Scheda Tecnica Display LED Bianco Quadruplo LTC-4798SW da 0.39 Pollici - Altezza Cifra 9.9mm - Tensione Diretta 2.7-3.2V - Potenza 35mW per Segmento - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-4798SW è un modulo di visualizzazione alfanumerico a sette segmenti e quattro cifre. La sua funzione principale è presentare informazioni numeriche e alfanumeriche limitate nei dispositivi elettronici. La tecnologia di base si fonda su chip LED bianchi InGaN (Indio Gallio Nitruro) montati su un substrato trasparente. Questo dispositivo presenta una facciata bianca e segmenti bianchi, offrendo un aspetto visivo nitido e ad alto contrasto. È classificato come display a catodo comune multiplex, il che significa che i catodi dei LED per ciascuna cifra sono collegati insieme, consentendo un controllo efficiente di più cifre con un numero ridotto di pin di pilotaggio.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il display offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto a una varietà di applicazioni. La sua elevata luminosità e l'alto contrasto garantiscono un'ottima leggibilità anche in ambienti ben illuminati. L'ampio angolo di visione di 130 gradi consente di visualizzare il display chiaramente da diverse posizioni. Ha un basso consumo energetico, contribuendo all'efficienza energetica del prodotto finale. L'affidabilità allo stato solido della tecnologia LED assicura una lunga durata operativa e resistenza a urti e vibrazioni. Il dispositivo utilizza un package privo di piombo, conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), rendendolo adatto ai mercati globali con normative ambientali severe. I principali mercati di riferimento includono strumentazione industriale, elettrodomestici, terminali di vendita (POS), dispositivi medici e display per cruscotti automobilistici dove sono richiesti display numerici chiari e affidabili.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e obiettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche specificate nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

L'intensità luminosa media (Iv) è specificata tra 71 e 146 millicandele (mcd) con una corrente di prova standard di 5mA. Questo parametro definisce la luminosità di ciascun segmento illuminato. La scheda tecnica nota che l'intensità luminosa è categorizzata, il che significa che i dispositivi sono suddivisi in lotti (binning) e marcati in base alla loro emissione misurata, permettendo ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità uniformi. L'angolo di visione (2θ1/2) è di 130 gradi, che è l'angolo totale a cui l'intensità luminosa scende alla metà del suo valore massimo misurato sull'asse. Questo ampio angolo è un vantaggio significativo per applicazioni in cui l'utente potrebbe non essere direttamente di fronte al display. Le coordinate di cromaticità (x, y) sono fornite come valori tipici (x=0.304, y=0.3) secondo il diagramma di cromaticità CIE 1931, definendo il punto di bianco della luce emessa. Una tolleranza di ±0.01 è applicata a queste coordinate nel sistema di binning.

2.2 Parametri Elettrici

La tensione diretta (Vf) per segmento varia da 2.7V a 3.2V con una corrente diretta (If) di 5mA. Questo è un parametro critico per progettare il circuito di limitazione di corrente per i LED. I valori massimi assoluti definiscono i limiti operativi: la corrente diretta continua per segmento non deve superare 10mA, e la corrente diretta di picco (in condizioni pulsate a 1kHz, ciclo di lavoro 10%) non deve superare 50mA. La dissipazione di potenza per segmento è limitata a 35mW. Superare questi valori può portare a un degrado permanente o al guasto. La corrente inversa (Ir) è specificata come un massimo di 100µA con una tensione inversa (Vr) di 5V. La scheda tecnica avverte esplicitamente che questa condizione di tensione inversa è solo per scopi di prova e il dispositivo non deve essere operato continuamente in polarizzazione inversa, poiché i LED non sono progettati per sopportare una tensione inversa significativa.

2.3 Caratteristiche Termiche

L'intervallo di temperatura di funzionamento e di conservazione per il dispositivo è da -35°C a +85°C. Questo ampio intervallo lo rende adatto all'uso in ambienti soggetti a significative variazioni di temperatura. È specificato un fattore di derating per la corrente diretta: per ogni grado Celsius sopra i 25°C, la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta di 0.28mA. Questa è una considerazione di progettazione cruciale per prevenire la fuga termica e garantire l'affidabilità a lungo termine, specialmente in applicazioni con alte temperature ambientali. La condizione di saldatura è specificata come 260°C per 3 secondi a una distanza di 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio, che corrisponde a un profilo standard di rifusione senza piombo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning completo per garantire la coerenza dei parametri chiave. Ciò consente ai produttori di selezionare componenti che corrispondono alle loro specifiche esigenze di uniformità in configurazioni multi-display.

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I dispositivi sono suddivisi in lotti in base alla loro tensione diretta a 5mA. I lotti sono etichettati da 3 a 7, con intervalli Vf da 2.7-2.8V (Lotto 3) fino a 3.1-3.2V (Lotto 7). A ciascun lotto è applicata una tolleranza di ±0.1V. Selezionare display dallo stesso lotto Vf aiuta a garantire una luminosità uniforme quando pilotati da una sorgente di tensione costante con resistenze in serie, poiché la corrente attraverso ciascun segmento sarà più consistente.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa (Iv)

Questo è un parametro di binning critico per l'uniformità visiva. I lotti sono etichettati con codici alfanumerici (Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12). L'intensità luminosa varia da un minimo di 71.0 mcd (Q11 min) a un massimo di 146.0 mcd (R12 max). A ciascun lotto è applicata una tolleranza di ±15%. Il codice di classificazione Iv è stampato su ogni busta di imballaggio, facilitando la tracciabilità e la selezione.

3.3 Binning della Tonalità (Cromaticità)

Il punto di bianco è controllato attraverso il binning della tonalità. La scheda tecnica definisce diversi lotti (S3-1, S3-2, S4-1, S4-2) con specifici confini sulle coordinate di cromaticità CIE 1931 (x, y). Questi confini formano quadrilateri sul diagramma dei colori. Una tolleranza di ±0.01 è applicata alle coordinate (x, y) all'interno di ciascun lotto. Questo binning garantisce che tutti i segmenti e le cifre all'interno di un display, e tra più display, emettano luce di un colore bianco consistente, evitando spostamenti di colore visibili.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto PDF fornito menzioni curve caratteristiche tipiche, i grafici specifici non sono inclusi nel testo. Basandosi sul comportamento standard dei LED, queste curve tipicamente illustrerebbero la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa (mostrando un aumento quasi lineare entro l'intervallo operativo), la relazione tra tensione diretta e corrente diretta (la curva I-V del diodo), e la variazione dell'intensità luminosa con la temperatura ambiente (mostrando una diminuzione all'aumentare della temperatura). Comprendere queste relazioni è essenziale per progettare circuiti di pilotaggio robusti che mantengano una luminosità costante nelle condizioni operative previste.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni e Tolleranze

Il dispositivo ha un'altezza della cifra di 0.39 pollici (9.9 mm). Tutte le dimensioni del package sono fornite in millimetri. Le tolleranze generali sono ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Le note meccaniche chiave includono: la tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0.4 mm; materiale estraneo su un segmento deve essere ≤10 mils; contaminazione da inchiostro sulla superficie deve essere ≤20 mils; l'incurvamento deve essere ≤1% della lunghezza del riflettore; e le bolle all'interno di un segmento devono essere ≤10 mils. Il diametro del foro PCB raccomandato per i pin è di 1.0 mm.

5.2 Pinout e Identificazione della Polarità

Il display ha 12 pin. Lo schema circuitale interno e la tabella di connessione dei pin mostrano che è di tipo a catodo comune multiplex. Gli anodi per i singoli segmenti (da A a G, e DP) e i catodi comuni per le quattro cifre sono assegnati a numeri di pin specifici. Ad esempio, il Pin 12 è il catodo comune per la Cifra 1, il Pin 9 per la Cifra 2, il Pin 8 per la Cifra 3 e il Pin 6 per la Cifra 4. L'identificazione corretta dei pin del catodo comune è essenziale per lo schema di pilotaggio multiplex.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La sezione dei valori massimi assoluti specifica la condizione di saldatura: 260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice (1.6mm) sotto il piano di appoggio. Ciò corrisponde a un profilo standard di rifusione senza piombo. È fondamentale rispettare questo per prevenire danni termici ai chip LED o al package plastico. La scheda tecnica include un forte avvertimento riguardo alle Scariche Elettrostatiche (ESD). I LED sono sensibili all'ESD e devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione: utilizzare braccialetti o guanti antistatici e assicurarsi che tutte le apparecchiature e le postazioni di lavoro siano correttamente messe a terra. Per la conservazione, l'intervallo di temperatura specificato è -35°C a +85°C, e i dispositivi devono essere conservati nelle loro buste originali barriera all'umidità fino all'uso.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono una visualizzazione numerica chiara e multi-cifra. Usi comuni includono multimetri digitali, contatori di frequenza, display per orologi e timer, display per il controllo di processi industriali, apparecchiature di monitoraggio medico (es. misuratori di pressione sanguigna), elettrodomestici (forni, microonde) e pannelli strumentazione.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:È richiesto un circuito di pilotaggio multiplex. Ciò comporta l'abilitazione sequenziale del catodo comune di ciascuna cifra mentre si forniscono i dati appropriati per gli anodi dei segmenti di quella cifra. La commutazione deve essere abbastanza veloce da evitare sfarfallio visibile (tipicamente frequenza di refresh >60Hz).
Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione di corrente esterne sono obbligatorie per ciascun anodo di segmento (oppure può essere utilizzato un driver IC a corrente costante). Il valore della resistenza è calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (utilizzare Vf max per un progetto sicuro) e alla corrente diretta desiderata (non deve superare 10mA in continuo).
Gestione Termica:In applicazioni con alte temperature ambientali, deve essere applicato il derating della corrente diretta (0.28mA/°C sopra i 25°C). Ciò potrebbe richiedere la riduzione della corrente operativa per rimanere entro il limite di dissipazione di potenza sicuro.
Integrazione Ottica:Considerare l'ampio angolo di visione di 130 gradi quando si progetta l'involucro del prodotto e la finestra. Filtri o diffusori possono essere utilizzati per migliorare il contrasto in condizioni di luce ambientale intensa.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo dei codici di binning sulla busta di imballaggio?
R: I codici di binning (per Vf, Iv e Tonalità) consentono di selezionare display con caratteristiche elettriche e ottiche strettamente corrispondenti. Ciò è cruciale per ottenere una luminosità e un colore uniformi su tutte le cifre nella vostra applicazione, specialmente se si utilizzano più display affiancati.
D: Posso pilotare questo display con un'alimentazione a 5V?
R: Sì, ma è necessario utilizzare una resistenza di limitazione di corrente in serie con ciascun segmento. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e assumendo una Vf massima di 3.2V e una If desiderata di 5mA, il valore della resistenza sarebbe R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ohm. Una resistenza standard da 360Ω o 390Ω sarebbe adatta.
D: Perché c'è un valore di corrente diretta di picco (50mA) molto più alto del valore continuo (10mA)?
R: Il valore di picco consente un funzionamento pulsato, che è alla base del multiplexing. In una configurazione multiplex, ogni cifra è alimentata solo per una frazione del tempo (ciclo di lavoro). Per ottenere la stessa luminosità apparente di un segmento pilotato in continuo, la corrente pulsata può essere più alta, purché la dissipazione di potenza media rimanga entro i limiti.
D: Cosa succede se supero l'intervallo di temperatura di conservazione?
R: Superare i limiti, specialmente verso l'alto, può accelerare l'invecchiamento dei chip LED e del package plastico, potenzialmente portando a un oscuramento prematuro dell'epossidico (deprezzamento del lumen) o a un guasto meccanico. Sul lato basso, lo stress termico potrebbe causare crepe.

9. Principio di Funzionamento

Il LTC-4798SW funziona sul principio dell'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. Il chip LED InGaN emette luce blu quando una corrente diretta è applicata attraverso la sua giunzione p-n. Questo dispositivo utilizza un rivestimento al fosforo (non dichiarato esplicitamente ma implicato da "LED bianco") che assorbe una porzione della luce blu e la riemette come luce gialla. La combinazione della luce blu residua e della luce gialla convertita è percepita dall'occhio umano come bianca. Il formato a sette segmenti è una disposizione standardizzata di sette LED rettangolari (segmenti) che possono essere controllati individualmente per formare cifre numeriche (0-9) e alcune lettere. L'architettura a catodo comune multiplex è una tecnica di cablaggio che riduce il numero di pin di controllo richiesti da (7 segmenti + 1 punto decimale) * 4 cifre = 32 pin a 7 anodi di segmento + 4 catodi di cifra + 1 anodo comune DP = 12 pin. Ciò è ottenuto ciclando rapidamente l'alimentazione a ciascuna cifra in sequenza mentre si illuminano i segmenti corretti per quella cifra.