Scheda Tecnica Display LED LTC-7500KG - Altezza Cifra 0.72 Pollici - Verde AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-7500KG è un modulo display LED ad alte prestazioni, a tre cifre e sette segmenti. La sua funzione principale è fornire indicazioni numeriche chiare e luminose in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. La tecnologia di base si fonda su chip LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) cresciuti su substrato di GaAs, noto per produrre luce verde ad alta efficienza. Il dispositivo presenta una facciata nera con segmenti bianchi, offrendo un eccellente contrasto per una leggibilità ottimale in varie condizioni di illuminazione.

1.1 Caratteristiche Chiave e Vantaggi Fondamentali

Il display è progettato con diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto per applicazioni impegnative. L'altezza della cifra di 0.72 pollici (18.4 mm) fornisce un carattere grande e facilmente leggibile. I segmenti sono continui e uniformi, garantendo un aspetto coerente su tutte le cifre e i segmenti. Opera con bassi requisiti di potenza, contribuendo a design energeticamente efficienti. La combinazione di alta luminosità e alto contrasto, unita a un ampio angolo di visione, assicura che il display sia visibile da molteplici posizioni. Inoltre, offre l'affidabilità tipica dello stato solido ed è categorizzato per intensità luminosa, consentendo l'abbinamento della luminosità in configurazioni multi-display. Il package è privo di piombo e conforme alle direttive RoHS.

1.2 Descrizione del Dispositivo e Mercato di Riferimento

Questo dispositivo è specificamente un display a catodo comune multiplexato con punto decimale a destra. Il design multiplex riduce il numero di piedini di pilotaggio richiesti, semplificando il circuito di interfaccia. Il suo mercato di riferimento include un ampio spettro di apparecchiature elettroniche ordinarie dove è richiesta un'indicazione numerica affidabile. Ciò comprende apparecchiature per l'automazione d'ufficio, dispositivi di comunicazione, pannelli di controllo industriali, strumentazione, elettrodomestici ed elettronica di consumo. Il design privilegia chiarezza, affidabilità e facilità di integrazione.

2. Parametri Tecnici e Interpretazione Oggettiva

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del display LTC-7500KG, basata esclusivamente sui dati forniti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Limite Assoluti

I valori limite assoluti definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni operative.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:70 mW. Questa è la potenza massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo segmento LED senza rischio di surriscaldamento.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:60 mA. Questa corrente è ammessa solo in condizioni pulsate con un duty cycle di 1/10 e una larghezza di impulso di 0.1 ms. Viene utilizzata per ottenere una luminosità istantanea molto elevata, non per il funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si deratinga linearmente a un tasso di 0.28 mA/°C man mano che la temperatura ambiente (Ta) aumenta sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima ammissibile sarebbe circa 25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +105°C. Il dispositivo può essere stoccato o operato in questo intervallo completo.
• Condizioni di Saldatura:Il dispositivo può resistere alla saldatura a onda o al reflow dove la temperatura del saldatore in un punto 1/16 di pollice (≈1.6mm) sotto il piano di appoggio non supera i 260°C per 3 secondi. La temperatura del corpo del componente stesso non deve superare la massima temperatura nominale durante l'assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (Ta=25°C) e rappresentano le prestazioni tipiche.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Questo è il parametro chiave della luminosità. Con una corrente diretta (I_F) di 1 mA, l'intensità è tipicamente 1050 µcd (microcandela), con un minimo di 500 µcd. A 10 mA, l'intensità tipica sale significativamente a 11550 µcd. I progettisti devono selezionare la corrente di pilotaggio in base alla luminosità richiesta e alle considerazioni termiche.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):571 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità della luce emessa è massima.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):15 nm (tipico). Questo indica la purezza spettrale; un valore più piccolo significa una luce più monocromatica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):572 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore verde.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):2.6 V (tipico), con un minimo di 2.05 V, a I_F=20 mA. Il design del circuito deve tenere conto di questa caduta di tensione e della sua variazione da chip a chip.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo 100 µA con una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo parametro è solo per scopi di test; è vietato il funzionamento in polarizzazione inversa continua.
• Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa:2:1 massimo (per area luminosa simile). Ciò significa che la differenza di luminosità tra due segmenti qualsiasi nelle stesse condizioni di pilotaggio (I_F=1mA) non deve superare un fattore due.
• Diafonia (Cross Talk):≤ 2.5%. Questo specifica la quantità massima di luce indesiderata proveniente da un segmento non alimentato quando un segmento adiacente è acceso, spesso dovuta a riflessione ottica interna.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Ciò implica l'esistenza di un sistema di binning, sebbene codici bin specifici non siano elencati nell'estratto fornito. Nella produzione di LED, il binning è il processo di ordinamento dei LED in base a parametri misurati come intensità luminosa (luminosità), tensione diretta (V_F), e lunghezza d'onda dominante (colore).

• Binning per Intensità Luminosa:I LED sono raggruppati in bin in base alla loro emissione luminosa a una corrente di test standard. Ciò garantisce coerenza nella luminosità tra più display utilizzati nello stesso prodotto. Il rapporto di abbinamento dell'intensità 2:1 della scheda tecnica è una garanzia di prestazione che si basa su questo binning.
• Binning per Tensione Diretta:I LED possono anche essere binnati in base alla loro V_F. Utilizzare LED dello stesso bin di V_F in un circuito pilotato in multiplex o in parallelo aiuta a garantire una distribuzione uniforme della corrente e una luminosità coerente.
• Binning per Lunghezza d'Onda/Colore:Per LED colorati come questo tipo verde AlInGaP, il binning per lunghezza d'onda dominante (λ_d) garantisce una tonalità coerente. La nota di cautela che raccomanda l'uso di "display LED dello stesso BIN" per assemblaggi multi-unità affronta direttamente la necessità di evitare "problemi di disuniformità della tonalità".

I progettisti dovrebbero consultare il produttore per informazioni specifiche sui codici bin quando si ordinano per applicazioni che richiedono un abbinamento stretto di colore o luminosità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto PDF fornito faccia riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche" a pagina 7/10, i grafici specifici non sono inclusi nel contenuto testuale. Tipicamente, tali curve per un display LED includerebbero:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostrerebbe come l'emissione luminosa aumenta con la corrente di pilotaggio. È tipicamente non lineare, con l'efficienza che spesso cala a correnti molto elevate.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Questo mostra la caratteristica I-V del diodo, cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva dimostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione. È critica per progettare sistemi che operano in un ampio intervallo di temperature.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che traccia l'intensità luminosa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando il picco a ~571nm e la larghezza spettrale.

Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard e per ottimizzare il circuito di pilotaggio per prestazioni, efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Disegno

Il LTC-7500KG è un package dual-in-line a 30 piedini. Le dimensioni chiave dal disegno includono:

• Larghezza totale del package: Circa 45.72 mm.
• Altezza della cifra: 18.4 mm (0.72 pollici).
• Distanza tra i piedini (pitch): 2.54 mm (0.1 pollici), un pitch DIP standard.
• Distanza tra le file: 10.16 mm (2.54 mm * 4).
• Diametro del piedino: 0.45 mm. Il diametro consigliato per il foro sul PCB è 0.9 mm per consentire un facile inserimento e saldatura.

Le tolleranze per la maggior parte delle dimensioni sono ±0.25 mm. Note specifiche affrontano le variazioni di produzione ammissibili come lo spostamento della punta del piedino (±0.4 mm), materiale estraneo sui segmenti, contaminazione da inchiostro, bolle e piegatura del riflettore.

5.2 Connessione dei Piedini e Identificazione della Polarità

Il dispositivo utilizza una configurazione a catodo comune multiplexato. Ci sono tre piedini di catodo comune, uno per ogni cifra (Cifra 1, Cifra 2, Cifra 3). Gli anodi per ogni segmento (A-G e DP) per tutte e tre le cifre sono portati su piedini individuali. Questa struttura consente al microcontrollore di illuminare una cifra alla volta portando il suo catodo comune a massa (low) mentre applica un segnale alto agli anodi dei segmenti desiderati. Ciclando rapidamente attraverso le cifre (multiplexing), tutte e tre le cifre appaiono continuamente accese. La tabella del piedinato fornisce la mappatura specifica per tutti i 30 piedini. Il piedino 1 è identificato nel disegno, stabilendo l'orientamento.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e un assemblaggio corretti sono critici per l'affidabilità.

• Saldatura:Il dispositivo può resistere a una temperatura di saldatura di 260°C per 3 secondi in un punto 1.6mm sotto il piano di appoggio. Dovrebbero essere utilizzati profili di reflow o saldatura a onda senza piombo standard compatibili con questo requisito.
• Stress Meccanico:Evitare l'uso di strumenti o metodi di assemblaggio non idonei che applicano una forza anomala al corpo del display, poiché ciò può causare danni fisici.
• Applicazione della Pellicola Decorativa:Se viene applicata una pellicola decorativa sulla parte anteriore, essa utilizza un adesivo sensibile alla pressione. Non è consigliabile lasciare che questo lato della pellicola sia a stretto contatto con un pannello/copertura frontale, poiché una forza esterna potrebbe causare lo spostamento della pellicola.

7. Condizioni di Stoccaggio

Per prevenire il degrado, specialmente l'ossidazione dei piedini, i display LED dovrebbero essere stoccati nella loro confezione originale nelle seguenti condizioni:

• Temperatura:5°C a 30°C.
• Umidità Relativa:Inferiore al 60% RH.

Lo stoccaggio al di fuori di queste specifiche potrebbe compromettere la saldabilità e le prestazioni a lungo termine.

8. Raccomandazioni Applicative e Considerazioni di Progetto

Sulla base della sezione "Precauzioni", devono essere seguite diverse linee guida critiche per il progetto e l'applicazione.

8.1 Progetto del Circuito

• Metodo di Pilotaggio:È fortemente raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante. Ciò garantisce un'intensità luminosa coerente indipendentemente dalle variazioni della tensione diretta (V_F) dei singoli chip LED.
• Limitazione della Corrente:Il circuito deve essere progettato per fornire la corrente di pilotaggio prevista in tutto l'intervallo possibile di V_F(2.05V a 2.6V tipico).
• Corrente Operativa Sicura:La corrente di pilotaggio continua scelta deve essere deratingata in base alla massima temperatura ambiente prevista nell'applicazione, utilizzando il fattore di derating di 0.28 mA/°C a partire da 25°C.
• Protezione:Il circuito di pilotaggio deve includere protezione contro tensioni inverse e picchi di tensione transitori durante l'accensione o lo spegnimento. La polarizzazione inversa può causare migrazione metallica, aumentando la corrente di dispersione o causando cortocircuiti.

8.2 Gestione Termica e Ambientale

• Gestione Termica:Superare la corrente operativa o la temperatura raccomandata porterà a una grave degradazione dell'emissione luminosa o a un guasto prematuro. Un'adeguata ventilazione o dissipazione del calore può essere necessaria in ambienti ad alta temperatura.
• Condensazione:Evitare rapidi cambiamenti della temperatura ambiente, specialmente in ambienti ad alta umidità, poiché ciò può causare la formazione di condensa sul display, potenzialmente portando a problemi elettrici o ottici.

8.3 Test e Abbinamento

• Test Meccanici:Se il prodotto finale che incorpora questo display deve superare test di caduta o vibrazione, le condizioni del test dovrebbero essere condivise con il fornitore per valutazione e raccomandazioni prima della finalizzazione del progetto.
• Abbinamento dei Display:Per applicazioni che utilizzano due o più display in un set (es. un pannello multi-cifra), si raccomanda di utilizzare display dello stesso bin di produzione per evitare differenze evidenti in luminosità o tonalità.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Sebbene un confronto diretto con altri modelli non sia fornito nella scheda tecnica, i principali fattori di differenziazione del LTC-7500KG possono essere dedotti dalle sue specifiche:

• Tecnologia:L'uso di AlInGaP su substrato di GaAs per la luce verde offre alta efficienza e buona stabilità termica rispetto alle tecnologie più datate.
• Package:L'altezza della cifra di 0.72 pollici in un package DIP standard a 30 piedini offre un equilibrio tra dimensioni e leggibilità, adattandosi bene a molti fattori di forma di prodotto esistenti.
• Prestazioni Ottiche:La combinazione di alta luminosità tipica (11550 µcd @10mA), alto contrasto (facciata nera/segmenti bianchi) e ampio angolo di visione è un pacchetto solido per interfacce utente.
• Conformità:Il package senza piombo e conforme RoHS soddisfa le moderne normative ambientali.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. La tensione diretta tipica è 2.6V, ed è sempre necessario un resistore di limitazione della corrente in serie per impostare la corrente corretta. Pilotarlo direttamente da un piedino a 5V probabilmente supererebbe la corrente massima assoluta e distruggerebbe il LED.

D: Perché la corrente di picco (60mA) è così più alta della corrente continua (25mA)?

R: I LED possono gestire brevi impulsi ad alta corrente perché il calore generato non ha il tempo di aumentare la temperatura di giunzione a un livello pericoloso. Il duty cycle di 1/10 e la larghezza di impulso di 0.1ms assicurano che la potenza media rimanga entro limiti sicuri. Questo viene utilizzato per applicazioni che richiedono una luminosità di picco molto elevata.

D: Cosa significa "catodo comune" per il mio circuito di pilotaggio?

R: In un display a catodo comune, tutti i catodi (lati negativi) dei LED per una cifra sono collegati insieme. Per accendere un segmento, si applica una tensione positiva (attraverso un resistore) al suo anodo e si collega il catodo comune della cifra corrispondente a massa. Questo è l'opposto di un display ad anodo comune.

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

R: Utilizzando il multiplexing. Accendi solo una cifra alla volta abilitando il suo catodo comune. Illumina i segmenti desiderati su quella cifra. Cicla rapidamente attraverso le tre cifre (es. a 100Hz o più veloce). La persistenza della visione fa apparire tutte le cifre costantemente accese. Assicurati che la corrente di picco durante il breve tempo di accensione di ogni cifra fornisca la luminosità media desiderata.

11. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Progettazione di un display per timer digitale.

Un progettista sta creando un timer di conto alla rovescia che visualizza minuti e secondi (MM:SS). Avrebbe bisogno di due unità LTC-7500KG. Il microcontrollore (es. un ARM Cortex-M o PIC) avrebbe 6 linee di controllo del catodo comune (una per cifra) e 8 linee di controllo dei segmenti (7 segmenti + punto decimale). Il firmware implementerebbe una routine di multiplexing. La corrente di pilotaggio sarebbe impostata tramite resistori di limitazione o, preferibilmente, un circuito integrato driver a corrente costante. Il valore della corrente sarebbe scelto in base alla luminosità richiesta e alla massima temperatura ambiente all'interno dell'involucro del timer. Per garantire coerenza visiva, il progettista specificherebbe al fornitore che entrambi i display dovrebbero provenire dallo stesso bin di intensità e lunghezza d'onda.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTC-7500KG opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, gli elettroni dello strato n di AlInGaP si ricombinano con le lacune dello strato p, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica del semiconduttore AlInGaP determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso verde (~572 nm). Ogni cifra è composta da sette segmenti LED a forma di barra (da A a G) e un punto decimale (DP). Selezionando quali segmenti alimentare, si può formare qualsiasi cifra numerica da 0 a 9. Lo schema di multiplexing condivide elettronicamente le linee di pilotaggio dei segmenti su tutte le cifre, riducendo significativamente il numero di piedini I/O del microcontrollore richiesti.

13. Tendenze Tecnologiche

La tecnologia dei display LED continua a evolversi. Mentre il LTC-7500KG utilizza la tecnologia AlInGaP matura e affidabile, le tendenze più ampie del settore includono:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca in scienza dei materiali mira a migliorare i lumen-per-watt (efficacia) di tutti i colori dei LED, riducendo il consumo energetico a parità di emissione luminosa.
• Miniaturizzazione:C'è una tendenza verso pitch di pixel più piccoli e display ad alta densità, sebbene per applicazioni a cifre grandi come questa, la leggibilità rimanga fondamentale.
• Integrazione:Alcuni display moderni integrano i circuiti integrati driver direttamente nel package del modulo, semplificando il circuito esterno. Il LTC-7500KG rappresenta un approccio tradizionale e discreto che offre la massima flessibilità di progetto.
• Opzioni di Colore:Sebbene questo sia un display monocromatico verde, c'è un'ampia disponibilità di display a sette segmenti in altri colori (rosso, giallo, blu, bianco) che utilizzano diversi materiali semiconduttori come l'InGaN per il blu/bianco.

Il LTC-7500KG occupa una nicchia ben consolidata per applicazioni che richiedono un'indicazione numerica robusta, altamente leggibile e affidabile, senza il costo e la complessità di un display grafico completo.