Scheda Tecnica Display LED LTC-4624JD - Altezza Cifra 0.4 pollici - Iper Rosso - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-4624JD è un modulo di visualizzazione numerica compatta e ad alte prestazioni a tre cifre, progettato per applicazioni che richiedono letture numeriche nitide e luminose. La sua funzione principale è rappresentare visivamente i numeri da 0 a 9 su ciascuna delle sue tre cifre utilizzando segmenti LED indirizzabili individualmente.

Questo dispositivo appartiene alla categoria dei display a sette segmenti multiplexati ad anodo comune. Utilizza la tecnologia semiconduttrice avanzata AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi elementi luminosi, specificamente nel colore Iper Rosso. Il display presenta un frontale grigio con marcature dei segmenti bianche, che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. L'obiettivo di progettazione principale è offrire una soluzione affidabile, a basso consumo e visivamente uniforme per pannelli strumenti, elettronica di consumo, controlli industriali e altri sistemi embedded dove la presentazione di dati numerici è critica.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Dimensione della Cifra:Caratterizzata da un'altezza del carattere di 0.40 pollici (10.0 mm), la rende adatta per distanze di visualizzazione medio-brevi.
• Qualità Ottica:Fornisce un'emissione luminosa continua e uniforme su ciascun segmento, eliminando punti scuri e garantendo un aspetto del carattere omogeneo.
• Efficienza:Realizzata con tecnologia AlInGaP, richiede una corrente di pilotaggio relativamente bassa per ottenere un'elevata luminosità, contribuendo a un consumo energetico complessivo inferiore del sistema.
• Prestazioni Visive:Progettata per un'elevata luminosità e un alto contrasto sullo sfondo grigio, garantisce un'ottima leggibilità. Offre anche un ampio angolo di visione, rendendo il display leggibile da varie posizioni.
• Affidabilità:Essendo un dispositivo a stato solido, offre un'elevata affidabilità, una lunga durata operativa e resistenza a urti e vibrazioni rispetto ai display meccanici.
• Conformità:Il prodotto è costruito come un package senza piombo, in conformità alle direttive ambientali RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

1.2 Identificazione del Dispositivo

Il numero di parte LTC-4624JD specifica un dispositivo con LED AlInGaP Iper Rosso in configurazione multiplexata ad anodo comune, che incorpora un punto decimale a destra. Questa convenzione di denominazione consente una chiara identificazione della tecnologia, del colore, della configurazione elettrica e delle caratteristiche speciali.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Nominali Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA. È consentita solo in condizioni pulsate (duty cycle 1/10, larghezza impulso 0.1ms) per prevenire il surriscaldamento.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questo valore si riduce linearmente di 0.33 mA/°C man mano che la temperatura ambiente aumenta sopra i 25°C, il che significa che la corrente continua sicura diminuisce in ambienti più caldi.
• Tensione Inversa per Segmento:5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare il breakdown.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a un massimo di 260°C per un massimo di 3 secondi a una distanza di 1.6mm sotto il piano di appoggio durante l'assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test specificate (Ta=25°C).

• Intensità Luminosa Media (I_V):Varia da 200 a 650 µcd a una corrente diretta (I_F) di 1 mA. Indica la potenza luminosa percepita dall'occhio umano.
• Tensione Diretta per Segmento (V_F):Tipicamente 2.6V, con un massimo di 2.6V a I_F=20mA. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire una tensione sufficiente in questo intervallo.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima, definendo il suo colore Iper Rosso.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm. Questa è la percezione monocromatica del colore da parte dell'occhio umano.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm. Questo parametro descrive l'ampiezza dello spettro emesso attorno alla lunghezza d'onda di picco.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1. Ciò garantisce che la variazione di luminosità tra i segmenti all'interno dello stesso display sia controllata, fornendo un aspetto uniforme.

3. Informazioni Meccaniche & Package

3.1 Dimensioni del Package

L'LTC-4624JD è disponibile in un formato standard through-hole DIP (Dual In-line Package). Tutte le dimensioni critiche per il design dell'impronta sul PCB (Printed Circuit Board) e dei tagli del pannello sono fornite nel disegno meccanico dettagliato. Tutte le dimensioni sono in millimetri con tolleranze standard di ±0.25mm salvo diversa specifica. I progettisti devono fare riferimento a questo disegno per il corretto posizionamento dei fori di montaggio, della posizione della finestra dei segmenti e della spaziatura dei pin per garantire un corretto adattamento meccanico.

3.2 Connessione dei Pin e Circuito Interno

Il display ha una configurazione a 15 pin (con diversi pin contrassegnati come \"No Pin\"). Utilizza uno schema multiplexato ad anodo comune.

• Anodi Comuni:I pin 1 (Cifra 1), 5 (Cifra 2), 7 (Cifra 3) e 14 (Comune per i LED L1, L2, L3) sono i terminali di alimentazione positiva per le cifre e i LED indicatori.
• Catodi dei Segmenti:I pin 2 (E), 3 (C, L3), 4 (D), 6 (DP), 8 (G), 11 (B, L2), 12 (A, L1) e 15 (F) sono i terminali negativi per i singoli segmenti e il punto decimale a destra (DP). I segmenti A-G formano la cifra principale, mentre L1-L3 sono LED indicatori separati.
• Schema Circuitale:Lo schema interno mostra che i segmenti di ciascuna cifra condividono una connessione ad anodo comune. Per illuminare un segmento specifico su una cifra specifica, il suo corrispondente pin catodo deve essere portato a basso (messo a massa) mentre il pin anodo comune della sua cifra è portato ad alto. Questa tecnica di multiplexing riduce il numero totale di pin di pilotaggio richiesti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include curve caratteristiche tipiche essenziali per un'analisi di progettazione dettagliata.

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva mostra la relazione non lineare tra la tensione applicata a un LED e la corrente risultante. È cruciale per progettare l'aspetto di limitazione della corrente del circuito di pilotaggio, poiché i LED sono dispositivi pilotati in corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questo grafico illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. È tipicamente lineare in un intervallo ma satura a correnti più elevate. I progettisti la utilizzano per selezionare un punto di funzionamento che bilanci luminosità, efficienza e durata.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra la riduzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Sottolinea l'importanza della gestione termica, specialmente in applicazioni ad alta temperatura o alta corrente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità relativa della luce emessa su diverse lunghezze d'onda, centrata attorno al picco di 650 nm. Questo definisce le precise caratteristiche cromatiche dell'emissione Iper Rossa.

5. Linee Guida Applicative & Considerazioni di Progettazione

5.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

• Pilotaggio a Corrente Costante:Fortemente raccomandato rispetto al pilotaggio a tensione costante. I LED sono sensibili alla corrente; una sorgente di corrente costante garantisce una luminosità uniforme e protegge dalla fuga termica, anche quando la tensione diretta varia tra unità o con la temperatura.
• Margine di Tensione:Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per adattarsi all'intero intervallo della tensione diretta del LED (V_F), dal minimo al massimo, per garantire che la corrente target sia erogata in tutte le condizioni.
• Limitazione di Corrente:La corrente operativa sicura deve essere selezionata in base alla massima temperatura ambiente prevista, applicando il fattore di riduzione di 0.33 mA/°C sopra i 25°C.
• Protezione da Polarizzazione Inversa:Il circuito dovrebbe incorporare una protezione (ad esempio, diodi in parallelo ai pin del display) per prevenire l'applicazione di tensione inversa o picchi di tensione durante i cicli di accensione, che possono causare migrazione metallica e guasto del dispositivo.
• Implementazione del Multiplexing:Poiché è un display multiplexato ad anodo comune, un microcontrollore o un IC driver dedicato deve attivare sequenzialmente l'anodo di ciascuna cifra mentre presenta i dati del segmento per quella cifra sulle linee catodiche. La frequenza di refresh deve essere abbastanza alta da evitare sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz).

5.2 Gestione Termica & Ambientale

• Evitare Sovrasollecitazioni:Superare la corrente di pilotaggio consigliata o la temperatura operativa accelererà il degrado dell'emissione luminosa (deprezzamento dei lumen) e può portare a un guasto catastrofico prematuro.
• Prevenzione della Condensa:Evitare di sottoporre il display a rapidi cambiamenti di temperatura, specialmente in ambienti umidi, poiché la condensa che si forma sulla superficie del LED può causare problemi elettrici o ottici.
• Manipolazione Meccanica:Non applicare forze anomale al corpo del display durante l'assemblaggio. Utilizzare strumenti e metodi appropriati per evitare di crepare la lente in epossidico o danneggiare i bonding interni.

5.3 Note di Assemblaggio & Integrazione

• Filtri/Pellicole Sovrapposte:Se si utilizza una pellicola adesiva sensibile alla pressione (per filtri colore o pattern), assicurarsi che non entri in contatto forzato con il pannello frontale, poiché ciò potrebbe causare lo spostamento della pellicola dalla sua posizione prevista.
• Binning per Set Multi-Display:Quando si utilizzano due o più display in un unico assemblaggio (ad esempio, un pannello multi-cifra), si raccomanda vivamente di approvvigionare display dallo stesso lotto di produzione per evitare differenze evidenti di tonalità o luminosità tra le unità.
• Test di Affidabilità:Se il prodotto finale che incorpora questo display deve sottoporsi a specifici test di caduta o vibrazione, le condizioni di test dovrebbero essere valutate in anticipo per garantire la compatibilità.

6. Stoccaggio & Manipolazione

Uno stoccaggio corretto è fondamentale per mantenere la saldabilità e le prestazioni.

• Condizioni di Stoccaggio Standard:Per il display through-hole nella sua confezione originale, l'ambiente consigliato è 5°C a 30°C con umidità relativa inferiore al 60% RH.
• Sensibilità all'Umidità:Se il prodotto non è conservato in una busta barriera all'umidità o la busta è stata aperta per più di 6 mesi, si consiglia di sottoporre i componenti a un processo di baking a 60°C per 48 ore prima dell'uso. L'assemblaggio dovrebbe essere completato entro una settimana dal baking.
• Gestione dell'Inventario:Per prevenire l'ossidazione dei pin, si suggerisce di mantenere bassi livelli di inventario e utilizzare i componenti il prima possibile. Uno stoccaggio prolungato in condizioni non ideali potrebbe richiedere la ristagnatura dei terminali prima della saldatura.

7. Scenari Applicativi Tipici

L'LTC-4624JD è ben adatto per una varietà di applicazioni che richiedono un'indicazione numerica chiara e affidabile:

• Strumentazione di Test e Misura:Multimetri digitali, frequenzimetri, alimentatori, dove la sua luminosità e leggibilità sono fondamentali.
• Controlli Industriali:Timer di processo, display contatori, letture di temperatura su pannelli di controllo macchinari.
• Elettronica di Consumo:Apparecchiature audio (display livello amplificatore), orologi di vecchio modello e controlli per elettrodomestici.
• Aftermarket Automobilistico:Quadranti e strumenti diagnostici (sebbene non per i sistemi di sicurezza automobilistici primari senza preventiva consultazione).
• Sistemi Embedded & Prototipazione:Kit educativi e progetti per hobbisti grazie alla sua interfaccia di multiplexing semplice.

8. Domande Frequenti (FAQ)

8.1 Qual è la differenza tra anodo comune e catodo comune?

In un display ad anodo comune, tutti gli anodi (lati positivi) dei LED per una cifra sono collegati insieme. Si accende un segmento applicando una bassa tensione (massa) al suo catodo. In un display a catodo comune, i catodi sono comuni e si applica un'alta tensione all'anodo per accendere un segmento. L'LTC-4624JD è di tipo anodo comune.

8.2 Come calcolo il valore della resistenza di limitazione della corrente?

Per un pilotaggio a tensione costante (non raccomandato come metodo principale), utilizzare la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il V_Fmassimo dalla scheda tecnica (2.6V) e la I_Fdesiderata (es. 20mA). Se V_{alimentazione}=5V, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Un circuito driver a corrente costante è una soluzione più robusta.

8.3 Perché si usa il multiplexing?

Il multiplexing riduce significativamente il numero di pin I/O del microcontrollore o dei canali dell'IC driver richiesti. Un display a 3 cifre e 7 segmenti non multiplexato richiederebbe 3*7=21 pin. Questa versione multiplexata richiede solo 3 (anodi cifra) + 8 (catodi segmento) = 11 pin, con alcuni condivisi per gli indicatori.

8.4 Cosa significa \"Iper Rosso\"?

Iper Rosso si riferisce a una specifica tonalità profonda di luce rossa emessa da LED AlInGaP con una lunghezza d'onda dominante attorno a 639-650 nm. È spesso più luminosa ed efficiente dei LED rossi standard ed è scelta per la sua alta visibilità e contrasto.

9. Contesto Tecnologico e Tendenze

9.1 Tecnologia AlInGaP

Il Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) è un materiale semiconduttore progettato specificamente per un'elevata efficienza di emissione luminosa negli intervalli di lunghezza d'onda del rosso, arancione e giallo. Cresciuto su un substrato GaAs non trasparente, offre un'efficienza luminosa e una stabilità termica superiori rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, risultando nell'alta luminosità e affidabilità riscontrate nell'LTC-4624JD.

9.2 Contesto della Tecnologia dei Display

Sebbene i display LED a sette segmenti come l'LTC-4624JD rimangano un punto fermo per le letture numeriche dedicate grazie alla loro semplicità, luminosità e basso costo, fanno parte di un ecosistema più ampio. I display LED a matrice di punti offrono capacità alfanumeriche e grafiche. Per informazioni complesse, vengono spesso utilizzati LCD (Display a Cristalli Liquidi) e OLED (Diodi Organici a Emissione di Luce). La scelta dipende dai requisiti specifici per angolo di visione, luminosità, consumo energetico, complessità delle informazioni e costo.