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

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-4627JD è un display LED a 7 segmenti e 4 cifre, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica. Ogni cifra ha un'altezza di 0.4 pollici (10.0 mm), garantendo una buona visibilità. Il dispositivo utilizza la tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione di colore Rosso Iper. Il display presenta una facciata grigia con marcature dei segmenti bianche, migliorando contrasto e leggibilità. 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 di 0.4 pollici (10.0 mm).
• Segmenti continui e uniformi per un aspetto dei caratteri coerente.
• Basso consumo energetico, adatto per dispositivi alimentati a batteria.
• Eccellente aspetto dei caratteri con elevata luminosità e alto contrasto.
• Ampio angolo di visione per la visibilità da diverse posizioni.
• Affidabilità allo stato solido, senza parti in movimento.
• L'intensità luminosa è categorizzata (binning) per garantire prestazioni uniformi tra le unità.
• Package privo di piombo, conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTC-4627JD denota specificamente un display Rosso Iper, ad anodo comune multiplex, con configurazione del punto decimale a destra.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 90 mA, in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• 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 sopra i 25°C.
• Intervallo di Temperatura Operativa:Da -35°C a +85°C.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio:Da -35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

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

• Intensità Luminosa Media (I_V):200 µcd (min), 650 µcd (tip) a una corrente diretta (I_F) di 1 mA. L'intensità è misurata utilizzando un filtro che approssima la risposta fotopica dell'occhio umano (curva CIE).
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (tip) a I_F=20mA.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (tip) a I_F=20mA, che indica la purezza spettrale della luce rossa.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm (tip) a I_F=20mA, definisce il colore percepito.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):2.1V (min), 2.6V (tip) a I_F=20mA. I progettisti devono tenere conto di questo intervallo per garantire un pilotaggio di corrente corretto.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):100 µA (max) a una tensione inversa (V_R) di 5V. Nota: Il dispositivo non è destinato a un funzionamento continuo in polarizzazione inversa.
• Rapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (max) a I_F=1mA. Specifica la massima variazione ammissibile di luminosità tra i segmenti all'interno di un display.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che l'intensità luminosa è categorizzata. Ciò significa che i display vengono suddivisi (binning) in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard. Si raccomanda vivamente di utilizzare display dello stesso bin di intensità all'interno di una singola applicazione per evitare differenze di luminosità evidenti (disuniformità di tonalità) tra cifre o unità adiacenti. Sebbene non sia esplicitamente dettagliato in questo documento per lunghezza d'onda o tensione diretta, tale binning è una pratica comune nella produzione di LED per garantire la coerenza di colore ed elettrica.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettriche/ottiche. Queste rappresentazioni grafiche sono cruciali per la progettazione:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra tensione diretta e corrente diretta, essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio, aiutando a selezionare un punto di lavoro per la luminosità e l'efficienza desiderate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura, aspetto critico per la gestione termica in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che conferma le lunghezze d'onda dominante e di picco e la larghezza spettrale.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il display è fornito in un package dual in-line (DIP) standard. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specifica. Il disegno meccanico dettagliato mostra la lunghezza, larghezza, altezza complessive, la spaziatura dei piedini e quella delle cifre.

5.2 Connessioni dei Piedini e Polarità

Il dispositivo ha una configurazione a 16 piedini. Lo schema circuitale interno rivela che è un display multiplex ad anodo comune. Ciò significa che gli anodi dei LED per ogni cifra sono collegati insieme internamente, mentre i catodi per ogni tipo di segmento (A-G, DP) sono collegati attraverso tutte le cifre. Il piedinatura è la seguente:

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

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Parametri di Saldatura

La temperatura massima di saldatura è di 260°C per una durata massima di 3 secondi. Questo vale tipicamente per la saldatura a onda o manuale, misurata in un punto a 1.6mm sotto il corpo del display. Per la saldatura a rifusione, deve essere utilizzato un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto è essenziale per prevenire l'ossidazione dei piedini.

• Per Display DIP (LTC-4627JD):Conservare nella confezione originale a temperature tra 5°C e 30°C con umidità inferiore al 60% UR. Se la busta barriera all'umidità viene aperta per più di 6 mesi, si raccomanda di sottoporre i componenti a un trattamento di "baking" a 60°C per 48 ore prima dell'uso, completando l'assemblaggio entro una settimana dal trattamento.
• Precauzione Generale:Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa sul display. Non applicare forze meccaniche anomale durante l'assemblaggio.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è adatto per apparecchiature elettroniche ordinarie che richiedono visualizzazioni numeriche, come:

• Strumenti di test e misura (multimetri, contatori).
• Pannelli di controllo industriali e timer.
• Elettrodomestici (forni a microonde, bilance, apparecchi audio).
• Terminali di vendita e display informativi di base.

Nota Importante:La scheda tecnica dichiara esplicitamente che è per apparecchiature ordinarie. Le applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale (aviazione, medicale, sicurezza dei trasporti) richiedono una consultazione preventiva.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Si raccomanda il pilotaggio a corrente costante per una luminosità e una durata uniformi. Il circuito deve essere progettato per accogliere l'intero intervallo della tensione diretta (da 2.1V a 2.6V).
• Limitazione di Corrente:La corrente operativa deve essere scelta in base alla temperatura ambiente massima, considerando la derating di corrente di 0.33 mA/°C sopra i 25°C.
• Protezione:Il circuito di pilotaggio dovrebbe includere protezioni contro tensioni inverse e transitori di tensione durante i cicli di accensione per prevenire danni.
• Multiplexing:Essendo un display multiplex ad anodo comune, un microcontrollore o un IC driver dedicato deve attivare sequenzialmente l'anodo comune di ogni cifra fornendo contemporaneamente il pattern corretto per i catodi dei segmenti di quella cifra. La frequenza di refresh deve essere sufficientemente alta per evitare lo sfarfallio (tipicamente >60 Hz).
• Integrazione Meccanica:Se si utilizza un pannello frontale o una pellicola, assicurarsi che non eserciti una pressione che possa spostare le sovrastampe o danneggiare il corpo del display.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali fattori distintivi dell'LTC-4627JD sono l'uso della tecnologia AlInGaP per l'emissione Rosso Iper e il suo specifico formato meccanico/elettrico. Rispetto ai vecchi LED rossi GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre maggiore efficienza, luminosità migliore e una lunghezza d'onda più stabile con la temperatura. L'altezza cifra di 0.4 pollici occupa una nicchia tra display più piccoli (0.3 pollici) e più grandi (0.5 o 0.56 pollici). Il design ad anodo comune multiplex è uno standard del settore per i display multi-cifra, bilanciando il numero di piedini e la complessità del driver.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è lo scopo del "Rapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosa"?

Questo rapporto (max 2:1) garantisce che all'interno di una singola unità display, nessun segmento sia più del doppio più luminoso di un altro quando pilotato nelle stesse condizioni. Ciò garantisce un aspetto uniforme dei caratteri formati.

9.2 Perché si raccomanda il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante?

La luminosità di un LED è principalmente una funzione della corrente. La tensione diretta (V_F) ha un intervallo di tolleranza (2.1V-2.6V). Una sorgente a tensione costante con una semplice resistenza comporterebbe correnti diverse (e quindi livelli di luminosità diversi) per display con V_F diverse. Una sorgente a corrente costante garantisce la stessa corrente, e quindi una luminosità uniforme, indipendentemente dalla V_F variations.

9.3 Posso pilotare questo display direttamente con un microcontrollore a 5V?

No. La corrente diretta continua massima per segmento è 25mA, e un pin GPIO di un microcontrollore collegato direttamente tenterebbe di erogare/assorbire una corrente molto più alta se la V_F del segmento è ~2.6V, rischiando di danneggiare il microcontrollore. È necessario utilizzare transistor esterni (per gli anodi comuni) e resistenze di limitazione della corrente o un IC driver LED dedicato.

9.4 Cosa significa "Punto Decimale a Destra" nella descrizione del componente?

Indica la posizione del LED del punto decimale. In questo caso, il punto decimale si trova a destra della cifra. Alcuni display possono offrire punti decimali a sinistra o al centro.

10. Studio di Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un display voltmetrico a 4 cifre utilizzando l'LTC-4627JD, alimentato da un sistema a 5V con microcontrollore.

1. Selezione del Driver:Scegliere un IC driver LED multiplex dedicato (es. MAX7219, TM1637) o implementare il multiplexing in software utilizzando i GPIO del microcontrollore.
2. Impostazione della Corrente:Per una buona luminosità e longevità, selezionare una corrente per segmento di 10-15 mA. Verificare che questo valore rientri nel limite derating per la temperatura ambiente massima prevista.
3. Progettazione del Circuito:Se si utilizza un IC driver, seguire la sua scheda tecnica. Se si utilizzano transistor discreti, usare PNP o MOSFET a canale P per commutare i piedini anodo comune (collegati a 5V) e NPN o MOSFET/resistenze a canale N sul lato catodo, controllati dal microcontrollore. Calcolare le resistenze di limitazione: R = (V_CC- V_F- V_CE(sat)) / I_F. Utilizzare la V_F massima (2.6V) per un calcolo nel caso peggiore (più luminoso).
4. Software:Implementare un interrupt da timer per aggiornare il display. La routine dovrebbe spegnere tutte le cifre, impostare il pattern dei segmenti per la cifra successiva, accendere l'anodo comune di quella cifra e quindi attendere lo slice di tempo del multiplexing.
5. Aspetti Termici e Meccanici:Garantire un'adeguata ventilazione. Progettare il pannello frontale con un'apertura trasparente leggermente più ampia dell'area visibile del display per evitare pressioni sulla facciata.

11. Principio di Funzionamento

L'LTC-4627JD si basa sulla tecnologia a semiconduttore AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica degli strati AlInGaP determina l'energia della banda proibita, che corrisponde alla lunghezza d'onda della luce rossa emessa (~639-650 nm). Ciascuno dei sette segmenti (da A a G) e il punto decimale (DP) è un LED separato o un gruppo di chip LED. In una configurazione multiplex ad anodo comune, un lato (anodo) di tutti i LED in una singola cifra è collegato, consentendo di abilitare l'intera cifra applicando una tensione positiva a quel nodo comune. Gli altri lati (catodi) di ogni tipo di segmento sono collegati attraverso tutte le cifre, consentendo di controllare quali segmenti si accendono nella cifra abilitata.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i tradizionali display LED a 7 segmenti come l'LTC-4627JD rimangano fondamentali per applicazioni specifiche grazie alla loro semplicità, alta luminosità e ampio angolo di visione, il mercato dei display più ampio si sta evolvendo. C'è una tendenza verso una maggiore integrazione, come display con controller integrati (interfaccia I2C o SPI) che semplificano il compito del microcontrollore host. I display a matrice di punti e OLED/LCD grafici stanno diventando più competitivi in termini di costo per applicazioni che richiedono output alfanumerici o grafici. Tuttavia, per visualizzazioni puramente numeriche in ambienti ostili (ampio intervallo di temperatura, alta luminosità richiesta), la tecnologia LED a 7 segmenti, in particolare con materiali efficienti come l'AlInGaP, continua a offrire una soluzione robusta e affidabile. Gli sviluppi futuri potrebbero concentrarsi su un'efficienza ancora maggiore, un consumo energetico inferiore e possibilmente funzionalità smart integrate, mantenendo il classico fattore di forma per la compatibilità con il passato.