Controllo Qualità:Categorizzato per intensità luminosa (binning).
• Conformità Ambientale:Package privo di piombo conforme alle direttive RoHS.

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTC-4627JD-01 denota specificamente un display ad anodo comune multiplex con LED AlInGaP Iper Rossi e include un punto decimale a destra.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

2.1 Valori Nominali 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
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA (a 25°C), derating lineare di 0.28 mA/°C sopra i 25°C.
• Intervallo di Temperatura Operativa:-35°C a +105°C
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:-35°C a +105°C
• Condizioni di Saldatura:Saldatura a onda a 260°C per 3 secondi, con il punto di saldatura almeno 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del corpo del display.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

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

• Intensità Luminosa Media (I_V):200 - 650 μcd (a I_F= 1 mA). Questa è la misura primaria della luminosità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (a I_F= 20 mA). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm (a I_F= 20 mA). Indica la purezza del colore; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm (a I_F= 20 mA). Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.1 V (Min), 2.6 V (Tip) (a I_F= 20 mA). Tolleranza ±0.1V.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 μA Max (a V_R= 5V). Nota: Questa è una condizione di test; il funzionamento continuo in polarizzazione inversa non è consentito.
• Rapporto di Corrispondenza Intensità Luminosa:2:1 Max (per segmenti all'interno della stessa area luminosa, a I_F= 1 mA). Garantisce uniformità di luminosità tra i segmenti.
• Cross Talk (Diafonia Ottica):≤ 2.5%. Specifica la massima dispersione di luce ammissibile tra segmenti adiacenti quando uno è acceso e l'altro spento.

2.3 Sistema di Binning per Intensità Luminosa

I LED sono selezionati (binning) in base alla loro intensità luminosa misurata a una corrente diretta di 10 mA. Ciò consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità coerenti per la loro applicazione. La tabella di binning è la seguente:

• Bin E:200 - 320 μcd
• Bin F:321 - 500 μcd
• Bin G:501 - 800 μcd
• Bin H:801 - 1300 μcd
• Bin J:1301 - 2100 μcd

La tolleranza di intensità luminosa all'interno di un bin selezionato è ±15%. Per applicazioni che utilizzano più display in un unico assemblaggio, si raccomanda vivamente di utilizzare display dello stesso bin per evitare differenze evidenti di luminosità (disuniformità di tonalità).

3. Informazioni Meccaniche e Package

3.1 Dimensioni del Package

Il display si conforma a un'impronta standard dual in-line package (DIP). Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specifica. Note meccaniche chiave includono:

• Tolleranza spostamento punta piedino: ±0.4 mm.
• Materiale estraneo su un segmento: ≤ 10 mil (circa 0.254 mm).
• Incurvamento del riflettore: ≤ 1% della sua lunghezza.
• Bollicine all'interno di un segmento: ≤ 10 mil.
• Contaminazione da inchiostro sulla superficie: ≤ 20 mil (circa 0.508 mm).
• Diametro foro PCB consigliato per i piedini: 1.0 mm.

3.2 Configurazione Piedini e Schema Circuitale

Il display ha una configurazione a 16 piedini, sebbene non tutti siano fisicamente presenti o elettricamente connessi. È di tipo ad anodo comune multiplex. Lo schema circuitale interno mostra i quattro piedini di anodo comune (uno per ciascuna cifra) e i piedini di catodo condivisi per ciascun segmento (A-G e DP). La tabella di connessione piedini è la seguente:

• Piedino 1: Anodo Comune per Cifra 1
• Piedino 2: Anodo Comune per Cifra 2
• Piedino 3: Catodo per Segmento D
• Piedino 4: Anodo Comune per Segmenti L1, L2, L3 (probabilmente per icone personalizzate)
• Piedino 5: Catodo per Segmento E
• Piedino 6: Anodo Comune per Cifra 3
• Piedino 7: Catodo per Punto Decimale (DP)
• Piedino 8: Anodo Comune per Cifra 4
• Piedino 9: Nessuna Connessione
• Piedino 10: Nessun Piedino
• Piedino 11: Catodo per Segmento F
• Piedino 12: Nessun Piedino
• Piedino 13: Catodo per Segmento C e L3
• Piedino 14: Catodo per Segmento A e L1
• Piedino 15: Catodo per Segmento G
• Piedino 16: Catodo per Segmento B e L2

4. Curve di Prestazione e Analisi

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche essenziali per il progetto dettagliato del circuito. Queste curve rappresentano graficamente la relazione tra parametri chiave in condizioni variabili. I progettisti dovrebbero farvi riferimento per:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I_F-V_F):Mostra la relazione non lineare, critica per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I_V-I_F):Indica come la luminosità scala con la corrente di pilotaggio, aiutando a ottimizzare per la luminosità desiderata e il consumo energetico.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Curva I_V-T_a):Dimostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, vitale per applicazioni in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale Relativa:Illustra l'intensità della luce emessa attraverso lo spettro di lunghezze d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco di 650 nm.

5. Linee Guida e Precauzioni Applicative

5.1 Considerazioni di Progetto e Applicazione

• Uso Previsto:Per apparecchiature elettroniche ordinarie (ufficio, comunicazione, domestico). Non raccomandato per sistemi critici per la sicurezza (aviazione, medico, ecc.) senza preventiva consultazione e valutazione.
• Progetto Circuito di Pilotaggio:
  • Pilotaggio a Corrente Costante:Fortemente raccomandato per garantire intensità luminosa stabile e longevità.
  • Intervallo di Tensione:Il circuito deve accogliere l'intero intervallo di tensione diretta (V_F) (da 2.0V a 2.7V considerando la tolleranza) per fornire la corrente prevista.
  • Protezione:Incorpora protezione contro tensioni inverse e picchi transitori durante i cicli di alimentazione.
  • Derating di Corrente:Selezionare la corrente operativa dopo aver considerato la massima temperatura ambiente, poiché la massima corrente continua si riduce sopra i 25°C.
• Termico e Ambientale:
  • Evitare di operare al di sopra della corrente/temperatura raccomandata per prevenire un rapido degrado della luce.
  • Evitare rapidi cambi di temperatura in ambienti umidi per prevenire condensa sul display.
• Manipolazione Meccanica:Non applicare forze anomale al corpo del display durante l'assemblaggio. Se viene applicata una pellicola decorativa, evitare che sia a diretto contatto con un pannello frontale/copertura poiché una forza esterna potrebbe spostarla.
• Assemblaggi Multi-Display:Utilizzare display dello stesso bin di intensità luminosa per garantire un aspetto uniforme.
• Test di Affidabilità:Se il prodotto finale richiede test di caduta o vibrazione, le condizioni dovrebbero essere condivise per la valutazione prima della finalizzazione del progetto.

5.2 Condizioni di Stoccaggio

Per mantenere le prestazioni e prevenire problemi come l'ossidazione dei piedini, il display dovrebbe essere conservato nella sua confezione originale nelle seguenti condizioni:

• Temperatura:5°C a 30°C
• Umidità Relativa:Inferiore al 60% UR

6. Guida alla Saldatura e Assemblaggio

Il metodo di saldatura raccomandato è la saldatura a onda. Il parametro critico è assicurare che il punto di saldatura sul PCB sia almeno 1.6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del display per evitare che calore eccessivo raggiunga il corpo in plastica e i chip LED. La temperatura di saldatura dovrebbe essere di 260°C per una durata di 3 secondi. La temperatura dell'unità display stessa durante questo processo non deve superare la sua massima temperatura nominale.

7. Confronto Tecnico e Posizionamento

L'LTC-4627JD-01 si posiziona come una soluzione di visualizzazione numerica affidabile e a media luminosità. I suoi principali fattori distintivi includono:

• Tecnologia AlInGaP:Offre maggiore efficienza e migliore stabilità termica rispetto alle vecchie tecnologie GaAsP o GaP per LED rossi, risultando nella classificazione \"Iper Rosso\" con buona luminosità.
• Altezza Cifra 0.4 Pollici:Una dimensione comune che offre un equilibrio tra leggibilità e consumo di spazio su scheda, adatta per quadri strumenti, elettrodomestici e controlli industriali.
• Binning per Coerenza:La fornitura di bin di intensità luminosa è un segno di controllo qualità, che consente prestazioni prevedibili nella produzione di volume.
• Conformità RoHS:Soddisfa le moderne normative ambientali per la produzione senza piombo.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (650nm) e lunghezza d'onda dominante (639nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è il punto fisico di massima emissione spettrale. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che corrisponde al colore della sorgente luminosa. Per questo LED rosso intenso, l'occhio percepisce una lunghezza d'onda leggermente più corta del picco fisico.

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

R: La luminosità del LED è principalmente una funzione della corrente. La tensione diretta (V_F) ha tolleranze di produzione e varia con la temperatura. Una sorgente di corrente costante garantisce che la stessa corrente (e quindi una luminosità coerente) scorra attraverso ogni segmento indipendentemente da queste variazioni di V_F variations.

D: Posso pilotare questo display direttamente con un microcontrollore?

R: No. La corrente continua per segmento è 25mA, che supera la portata tipica di un pin GPIO di un microcontrollore (spesso 20-25mA assoluto max). È necessario utilizzare driver esterni, come array di transistor o IC driver LED dedicati, che facilitano anche il multiplexing richiesto per un display a 4 cifre.

D: Cosa significa \"anodo comune multiplex\" per il mio progetto di circuito?

R: Significa che gli anodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati insieme internamente (Anodo Cifra 1, Anodo Cifra 2, ecc.). Per visualizzare un numero, si accende sequenzialmente l'anodo comune di una cifra alla volta applicando il pattern di catodo corretto per i segmenti desiderati. Questo ciclo avviene rapidamente (tipicamente >100Hz) per creare l'illusione che tutte le cifre siano accese simultaneamente, riducendo drasticamente il numero di pin I/O richiesti.

9. Studio di Caso di Progetto e Utilizzo

Scenario: Progettazione del Display per un Multimetro Digitale

Un progettista sta creando un multimetro digitale a 4 cifre. Seleziona l'LTC-4627JD-01 per la sua leggibilità e il colore rosso, comune per tali strumenti.

1. Selezione Luminosità:Il multimetro può essere usato sia in interni che in esterni. Il progettista sceglie display del Bin G (501-800 μcd) per garantire una luminosità adeguata in varie condizioni di illuminazione.
2. Circuito di Pilotaggio:Viene selezionato un IC driver LED multiplex dedicato. Il progettista imposta la corrente costante a 15 mA per segmento - ben al di sotto del massimo di 25 mA - per garantire affidabilità a lungo termine e tenere conto di potenziali temperature ambiente più elevate all'interno del contenitore del multimetro.
3. Layout PCB:Viene utilizzato il diametro foro consigliato di 1.0 mm per i piedini. Nel layout del PCB si presta attenzione per assicurarsi che la piazzola termica (se presente) e le tracce possano gestire la corrente cumulativa quando più segmenti sono accesi.
4. Software:Il firmware del microcontrollore implementa la routine di multiplexing, ciclando ad alta frequenza tra i quattro piedini di anodo delle cifre. Include anche la logica per controllare il punto decimale a destra (catodo piedino 7).
5. Test:Prima dell'assemblaggio finale, un campione viene testato su tutto l'intervallo di temperatura operativa per verificare la coerenza della luminosità, assicurando che la corrente di pilotaggio scelta sia appropriata anche al limite superiore dell'intervallo di temperatura.

10. Principio di Funzionamento e Tendenze Tecnologiche

10.1 Principio di Funzionamento

Il display si basa su chip LED AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di bandgap del chip (circa 2V), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni - un processo chiamato elettroluminescenza. La specifica composizione degli strati AlInGaP determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, che in questo caso è nello spettro iper rosso. I sette segmenti sono singoli LED o gruppi di chip LED disposti a forma di otto. Il multiplexing è una tecnica elettronica che sfrutta la persistenza della visione umana per controllare molti LED con meno fili accendendoli in rapida sequenza.

10.2 Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display a sette segmenti rimangano fondamentali, il panorama più ampio della tecnologia dei display LED è in evoluzione. Le tendenze includono:

• Maggiore Efficienza:I continui miglioramenti nella scienza dei materiali mirano a lumen per watt più elevati (efficacia), riducendo il consumo energetico a parità di luminosità.
• Miniaturizzazione:Vengono sviluppati display con altezze cifra e passi più piccoli per dispositivi compatti.
• Integrazione:L'elettronica di pilotaggio è sempre più integrata nei moduli display, semplificando la progettazione del sistema.
• Materiali Avanzati:La ricerca su materiali come perovskite e punti quantici promette futuri display con gamme di colori più ampie e proprietà regolabili. Tuttavia, per indicatori numerici standard, tecnologie mature come l'AlInGaP offrono un equilibrio ottimale tra prestazioni, affidabilità e costo.