Scheda Tecnica Display LED LTC-561JD - Altezza Cifra 0.56 Pollici - Rosso AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Basso Consumo - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTC-561JD è un modulo display LED ad alte prestazioni, tripla cifra, a sette segmenti. Il suo obiettivo progettuale principale è consentire letture numeriche chiare in applicazioni dove l'efficienza energetica è una preoccupazione critica. Il dispositivo utilizza la tecnologia avanzata di chip LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), rinomata per la sua alta efficienza luminosa e l'eccellente purezza del colore, in particolare nello spettro rosso. Questo specifico sistema di materiali, cresciuto su un substrato GaAs non trasparente, contribuisce all'alta luminosità e al rapporto di contrasto del display.

Il display presenta una faccia grigia con marcature dei segmenti bianche, una combinazione scelta per massimizzare il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. Un'innovazione chiave di questo prodotto è la sua ottimizzazione per il funzionamento a bassa corrente. I segmenti sono testati e classificati meticolosamente per garantire un'eccellente uniformità e prestazioni anche quando pilotati con correnti basse fino a 1 mA per segmento. Ciò lo rende particolarmente adatto per dispositivi alimentati a batteria, strumentazione portatile e qualsiasi sistema in cui minimizzare il consumo energetico è essenziale. Il package è privo di piombo, conforme alle direttive ambientali RoHS.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Altezza Cifra:0.56 pollici (14.2 mm), offre una visualizzazione numerica chiara e facilmente leggibile.
• Eccellente Uniformità dei Segmenti:Test rigorosi e classificazione garantiscono luminosità e colore uniformi su tutti i segmenti e le cifre.
• Basso Requisito di Potenza:Progettato specificamente per operare efficientemente a correnti di pilotaggio molto basse, prolungando la durata della batteria.
• Alta Luminosità e Contrasto:La tecnologia AlInGaP e il design faccia grigia/segmenti bianchi offrono prestazioni ottiche superiori.
• Ampio Angolo di Visione:Fornisce una visibilità chiara da un'ampia gamma di prospettive.
• Affidabilità allo Stato Solido:I LED offrono una lunga vita operativa e un'alta resistenza a urti e vibrazioni rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione.
• Classificato per Intensità Luminosa:I prodotti sono categorizzati in base all'emissione luminosa misurata, consentendo un abbinamento preciso in applicazioni multi-display.
• Package Senza Piombo:Prodotto in conformità alle normative RoHS.

1.2 Identificazione e Configurazione del Dispositivo

Il numero di parte LTC-561JD identifica una configurazione specifica: un display ad anodo comune multiplexato con LED rossi ad alta efficienza AlInGaP. Include un punto decimale destro (DP) per ogni cifra. Questa configurazione ad anodo comune è tipica per pilotaggi multiplexati, dove gli anodi (comuni per ogni cifra) vengono commutati sequenzialmente mentre i catodi dei segmenti appropriati vengono abilitati.

2. Parametri Tecnici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o oltre non è garantito.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e degrado accelerato del chip LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:90 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1 ms). Questo valore è per sovratensioni a breve termine, non per funzionamento continuo.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:25 mA a 25°C. Questa corrente si riduce linearmente di 0.33 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente (Ta) sopra i 25°C. Ad esempio, a 85°C, la corrente continua massima consentita sarebbe circa: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA. Questa riduzione è cruciale per la gestione termica.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Condizioni di Saldatura:La saldatura ad onda o a rifusione deve essere eseguita con il corpo del display a 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sopra l'onda di saldatura o il profilo di rifusione, per un massimo di 3 secondi a 260°C. La temperatura del package LED stesso non deve superare il suo valore massimo durante questo processo.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a Ta=25°C in condizioni di test standardizzate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Da 320 a 700 ucd (microcandele) a una corrente diretta (I_F) di 1 mA. Questo ampio intervallo indica che il dispositivo è classificato; unità specifiche rientreranno in un sottoinsieme di questo intervallo. Il test a 1 mA evidenzia la sua capacità a bassa corrente.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):656 nm (tipico). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima, caratteristica dei LED rossi profondi AlInGaP.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):22 nm (tipico). Misura l'ampiezza dello spettro emesso; un valore più piccolo indica una luce più monocromatica (colore puro).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):640 nm (tipico). Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore. È leggermente più corta della lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta per Chip (V_F):Da 2.1V a 2.6V a I_F=20 mA. I progettisti devono garantire che il circuito di pilotaggio possa fornire una tensione sufficiente su tutto questo intervallo per ottenere la corrente desiderata. È specificata una tolleranza di ±0.1V.
• Corrente Inversa per Segmento (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V.Importante:Questo parametro è solo per scopi di test. Il dispositivo non è progettato per funzionamento continuo in polarizzazione inversa, che può causare danni.
• Rapporto di Abbinamento Intensità Luminosa:Massimo 2:1 all'interno di una classe di emissione luminosa simile a I_F=10 mA. Ciò significa che il segmento più debole non dovrebbe essere meno della metà luminoso del segmento più luminoso all'interno della stessa unità o lotto abbinato, garantendo uniformità visiva.
• Diafonia:≤2.5%. Si riferisce all'illuminazione indesiderata di un segmento quando un segmento adiacente è pilotato, causata da dispersione ottica o elettrica interna.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione

Il LTC-561JD impiega un sistema di classificazione principalmente perIntensità Luminosa. Come notato nelle caratteristiche, l'intensità luminosa media varia da 320 a 700 ucd. Le unità sono testate e ordinate in classi di intensità specifiche. Ciò consente ai progettisti di selezionare display con livelli di luminosità coerenti, il che è particolarmente critico quando più display sono utilizzati fianco a fianco in un singolo prodotto per evitare differenze di luminosità evidenti (disuniformità di tonalità). La scheda tecnica raccomanda di scegliere display della stessa classe per applicazioni multi-unità. Sebbene non dettagliato esplicitamente per questo modello, la classificazione può coinvolgere anche la tensione diretta (V_F) in una certa misura, data la sua tolleranza specificata, garantendo un più facile abbinamento di corrente in scenari di pilotaggio multiplexati o paralleli.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni e Disegno del Package

Il display ha un'impronta standard dual in-line package (DIP). Le dimensioni chiave includono una dimensione complessiva del modulo di circa 37.70 mm (lunghezza) x 15.24 mm (larghezza). L'altezza della cifra è di 14.22 mm (0.560 pollici). I pin sono su un passo di 2.54 mm (0.100 pollici), che è la spaziatura standard per componenti through-hole. Il piano di appoggio è chiaramente definito e il disegno include un angolo di sformo di 8 gradi sui lati. Il pin 1 è tipicamente contrassegnato sul package, e il numero di parte, il codice data e il codice classe sono indicati anche sulla superficie superiore.

4.2 Connessione Pin e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 12 pin. Utilizza un design ad anodo comune multiplexato. Lo schema del circuito interno mostra tre pin anodo comune, uno per ogni cifra (Cifra 1, Cifra 2, Cifra 3: pin 12, 9, 8 rispettivamente). I sette catodi dei segmenti (A, B, C, D, E, F, G) e il catodo del punto decimale (DP) sono condivisi tra tutte le cifre e collegati ai rispettivi pin. Il pin 6 è indicato come \"Nessuna Connessione\" (N/C). Questo pinout è standard per pilotare il display in modalità multiplex a divisione di tempo, dove ogni cifra è illuminata in rapida sequenza.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a curve di prestazione tipiche, essenziali per la progettazione dettagliata. Sebbene i grafici specifici non siano completamente dettagliati nel testo fornito, le curve standard per un tale dispositivo includerebbero tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta, evidenziando la tensione di soglia (~2V) e la resistenza dinamica del LED.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_Vvs I_F):Questa curva è cruciale per determinare la corrente di pilotaggio necessaria per ottenere una luminosità desiderata. È tipicamente lineare su un intervallo ma può saturarsi ad alte correnti.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs T_a):Mostra come l'emissione luminosa diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Ciò informa la progettazione termica e la riduzione della corrente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a 656 nm e la larghezza a mezza altezza spettrale di 22 nm.

I progettisti dovrebbero consultare i grafici completi della scheda tecnica per ottimizzare efficienza, luminosità e longevità per le loro specifiche condizioni operative.

6. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Stoccaggio

6.1 Saldatura

La condizione di saldatura raccomandata è un massimo di 3 secondi a 260°C, con il corpo del display posizionato almeno 1.6 mm sopra il piano di appoggio. Ciò impedisce che il calore eccessivo risalga i pin e danneggi i chip LED interni e l'epossidico. Possono essere utilizzati profili di saldatura ad onda o a rifusione standard per componenti through-hole, a condizione che il limite di temperatura del package non venga superato. Evitare di applicare forza meccanica al corpo del display durante l'assemblaggio.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

Per lo stoccaggio a lungo termine, il prodotto dovrebbe rimanere nella sua confezione originale. Le condizioni ambientali raccomandate sono una temperatura compresa tra 5°C e 30°C e un'umidità relativa inferiore al 60% RH. Lo stoccaggio al di fuori di queste condizioni, in particolare in alta umidità, può portare all'ossidazione dei pin stagnati, potenzialmente richiedendo una nuova stagnatura prima dell'uso nei processi di assemblaggio automatizzati. La condensa dovrebbe essere evitata.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Apparecchiature Portatili e Alimentate a Batteria:Multimetri, tester palmari, monitor medici, dove il basso assorbimento di corrente è fondamentale.
• Strumentazione Industriale:Pannellisti, controllori di processo, display per timer.
• Elettronica di Consumo:Elettrodomestici, apparecchiature audio, display per attrezzature fitness.
• Display per il Dopo-Mercato Automobilistico:Dove sono necessari un ampio intervallo di temperatura e affidabilità (soggetto a specifica qualifica).

7.2 Considerazioni di Progettazione Critiche

• Metodo di Pilotaggio:È fortemente raccomandato il pilotaggio a corrente costante rispetto a quello a tensione costante. Garantisce un'intensità luminosa costante indipendentemente dalle variazioni della tensione diretta (V_F) tra segmenti o unità e con la temperatura.
• Limitazione di Corrente:Il circuito deve essere progettato per limitare la corrente su ogni segmento a un valore sicuro, considerando sia i valori nominali continui che di picco, e deve tenere conto della riduzione termica ad alte temperature ambientali.
• Circuiteria di Multiplexing:Per il design ad anodo comune, è necessario un driver IC adatto (come un driver LED multiplex o un microcontrollore con sufficiente capacità di sink/source di corrente) per abilitare sequenzialmente l'anodo di ogni cifra mentre si scarica corrente attraverso i catodi dei segmenti desiderati. La frequenza di refresh deve essere abbastanza alta da evitare sfarfallio percepibile (tipicamente >60 Hz).
• Protezione da Tensione Inversa:Il circuito di pilotaggio dovrebbe incorporare protezione (ad esempio, diodi in serie o in parallelo) per prevenire l'applicazione di polarizzazione inversa o transitori di tensione durante i cicli di alimentazione, che possono causare migrazione metallica e guasto.
• Gestione Termica:Sebbene il dispositivo stesso non abbia un pad termico, garantire un adeguato flusso d'aria ed evitare il posizionamento vicino ad altre fonti di calore sul PCB aiuterà a mantenere temperature di giunzione più basse, preservando l'emissione luminosa e la durata.
• Interfaccia Ottica:Se si utilizza un pannello frontale o un filtro, assicurarsi che ci sia un piccolo spazio d'aria e non lasciare che prema direttamente contro la superficie del display, specialmente se viene applicata una pellicola decorativa, poiché ciò può causare lo spostamento della pellicola.

8. Confronto e Differenziazione Tecnologica

La principale differenziazione del LTC-561JD risiede nella suaottimizzazione a bassa corrente. Molti display a sette segmenti standard sono caratterizzati a 10 mA o 20 mA. Il fatto che questo dispositivo specifichi parametri chiave come l'intensità luminosa a 1 mA e garantisca l'abbinamento dei segmenti a un livello di pilotaggio così basso è un vantaggio significativo per progetti sensibili alla potenza. Inoltre, l'uso della tecnologiaAlInGaPoffre una maggiore efficienza e potenzialmente una migliore stabilità del colore con la temperatura e nel tempo rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro). Il suo pinout ad anodo comune multiplexato è uno standard del settore, garantendo compatibilità con un'ampia gamma di circuiti driver e microcontrollori.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: Non direttamente per l'illuminazione costante. La tensione diretta è ~2.6V max. È richiesto un resistore di limitazione di corrente in serie. Per il multiplexing, avrai bisogno di transistor esterni per commutare gli anodi comuni (che possono essere a corrente più alta) e probabilmente bufferizzare i catodi dei segmenti, poiché i limiti di corrente dei pin del microcontrollore sono spesso troppo bassi per più segmenti.

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

R: Significa che puoi ordinare parti da un intervallo di luminosità specifico. Se il tuo progetto utilizza più display, ordinare dallo stesso codice classe garantisce che abbiano tutti una luminosità simile, evitando un aspetto irregolare. Per un singolo display, qualsiasi classe all'interno dell'intervallo 320-700 ucd funzionerà, ma la luminosità varierà.

D: La corrente continua massima è 25mA a 25°C. Quale corrente dovrei usare per il funzionamento normale?

R: Per affidabilità e longevità, è pratica comune pilotare i LED al di sotto del loro valore massimo assoluto. Una corrente operativa tipica potrebbe essere 10-20 mA, a seconda della luminosità richiesta e dell'ambiente termico. Utilizza la curva I_Vvs. I_Fper selezionare la corrente che fornisce la luminosità target.

D: Perché la polarizzazione inversa è così pericolosa per i LED?

R: I LED non sono progettati per bloccare la tensione inversa come i diodi regolari. Applicare anche una moderata tensione inversa (come la condizione di test a 5V) può causare alte correnti di dispersione e, nel tempo, portare a elettromigrazione all'interno del chip semiconduttore, creando cortocircuiti o aumentando permanentemente la dispersione.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Timer Digitale a Basso Consumo

Un progettista sta creando un timer da cucina alimentato a batteria che deve funzionare per mesi con un singolo set di batterie AA. Il LTC-561JD è selezionato per il suo display. Il microcontrollore opera a 3.3V. Il progetto utilizza un driver LED dedicato con uscite a corrente costante configurate per 2 mA per segmento. Questa bassa corrente è sufficiente per la luminosità indoor grazie all'alta efficienza del display a bassa corrente. Il driver gestisce il multiplexing, ciclando attraverso le tre cifre a 200 Hz. I pin anodo comune sono pilotati dai driver di cifra del driver, e i pin dei segmenti sono collegati ai suoi sink di corrente costante. Un diodo Schottky è posto in serie con l'alimentazione a ciascun anodo comune per proteggere da accidentalità di polarità inversa dal driver. Il consumo di corrente medio per il display è mantenuto al di sotto di 5 mA, rendendolo ideale per una durata prolungata della batteria.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un display LED a sette segmenti è un array di diodi emettitori di luce disposti in un modello a otto. Ciascuno dei sette segmenti (etichettati da A a G) è un LED individuale (o una combinazione serie/parallelo di chip LED). Un LED aggiuntivo è utilizzato per il punto decimale (DP). In una configurazione ad anodo comune come il LTC-561JD, gli anodi di tutti i LED per una singola cifra sono collegati insieme a un pin comune. I catodi di ogni tipo di segmento (A, B, C, ecc.) sono collegati insieme attraverso tutte le cifre. Per illuminare un segmento specifico su una cifra specifica, l'anodo comune per quella cifra è collegato a una tensione di alimentazione positiva (attraverso un circuito di limitazione di corrente), e il catodo per il segmento desiderato è collegato a massa (o a un sink di corrente). Per visualizzare numeri, più segmenti sono illuminati simultaneamente. Per controllare più cifre con meno pin, si utilizza il multiplexing: il controller cicla rapidamente attraverso ogni cifra, accendendo i segmenti appropriati solo per quella cifra durante la sua fetta temporale. La persistenza della visione dell'occhio umano fonde questi rapidi lampeggi in un numero stabile a più cifre.

12. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza nella tecnologia dei display, inclusi i display LED segmentati, continua verso una maggiore efficienza, un minor consumo energetico e un miglioramento dell'integrazione. Sebbene la tecnologia AlInGaP di base per il rosso/arancio/giallo sia matura, i miglioramenti dei processi producono nel tempo un'efficacia leggermente superiore. C'è una crescente enfasi sulla compatibilità \"drop-in\" e sull'integrazione del driver. Alcuni display più recenti possono incorporare resistori di limitazione di corrente integrati o addirittura logica semplice (come decodificatori BCD-a-7-segmenti) per semplificare l'interfaccia per i microcontrollori. Inoltre, la domanda di gamme di colori più ampie e nuove applicazioni (come dispositivi IoT a ultra-basso consumo) spinge per display che mantengano la leggibilità alla luce del sole (alto contrasto) o offrano correnti operative minime ancora più basse. I principi di multiplexing e pilotaggio, tuttavia, rimangono fondamentalmente coerenti per questa classe di componenti.