Scheda Tecnica Display LED LTC-5689KD - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Iper Rosso (650nm) - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-5689KD è un modulo display LED ad alte prestazioni, a tre cifre e sette segmenti, progettato per applicazioni che richiedono una chiara visualizzazione numerica. Presenta un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.2 mm), garantendo un'ottima visibilità. Il display utilizza chip LED avanzati in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) di tipo IPER ROSSO, cresciuti su substrato di GaAs. Questa tecnologia è scelta per la sua alta efficienza e la superiore purezza del colore nello spettro del rosso. Il dispositivo presenta un aspetto ad alto contrasto con facciata nera e segmenti bianchi, migliorando la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. È categorizzato per intensità luminosa ed è fornito in un package senza piombo conforme alle direttive RoHS, rendendolo adatto per progetti elettronici moderni con considerazioni ambientali.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il LTC-5689KD offre diversi vantaggi distintivi che lo rendono una scelta affidabile per i progettisti:

• Prestazioni Ottiche:Offre elevata luminosità e alto contrasto, assicurando che il display sia facilmente leggibile. Vanta un ampio angolo di visione, rendendolo adatto per applicazioni in cui l'osservatore potrebbe non essere direttamente di fronte al display.
• Efficienza Energetica:Ha un basso requisito di potenza, il che è vantaggioso per dispositivi alimentati a batteria o attenti al consumo energetico.
• Estetica e Qualità Costruttiva:Presenta segmenti uniformi e continui, contribuendo a un eccellente aspetto dei caratteri senza interruzioni visive o spazi vuoti nei segmenti accesi. La costruzione a stato solido garantisce alta affidabilità e lunga durata operativa.
• Flessibilità di Progettazione:La configurazione ad anodo comune multiplexata semplifica il circuito di pilotaggio per display multi-cifra, riducendo il numero di pin I/O del microcontrollore richiesti.
• Garanzia di Qualità:I dispositivi sono categorizzati (binati) per intensità luminosa, consentendo una corrispondenza di luminosità uniforme quando più display sono utilizzati in un unico assemblaggio.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato far funzionare il display in queste condizioni.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA (in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms).
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +105°C.
• Condizioni di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a 260°C per 3 secondi, misurata 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media (Iv):Varia da 320 μcd (minimo) a 1250 μcd (massimo), con un valore tipico fornito, quando pilotato a una corrente diretta (IF) di 1 mA.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp):650 nm (a IF=20mA). Questo definisce il punto colore dell'emissione IPER ROSSA.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm (a IF=20mA), indicando la purezza spettrale.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λd):639 nm (a IF=20mA).
• Tensione Diretta per Chip (VF):Tipicamente 2.60V, con un intervallo da 2.10V a 2.60V a IF=20mA. Il progetto del circuito deve tenere conto di questa variazione.
• Corrente Inversa per Segmento (IR):Massimo 100 μA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; è vietato il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per segmenti all'interno di un'area luminosa simile a IF=1mA, garantendo uniformità.
• Diafonia (Cross Talk):La specifica è inferiore all'1.0%, minimizzando l'illuminazione indesiderata dei segmenti adiacenti.

3. Informazioni Meccaniche e sul Package

3.1 Dimensioni e Tolleranze del Package

Il disegno meccanico fornisce le dimensioni critiche per il layout del PCB e il design dell'involucro. Tutte le dimensioni primarie sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25mm salvo diversa indicazione. Note chiave per l'assemblaggio includono: materiale estraneo o bolle su un segmento non devono superare i 10 mils; la flessione del riflettore deve essere inferiore all'1% della sua lunghezza; la contaminazione da inchiostro sulla superficie deve essere inferiore a 20 mils. La tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0.4 mm. Per una saldatura affidabile, è consigliato un diametro del foro PCB di 1.0 mm.

3.2 Configurazione dei Pin e Circuito Interno

Il display ha una configurazione a 14 pin. È di tipo ad anodo comune multiplexato. Il pinout è il seguente: i Pin 1-7 sono i catodi per i segmenti da A a G, rispettivamente. Il Pin 8 è il catodo comune per i punti decimali DP1, DP2 e DP3. I Pin 9, 10 e 11 sono gli anodi comuni per le cifre 3, 2 e 1, rispettivamente. Il Pin 12 è l'anodo comune per i punti decimali DP4 e DP5. I Pin 13 e 14 sono i catodi per DP5 e DP4, rispettivamente. Lo schema del circuito interno mostra chiaramente come le tre cifre e i cinque punti decimali sono interconnessi, il che è essenziale per progettare la corretta sequenza di pilotaggio multiplexata.

4. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

4.1 Precauzioni Critiche per l'Applicazione

Il rispetto di queste linee guida è cruciale per un funzionamento affidabile:

• Limiti Operativi:Non superare mai i valori massimi assoluti per corrente, potenza o temperatura, poiché ciò causerebbe un grave degrado dell'emissione luminosa o un guasto catastrofico.
• Progettazione del Circuito di Pilotaggio:È fortemente raccomandato il pilotaggio a corrente costante per mantenere una luminosità uniforme e una lunga durata. Il circuito deve essere progettato per accogliere l'intero intervallo di tensione diretta (VF) specificato. È obbligatoria la protezione contro tensioni inverse e picchi transitori durante l'accensione/spegnimento per prevenire danni.
• Gestione Termica:La corrente di pilotaggio deve essere ridotta in base alla massima temperatura ambiente nell'ambiente applicativo per prevenire il surriscaldamento.
• Fattori Ambientali:Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa sul display. Non applicare forza meccanica al corpo del display durante l'assemblaggio.
• Uso con Sovrapposizioni:Se viene applicata una pellicola con stampa/pattern con adesivo sensibile alla pressione, evitare che prema direttamente contro un pannello frontale, poiché una forza esterna potrebbe causarne lo spostamento.
• Corrispondenza Multi-Display:Per assemblaggi che utilizzano due o più display, selezionare unità dello stesso bin di intensità luminosa per garantire un aspetto uniforme.
• Test di Sollecitazione Meccanica:Se il prodotto finale richiede test di caduta o vibrazione, le condizioni devono essere valutate in anticipo per garantire la compatibilità del display.

4.2 Condizioni di Stoccaggio

Uno stoccaggio corretto preserva la saldabilità e le prestazioni del display. Le condizioni di stoccaggio consigliate, mentre il prodotto è nella sua confezione originale a barriera di umidità, sono una temperatura compresa tra 5°C e 30°C con umidità relativa inferiore al 60% RH. Se queste condizioni non sono soddisfatte, o se la busta barriera viene aperta per più di sei mesi, i pin potrebbero ossidarsi. In tali casi, potrebbe essere necessaria una nuova placcatura e una nuova selezione prima dell'uso. Si consiglia di gestire l'inventario per evitare lo stoccaggio a lungo termine e consumare i prodotti prontamente.

5. Curve di Prestazione e Analisi delle Caratteristiche

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche essenziali per un'analisi di progetto dettagliata. Sebbene i grafici specifici non siano riprodotti nel testo, tipicamente includono:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione tra la corrente di pilotaggio e la caduta di tensione attraverso il chip LED, cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Illustra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente di pilotaggio, aiutando a selezionare il punto operativo appropriato per la luminosità desiderata.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura, informando le decisioni di progettazione termica.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, confermando le lunghezze d'onda di picco e dominante e la larghezza a mezza altezza spettrale.

Queste curve permettono agli ingegneri di prevedere le prestazioni in condizioni non standard (correnti o temperature diverse) e di ottimizzare il progetto per efficienza e affidabilità.

6. Scenari Applicativi Tipici e Note di Progetto

Il LTC-5689KD è destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari inclusi dispositivi per l'automazione d'ufficio, apparecchiature di comunicazione ed elettrodomestici. La sua chiara visualizzazione numerica lo rende adatto per:

• Apparecchiature di test e misurazione (multimetri, alimentatori).
• Pannelli di controllo industriali e timer.
• Elettrodomestici come forni a microonde, ricevitori audio o sistemi di controllo climatico.
• Terminali di vendita e display informativi.

Nota di Progetto:Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe influire sulla sicurezza (es. aviazione, dispositivi medici, controlli di trasporto), è necessaria una consultazione pre-applicazione per valutarne l'idoneità. Il firmware del microcontrollore di pilotaggio deve implementare una corretta routine di multiplexing che attivi sequenzialmente gli anodi comuni (pin 9, 10, 11, 12) mentre porta a livello basso i corrispondenti catodi di segmento per illuminare i segmenti desiderati per ciascuna cifra. L'effetto di persistenza della visione crea l'illusione che tutte le cifre siano continuamente accese.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard in GaAsP o GaP, i chip IPER ROSSI in AlInGaP del LTC-5689KD offrono un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in una maggiore luminosità a parità di corrente di pilotaggio. Il colore è un rosso più profondo e saturo (picco a 650nm) rispetto al rosso-arancio dei LED rossi standard. Il design ad anodo comune multiplexato è un differenziatore chiave rispetto ai display a pilotaggio statico, offrendo una riduzione significativa dei pin di pilotaggio richiesti (da 26+ per il pilotaggio statico a 14 per quello multiplexato), semplificando il layout del PCB e riducendo i requisiti di risorse del microcontrollore, sebbene a costo di richiedere una routine di pilotaggio a scansione dedicata.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo del binning dell'intensità luminosa?

R: Il binning garantisce la coerenza. Quando più display sono utilizzati fianco a fianco, selezionare dallo stesso bin garantisce una differenza visibile minima nella luminosità tra le unità, creando un aspetto professionale e uniforme.

D: Perché è raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante?

R: La tensione diretta del LED (VF) ha una tolleranza (es. da 2.1V a 2.6V). Una sorgente a tensione costante causerebbe una variazione significativa della corrente (e quindi della luminosità) da un segmento o display all'altro. Una sorgente a corrente costante garantisce che scorra la stessa corrente indipendentemente dalla variazione di VF, assicurando una luminosità uniforme.

D: Posso pilotare questo display direttamente con un pin di un microcontrollore a 5V?

R: No. È necessario utilizzare una resistenza di limitazione della corrente o, preferibilmente, un circuito integrato di pilotaggio a corrente costante dedicato. Collegare direttamente un pin a 5V a un catodo di segmento (con l'anodo alimentato) probabilmente supererebbe la corrente continua massima assoluta (25mA) e distruggerebbe il LED. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla VF del LED e alla corrente diretta desiderata (IF).

D: Cosa significa "riduzione lineare da 25°C" per la corrente diretta continua?

R: Significa che per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente sopra i 25°C, la corrente continua massima consentita diminuisce di 0.28 mA. Ad esempio, a 50°C (25°C in più), la corrente massima sarebbe 25 mA - (25 * 0.28 mA) = 25 mA - 7 mA = 18 mA per segmento.

Terminologia delle specifiche LED

Spiegazione completa dei termini tecnici LED

Prestazioni fotoelettriche

Termine	Unità/Rappresentazione	Spiegazione semplice	Perché importante
Efficienza luminosa	lm/W (lumen per watt)	Uscita luce per watt di elettricità, più alto significa più efficiente energeticamente.	Determina direttamente il grado di efficienza energetica e il costo dell'elettricità.
Flusso luminoso	lm (lumen)	Luce totale emessa dalla sorgente, comunemente chiamata "luminosità".	Determina se la luce è abbastanza brillante.
Angolo di visione	° (gradi), es. 120°	Angolo in cui l'intensità luminosa scende alla metà, determina la larghezza del fascio.	Influisce sulla gamma di illuminazione e uniformità.
CCT (Temperatura colore)	K (Kelvin), es. 2700K/6500K	Calore/freschezza della luce, valori più bassi giallastri/caldi, più alti biancastri/freddi.	Determina l'atmosfera di illuminazione e scenari adatti.
CRI / Ra	Senza unità, 0–100	Capacità di riprodurre accuratamente i colori degli oggetti, Ra≥80 è buono.	Influisce sull'autenticità del colore, utilizzato in luoghi ad alta richiesta come centri commerciali, musei.
SDCM	Passi ellisse MacAdam, es. "5 passi"	Metrica di consistenza del colore, passi più piccoli significano colore più consistente.	Garantisce colore uniforme attraverso lo stesso lotto di LED.
Lunghezza d'onda dominante	nm (nanometri), es. 620nm (rosso)	Lunghezza d'onda corrispondente al colore dei LED colorati.	Determina la tonalità di LED monocromatici rossi, gialli, verdi.
Distribuzione spettrale	Curva lunghezza d'onda vs intensità	Mostra la distribuzione dell'intensità attraverso le lunghezze d'onda.	Influisce sulla resa cromatica e qualità del colore.

Parametri elettrici

Termine	Simbolo	Spiegazione semplice	Considerazioni di progettazione
Tensione diretta	Vf	Tensione minima per accendere il LED, come "soglia di avvio".	La tensione del driver deve essere ≥Vf, le tensioni si sommano per LED in serie.
Corrente diretta	If	Valore di corrente per il normale funzionamento del LED.	Solitamente azionamento a corrente costante, la corrente determina luminosità e durata.
Corrente di impulso massima	Ifp	Corrente di picco tollerabile per brevi periodi, utilizzata per dimmerazione o lampeggio.	La larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro devono essere rigorosamente controllati per evitare danni.
Tensione inversa	Vr	Tensione inversa massima che il LED può sopportare, oltre può causare rottura.	Il circuito deve prevenire connessione inversa o picchi di tensione.
Resistenza termica	Rth (°C/W)	Resistenza al trasferimento di calore dal chip alla saldatura, più bassa è meglio.	Alta resistenza termica richiede dissipazione termica più forte.
Immunità ESD	V (HBM), es. 1000V	Capacità di resistere a scariche elettrostatiche, più alto significa meno vulnerabile.	Sono necessarie misure antistatiche in produzione, specialmente per LED sensibili.

Gestione termica e affidabilità

Termine	Metrica chiave	Spiegazione semplice	Impatto
Temperatura di giunzione	Tj (°C)	Temperatura operativa effettiva all'interno del chip LED.	Ogni riduzione di 10°C può raddoppiare la durata; troppo alta causa decadimento della luce, spostamento del colore.
Deprezzamento del lumen	L70 / L80 (ore)	Tempo affinché la luminosità scenda al 70% o 80% dell'iniziale.	Definisce direttamente la "durata di servizio" del LED.
Manutenzione del lumen	% (es. 70%)	Percentuale di luminosità trattenuta dopo il tempo.	Indica la ritenzione della luminosità su uso a lungo termine.
Spostamento del colore	Δu′v′ o ellisse MacAdam	Grado di cambiamento del colore durante l'uso.	Influisce sulla consistenza del colore nelle scene di illuminazione.
Invecchiamento termico	Degradazione del materiale	Deterioramento dovuto ad alta temperatura a lungo termine.	Può causare calo di luminosità, cambio colore o guasto a circuito aperto.

Imballaggio e materiali

Termine	Tipi comuni	Spiegazione semplice	Caratteristiche e applicazioni
Tipo di imballaggio	EMC, PPA, Ceramica	Materiale di alloggiamento che protegge il chip, fornisce interfaccia ottica/termica.	EMC: buona resistenza al calore, basso costo; Ceramica: migliore dissipazione termica, vita più lunga.
Struttura del chip	Frontale, Flip Chip	Disposizione degli elettrodi del chip.	Flip chip: migliore dissipazione termica, maggiore efficienza, per alta potenza.
Rivestimento al fosforo	YAG, Silicato, Nitruro	Copre il chip blu, converte una parte in giallo/rosso, mescola a bianco.	Diversi fosfori influenzano efficienza, CCT e CRI.
Lente/Ottica	Piana, Microlente, TIR	Struttura ottica sulla superficie che controlla la distribuzione della luce.	Determina l'angolo di visione e la curva di distribuzione della luce.

Controllo qualità e binning

Termine	Contenuto di binning	Spiegazione semplice	Scopo
Bin del flusso luminoso	Codice es. 2G, 2H	Raggruppato per luminosità, ogni gruppo ha valori lumen min/max.	Garantisce luminosità uniforme nello stesso lotto.
Bin di tensione	Codice es. 6W, 6X	Raggruppato per intervallo di tensione diretta.	Facilita l'abbinamento del driver, migliora l'efficienza del sistema.
Bin del colore	Ellisse MacAdam 5 passi	Raggruppato per coordinate colore, garantendo un intervallo ristretto.	Garantisce consistenza del colore, evita colore non uniforme all'interno del dispositivo.
Bin CCT	2700K, 3000K ecc.	Raggruppato per CCT, ognuno ha corrispondente intervallo di coordinate.	Soddisfa diversi requisiti CCT della scena.

Test e certificazione

Termine	Standard/Test	Spiegazione semplice	Significato
LM-80	Test di manutenzione del lumen	Illuminazione a lungo termine a temperatura costante, registrando il decadimento della luminosità.	Utilizzato per stimare la vita LED (con TM-21).
TM-21	Standard di stima della vita	Stima la vita in condizioni reali basandosi sui dati LM-80.	Fornisce una previsione scientifica della vita.
IESNA	Società di ingegneria dell'illuminazione	Copre metodi di test ottici, elettrici, termici.	Base di test riconosciuta dal settore.
RoHS / REACH	Certificazione ambientale	Garantisce nessuna sostanza nociva (piombo, mercurio).	Requisito di accesso al mercato a livello internazionale.
ENERGY STAR / DLC	Certificazione di efficienza energetica	Certificazione di efficienza energetica e prestazioni per l'illuminazione.	Utilizzato negli appalti pubblici, programmi di sussidi, migliora la competitività.