Scheda Tecnica Display LED LTC-4624JF - Altezza Cifra 0.4 Pollici - AlInGaP Giallo Arancio - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-4624JF è un modulo display LED ad alte prestazioni, a tre cifre e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica. La sua funzione principale è rappresentare visivamente dati numerici con elevata chiarezza e affidabilità. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) per i chip LED, che garantisce un'efficienza luminosa e una purezza del colore superiori rispetto alle tecnologie più datate come il GaAsP standard. Il mercato di riferimento include strumentazione industriale, apparecchiature di test e misura, sistemi POS (Point of Sale), cruscotti automobilistici (per display secondari o aftermarket) e qualsiasi sistema embedded che richieda un display numerico compatto, luminoso e di facile interfacciamento.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono fondamentali per la funzionalità del display. Il dispositivo utilizza chip AlInGaP su un substrato di GaAs non trasparente, che emettono nello spettro del giallo-arancio. LaIntensità Luminosa Media (Iv)è specificata da un minimo di 200 µcd a un valore tipico di 650 µcd con una corrente di prova standard di 1mA. Questa elevata luminosità, unita alla faccia grigia e ai segmenti bianchi, garantisce un contrasto e un aspetto dei caratteri eccellenti. LaLunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp)è tipicamente di 611 nm, con unaLunghezza d'Onda Dominante (λd)di 605 nm, posizionando saldamente l'emissione nella regione del giallo-arancio. LaLarghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ)è di circa 17 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. UnRapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosadi 2:1 (max) garantisce una ragionevole uniformità nella luminosità dei segmenti su tutto il display.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti operativi e le condizioni per un utilizzo affidabile. LaTensione Diretta per Segmento (VF)ha un valore tipico di 2.6V con una corrente diretta (IF) di 20mA, con un massimo di 2.6V. LaTensione Inversa per Segmentoè nominalmente un massimo di 5V. LaCorrente Diretta Continua per Segmentoè di 25 mA a 25°C, con un fattore di derating di 0.33 mA/°C per temperature ambiente superiori a 25°C. Per il funzionamento in impulso, è consentita unaCorrente Diretta di Piccodi 90 mA in condizioni specifiche (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms). LaCorrente Inversa per Segmento (IR)è un massimo di 100 µA alla piena tensione inversa di 5V.

2.3 Valori Limite Termici e Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. LaDissipazione di Potenza per Segmentonon deve superare i 70 mW. Il dispositivo è classificato per unIntervallo di Temperatura Operativada -35°C a +85°C, con un identicoIntervallo di Temperatura di Conservazione. Per il montaggio, la massimaTemperatura di Saldaturaè di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio del componente. Rispettare questi limiti è cruciale per l'affidabilità a lungo termine.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo èCategorizzato per Intensità Luminosa. Ciò significa che i LED vengono selezionati (binnati) in base alla loro emissione luminosa misurata in una condizione di prova standard (probabilmente IF=1mA). Questo consente ai progettisti di selezionare componenti con livelli di luminosità coerenti per la loro applicazione, prevenendo variazioni evidenti nell'intensità del display tra unità diverse o lotti di produzione. Sebbene il documento non dettagli codici bin specifici, questa pratica garantisce che sia rispettata un'intensità luminosa minima di 200 µcd.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include una sezione per leCurve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche. Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, tali grafici tipicamente illustrano la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF), la relazione tra intensità luminosa (Iv) e corrente diretta (IF), e come l'intensità luminosa varia con la temperatura ambiente. Queste curve sono preziose per i progettisti per ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata, gestendo al contempo la dissipazione di potenza e comprendendo le prestazioni in condizioni di temperatura non standard.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche

Il dispositivo presenta un'altezza della cifra di 0.4 pollici (10.0 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno dettagliato con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze sono generalmente ±0.25 mm salvo diversa specifica. Queste informazioni sono critiche per il design dell'impronta sul PCB e per garantire il corretto alloggiamento nell'involucro del prodotto finale.

5.2 Piedinatura e Schema di Collegamento

Il LTC-4624JF è un displaymultiplex ad anodo comune. Ha 15 piedini, sebbene non tutti siano utilizzati. Lo schema del circuito interno e la tabella di collegamento dei piedini mostrano come sono disposti i tre piedini di anodo comune (per la Cifra 1, Cifra 2 e Cifra 3) e i 14 catodi di segmento (A, B, C, D, E, F, G, DP, e i tre LED separati L1, L2, L3). Esiste un piedino di anodo comune dedicato (piedino 14) per i LED separati (L1, L2, L3). Questo design multiplexato consente il controllo di 3 cifre e indicatori aggiuntivi con un numero ridotto di pin I/O del microcontrollore.

6. Linee Guida per Saldatura e Montaggio

La linea guida principale fornita è il limite di temperatura di saldatura: un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è un parametro standard per la saldatura a rifusione. È cruciale seguire il profilo di rifusione raccomandato per i processi di saldatura senza piombo per prevenire danni termici ai chip LED o al package in plastica. Il dispositivo deve essere conservato entro il suo intervallo di temperatura specificato (-35°C a +85°C) in un ambiente asciutto prima dell'uso.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

Essendo un display multiplex ad anodo comune, richiede un circuito di pilotaggio esterno. Tipicamente, i piedini di anodo comune sono collegati al collettore (o drain) di transistor PNP (o MOSFET a canale P) comandati da un microcontrollore. I piedini catodo dei segmenti sono collegati a resistenze di limitazione di corrente e poi alle uscite di un IC driver di sink (come un registro a scorrimento 74HC595 o un driver LED dedicato) o direttamente a pin del microcontrollore con sufficiente capacità di sink di corrente. Il multiplexing si ottiene abilitando sequenzialmente l'anodo comune di una cifra alla volta mentre si presentano i dati di segmento per quella cifra, ciclando attraverso tutte le cifre abbastanza rapidamente da creare un'immagine persistente (tipicamente >60 Hz).

7.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Essenziale per evitare di superare la massima corrente diretta continua (25mA/segmento). Le resistenze devono essere calcolate in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (VF) e alla corrente desiderata.
• Frequenza di Multiplexing:Deve essere abbastanza alta da evitare sfarfallio visibile. Una frequenza di refresh di 100-200 Hz per cifra è comune.
• Corrente di Picco:In una configurazione multiplex, la corrente istantanea per segmento durante il suo breve tempo di accensione sarà più alta della corrente media. Assicurarsi che la corrente di picco non superi il valore nominale di 90mA per il ciclo di lavoro scelto.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni non centrali.
• Protezione ESD:I LED sono sensibili alle scariche elettrostatiche. Maneggiare con le opportune precauzioni ESD durante il montaggio.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione del LTC-4624JF è l'uso della tecnologiaAlInGaP. Rispetto ai tradizionali LED rossi GaAsP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore, il che significa un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio, o la stessa luminosità a potenza inferiore. Fornisce anche una migliore saturazione del colore e stabilità nel tempo e con la temperatura. Il design con faccia grigia/segmenti bianchi migliora il contrasto. La sua altezza cifra di 0.4 pollici offre un buon equilibrio tra dimensioni e leggibilità, posizionandosi tra display più piccoli da 0.3 pollici e quelli più grandi da 0.5 o 0.56 pollici.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo dei LED separati L1, L2, L3?

R: Sono indicatori LED individuali, separati dalle cifre a sette segmenti. Possono essere utilizzati come indicatori di stato, due punti in un display orario o altre funzioni simboliche, fornendo funzionalità aggiuntive oltre ai soli numeri.

D: Come calcolo il valore della resistenza di limitazione di corrente?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_alimentazione - VF) / I_desiderata. Per un'alimentazione di 5V, una VF di 2.6V e una corrente desiderata di 15mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ohm. Usa il valore standard più vicino (es. 150 o 180 Ohm).

D: Posso pilotare questo display senza multiplexing?

R: Tecnicamente sì, collegando tutti gli anodi comuni insieme e pilotando ogni catodo di segmento in modo indipendente. Tuttavia, ciò richiederebbe 11 linee di pilotaggio (8 segmenti + DP + 3 LED) invece del numero ridotto dello schema multiplex, rendendolo inefficiente per l'uso dei pin del microcontrollore.

D: Cosa significa "categorizzato per intensità luminosa" per il mio progetto?

R: Garantisce la coerenza della luminosità. Per applicazioni critiche dove l'uniformità dell'aspetto è vitale, è possibile specificare un codice bin più stretto al produttore, se disponibile. Per la maggior parte delle applicazioni, la categorizzazione standard è sufficiente.

10. Caso Pratico di Progetto e Utilizzo

Caso: Progettare una Visualizzazione Semplice per Voltmetro a 3 Cifre.Un microcontrollore con ADC misura una tensione. Il firmware converte la lettura in tre cifre BCD. Un interrupt del timer attiva una routine di multiplexing a 150 Hz. La routine: 1) Disabilita tutti i driver dell'anodo delle cifre. 2) Invia il pattern dei segmenti per la Cifra 1 al driver IC dei catodi. 3) Abilita il transistor per l'anodo della Cifra 1. 4) Attende un breve tempo. 5) Ripete per le Cifre 2 e 3. I LED separati (L1, L2, L3) potrebbero essere usati per indicare il fondo scala (es. mV, V, Auto-range). L'elevata luminosità e contrasto garantiscono la leggibilità in varie condizioni di illuminazione, in laboratorio o sul campo.

11. Introduzione al Principio Tecnologico

La tecnologia di base è ilLED AlInGaP. L'AlInGaP è un composto semiconduttore III-V in cui Alluminio, Indio, Gallio e Fosforo sono combinati in rapporti specifici per creare un materiale a bandgap diretto che emette luce nello spettro dal rosso al giallo-verde. Il "substrato di GaAs non trasparente" menzionato significa che il substrato di crescita assorbe parte della luce generata, ma lo strato attivo AlInGaP stesso è altamente efficiente. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, che in questo caso è giallo-arancio.

12. Tendenze e Contesto Tecnologico

Sebbene tecnologie di display più recenti come OLED e LCD ad alta risoluzione dominino l'elettronica di consumo, i display LED a sette segmenti rimangono molto rilevanti in contesti industriali, commerciali e embedded grazie alla loro estrema semplicità, robustezza, elevata luminosità, ampio intervallo di temperatura operativa e basso costo per applicazioni puramente numeriche. La tendenza all'interno di questo segmento è verso materiali più efficienti (come l'AlInGaP che sostituisce il GaAsP), dimensioni del package più ridotte, tensioni operative più basse e l'integrazione del circuito di pilotaggio. Tuttavia, l'architettura fondamentale multiplex ad anodo comune di moduli come il LTC-4624JF si è dimostrata straordinariamente efficace per decenni grazie alla sua semplicità elettrica e concettuale.