Scheda Tecnica Display LED LTS-4301KD - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Colore Rosso Iper - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-4301KD è un modulo display numerico a cifra singola ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono visualizzazioni numeriche chiare, luminose e affidabili. La sua funzione principale è rappresentare visivamente una singola cifra decimale (0-9) insieme a un punto decimale, sfruttando una tecnologia a semiconduttore avanzata per prestazioni ottimali.

Posizionamento di Base:Questo dispositivo si posiziona come una soluzione premium ad alta luminosità per quadri di controllo industriali, strumentazione, apparecchiature di test ed elettrodomestici, dove un'ottima leggibilità in varie condizioni di illuminazione è fondamentale. È destinato ad applicazioni che richiedono affidabilità a lungo termine e prestazioni ottiche costanti.

Vantaggi Principali:I vantaggi principali di questo display derivano dall'utilizzo del materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i chip emettitori di luce. Questa tecnologia offre prestazioni superiori rispetto a tecnologie più datate come il GaAsP standard, specialmente in termini di efficienza luminosa, purezza del colore e prestazioni ad alta temperatura. Il dispositivo è classificato (binning) per intensità luminosa, garantendo uniformità tra i lotti di produzione.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del dispositivo. I parametri chiave sono misurati in specifiche condizioni di test (tipicamente a temperatura ambiente Ta=25°C).

• Intensità Luminosa Media (I_V):È la misura della potenza luminosa percepita dall'occhio umano. La scheda tecnica specifica un minimo di 200 μcd, un valore tipico di 650 μcd e un massimo con una corrente diretta (I_F) di 1mA. A una corrente di pilotaggio più alta di 10mA, l'intensità tipica aumenta significativamente a 9750 μcd. Questa relazione non lineare tra corrente e luminosità è tipica dei LED ed è dettagliata nelle curve caratteristiche.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_p):Questo parametro definisce la specifica lunghezza d'onda alla quale il LED emette la maggior potenza ottica. Per l'LTS-4301KD, questa è di 650 nanometri (nm), che rientra nella porzione di rosso profondo dello spettro visibile, classificato come \"Rosso Iper\".
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):A 639 nm, questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che può differire leggermente dalla lunghezza d'onda di picco a causa della forma dello spettro di emissione. Conferma il punto di colore rosso.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Questo valore di 20 nm indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. Una mezza larghezza più stretta suggerisce un colore più monocromatico e puro.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):È specificato un rapporto massimo di 2:1 per i segmenti all'interno dello stesso dispositivo in identiche condizioni di pilotaggio (I_F=1mA). Ciò garantisce uniformità visiva tra tutti i segmenti della cifra, evitando che alcuni segmenti appaiano più luminosi di altri.

2.2 Caratteristiche Elettriche

Comprendere il comportamento elettrico è cruciale per un corretto design del circuito e per garantire la longevità del dispositivo.

• Tensione Diretta per Segmento (V_F):La caduta di tensione ai capi di un segmento illuminato quando è pilotato alla corrente specificata. Il valore tipico è 2.6V a I_F=20mA, con un minimo di 2.1V. Questo parametro è vitale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):È specificato un massimo di 100 μA quando viene applicata una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo indica il livello di corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente, che dovrebbe essere minimo.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo a un singolo segmento senza rischio di danneggiamento è 25 mA.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Per funzionamento in impulsi (a 1kHz, ciclo di lavoro 10%), è consentita una corrente di picco più alta di 90 mA. Ciò consente schemi di multiplexing o sovrapilotaggi brevi per aumentare la luminosità.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti operativi oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:La massima potenza che può essere dissipata da un singolo segmento è 70 mW. Superare questo limite rischia surriscaldamento e degrado.
• Derating della Corrente Diretta:La scheda tecnica specifica un fattore di derating di 0.28 mA/°C a partire da 25°C. Ciò significa che per ogni grado Celsius sopra i 25°C, la massima corrente diretta continua ammissibile deve essere ridotta di 0.28 mA per rimanere entro limiti termici sicuri. Questo è un parametro critico per ambienti ad alta temperatura.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:Il dispositivo è classificato per funzionare da -35°C a +105°C e può essere stoccato nello stesso intervallo. Questo ampio range lo rende adatto ad ambienti ostili.
• Tensione Inversa per Segmento:Applicare più di 5V in polarizzazione inversa può causare rottura e danneggiare il LED.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è \"CLASSIFICATO (BINNING) PER INTENSITÀ LUMINOSA\". Questo è un processo di controllo qualità e smistamento.

Dopo la produzione, i singoli display vengono testati e suddivisi in diversi \"bin\" o gruppi in base alla loro intensità luminosa misurata (tipicamente a una corrente di test standard come 1mA o 10mA). I dispositivi all'interno dello stesso bin avranno livelli di luminosità molto simili. Ciò garantisce che quando più display sono utilizzati in un prodotto (es. un pannello a più cifre), tutte le cifre avranno un aspetto uniforme, evitando variazioni di luminosità evidenti da una cifra all'altra. Sebbene la scheda tecnica non elenchi i codici bin specifici o gli intervalli di intensità, questa pratica garantisce che i valori minimi e tipici specificati siano rispettati con elevata coerenza.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a \"Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche\". Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per un tale dispositivo includerebbero tipicamente:

• Curva Corrente Diretta (I_F) vs. Tensione Diretta (V_F):Questa mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione di \"ginocchio\" è attorno al tipico V_Fdi 2.6V. I progettisti la usano per impostare tensioni di pilotaggio appropriate.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (I_F):Questa curva dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È generalmente lineare in un certo intervallo ma satura a correnti molto elevate. I punti dati (200 μcd @1mA, 9750 μcd @10mA) indicano una risposta altamente efficiente e super-lineare.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. Il fattore di derating (0.28 mA/°C) è direttamente correlato alla pendenza di questa caratteristica. La tecnologia AlInGaP ha generalmente prestazioni migliori ad alta temperatura rispetto ai materiali più vecchi, ma l'emissione luminosa diminuisce comunque con il calore.
• Curva di Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra un picco a 650 nm (λ_p) e una larghezza di 20 nm (Δλ) a metà dell'intensità massima.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

L'LTS-4301KD utilizza un package LED standard a cifra singola con piedini forati per il montaggio su circuito stampato (PCB).

• Altezza Cifra:0.4 pollici (10.16 mm), che definisce la dimensione fisica del numero visualizzato.
• Aspetto del Package:Il dispositivo presenta una faccia grigia (lo sfondo del display) con segmenti bianchi. Questa combinazione di colori fornisce un alto contrasto quando i segmenti rossi sono illuminati.
• Configurazione dei Piedini:Il dispositivo ha 10 piedini in un package dual-in-line. Lo schema circuitale interno e la tabella di connessione dei piedini mostrano che è di tipoCatodo Comune. Ciò significa che tutti i catodi (terminali negativi) dei singoli segmenti LED (A-G e DP) sono collegati internamente insieme a due piedini comuni (piedino 3 e piedino 8). Ogni anodo di segmento (terminale positivo) ha il proprio piedino dedicato. Questa configurazione è comune e semplifica il multiplexing nei display a più cifre.
• Dimensioni e Tolleranze:Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri. Le tolleranze generali sono ±0.25mm, con una specifica tolleranza di spostamento della punta del piedino di ±0.4mm per tenere conto delle variazioni durante il processo di formatura dei terminali.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica fornisce condizioni di saldatura specifiche per prevenire danni termici durante l'assemblaggio.

• Saldatura ad Onda o Manuale:La condizione raccomandata è saldare a 260°C per un massimo di 3 secondi, con la condizione che la punta del saldatore sia almeno 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del corpo del package. Ciò impedisce che un calore eccessivo risalga i terminali e danneggi il die semiconduttore interno e i fili di connessione (wire bonds).
• Precauzioni Termiche Generali:La temperatura dell'unità durante l'intero processo di assemblaggio non deve superare la massima temperatura specificata nella sezione Valori Massimi Assoluti. Va evitata un'esposizione prolungata ad alte temperature, anche al di sotto della temperatura di saldatura.
• Condizioni di Stoccaggio:I dispositivi devono essere conservati nelle loro buste originali barriera all'umidità in un ambiente entro l'intervallo di temperatura di stoccaggio specificato (-35°C a +105°C) e a bassa umidità per prevenire l'ossidazione dei terminali.

7. Suggerimenti Applicativi

Scenari Applicativi Tipici:

• Strumentazione Industriale:Contatori da pannello, controllori di processo, display per timer.
• Apparecchiature di Test e Misura:Multimetri digitali, frequenzimetri, alimentatori.
• Elettrodomestici:Forni a microonde, lavatrici, display per apparecchi audio.
• Aftermarket Automobilistico:Quadranti e indicatori (dove le specifiche ambientali sono adatte).

Considerazioni di Progettazione:

• Limitazione di Corrente:UTILIZZARE SEMPRE una resistenza di limitazione in serie per ogni segmento o un circuito di pilotaggio a corrente costante. Il valore della resistenza può essere calcolato usando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per un'alimentazione a 5V, un V_Ftipico di 2.6V e una I_Fdesiderata di 10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohm.
• Multiplexing:Per display a più cifre, una configurazione a catodo comune è ideale per il multiplexing. Abilitando sequenzialmente il catodo comune di una cifra mentre si pilotano gli anodi per i segmenti desiderati, è possibile controllare molte cifre con meno pin I/O. La specifica di corrente di picco (90mA @ 10% duty) lo consente.
• Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un \"ampio angolo di visione\", il che è vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto lateralmente.
• Gestione Termica:In applicazioni ad alta temperatura ambiente o quando si pilota ad alte correnti, considerare il fattore di derating della corrente. Assicurare un'adeguata spaziatura sul PCB per la dissipazione del calore.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento differenziante dell'LTS-4301KD è l'utilizzo della tecnologiaAlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio)per i chip LED, rispetto ai display più vecchi che utilizzano GaAsP o GaP rosso standard.

• vs. LED Rossi Tradizionali GaAsP/GaP:L'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, il che significa un'emissione più luminosa a parità di corrente di pilotaggio. Fornisce anche una migliore saturazione del colore (un rosso più profondo e puro a 650nm vs. ~630nm per il rosso standard) e una stabilità delle prestazioni superiore nel tempo e con la temperatura.
• vs. Altri Colori/Dimensioni:All'interno della gamma di un produttore, questo dispositivo Rosso Iper da 0.4\" sarebbe confrontato con altre altezze di cifra (es. 0.3\\

  Terminologia delle specifiche LED

  Spiegazione completa dei termini tecnici LED

  Prestazioni fotoelettriche

  Termine	Unità/Rappresentazione	Spiegazione semplice	Perché importante
  Efficienza luminosa	lm/W (lumen per watt)	Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente.	Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità.
  Flusso luminoso	lm (lumen)	Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità".	Determina se la luce è abbastanza brillante.
  Angolo di visione	° (gradi), es. 120°	Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio.	Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità.
  CCT (Temperatura colore)	K (Kelvin), es. 2700K/6500K	Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi.	Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti.
  CRI / Ra	Senza unità, 0–100	Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono.	Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei.
  SDCM	Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi"	Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente.	Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED.
  Lunghezza d'onda dominante	nm (nanometri), es. 620nm (rosso)	Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati.	Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi.
  Distribuzione spettrale	Curva lunghezza d'onda vs intensità	Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda.	Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore.

  Parametri elettrici

  Termine	Simbolo	Spiegazione semplice	Considerazioni di progettazione
  Tensione diretta	Vf	Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio".	La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie.
  Corrente diretta	If	Valore di corrente per il normale funzionamento del LED.	Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata.
  Corrente di impulso massima	Ifp	Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio.	La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni.
  Tensione inversa	Vr	Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura.	Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione.
  Resistenza termica	Rth (°C/W)	Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio.	Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte.
  Immunità ESD	V (HBM), es. 1000V	Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile.	Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili.

  Gestione termica e affidabilità

  Termine	Metrica chiave	Spiegazione semplice	Impatto
  Temperatura di giunzione	Tj (°C)	Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED.	Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore.
  Deprezzamento del lumen	L70 / L80 (ore)	Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale.	Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED.
  Manutenzione del lumen	% (es. 70%)	Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo.	Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine.
  Spostamento del colore	Δu′v′ o ellisse MacAdam	Grado di cambiamento del colore durante l'uso.	Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione.
  Invecchiamento termico	Degradazione del materiale	Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine.	Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto.

  Imballaggio e materiali

  Termine	Tipi comuni	Spiegazione semplice	Caratteristiche e applicazioni
  Tipo di imballaggio	EMC, PPA, Ceramica	Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica.	EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga.
  Struttura del chip	Frontale, Flip Chip	Disposizione degli elettrodi del chip.	Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza.
  Rivestimento al fosforo	YAG, Silicato, Nitruro	Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco.	Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI.
  Lente/Ottica	Piana, Microlente, TIR	Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce.	Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce.

  Controllo qualità e binning

  Termine	Contenuto di binning	Spiegazione semplice	Scopo
  Bin del flusso luminoso	Codice es. 2G, 2H	Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max.	Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto.
  Bin di tensione	Codice es. 6W, 6X	Raggruppato per intervallo di tensione diretta.	Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema.
  Bin del colore	Ellisse MacAdam 5 passi	Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto.	Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo.
  Bin CCT	2700K, 3000K ecc.	Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate.	Soddisfa diversi requisiti CCT della scena.

  Test e certificazione

  Termine	Standard/Test	Spiegazione semplice	Significato
  LM-80	Test di manutenzione del lumen	Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità.	Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21).
  TM-21	Standard di stima della vita	Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80.	Fornisce una previsione scientifica della vita.
  IESNA	Società di ingegneria dell'illuminazione	Copre metodi di test ottici, elettrici, termici.	Base di test riconosciuta dal settore.
  RoHS / REACH	Certificazione ambientale	Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio).	Requisito di accesso al mercato a livello internazionale.
  ENERGY STAR / DLC	Certificazione di efficienza energetica	Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione.	Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività.