Scheda Tecnica Display LED LTS-4801KF - Altezza Cifra 0.4 Pollici - Colore Giallo-Arancio - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTS-4801KF è un display a sette segmenti a singola cifra, compatto e ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono una chiara lettura numerica. La sua funzione principale è fornire un output numerico visivo nei dispositivi elettronici. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia avanzata del chip LED in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), che offre luminosità ed efficienza superiori rispetto ai materiali tradizionali. Il mercato target include pannelli di controllo industriali, strumentazione, apparecchiature di test, elettronica di consumo e qualsiasi sistema embedded che richieda un display numerico affidabile e di facile lettura.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità di questo display. Ad una corrente di test standard di 20mA, l'intensità luminosa media (Iv) ha un valore tipico di 44.000 µcd (microcandele), con un valore minimo specificato di 27.520 µcd. Questa elevata luminosità garantisce un'ottima visibilità. La luce emessa è nello spettro giallo-arancio. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) è tipicamente di 611 nm, mentre la lunghezza d'onda dominante (λd) è tipicamente di 605 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di circa 17 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura e satura. Il display presenta una faccia grigia con segmenti bianchi, che contribuisce ad un elevato rapporto di contrasto per una migliore leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative per un uso affidabile. I valori massimi assoluti sono critici per la progettazione:

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 60 mA (in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua per Segmento:Massimo 25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C.
• Tensione Inversa per Segmento:Massimo 5 V.
• Tensione Diretta per Segmento (Vf):Tipicamente 2.6V, con un intervallo da 2.05V a 2.6V a IF=20mA.
• Corrente Inversa per Segmento (Ir):Massimo 100 µA a VR=5V.

Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i segmenti (per aree illuminate simili) è specificato con un massimo di 2:1, garantendo una luminosità uniforme sulla cifra.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +105°C e un intervallo di temperatura di conservazione da -35°C a +105°C. Questo ampio intervallo lo rende adatto all'uso in ambienti ostili. La riduzione della corrente diretta continua è una considerazione termica diretta per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità a lungo termine.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono categorizzati in base all'intensità luminosa. Ciò implica un sistema di binning in cui le unità vengono selezionate e vendute in base alla loro emissione luminosa misurata. Tipicamente, i bin sono definiti da intervalli di intensità luminosa (es. Bin A: 27.520-35.000 µcd, Bin B: 35.001-44.000 µcd). Questo consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano specifici requisiti di luminosità per la loro applicazione, garantendo coerenza nelle produzioni in serie. Sebbene non sia esplicitamente dettagliato per la lunghezza d'onda, tale categorizzazione è comune anche per la lunghezza d'onda dominante o di picco per mantenere la coerenza del colore.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene siano referenziati dati grafici specifici ("Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche"), le curve tipicamente incluse in tali schede tecniche sono cruciali per comprendere il comportamento del dispositivo oltre le specifiche puntuali. Queste generalmente includono:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente, aiutando a ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità e l'efficienza desiderate.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra come la luminosità diminuisca all'aumentare della temperatura, aspetto critico per applicazioni ad alta temperatura o potenza.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa su diverse lunghezze d'onda, confermando le caratteristiche del colore giallo-arancio.

I progettisti dovrebbero utilizzare queste curve per prevedere le prestazioni in condizioni non standard (correnti, temperature diverse) e per garantire che il display soddisfi i requisiti di visibilità per tutta la vita operativa del prodotto.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

L'LTS-4801KF è un componente a foro passante con una configurazione standard a 10 pin in fila singola. L'altezza della cifra è di 0.4 pollici (10.16mm). Il disegno delle dimensioni del package fornisce tutte le misure meccaniche critiche. Le tolleranze chiave includono: ±0.25mm (0.01") per la maggior parte delle dimensioni e una tolleranza di spostamento della punta del pin di +0.4mm. Lo schema di connessione dei pin è essenziale per un corretto layout del PCB:

• Pin 1: Catodo G
• Pin 2: Catodo F
• Pin 3: Anodo Comune
• Pin 4: Catodo E
• Pin 5: Catodo D
• Pin 6: Catodo D.P. (Punto Decimale)
• Pin 7: Catodo C
• Pin 8: Anodo Comune
• Pin 9: Catodo B
• Pin 10: Catodo A

Il dispositivo utilizza una configurazione ad anodo comune, il che significa che tutti gli anodi dei segmenti LED sono collegati internamente ai pin comuni (3 e 8). Per illuminare un segmento, il corrispondente pin catodo deve essere portato a livello basso (collegato a massa) mentre l'anodo comune è mantenuto a una tensione positiva attraverso una resistenza di limitazione della corrente.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica specifica le condizioni di saldatura per prevenire danni durante l'assemblaggio: il componente può essere sottoposto a saldatura ad onda o manuale a condizione che la temperatura del saldatore a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio non superi i 260°C per più di 3 secondi. In alternativa, la temperatura dell'unità stessa durante l'assemblaggio non deve superare la sua massima temperatura nominale. Per l'assemblaggio moderno, se si utilizza la saldatura a rifusione, deve essere utilizzato un profilo adatto per componenti a foro passante con limiti termici simili. È un package senza piombo conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Durante lo stoccaggio e l'assemblaggio devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione ESD (Scarica Elettrostatica).

7. Informazioni su Imballaggio e Ordine

Il numero di parte è LTS-4801KF. Il suffisso "KF" probabilmente denota dettagli specifici del package o della finitura dei terminali. Sebbene i dettagli esatti dell'imballaggio (rullo, tubo, vassoio) e le quantità non siano specificati nell'estratto fornito, l'imballaggio tipico per tali display è in tubi o vassoi antistatici. La revisione della scheda tecnica è la C e la data di efficacia è il 24/06/2010, che dovrebbe essere verificata per le specifiche attuali.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi dispositivo che richieda una singola cifra numerica. Applicazioni comuni includono: misuratori da pannello per tensione, corrente o temperatura; orologi e timer digitali; tabelloni segnapunti; controlli per elettrodomestici (forni, microonde); indicatori sul cruscotto automobilistico (es. posizione del cambio); e display di stato per apparecchiature industriali.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni connessione dell'anodo comune. Il valore della resistenza è calcolato usando R = (Valimentazione - Vf) / If, dove Vf è la tensione diretta (~2.6V) e If è la corrente diretta desiderata (max 25mA continua). Usando un'alimentazione a 5V, R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohm.
• Multiplexing:Per display multi-cifra che utilizzano componenti simili, è possibile utilizzare il multiplexing per controllare più cifre con meno pin I/O. Poiché questo è un display ad anodo comune, il multiplexing implica abilitare (alimentare) sequenzialmente l'anodo comune di una cifra alla volta mentre si presentano i dati del segmento per quella cifra sulle linee catodo.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.
• Controllo della Luminosità:La luminosità può essere regolata variando la corrente diretta (entro i limiti) o utilizzando la modulazione di larghezza di impulso (PWM) sui segnali di pilotaggio.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

I principali fattori di differenziazione dell'LTS-4801KF sono l'uso della tecnologia AlInGaP e scelte progettuali specifiche. Rispetto ai vecchi display LED in GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente, o luminosità equivalente a potenza inferiore. La combinazione faccia grigia/segmenti bianchi è ottimizzata per un alto contrasto. La sua altezza cifra di 0.4 pollici riempie una nicchia specifica tra display più piccoli (0.3") e più grandi (0.5", 0.56"). I due pin anodo comune (3 e 8) forniscono flessibilità di progettazione e possono aiutare a bilanciare la distribuzione della corrente.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra anodo comune e catodo comune?

R: In un display ad anodo comune, tutti gli anodi sono collegati insieme. Si applica una tensione positiva al pin comune e si porta a massa il catodo del segmento che si desidera accendere. In un display a catodo comune, tutti i catodi sono collegati insieme. Si porta a massa il pin comune e si applica una tensione positiva all'anodo del segmento che si desidera accendere. L'LTS-4801KF è di tipo ad anodo comune.

D: Posso pilotare questo display direttamente da un pin di un microcontrollore?

R: No. Un pin di un microcontrollore tipicamente non può erogare o assorbire i 20-25mA richiesti per segmento (e molto di più se più segmenti sono accesi simultaneamente su un anodo comune). È necessario utilizzare un circuito di pilotaggio, come un array di transistor (es. ULN2003) per commutare gli anodi comuni e possibilmente i catodi dei segmenti, con appropriate resistenze di limitazione della corrente.

D: Cosa significa "Rapporto di Corrispondenza Intensità Luminosa 2:1"?

R: Significa che il segmento meno luminoso in una cifra accesa non sarà meno della metà della luminosità del segmento più luminoso. Ciò garantisce uniformità visiva sul numero visualizzato.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un funzionamento continuo alla massima corrente continua (25mA/segmento) e ad alte temperature ambiente, è necessaria un'attenta considerazione del layout del PCB come dissipatore di calore a causa della riduzione della dissipazione di potenza. Nella maggior parte delle applicazioni tipiche a correnti inferiori o con multiplexing, non è necessario alcun dissipatore aggiuntivo.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Si consideri la progettazione di un semplice termometro digitale che visualizza una singola cifra (es. le decine). Il microcontrollore legge un sensore di temperatura, elabora i dati e determina quale cifra (0-9) visualizzare. Viene utilizzato un circuito di pilotaggio come un IC driver MAX7219 o un circuito a transistor discreti. Il microcontrollore invia un codice BCD (Binary-Coded Decimal) o una mappa diretta dei segmenti al driver. Il driver, a sua volta, fornisce i corretti segnali bassi sui pin catodo A-G e D.P. mentre alimenta il pin anodo comune. Una resistenza di limitazione della corrente è posta in serie alla connessione dell'anodo comune. L'elevata luminosità del display AlInGaP garantisce che la temperatura sia leggibile anche in una stanza ben illuminata.

12. Introduzione al Principio Tecnico

L'LTS-4801KF si basa sull'elettroluminescenza dei semiconduttori. Il materiale AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) è un semiconduttore a bandgap diretto. Quando polarizzato direttamente (tensione positiva applicata all'anodo rispetto al catodo), elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, giallo-arancio (~605-611 nm). Il substrato di GaAs non trasparente aiuta a migliorare il contrasto assorbendo la luce parassita. I sette segmenti sono singoli chip LED o disposizioni di chip cablati su pin catodo separati ma che condividono le connessioni anodo comuni, consentendo il controllo indipendente per formare caratteri numerici.

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

Sebbene i display LED a sette segmenti rimangano una soluzione robusta ed economica per la visualizzazione numerica, il panorama più ampio della tecnologia dei display si è evoluto. Le tendenze includono un passaggio verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, moduli multi-cifra ad alta densità e l'integrazione di driver e controller nel package del display. Le tecnologie OLED (Organic LED) e LCD (Liquid Crystal Display) avanzate offrono alternative con diversi compromessi in termini di consumo energetico, angolo di visione e personalizzabilità. Tuttavia, per applicazioni che richiedono estrema affidabilità, funzionamento in un ampio intervallo di temperature, elevata luminosità e semplicità, i display a segmenti LED discreti come l'LTS-4801KF continuano ad essere una scelta preferita. L'uso dell'AlInGaP rappresenta un progresso rispetto ai vecchi materiali LED, offrendo una migliore efficienza e stabilità del colore.