Scheda Tecnica Display LED LTC-571JD - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Rosso AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTC-571JD è un modulo display LED a tre cifre e sette segmenti ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono indicazioni numeriche chiare e luminose. La sua funzione principale è fornire un output numerico visivo in dispositivi elettronici come strumenti di misura, controlli industriali, pannelli di strumentazione ed elettrodomestici. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia avanzata di chip LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), che offre efficienza luminosa e purezza del colore superiori rispetto ai materiali tradizionali. Ciò si traduce nelle caratteristiche chiave evidenziate nella scheda tecnica: alta luminosità, eccellente aspetto dei caratteri con segmenti uniformi e continui, alto contrasto e ampio angolo di visione. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, garantendo coerenza nei livelli di luminosità tra i lotti di produzione, aspetto cruciale per display multi-cifra dove l'uniformità è fondamentale. Il mercato target include progettisti e produttori di apparecchiature elettroniche professionali e industriali dove affidabilità, leggibilità in varie condizioni di illuminazione e lunga durata operativa sono requisiti critici.

2. Approfondimento Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità di questo display. L'Intensità Luminosa Media (Iv) è specificata con un minimo di 340 µcd, un valore tipico di 700 µcd e nessun limite massimo in una condizione di test con corrente diretta (IF) di 1mA. Questa elevata luminosità garantisce la visibilità. La luce emessa è nello spettro rosso, con una Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp) di 656 nm e una Lunghezza d'Onda Dominante (λd) di 640 nm, entrambe misurate a IF=20mA. La Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ) è di 22 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. È importante notare che l'intensità luminosa è misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, garantendo che i valori corrispondano alla percezione visiva umana.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Valori Massimi Assoluti

I limiti elettrici del dispositivo definiscono la sua area di funzionamento sicura. I Valori Massimi Assoluti non devono essere superati per prevenire danni permanenti. I limiti chiave includono: una Dissipazione di Potenza per Segmento di 70 mW, una Corrente Diretta di Picco per Segmento di 110 mA (in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms) e una Corrente Diretta Continua per Segmento di 25 mA a 25°C, che si riduce linearmente di 0.33 mA/°C sopra i 25°C. La massima Tensione Inversa per Segmento è di 5 V. La Tensione Diretta per Segmento (VF) ha un valore tipico di 2.6V con un massimo di 2.6V a IF=20mA, mentre la Corrente Inversa per Segmento (IR) è al massimo di 100 µA a VR=5V. Il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa tra i segmenti è specificato al massimo di 2:1, garantendo uniformità visiva su tutto il display.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

L'affidabilità in un intervallo di temperatura è una caratteristica chiave. Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +85°C e un identico Intervallo di Temperatura di Magazzinaggio. Questo ampio intervallo lo rende adatto ad ambienti ostili. Per il montaggio, la massima Temperatura di Saldatura è di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata a 1.6mm sotto il piano di appoggio, una linea guida standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione per evitare danni termici ai chip LED o al package.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò indica l'implementazione di un sistema di binning o selezione. Nella produzione di LED, si verificano variazioni intrinseche. Il binning è il processo di suddivisione dei LED prodotti in gruppi (bin) in base a parametri misurati specifici come l'intensità luminosa, la tensione diretta o la lunghezza d'onda dominante. Per l'LTC-571JD, il criterio principale di binning è l'intensità luminosa. Ciò garantisce che i clienti ricevano display in cui tutte le cifre e i segmenti hanno livelli di luminosità ben corrispondenti, impedendo che una cifra appaia visibilmente più scura o più luminosa di un'altra in un'unità multi-cifra. Questo è fondamentale per l'uniformità estetica e funzionale nel prodotto finale. Sebbene la scheda tecnica non dettagli i codici o gli intervalli specifici dei bin, la menzione della categorizzazione assicura all'utente questo passo di controllo qualità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include una sezione per le "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Questi grafici sono essenziali per un'analisi di progettazione approfondita. Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, le curve tipiche per un tale dispositivo includerebbero:Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la caduta di tensione ai suoi capi. È non lineare e i progettisti la utilizzano per selezionare resistenze di limitazione della corrente appropriate.Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva L-I):Questo grafico mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È generalmente lineare in un intervallo ma satura a correnti più elevate.Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa curva mostra come l'emissione luminosa diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Comprendere questa derating è cruciale per progetti che operano ad alte temperature ambientali.Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la forma e la purezza del picco di emissione rosso attorno a 640-656 nm.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il design meccanico garantisce un montaggio e una connessione elettrica affidabili. Il dispositivo presenta un package standard con un'altezza della cifra di 0.56 pollici (14.2 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno dettagliato con tutte le misure in millimetri e tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Ciò consente una progettazione precisa dell'impronta sul PCB (Circuito Stampato). Il diagramma di connessione dei piedini è fondamentale per un cablaggio corretto. L'LTC-571JD è di tipo a catodo comune multiplex con punto decimale a destra. L'assegnazione dei 12 piedini è la seguente: Piedino 1: Anodo E, Piedino 2: Anodo D, Piedino 3: Anodo D.P. (Punto Decimale), Piedino 4: Anodo C, Piedino 5: Anodo G, Piedino 6: Nessuna Connessione, Piedino 7: Anodo B, Piedino 8: Catodo Comune per Cifra 3, Piedino 9: Catodo Comune per Cifra 2, Piedino 10: Anodo F, Piedino 11: Anodo A, Piedino 12: Catodo Comune per Cifra 1. Lo schema circuitale interno mostra che i segmenti di ciascuna cifra condividono una connessione a catodo comune, standard per i display multiplexati per minimizzare il numero di piedini di pilotaggio richiesti.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione corretta è vitale per l'affidabilità. La linea guida principale fornita è il limite di temperatura di saldatura: massimo 260°C per 3 secondi a 1.6mm sotto il piano di appoggio. Ciò è compatibile con i profili standard di saldatura a rifusione senza piombo. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio PCB rispetti questo limite per prevenire stress termico sui chip LED, che può causare ridotta emissione luminosa, variazione di colore o guasto catastrofico. Per la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata con tempo di contatto minimo. Il dispositivo dovrebbe essere conservato nella sua originale busta barriera all'umidità in un ambiente controllato (entro l'intervallo specificato da -35°C a +85°C) prima dell'uso per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare il fenomeno del "popcorning" durante la rifusione.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è LTC-571JD. Sebbene i dettagli specifici di imballaggio (es. nastro e bobina, quantità in tubo) non siano elencati nell'estratto fornito, la pratica standard del settore per tali display è spedirli in tubi o vassoi anti-statici per proteggere i piedini e la facciata. Il "Spec No." DS30-2001-188 e la "Data di Efficacia" 06/12/2001 sono identificatori di controllo revisione. La convenzione di denominazione del modello "LTC-571JD" probabilmente segue un sistema di codifica interno dove "LTC" può denotare una linea di prodotti display, "571" specifica dimensioni e tipo, e "JD" potrebbe indicare colore, binning o altre varianti.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per qualsiasi dispositivo che richieda un'indicazione numerica multi-cifra chiara. Applicazioni comuni includono: multimetri digitali e pinze amperometriche, frequenzimetri, timer e controllori di processo, display per alimentatori, apparecchiature di monitoraggio medico, strumenti di diagnostica automobilistica e terminali di vendita. La sua alta luminosità e ampio angolo di visione lo rendono adatto ad applicazioni in cui il display può essere visto da un'angolazione o sotto luce ambientale intensa.

8.2 Considerazioni di Progettazione e Implementazione del Circuito

Progettare con l'LTC-571JD richiede un circuito di pilotaggio a multiplex a causa della sua architettura a catodo comune. Tipicamente viene utilizzato un microcontrollore o un IC driver display dedicato (come un MAX7219 o simile). Il driver attiva sequenzialmente il catodo comune di ciascuna cifra (piedini 8, 9, 12) ad alta frequenza (es. 100Hz-1kHz) fornendo contemporaneamente i dati appropriati per gli anodi dei segmenti (piedini 1,2,3,4,5,7,10,11) per quella cifra. Questo metodo riduce il numero di pin I/O richiesti da (7 segmenti + 1 DP) * 3 cifre = 24 a 7 segmenti + 1 DP + 3 cifre = 11. Resistori di limitazione della corrente sono obbligatori per ogni linea anodo di segmento per impostare la corrente diretta (es. 10-20 mA per segmento). Il valore del resistore può essere calcolato usando R = (Vcc - Vf) / If, dove Vf è la tensione diretta tipica (2.6V). Per un'alimentazione di 5V e una corrente target di 15mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 ohm. Un resistore da 150 o 180 ohm sarebbe adatto. I progettisti devono assicurarsi che la corrente di picco per segmento non superi il valore nominale pulsato di 110mA e che la dissipazione di potenza media per segmento, considerando il ciclo di lavoro del multiplex, rimanga al di sotto di 70mW.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

L'LTC-571JD si differenzia principalmente attraverso l'uso della tecnologia LED AlInGaP. Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi standard GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta. Ciò significa che produce più luce (maggiore luminosità) per la stessa quantità di corrente elettrica, oppure può raggiungere la stessa luminosità a una corrente inferiore, migliorando l'efficienza energetica. La designazione "Hi-Eff. Red" sottolinea questo vantaggio. Inoltre, i LED AlInGaP hanno generalmente una migliore stabilità termica e una durata di vita più lunga. La caratteristica dei "segmenti uniformi e continui" indica un design di maschera o diffusore di alta qualità che elimina spazi o illuminazione irregolare all'interno di ciascun segmento, fornendo un aspetto professionale e di alta qualità superiore ai display con pattern visibilmente segmentati o punteggiati.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è lo scopo del piedino "Nessuna Connessione" (Piedino 6)?

R: Questo piedino è presente meccanicamente ma è isolato elettricamente. È probabilmente incluso per simmetria meccanica e stabilità durante il processo di stampaggio o per mantenere una spaziatura standard dei piedini. Non deve essere collegato a nessuna traccia del circuito.

D: Come calcolo la corrente media per segmento in una configurazione multiplexata?

R: La corrente media è la corrente di picco moltiplicata per il ciclo di lavoro. Per un multiplex a 3 cifre con tempo uguale per cifra, il ciclo di lavoro per ciascuna cifra è 1/3. Se si pilota ogni segmento con 20mA quando la sua cifra è attiva, la corrente media per segmento è 20mA * (1/3) ≈ 6.67mA. Questa corrente media è utilizzata per i calcoli di dissipazione di potenza.

D: Posso pilotare questo display con una corrente costante (non multiplexata)?

R: Tecnicamente sì, collegando tutti i catodi comuni insieme e pilotando ciascun anodo di segmento in modo indipendente. Tuttavia, ciò richiederebbe 11 linee di pilotaggio (8 anodi + 3 catodi collegati insieme) ed è meno efficiente in termini di numero di componenti e utilizzo di I/O del microcontrollore rispetto al multiplexing. Le specifiche elettriche rimangono valide.

D: Cosa significa "faccia grigia e segmenti bianchi"?

R: Questo descrive l'aspetto del display quando è spento. La faccia (sfondo) è grigia, il che aiuta a migliorare il contrasto quando i segmenti rossi sono illuminati. I segmenti stessi sono bianchi, che è il colore del materiale diffusore o della maschera attraverso cui brilla la luce rossa del LED, creando un'emissione rosso brillante quando alimentato.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un semplice voltmetro a 3 cifre utilizzando un microcontrollore con convertitore analogico-digitale (ADC). Il microcontrollore legge una tensione (0-5V), la converte in un numero a 3 cifre (0.00 a 5.00) e pilota l'LTC-571JD. Il codice del driver implementerebbe il multiplexing a divisione di tempo. In un ciclo, farebbe: 1) Impostare il pattern dei segmenti per la cifra delle centinaia sulle porte anodo, quindi abilitare il catodo per la Cifra 1 (piedino 12). 2) Attendere un breve ritardo (es. 2ms). 3) Disabilitare la Cifra 1, impostare il pattern dei segmenti per la cifra delle decine e abilitare il catodo per la Cifra 2 (piedino 9). 4) Ripetere per la cifra delle unità/decimali utilizzando la Cifra 3 (piedino 8) e l'anodo del punto decimale (piedino 3). Il ciclo si ripete rapidamente, creando l'illusione di un numero a 3 cifre stabile e continuamente illuminato. Resistori di limitazione della corrente appropriati su ogni linea anodo, calcolati per una corrente di picco di 15-20mA, sono essenziali. Questo design utilizza in modo efficiente solo una manciata di pin I/O del microcontrollore.

12. Introduzione al Principio Tecnico

L'LTC-571JD si basa sull'emissione di luce allo stato solido dei semiconduttori. Il componente principale è il chip LED AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale di giunzione del diodo (circa 2.1-2.6V), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, rosso (~640-656 nm). I chip sono montati su un substrato GaAs non trasparente, che aiuta a riflettere la luce verso l'esterno, migliorando l'efficienza. La luce dei minuscoli chip LED passa attraverso un package plastico sagomato con un materiale diffusore bianco per i segmenti e un filtro grigio per lo sfondo, creando le riconoscibili forme numeriche a sette segmenti. L'architettura di multiplexing a catodo comune è una scelta di design elettrico che collega tutti i LED di una cifra a un terminale negativo condiviso, consentendo il controllo individuale di ciascuna cifra.

13. Tendenze ed Evoluzione Tecnologica

Sebbene l'LTC-571JD rappresenti una tecnologia matura e affidabile, il campo più ampio della tecnologia dei display continua a evolversi. La tendenza nei display a sette segmenti è stata verso una maggiore efficienza e integrazione. Le varianti moderne possono utilizzare materiali semiconduttori ancora più avanzati o packaging a livello di chip per prestazioni leggermente migliori o cornici più piccole. Tuttavia, il display a segmenti LED multiplexato fondamentale rimane altamente rilevante grazie alla sua semplicità, robustezza, basso costo per output puramente numerico ed eccellente visibilità. I principi fondamentali incarnati in questa scheda tecnica - materiali efficienti (AlInGaP), attento binning per uniformità e chiare specifiche meccaniche/elettriche - rimangono le fondamenta per una progettazione affidabile dei componenti display. Per nuovi progetti, gli ingegneri potrebbero anche valutare moduli completamente integrati con controller integrati o considerare OLED a matrice di punti per flessibilità alfanumerica, ma per applicazioni puramente numeriche che richiedono alta luminosità e lunga durata, display come l'LTC-571JD continuano a essere una soluzione ottimale e collaudata.