Scheda Tecnica Display LED LTS-4301JR - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Colore Rosso Super - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-4301JR è un modulo display LED alfanumerico a sette segmenti e singola cifra. È progettato per fornire indicazioni numeriche chiare e ad alto contrasto in un fattore di forma compatto. Il dispositivo utilizza la tecnologia semiconduttore avanzata AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi chip emettitori di luce, fabbricati su un substrato trasparente di GaAs. Questa combinazione produce la caratteristica emissione "rosso super". Il display presenta un frontale grigio con marcature dei segmenti bianche, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. La sua applicazione principale è in apparecchiature elettroniche che richiedono un indicatore numerico semplice, affidabile e luminoso, come strumentazione, elettronica di consumo e pannelli di controllo industriali.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Altezza Cifra 0.4 Pollici (10.0 mm):Offre un equilibrio tra dimensioni e visibilità, adatto per applicazioni montate su pannello dove lo spazio è un fattore critico.
• Segmenti Uniformi e Continui:Garantisce un aspetto luminoso coerente e ininterrotto su ciascun segmento, migliorando la qualità estetica e la leggibilità.
• Basso Consumo Energetico:Progettato per l'efficienza energetica, lo rende adatto per dispositivi alimentati a batteria o a basso consumo.
• Elevata Luminosità e Alto Contrasto:I chip AlInGaP rosso super forniscono un'intensa emissione luminosa, mentre il design grigio/bianco dei segmenti massimizza il contrasto per una facile visualizzazione.
• Ampio Angolo di Visione:Assicura che il display rimanga leggibile da un'ampia gamma di angolazioni, non solo frontalmente.
• Categorizzato per Intensità Luminosa:Le unità sono classificate in base alla loro emissione luminosa, consentendo un abbinamento uniforme della luminosità in applicazioni multi-cifra.
• Package Senza Piombo (Conforme RoHS):Prodotto in conformità alle normative ambientali che limitano le sostanze pericolose.
• Affidabilità allo Stato Solido:Rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione, i LED offrono una lunga durata operativa, resistenza agli urti e tempi di commutazione rapidi.

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTS-4301JR denota specificamente una configurazione a catodo comune con punto decimale a destra. Il suffisso "JR" è fondamentale per identificare la posizione del punto decimale. Si tratta di un display a emissione AlInGaP rosso super.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi 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. Questa è la massima perdita di potenza ammissibile sotto forma di calore per un singolo segmento. Superarla può portare a surriscaldamento e degrado accelerato.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo valore è valido solo per il funzionamento in impulso, non per la guida in corrente continua continua.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente al tasso di 0.33 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) aumenta sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima sarebbe approssimativamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = ~5.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Condizioni di Saldatura:La saldatura a onda o a rifusione deve essere eseguita con il punto di saldatura almeno 1/16 di pollice (≈1.6 mm) al di sotto del piano di appoggio del corpo del display. La temperatura di picco consigliata è di 260°C per un massimo di 3 secondi per prevenire danni termici al package plastico e ai collegamenti interni.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (Ta=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici nelle condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):200-520 µcd a I_F=1mA. Questo ampio intervallo indica che il dispositivo è classificato in bin. L'intensità luminosa è misurata utilizzando un sensore filtrato per corrispondere alla curva di risposta fotopica (dell'occhio umano) (CIE). Si applica una tolleranza di ±15%.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):639 nm (tipico) a I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):631 nm (tipico) a I_F=20mA. Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore "rosso super". La tolleranza è di ±1 nm.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm (tipico) a I_F=20mA. Questo specifica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.0V (Min), 2.6V (Tip), con una tolleranza di ±0.1V a I_F=20mA. La progettazione del circuito deve tenere conto di questo intervallo per garantire una corretta regolazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (Max) a V_R=5V. Questo parametro è solo per scopi di test; è vietato il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Abbinamento Intensità Luminosa:2:1 (Max). In una configurazione multi-cifra, il segmento più luminoso non dovrebbe essere più del doppio più luminoso del segmento più debole all'interno di un'area luminosa simile, garantendo uniformità.
• Diafonia:≤ 2.5%. Si riferisce all'emissione luminosa indesiderata da un segmento che dovrebbe essere spento, causata da dispersione elettrica o accoppiamento ottico.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTS-4301JR utilizza un sistema di binning principalmente perl'Intensità Luminosa. Come indicato dall'intervallo tipico di I_Vdi 200-520 µcd, i display sono suddivisi in diversi bin in base alla loro emissione luminosa misurata a una corrente di test standard (1mA). Ciò consente ai progettisti di selezionare display dallo stesso bin di intensità quando assemblano unità multi-cifra, prevenendo differenze di luminosità evidenti tra le cifre. La scheda tecnica consiglia di scegliere display dallo stesso bin per "evitare problemi di disuniformità della tonalità", che in questo contesto si riferisce all'uniformità della luminosità piuttosto che allo spostamento di colore, poiché la lunghezza d'onda dominante è strettamente controllata (±1 nm).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve caratteristiche tipiche che normalmente includono:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente di guida, tipicamente in una relazione sub-lineare. Operare al di sopra della corrente continua raccomandata porta a un calo di efficienza (droop) e a una riduzione della durata.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Illustra la caratteristica I-V del diodo, cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra l'effetto di quenching termico, dove l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Ciò sottolinea l'importanza della gestione termica e della riduzione della corrente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra la potenza relativa emessa attraverso le lunghezze d'onda, centrata attorno a 631-639 nm con una larghezza di banda di ~20 nm.

Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard e per ottimizzare il circuito di pilotaggio per prestazioni e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il display rispetta un profilo standard DIP (Dual In-line Package) a 10 pin e singola cifra. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni lineari sono in millimetri (mm).
• La tolleranza generale è di ±0.25 mm salvo diversa specifica.
• La tolleranza di spostamento della punta del pin è di ±0.4 mm.
• Ammissibilità di difetti sul frontale del display: materiale estraneo ≤ 10 mils (0.254 mm), contaminazione da inchiostro ≤ 20 mils (0.508 mm), bolle nei segmenti ≤ 10 mils.
• La curvatura del riflettore deve essere ≤ 1% della sua lunghezza.
• Il diametro consigliato del foro PCB per i pin è di 0.9 mm per garantire un corretto inserimento.

5.2 Collegamento dei Pin e Polarità

Il LTS-4301JR è un dispositivo acatodo comune. Ha due pin di catodo comune (Pin 3 e Pin 8), che devono essere collegati a massa (o al driver di lato basso). Gli anodi per i segmenti A-G e il punto decimale (D.P.) sono su pin separati (Pin 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). Il Pin 6 è specificamente per l'anodo del punto decimale destro. Un pin è contrassegnato come "Nessun Collegamento" (N/C). Lo schema circuitale interno mostra ciascun LED di segmento e il LED del punto decimale con i loro anodi collegati a pin individuali e i loro catodi collegati insieme ai pin comuni.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Processo di Saldatura

Il valore massimo assoluto specifica una condizione di saldatura di 260°C per 3 secondi, misurata 1/16" al di sotto del piano di appoggio. Ciò è compatibile con la saldatura a onda standard e molti profili di rifusione. Bisogna prestare attenzione per evitare un eccessivo trasferimento di calore al corpo plastico, che può causare deformazioni o danni interni.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

Per prevenire l'ossidazione dei pin e l'assorbimento di umidità (preoccupazioni MSL), si raccomandano le seguenti condizioni di stoccaggio per il display LED nella sua confezione originale:

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

Se la busta barriera all'umidità viene aperta o il prodotto viene stoccato al di fuori di queste condizioni per più di 6 mesi, si raccomanda una cottura a 60°C per 48 ore prima dell'assemblaggio, che dovrebbe essere completato entro una settimana dalla cottura.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è destinato ad "apparecchiature elettroniche ordinarie" come apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione ed elettrodomestici. È adatto per qualsiasi applicazione che richieda una singola indicazione numerica luminosa e affidabile: multimetri digitali, orologi, timer, strumenti da pannello, controlli per elettrodomestici e apparecchiature di test.

7.2 Note Critiche di Progettazione (Avvertenze)

• Progettazione del Circuito di Pilotaggio:Si raccomanda vivamente la guida a corrente costante rispetto a quella a tensione costante per garantire una luminosità uniforme e proteggere i LED. Il circuito deve essere progettato per accogliere l'intero intervallo V_F(da 2.0V a 2.6V).
• Limitazione della Corrente:La corrente operativa sicura deve essere selezionata in base alla massima temperatura ambiente, applicando il fattore di riduzione di 0.33 mA/°C sopra i 25°C.
• Protezione:Il circuito deve includere protezione contro tensioni inverse e picchi di tensione transitori durante i cicli di alimentazione per prevenire danni.
• Gestione Termica:Evitare di operare a correnti o temperature ambiente superiori a quelle nominali, poiché ciò causa un grave degrado dell'emissione luminosa e un guasto prematuro.
• Manipolazione Meccanica:Non applicare forze anomale al corpo del display durante l'assemblaggio. Se viene applicata una pellicola decorativa o un filtro con adesivo sensibile alla pressione, evitare che prema direttamente sul frontale del display, poiché potrebbe verificarsi uno spostamento.
• Assemblaggi Multi-Cifra:Utilizzare sempre display dello stesso bin di intensità luminosa per garantire un aspetto uniforme.
• Ambientale:Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa sul display.

8. Confronto e Differenziazione Tecnologica

I principali fattori di differenziazione del LTS-4301JR sono l'uso della tecnologiaAlInGaPe il suo specifico colorerosso super. Rispetto alle vecchie tecnologie LED GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di guida. Il "rosso super" (631-639 nm) è un colore rosso distinto e saturo. Il design grigio/bianco dei segmenti fornisce un alto rapporto di contrasto anche quando il LED è spento, migliorando l'estetica complessiva. La sua categorizzazione per intensità luminosa è una caratteristica chiave per applicazioni professionali che richiedono coerenza.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display con un'alimentazione da 5V e una semplice resistenza?

R: Sì, ma è necessario un calcolo attento. Utilizzando la V_Fmassima di 2.6V e una I_Fdesiderata di 20mA, il valore della resistenza in serie sarebbe R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω. Tuttavia, è necessario verificare la dissipazione di potenza nella resistenza e assicurarsi che la corrente non superi il limite ridotto per la temperatura operativa.

D: Perché si raccomanda la guida a corrente costante?

R: La luminosità del LED è una funzione della corrente, non della tensione. La tensione diretta (V_F) ha una tolleranza e varia con la temperatura. Una sorgente di corrente costante garantisce che l'intensità luminosa desiderata sia mantenuta indipendentemente da queste variazioni, portando a prestazioni coerenti e una vita più lunga.

D: Cosa significa "catodo comune" per la mia interfaccia microcontrollore?

R: Per un display a catodo comune, i pin comuni sono collegati a massa. I pin del microcontrollore (o del driver IC) devono erogare corrente ai singoli pin anodo dei segmenti per accenderli. Ciò richiede tipicamente segnali attivi alti dal driver.

D: La corrente di picco è 90mA, posso usarla per un display più luminoso?

R: No. Il valore di 90mA è rigorosamente per impulsi molto brevi (larghezza 0.1ms) a un basso ciclo di lavoro (1/10 o 10%). Usare questa corrente in modo continuo distruggerebbe il LED. Progettare sempre in base alla corrente diretta continua nominale (25mA a 25°C, ridotta con la temperatura).

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un'Indicazione Voltmetrica a Singola Cifra.

Un progettista sta creando un semplice voltmetro 0-9V con display a singola cifra per un'indicazione approssimativa. Seleziona il LTS-4301JR per la sua luminosità e chiarezza. Il circuito utilizza un microcontrollore con ADC per misurare la tensione. I pin I/O del microcontrollore non possono erogare corrente sufficiente, quindi viene utilizzato un driver LED dedicato (ad esempio, un decoder/driver a 7 segmenti con uscite a corrente costante). Il progettista imposta la corrente costante del driver a 15 mA per segmento, fornendo un'ampia luminosità rimanendo ben all'interno del valore nominale di 25mA a temperatura ambiente, consentendo un margine per ambienti più caldi. I pin di catodo comune sono collegati alla massa del driver. Il progettista specifica al reparto acquisti unità LTS-4301JR dello stesso bin di intensità (ad es., 400-450 µcd) per garantire una luminosità uniforme. Non è necessaria una resistenza di limitazione della corrente poiché il driver IC fornisce la regolazione. Il layout PCB posiziona i fori per i pin del display al diametro consigliato di 0.9 mm.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTS-4301JR si basa sul principio di elettroluminescenza di una giunzione P-N semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (≈2.0-2.6V), gli elettroni dalla regione n-type di AlInGaP si ricombinano con le lacune dalla regione p-type nello strato attivo. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, luce rossa attorno a 631-639 nm. Il substrato trasparente di GaAs permette a una maggiore quantità di questa luce generata di fuoriuscire, migliorando l'efficienza esterna. Ogni segmento della forma '7' contiene uno o più di questi minuscoli chip LED collegati in parallelo.

12. Tendenze e Contesto Tecnologico

La tecnologia LED AlInGaP rappresenta un significativo progresso rispetto ai precedenti materiali per LED rossi come il GaAsP. Fornisce un'efficacia luminosa superiore, ovvero più luce emessa per watt elettrico in ingresso, e una migliore stabilità termica. La tendenza nei componenti di visualizzazione è verso una maggiore efficienza, un minor consumo energetico e una maggiore integrazione. Mentre display discreti a 7 segmenti come il LTS-4301JR rimangono vitali per applicazioni specifiche che richiedono semplicità, robustezza e visibilità diretta, molti nuovi progetti stanno migrando verso display LED a matrice di punti integrati o OLED per la flessibilità grafica. Tuttavia, per indicazioni numeriche dedicate dove costo, luminosità e affidabilità sono fondamentali, i display monocifra AlInGaP continuano a essere una soluzione preferita e tecnologicamente matura.