Scheda Tecnica Display LED LTC-47C1SW - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Colore Bianco - Tensione Diretta 3.2V - Dissipazione 35mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-47C1SW è un modulo display alfanumerico a 4 cifre e 7 segmenti. Presenta un'altezza della cifra di 0.4 pollici (10.16 mm), rendendolo adatto per applicazioni che richiedono una lettura numerica chiara e di media dimensione. Il display utilizza diodi a emissione luminosa (LED) bianchi basati sulla tecnologia a semiconduttore InGaN (Nitruro di Indio e Gallio) montati su substrato di zaffiro. Il dispositivo presenta un aspetto ad alto contrasto con segmenti luminosi bianchi su uno sfondo nero. È costruito come un package senza piombo in conformità alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo display offre diversi vantaggi chiave per i progettisti elettronici. Il suo basso consumo lo rende energeticamente efficiente, mentre l'alta luminosità e l'ottima definizione dei caratteri garantiscono la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. L'ampio angolo di visione è cruciale per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse. L'affidabilità intrinseca allo stato solido della tecnologia LED garantisce una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni. Queste caratteristiche rendono il LTC-47C1SW ideale per elettronica di consumo, strumentazione industriale, apparecchiature di test e misura, terminali POS e display per cruscotti automobilistici, dove è richiesta un'informazione numerica affidabile e chiara.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

Le prestazioni del LTC-47C1SW sono definite in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. I parametri chiave forniscono una comprensione completa del suo campo operativo.

• Intensità Luminosa (Iv):L'intensità luminosa tipica per segmento è di 18 millicandele (mcd) quando pilotata con una corrente diretta (IF) di 10 mA. Il valore minimo specificato è 12.8 mcd. Questo parametro quantifica la luminosità percepita del segmento acceso.
• Tensione Diretta (VF):La caduta di tensione ai capi di un segmento LED quando è percorso da corrente. Per questo dispositivo, la tensione diretta tipica è compresa tra 2.70V e 3.2V a una corrente di test di 5 mA. Questo valore è critico per progettare il circuito limitatore di corrente nel driver.
• Coordinate di Cromaticità (x, y):Queste coordinate definiscono il punto colore della luce bianca sul diagramma di cromaticità CIE 1931. I valori tipici forniti (x=0.294, y=0.286) indicano una specifica tonalità di bianco. A queste coordinate si applica una tolleranza di ±0.01.
• Corrente Inversa (IR):La massima corrente di dispersione quando viene applicata una polarizzazione inversa di 5V è di 100 µA. È importante notare che questo parametro è solo per scopi di test; il dispositivo non è destinato a funzionare in modo continuo sotto tensione inversa.
• Diafonia (Crosstalk):Una specifica di ≤ 2.5% indica la massima dispersione luminosa o interferenza elettrica ammissibile tra segmenti o cifre adiacenti, garantendo la nitidezza dei caratteri.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato operare al di fuori di questi limiti.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 35 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 50 mA, in condizioni pulsate (frequenza 1 kHz, ciclo di lavoro 10%).
• Corrente Diretta Continua per Segmento:La massima corrente continua viene ridotta linearmente dal suo valore a 25°C al tasso di 0.125 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura Operativa:Da -35°C a +80°C.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:Da -35°C a +105°C.
• Condizioni di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a onda o a rifusione con la temperatura in un punto 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio che non superi i 260°C per 3 secondi.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTC-47C1SW utilizza un sistema di binning della tonalità per classificare i dispositivi in base al loro preciso punto colore bianco. Ciò è essenziale per applicazioni che richiedono coerenza di colore tra più display o all'interno di un'unità multi-cifra. I bin sono definiti da quadrilateri sul diagramma di cromaticità CIE 1931, specificati dalle loro coordinate angolari (x, y). La scheda tecnica elenca diversi bin (es. S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). Ogni bin ha una tolleranza definita di ±0.01 su entrambe le coordinate x e y. Questo sistema consente ai produttori di selezionare LED da bin specifici per ottenere un aspetto bianco uniforme su tutti i segmenti e cifre, minimizzando la variazione visiva del colore.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni e Tolleranze

Il disegno dell'outline del package fornisce le dimensioni meccaniche critiche per il layout e l'assemblaggio del PCB (Circuito Stampato). Tutte le dimensioni primarie sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione.

• Tolleranza di Spostamento della Punta del Pin:La deviazione ammissibile nella posizione delle punte dei pin è di ±0.25 mm.
• Dettaglio del Distanziatore:Una caratteristica distanziatore è progettata per consentire una tolleranza di scorrimento di ±0.5 mm, probabilmente utile per l'allineamento durante l'assemblaggio.
• Diametro Foro PCB Consigliato:Per i terminali è suggerito 0.9 mm.

4.2 Specifiche Visive ed Estetiche

La scheda tecnica include diversi parametri di controllo qualità relativi all'aspetto del display:

• Materiale estraneo su un segmento deve essere ≤ 10 mils (0.254 mm).
• Contaminazione da inchiostro sulla superficie deve essere ≤ 20 mils (0.508 mm).
• La curvatura del riflettore deve essere ≤ l'1% della sua lunghezza.
• Bolle all'interno di un segmento devono essere ≤ 10 mils (0.254 mm).
• Una nota specifica impone l'uso di \"solo pin di durezza\", indicando un requisito per pin con sufficiente rigidità meccanica.

5. Circuito Interno e Configurazione dei Pin

Il LTC-47C1SW è un display a catodo comune. Lo schema del circuito interno mostra che ciascuna delle quattro cifre condivide la sua connessione catodica. I sette segmenti (A, B, C, D, E, F, G) e i due punti decimali (DP1, DP2) hanno i loro anodi collegati in una configurazione multiplexata. Nello specifico, gli anodi dei segmenti sono raggruppati tra coppie di cifre (Cifre 1 & 2 e Cifre 3 & 4) per facilitare il multiplexing a divisione di tempo, una tecnica comune per controllare display multi-cifra con un numero inferiore di pin di pilotaggio.

La tabella di connessione a 20 pin è essenziale per un cablaggio corretto:

• I pin 5, 10, 15, 20 sono rispettivamente i catodi comuni per le cifre 2, 4, 3 e 1.
• I pin 2 e 7 sono gli anodi per i punti decimali DP1 e DP2.
• I pin rimanenti sono gli anodi per i vari segmenti (A-G), condivisi tra specifiche coppie di cifre come indicato in tabella. Ad esempio, il Pin 1 è l'anodo per il segmento D per le cifre 1 e 2.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e un assemblaggio corretti sono cruciali per l'affidabilità. Il dispositivo è sensibile alle Scariche Elettrostatiche (ESD). Si raccomanda vivamente di utilizzare un braccialetto o guanti antistatici durante la manipolazione e di assicurarsi che tutte le attrezzature e le postazioni di lavoro siano correttamente messe a terra.

Per la saldatura, il parametro chiave è limitare la temperatura sul corpo del dispositivo. La specifica consente una temperatura massima di 260°C misurata 1.6 mm sotto il piano di appoggio per una durata di 3 secondi durante i processi di saldatura a onda o a rifusione. Rispettare questi limiti previene danni termici ai chip LED e al package plastico.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

La struttura a catodo comune e anodi multiplexati è progettata per l'uso con un microcontrollore o un IC driver LED dedicato. Un circuito tipico prevede l'uso di interruttori a transistor (es. BJT NPN o MOSFET a canale N) per scaricare la corrente attraverso il catodo di ciascuna cifra in sequenza (scansione delle cifre). Le linee anodiche dei segmenti sono pilotate con il pattern appropriato tramite resistenze limitatrici di corrente. La frequenza di multiplexing deve essere sufficientemente alta (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile dovuto alla persistenza della visione.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Resistenze esterne sono obbligatorie per ogni linea anodica per impostare la corrente diretta (es. 5-10 mA per segmento come da scheda tecnica). Il valore della resistenza può essere calcolato usando R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (usare il valore max per sicurezza) e IF è la corrente diretta desiderata.
• Capacità del Driver:L'IC driver o la porta del microcontrollore deve essere in grado di erogare la corrente cumulativa per tutti i segmenti accesi in una cifra durante il suo tempo attivo.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione consente flessibilità nella posizione di montaggio rispetto all'utente.
• Gestione Termica:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, garantire un'adeguata ventilazione nell'involucro aiuta a mantenere la longevità del LED, specialmente a temperature ambiente più elevate.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ad altri display a 7 segmenti, l'uso di chip SMD bianchi InGaN nel LTC-47C1SW offre vantaggi rispetto a tecnologie più datate come LED rossi GaAsP o LED bianchi filtrati. I LED InGaN generalmente forniscono maggiore efficienza, migliore stabilità del colore nel tempo e un punto colore bianco più consistente. L'altezza della cifra di 0.4 pollici lo posiziona tra i display più piccoli usati in dispositivi portatili e quelli più grandi per segnaletica. Il suo pinout multiplexato è un design standard che minimizza il numero richiesto di pin I/O del controller per un display a 4 cifre, offrendo una soluzione economica e efficiente in termini di spazio rispetto a display con pin pilotati individualmente per ogni segmento di ogni cifra.

9. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è lo scopo del sistema di binning della tonalità?

R: Il binning della tonalità garantisce la coerenza del colore. Per un display multi-cifra, utilizzare LED dello stesso bin o di bin adiacenti garantisce che tutte le cifre emettano la stessa tonalità di bianco, impedendo che una cifra appaia visibilmente diversa (es. più bluastra o giallastra) dalle vicine.

D: Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 5V?

R: Sì, ma devi usare resistenze limitatrici di corrente. Poiché la tensione diretta tipica è circa 3V, un'alimentazione a 5V forzerebbe una corrente eccessiva attraverso il LED senza una resistenza, rischiando di distruggerlo. È sempre richiesta una resistenza in serie.

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

R: Catodo comune significa che tutti i LED in una cifra condividono una connessione negativa (massa). Per accendere una cifra, colleghi il suo pin catodo a massa (tramite un interruttore a transistor) e applichi una tensione positiva (attraverso una resistenza limitatrice di corrente) agli anodi dei segmenti che desideri illuminare.

D: Come interpreto il valore nominale della corrente diretta di picco?

R: Il valore nominale di picco di 50 mA al 10% di ciclo di lavoro consente brevi impulsi di corrente più alta per ottenere una luminosità istantanea maggiore in un sistema multiplexato. La corrente media nel tempo non deve superare il valore nominale di corrente continua, che è inferiore e si riduce con la temperatura.

10. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display a 7 segmenti è un assemblaggio di diodi a emissione luminosa disposti in un pattern a forma di otto. Accendendo selettivamente specifici segmenti (etichettati da A a G), può formare tutte e dieci le cifre (0-9) e alcune lettere. Il LTC-47C1SW integra quattro di questi array di cifre in un unico package. Il materiale semiconduttore InGaN utilizzato nei LED emette luce blu quando gli elettroni si ricombinano con le lacune attraverso il bandgap del materiale. Questa luce blu viene parzialmente convertita in lunghezze d'onda più lunghe (giallo) da un rivestimento di fosforo all'interno del package LED, risultando nella percezione di luce bianca da parte dell'occhio umano. La tecnica di multiplexing utilizzata per controllare quattro cifre con un unico set di driver di segmenti funziona ciclando rapidamente l'alimentazione a ciascuna cifra in sequenza. Solo una cifra è accesa in un dato istante, ma grazie alla persistenza della visione umana, tutte e quattro le cifre appaiono continuamente illuminate se la frequenza di ciclo è sufficientemente alta.

11. Tendenze di Sviluppo

La tendenza nella tecnologia dei display a 7 segmenti continua a concentrarsi su diverse aree chiave. I miglioramenti di efficienza nei chip LED InGaN portano a una luminosità più alta a correnti di pilotaggio più basse, riducendo consumo energetico e generazione di calore. C'è anche una tendenza verso una coerenza di colore ancora maggiore e una gamma più ampia di temperature di colore bianco disponibili (es. bianco freddo, bianco neutro, bianco caldo) per adattarsi meglio all'estetica dell'applicazione. L'integrazione è un'altra tendenza, con alcuni display che incorporano l'IC driver e le resistenze limitatrici di corrente all'interno dello stesso modulo, semplificando la progettazione per l'ingegnere finale. Inoltre, i progressi nel packaging potrebbero consentire profili più sottili e una maggiore robustezza per applicazioni in ambienti ostili.