Scheda Tecnica Display LED LTS-10804JD-02J - Altezza Cifra 1.0 Pollici - Rosso Iper (650nm) - Corrente Diretta 25mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTS-10804JD-02J è un display alfanumerico a una cifra e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una visualizzazione numerica chiara e ad alta visibilità. La sua funzione principale è convertire segnali elettrici in caratteri numerici visibili (0-9) e alcune lettere. Il dispositivo utilizza la tecnologia avanzata dei semiconduttori in Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) cresciuti su substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs) per produrre la caratteristica emissione Rosso Iper. Questa tecnologia offre vantaggi in termini di efficienza e intensità luminosa rispetto ai materiali LED più datati. Il display presenta un frontale grigio con diffusori di segmento bianchi, garantendo un alto contrasto per una leggibilità ottimale in varie condizioni di illuminazione. È classificato come dispositivo a bassa corrente, rendendolo adatto per applicazioni alimentate a batteria o sensibili al consumo energetico, dove minimizzare il consumo è fondamentale.

1.1 Caratteristiche Principali e Vantaggi

Il display incorpora diverse caratteristiche chiave che ne definiscono le prestazioni e l'ambito applicativo:

• Altezza Cifra 1.0 Pollici (25.4 mm):Questa grande dimensione del carattere garantisce un'eccellente visibilità a distanza, rendendolo ideale per strumenti da pannello, strumentazione e display per controlli industriali.
• Segmenti Continui e Uniformi:I segmenti sono progettati per emettere luce in modo uniforme su tutta la loro superficie, eliminando punti caldi e creando un aspetto professionale e coerente.
• Basso Requisito di Potenza:Operando con una corrente diretta tipica di 20mA per segmento, consuma una potenza minima, prolungando la durata della batteria nei dispositivi portatili.
• Alta Luminosità e Alto Contrasto:La combinazione di LED AlInGaP luminosi e il design a faccia grigia/segmenti bianchi offre una luminanza e rapporti di contrasto superiori, garantendo la leggibilità sia in ambienti poco illuminati che molto luminosi.
• Ampio Angolo di Visione:Il design ottico consente un chiaro riconoscimento dei caratteri da un'ampia gamma di angoli, migliorando l'usabilità.
• Categorizzato per Intensità Luminosa:Le unità sono selezionate (binnate) o testate per garantire livelli di emissione luminosa consistenti, aspetto cruciale per applicazioni che utilizzano più display dove è richiesta uniformità.
• Pacchetto Senza Piombo (Conforme RoHS):La costruzione è conforme alla direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose, rendendolo adatto all'uso in prodotti venduti in mercati con normative ambientali severe.

1.2 Identificazione e Configurazione del Dispositivo

Il numero di parte LTS-10804JD-02J fornisce informazioni specifiche sul dispositivo. Indica una configurazione ad Anodo Comune, il che significa che gli anodi di tutti i segmenti LED sono collegati internamente e portati a piedini comuni. Questa configurazione semplifica il multiplexing nei display a più cifre. La dicitura "Rt. Hand Decimal" indica l'inclusione di un segmento per il punto decimale destro (DP). L'uso di chip AlInGaP Rosso Iper risulta in una lunghezza d'onda dominante di circa 639nm, che si trova nella porzione di rosso profondo dello spettro visibile.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche e ottiche del dispositivo come definite nella scheda tecnica.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Superare questo limite può causare surriscaldamento e degradazione accelerata del chip LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA, ma solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms). Questo valore è rilevante per applicazioni di lampeggio breve e ad alta intensità.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe approssimativamente: 25 mA - [0.33 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 5.2 mA.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questa può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +105°C. Il dispositivo può resistere a queste temperature estreme senza danni permanenti, sebbene le prestazioni agli estremi di temperatura saranno al di fuori dei parametri tipici specificati.

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

Questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Luminosa Media (Iv):2000-3300 ucd (microcandele) a IF=1mA. Questa è una misura della luminosità percepita dall'occhio umano. L'ampio intervallo indica una tipica dispersione; per un abbinamento preciso, consultare le informazioni di binning.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):650 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):639 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano che meglio corrisponde al colore della luce emessa, che è un rosso profondo e saturo.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica la purezza spettrale; una larghezza più stretta significa un'uscita più monocromatica (colore puro).
• Tensione Diretta per Chip (VF):2.10V a 2.60V a IF=20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. I progetti di circuito devono tenere conto di questo intervallo per garantire una pilotaggio di corrente costante.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):Massimo 100 µA a VR=5V. Questa è una specifica di corrente di dispersione solo a scopo di test; il dispositivo non è destinato al funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per segmenti in un'area luminosa simile. Ciò significa che il segmento più debole non sarà meno della metà luminoso del segmento più brillante nelle stesse condizioni, garantendo l'uniformità del carattere.
• Diafonia (Cross Talk):La specifica è inferiore al 2.50%. Si riferisce all'emissione luminosa indesiderata da un segmento che dovrebbe essere spento, causata da dispersione elettrica o ottica da segmenti adiacenti alimentati.

3. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

3.1 Dimensioni del Pacchetto e Tolleranze

Il contorno fisico del display è fondamentale per il layout del PCB e l'integrazione meccanica. Le note dimensionali chiave della scheda tecnica includono:

• Tutte le dimensioni primarie hanno una tolleranza di ±0.25mm salvo diversa indicazione.
• La tolleranza di spostamento della punta del piedino è ±0.4 mm, che deve essere considerata per il posizionamento dei fori sul PCB.
• Il diametro del foro PCB consigliato per i piedini è di 1.40 mm per garantire un corretto alloggiamento per la saldatura.
• I criteri di controllo qualità sono definiti per i difetti visivi: materiale estraneo su un segmento (≤10 mils), bolle nel materiale del segmento (≤10 mils), piegatura del riflettore (≤1% della lunghezza) e contaminazione dell'inchiostro superficiale (≤20 mils).

3.2 Connessione dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 14 piedini. Lo schema del circuito interno mostra una struttura ad Anodo Comune. Il piedinatura è la seguente:

• Piedini 4 e 11: ANODO COMUNE (CA). Sono collegati internamente.
• Catodi dei Segmenti: Piedino 1 (E), Piedino 2 (D), Piedino 5 (C), Piedino 6 (DP), Piedino 8 (B), Piedino 9 (A), Piedino 12 (F), Piedino 14 (G).
• Nessuna Connessione (NC): Piedini 3, 7, 10, 13. Questi piedini sono fisicamente presenti ma non hanno connessione elettrica interna.

Questo piedinatura è standard per molti display a una cifra e anodo comune, favorendo la portabilità del progetto. I due piedini di anodo comune (4 e 11) consentono un routing PCB più flessibile e possono aiutare a bilanciare la distribuzione della corrente.

4. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

4.1 Profilo e Condizioni di Saldatura

Una corretta saldatura è essenziale per prevenire danni termici. La scheda tecnica specifica due metodi:

• Saldatura Automatica (a Onda):Il dispositivo può essere sottoposto a temperatura di saldatura 1/16 di pollice (≈1.6mm) sotto il piano di appoggio per un massimo di 5 secondi a 260°C. La temperatura del corpo del dispositivo stesso non deve superare la sua massima temperatura nominale durante questo processo.
• Saldatura Manuale:Per la saldatura a mano, la punta del saldatore deve essere applicata 1/16 di pollice sotto il piano di appoggio per un massimo di 5 secondi a 350°C ±30°C. Il tempo più breve a una temperatura più elevata richiede una cura particolare da parte dell'operatore per evitare il surriscaldamento.

Il rischio principale è che il calore eccessivo risalga il telaio dei terminali e danneggi il pacchetto in epossidico o i fili di connessione interni che collegano il chip LED ai piedini.

5. Affidabilità e Test Ambientali

Il dispositivo è sottoposto a una serie di test standardizzati per garantire prestazioni a lungo termine e durata. Le condizioni di test fanno riferimento a standard militari (MIL-STD), industriali giapponesi (JIS) e interni consolidati.

• Vita Operativa (RTOL):1000 ore di funzionamento continuo alla corrente massima nominale a temperatura ambiente. Le prestazioni vengono controllate a intervalli (0, 168, 500, 800, 1000 ore) per monitorare il degrado.
• Test di Stress Ambientale:Questi includono Stoccaggio ad Alta Temperatura/Umidità (65°C, 90-95% UR, 500h), Stoccaggio ad Alta Temperatura (105°C, 1000h), Stoccaggio a Bassa Temperatura (-35°C, 1000h), Ciclatura Termica (30 cicli tra -35°C e 105°C) e Shock Termico (30 cicli tra -35°C e 105°C).
• Test di Saldabilità:Resistenza alla Saldatura (260°C per 10s) e Saldabilità (245°C per 5s) verificano che i piedini possano resistere ai processi di assemblaggio e formare giunzioni saldate corrette.

Questi test simulano anni di funzionamento sul campo e condizioni di stoccaggio severe, fornendo fiducia nella robustezza del componente.

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

6.1 Scenari Applicativi Tipici

Grazie alla grande dimensione della cifra, all'alto contrasto e al basso consumo energetico, il LTS-10804JD-02J è particolarmente adatto per:

• Apparecchiature di Test e Misura:Multimetri digitali, contatori di frequenza, alimentatori.
• Controlli Industriali:Display di variabili di processo (temperatura, pressione, portata), letture di timer, display di contatori.
• Elettronica di Consumo:Orologi in stile vintage, display per apparecchi audio (es. livello di uscita dell'amplificatore), pannelli di controllo per elettrodomestici.
• Aftermarket Automobilistico:Quadranti e display dove è richiesta un'alta visibilità.

6.2 Considerazioni Critiche di Progetto

La scheda tecnica include avvertenze cruciali per il progettista:

• Corrente di Pilotaggio e Temperatura:Superare la corrente diretta continua consigliata o la temperatura di funzionamento porterà a un degrado accelerato dell'emissione luminosa (deprezzamento dei lumen) e può causare un guasto prematuro. La curva di derating per corrente vs. temperatura deve essere seguita rigorosamente.
• Protezione del Circuito:Il circuito di pilotaggio deve incorporare protezioni contro tensioni inverse e transitori di tensione che possono verificarsi durante le sequenze di accensione o spegnimento. Una semplice resistenza in serie è insufficiente per la protezione dai transitori; potrebbero essere necessari diodi o circuiti più complessi.
• Pilotaggio a Corrente Costante:Per una luminosità costante e per mitigare gli effetti della variazione della tensione diretta (VF) da unità a unità e con la temperatura, è fortemente consigliato un driver a corrente costante rispetto a una semplice resistenza limitatrice di corrente. Ciò garantisce che ogni segmento riceva la corrente prevista indipendentemente dagli spostamenti di VF.
• Intervallo della Tensione Diretta:L'alimentazione o il circuito driver devono essere progettati per accogliere l'intero intervallo di VF (2.10V a 2.60V a 20mA) per garantire che la corrente di pilotaggio target possa essere erogata in tutte le condizioni. Se si utilizza una sorgente di tensione con una resistenza in serie, la tensione di alimentazione deve essere abbastanza alta da superare la VF massima più la caduta sulla resistenza.

7. Analisi delle Curve di Prestazione e Confronto Tecnico

7.1 Interpretazione delle Curve Tipiche

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le tipiche schede tecniche per tali dispositivi includono:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (I_Vvs. I_F):Questa curva è tipicamente lineare a correnti più basse ma può mostrare saturazione o comportamento sub-lineare a correnti più elevate, sottolineando la necessità di operare nell'intervallo specificato per l'efficienza.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (V_Fvs. I_F):Questa mostra la relazione esponenziale caratteristica di un diodo. La curva si sposta con la temperatura; V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura per una data corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs. T_a):L'emissione luminosa generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva è critica per le applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità luminosa attraverso le lunghezze d'onda, centrato attorno a 650nm con una tipica larghezza a mezza altezza di 20nm, confermando il colore Rosso Iper.

7.2 Differenziazione da Altre Tecnologie

Rispetto ad altre comuni tecnologie di display a sette segmenti:

• vs. LED Rossi Standard GaAsP/GaP:L'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta (più luce emessa per mA di corrente) e migliori prestazioni ad alta temperatura, risultando in display più luminosi con minore consumo energetico o vita più lunga.
• vs. LCD:I LED sono emissivi (producono la propria luce), rendendoli chiaramente visibili al buio senza retroilluminazione. Hanno anche un angolo di visione molto più ampio e un tempo di risposta più veloce. Tuttavia, generalmente consumano più potenza degli LCD riflettenti.
• vs. VFD (Display a Fluorescenza Sottovuoto):I LED sono allo stato solido, più robusti, richiedono tensioni operative più basse e hanno una durata operativa più lunga. I VFD possono offrire un'estetica diversa (spesso blu-verde) e angoli di visione molto ampi.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: Sì, ma è necessario un calcolo attento. Per una corrente di segmento di 20mA e una V_Ftipica di 2.4V, il valore della resistenza in serie sarebbe R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm. È necessario utilizzare la V_Fmassima (2.6V) per garantire che ci sia tensione sufficiente per raggiungere 20mA nelle condizioni peggiori: R_min = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm. Una resistenza da 120 ohm fornirebbe almeno 20mA. Tuttavia, la luminosità varierà con la V_F.

D: Perché ci sono due piedini di anodo comune (4 e 11)?

R: Sono collegati internamente. Avere due piedini fornisce stabilità meccanica, consente un routing PCB su due lati per ridurre la resistenza delle tracce e aiuta nella dissipazione del calore dalla connessione dell'anodo comune, che trasporta la somma delle correnti di tutti i segmenti accesi.

D: Qual è lo scopo delle connessioni "No Pin"?

R: Sono segnaposto per mantenere un'impronta standard DIP (Dual In-line Package) a 14 piedini. Ciò consente al display di essere fisicamente compatibile con zoccoli e layout PCB progettati per altri dispositivi a 14 piedini o display con configurazioni interne diverse (es. catodo comune).

D: Come controllo il punto decimale?

R: Il punto decimale (DP) è semplicemente un altro segmento LED, controllato dal proprio catodo (Piedino 6). Per illuminarlo, si collegano gli anodi comuni (Piedini 4/11) a una tensione positiva e si scarica corrente dal Piedino 6 a massa attraverso un'appropriata resistenza limitatrice di corrente o driver, proprio come qualsiasi altro segmento (A-G).