Scheda Tecnica Display LED LTC-561JG - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-561JG è un modulo display a sette segmenti tripla cifra ad alte prestazioni e basso consumo. La sua applicazione principale è in dispositivi che richiedono una lettura numerica chiara e luminosa, come apparecchiature di test, pannelli di controllo industriali, strumentazione ed elettronica di consumo. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i chip LED, che garantisce un'efficienza luminosa e una purezza del colore superiori rispetto ai materiali tradizionali.

Il display presenta un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.2 mm), offrendo un'ottima leggibilità. È progettato con una configurazione ad anodo comune multiplexata, che semplifica il circuito di pilotaggio quando interfacciato con microcontrollori o driver per display. Un obiettivo chiave del design è stato ottenere prestazioni eccellenti a correnti di pilotaggio molto basse, rendendolo adatto per applicazioni alimentate a batteria o sensibili al consumo energetico. I segmenti sono continui e uniformi, e il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa per garantire la coerenza nei lotti di produzione.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità di questo display. Ad una corrente di test standard di 1mA per segmento, l'intensità luminosa media (Iv) ha un valore tipico di 577 µcd, con un valore minimo specificato di 200 µcd. Ciò garantisce che il display sia sufficientemente luminoso per la maggior parte delle condizioni di illuminazione interna. L'emissione luminosa è caratterizzata da una lunghezza d'onda di picco (λp) di 571 nm e una lunghezza d'onda dominante (λd) di 572 nm, collocandolo saldamente nella regione del verde puro dello spettro visibile. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm, indicando un'emissione di colore relativamente stretta e ben definita.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono i limiti operativi e i requisiti di alimentazione. I valori massimi assoluti forniscono i limiti per un funzionamento sicuro: una dissipazione di potenza massima di 70 mW per segmento, una corrente diretta di picco di 60 mA (in condizioni pulsate con ciclo di lavoro 1/10), e una corrente diretta continua di 25 mA a 25°C, che si riduce linearmente di 0.33 mA/°C al di sopra di tale temperatura. La tensione inversa massima per segmento è di 5V.

In condizioni operative tipiche (Ta=25°C), la tensione diretta (Vf) per segmento è di 2.6V ad una corrente di pilotaggio di 20mA. Una caratteristica chiave evidenziata nella scheda tecnica sono le eccellenti caratteristiche a bassa corrente del dispositivo; è testato e selezionato per funzionare bene con una corrente di pilotaggio bassa fino a 1mA per segmento, il che riduce significativamente il consumo energetico complessivo del sistema. La corrente inversa (Ir) è specificata con un massimo di 100 µA alla piena tensione inversa di 5V.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +105°C e un identico intervallo di temperatura di conservazione. Questo ampio intervallo lo rende adatto all'uso in ambienti ostili, dai congelatori industriali alle apparecchiature vicino a fonti di calore. La scheda tecnica fornisce anche specifiche indicazioni per la saldatura: il componente può essere sottoposto a saldatura a onda o a rifusione con la temperatura a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio non superiore a 260°C per 3 secondi. Questa informazione è fondamentale per l'assemblaggio del PCB per prevenire danni termici ai chip LED o al package plastico.

3. Sistema di Binning e Abbinamento

Il LTC-561JG è categorizzato per intensità luminosa. Ciò significa che le unità vengono testate e suddivise in lotti (bin) in base alla loro emissione luminosa misurata in una condizione di test standard (tipicamente 1mA). Questo processo di binning garantisce che i progettisti ricevano display con livelli di luminosità coerenti, il che è vitale per display multi-cifra o prodotti in cui più unità sono utilizzate affiancate. La scheda tecnica specifica un rapporto di abbinamento dell'intensità luminosa (per area illuminata simile) massimo di 2:1. Questo rapporto definisce la variazione ammissibile di luminosità tra i segmenti di un singolo dispositivo, garantendo uniformità visiva tra le cifre visualizzate.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva mostra la relazione non lineare tra la corrente che attraversa il LED e la tensione ai suoi capi. È essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questo grafico mostra come la luminosità aumenti con la corrente di pilotaggio. Tipicamente è sub-lineare, il che significa che l'efficienza diminuisce a correnti molto elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra la riduzione termica dell'emissione luminosa. All'aumentare della temperatura, l'efficienza luminosa generalmente diminuisce.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco stretto attorno a 571-572 nm.

Queste curve permettono agli ingegneri di ottimizzare le condizioni di pilotaggio per una specifica applicazione, bilanciando luminosità, consumo energetico e longevità del dispositivo.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il package è di tipo through-hole standard. Tutte le dimensioni critiche sono fornite in millimetri. Le tolleranze per la maggior parte delle dimensioni sono ±0.25 mm, garantendo la compatibilità con layout PCB e zoccoli standard. Una nota specifica menziona una tolleranza di spostamento della punta del pin di +0.4 mm, importante per le apparecchiature di inserimento automatico.

5.2 Pinout e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 12 pin. Lo schema del circuito interno mostra che è un display ad anodo comune multiplexato. Le tre cifre condividono i catodi dei segmenti, e ogni cifra ha il proprio pin anodo comune (pin 12, 9 e 8 rispettivamente per Cifra 1, 2 e 3). Ciò permette al microcontrollore di illuminare una cifra alla volta attivando il suo anodo e facendo scorrere corrente attraverso gli appropriati pin catodo dei segmenti. Le connessioni dei pin sono: 1:E, 2:D, 3:DP (Punto Decimale), 4:C, 5:G, 6:NC (Nessuna Connessione), 7:B, 8:Anodo Cifra 3, 9:Anodo Cifra 2, 10:F, 11:A, 12:Anodo Cifra 1.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Come menzionato nelle specifiche termiche, la temperatura massima di saldatura consentita è di 260°C per 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. È cruciale rispettare questo limite per prevenire la deformazione del package plastico o il cedimento dei bond interni. Per la saldatura a rifusione, è consigliato un profilo con una temperatura di picco inferiore a 260°C e un tempo limitato sopra il punto di liquidus. Per la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata con un tempo di contatto minimo. Il dispositivo dovrebbe essere conservato nella sua originale busta barriera all'umidità fino all'uso per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del \"popcorning\" durante la rifusione.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Il design ad anodo comune multiplexato richiede un circuito di pilotaggio. Ciò tipicamente coinvolge l'uso di un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o un driver IC dedicato per display LED (come il MAX7219 o TM1637). Il driver abiliterà sequenzialmente l'anodo di ogni cifra (tramite un transistor di commutazione) mentre invia il pattern per i segmenti che devono essere accesi su quella cifra. È richiesta una resistenza di limitazione della corrente in serie con ogni linea catodo del segmento (o integrata nel driver IC). Il valore di questa resistenza è calcolato in base alla corrente di segmento desiderata e alla tensione diretta del LED. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V e una corrente desiderata di 5mA: R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480Ω (si utilizzerebbe una resistenza standard da 470Ω).

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Frequenza di Refresh:In modalità multiplex, la frequenza di refresh deve essere abbastanza alta (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile.
• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre resistenze di limitazione della corrente. Pilotare i LED direttamente da un pin di un microcontrollore può danneggiare sia il LED che il microcontrollore.
• Sequenza di Alimentazione:Evitare di applicare tensione inversa o di superare i valori massimi assoluti.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso, ma la posizione di montaggio dovrebbe comunque essere considerata rispetto alla tipica linea di vista dell'utente.

8. Confronto Tecnico e Vantaggi

Il principale elemento di differenziazione del LTC-561JG è l'uso della tecnologia AlInGaP per l'emissione verde. Rispetto a tecnologie più datate come il GaP (Fosfuro di Gallio), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in display più luminosi a parità di corrente, o luminosità equivalente a potenza inferiore. Il \"basso requisito di potenza\" e la capacità di operare fino a 1mA per segmento sono dirette conseguenze di questo vantaggio materiale. Inoltre, la costruzione con \"faccia grigia e segmenti bianchi\" migliora il rapporto di contrasto, facendo risaltare più chiaramente i segmenti verdi accesi sullo sfondo, specialmente in condizioni di luce ambiente elevata.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la corrente minima necessaria per vedere un display visibile?

R: Il dispositivo è caratterizzato fino a 1mA per segmento, che produrrà un'emissione visibile (minimo 200 µcd). Per applicazioni a bassissima potenza, correnti nell'intervallo 1-2mA sono utilizzabili.

D: Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 3.3V?

R: Sì. La tensione diretta tipica è 2.6V. Con un'alimentazione di 3.3V, ci sono 0.7V ai capi della resistenza di limitazione, il che è sufficiente per una regolazione stabile della corrente a correnti basse o moderate (es. 5-10mA).

D: Perché c'è un pin \"Nessuna Connessione\" (Pin 6)?

R: Questo è comune nei package dei display per mantenere un numero di pin e un footprint standard tra diverse varianti di prodotto (es. con o senza punto decimale, colori diversi). Fornisce stabilità meccanica ma non deve essere connesso elettricamente.

D: Come posso ottenere una luminosità uniforme su tutte e tre le cifre?

R: In funzionamento multiplex, assicurarsi che il tempo di accensione (ciclo di lavoro) sia uguale per ogni cifra. Inoltre, utilizzare le informazioni di binning dell'intensità luminosa; specificare un lotto (bin) stretto al proprio fornitore aiuta.

10. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

Scenario: Display per Multimetro Portatile

Un progettista sta creando un multimetro digitale portatile. I requisiti chiave sono: alimentazione a batteria (9V), leggibilità chiara in esterno/interno e basso consumo energetico per una maggiore durata della batteria. Il LTC-561JG è un candidato ideale. Il progettista sceglie di pilotare ogni segmento a 2mA. Utilizzando un driver IC multiplexato alimentato dalla batteria da 9V (ridotta a 5V per la logica), si può calcolare il consumo di corrente medio per un display completamente acceso \"888\". Con 3 cifre * 7 segmenti = 21 segmenti accesi, ma a causa del multiplexing, solo una cifra è accesa alla volta. La corrente di picco per cifra è 7 segmenti * 2mA = 14mA. Con un ciclo di lavoro di 1/3, la corrente media è ~4.7mA. Aggiungendo la corrente di riposo del driver, il totale è ben al di sotto di 10mA, permettendo centinaia di ore di funzionamento con una batteria standard da 9V. L'alta luminosità e il contrasto garantiscono la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

11. Principio di Funzionamento

Il dispositivo opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 2.05V per questo dispositivo AlInGaP), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p si ricombinano nella regione attiva. Nell'AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni nella gamma di lunghezze d'onda del verde (intorno a 572 nm). Ciascuno dei sette segmenti (da A a G) e il punto decimale (DP) contengono uno o più di questi chip LED. Nella configurazione ad anodo comune, tutti gli anodi dei LED per una cifra specifica sono connessi internamente. Per accendere un segmento, il suo catodo è collegato a una tensione più bassa (massa attraverso una resistenza) mentre l'anodo comune della sua cifra è collegato a una tensione di alimentazione positiva.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i display a sette segmenti rimangano onnipresenti per le letture numeriche, la tecnologia LED sottostante continua ad evolversi. L'AlInGaP rappresenta un sistema di materiali maturo e altamente efficiente per LED rossi, arancioni, ambra e verdi. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display includono uno spostamento verso micro-LED basati interamente su silicio e un'ulteriore miniaturizzazione. Tuttavia, per display a cifre di medie dimensioni through-hole, l'AlInGaP offre un eccellente equilibrio tra prestazioni, affidabilità e costo. La tendenza verso un minor consumo energetico in tutti i dispositivi elettronici si allinea perfettamente con la capacità di questo display di operare a correnti molto basse. Inoltre, la conformità RoHS (package senza piombo) menzionata nella scheda tecnica riflette la tendenza dell'intero settore verso processi di produzione ecologici.