Resistenza limitatrice per display canali ad alta luminosità

[1vr005]

Per provare una ventina di display canali CB a due cifre e sette segmenti senza passarci le ore con il tester, ho realizzato un circuitino con zoccolo e resistori limitatori di corrente in modo da saggiarli rapidamente, semplicemente inserendoli nello zoccolo e dando tensione di 13.8V prelevata da un normale alimentatore con l'aspettativa che comparisse il numero 88. Se non esce 88, i segmenti che non si accendono non funzionano e il display è difettoso e da non utilizzare.
Ho osservato che usando resistori da 1K e 1/4 di watt, dopo qualche minuto che il display è illuminato si sviluppa un significativo calore e i resistori diventano molto caldi. Non solo; la luminosità risulta anche eccessiva e fastidiosa, specialmente con i display rossi (avevo da provare display rossi e verdi/ambra, tipo Galaxy Pluto). L'alta temperatura è stata rilevata su una basetta millefori, senza una scatola attorno, e quindi con qualche possibilità di disperdere calore grazie ad irraggiamento e non immobilità dell'aria circostante. Suppongo che dentro un apparato, senza ventilazione e con ristagno di aria calda, le temperature diventerebbero ancora maggiori.
Orbene per ridurre un po' l'abbagliamento ed evitare possibili problemi da eccesso di calore come slittamenti di frequenza e possibili bruciature di resistori, potrebbe essere opportuno valutare di sostituire i resistori limitatori di corrente con altri di più opportuno valore e maggior potenza quando si passa da fiochi display vintage a moderni modelli ad alta luminosità.
Nel mio circuitino, non avendo esperienze precedenti in materia, ho inserito resistori da 1K come quelli indicati nello schema dell'Alan 48 ma i risultati sono di troppa luce e troppo calore. Per fare un test rapido a circuito aperto pare andare bene, ma non lascerei permanentemente in alimentazione nel chiuso di un apparato un circuito che scalda così tanto.
Poi ho fatto qualche prova con un alimentatore a tensione regolabile, trovando che i display rossi che avevo, una volta alimentati a 7V, utilizzando il circuito con resistori da 1K emettevano un'intensistà di luce simile a quella rilevata in un vecchio President Jackson col display originale senza generare troppo calore - in termini di pura e soggettiva valutazione tattile. Fatti due conti, si dovrebbero ottenere risultati simili alimentando a 13.8V ma con l'utilizzo di resistori da 1.5 o meglio 1.8K. Come minimo sconsiglio di utilizzare resistori da 1/4 di watt, perché a 13.8V scaldano veramente tanto e non so quanto siano destinati a durare.
Abbassando ulteriormente la tensione di alimentazione ho rilevato che la luminosità dei display, con resistenza limitatrice da 1K, è ancora sufficiente per ambienti poco luminosi a 4-5 volt.
Eventualmente si può studiare un modo di lasciare i resistori da 1K originali (se nell'apparato ci sono quelli) e aggiungerne uno opportuno, di valore e potenza da calcolare, in serie al comune anziché saldato ai pin dei singoli segmenti, magari con una levetta DIM per poter alzare temporaneamente a livello più intenso l'illuminazione del display quando si opera in ambiente luminoso. Sempre se c'è lo spazio per farlo nell'apparato...

[1vr005]

È da osservare che con quel circuito si accendono tutti i segmenti e sarà visualizzato 88, cioè la condizione di massimo passaggio possibile di corrente e quindi il massimo possibile riscaldamento dei resistori. Se non si ha come canale monitor l'"88", verosimilmente in ogni altro canale si avrà minor corrente e minor calore (ad esempio sull'1).
Resta valida ancorché soggettiva, però, la problematica dell'intensità dell'illuminazione.

[AZ6108]

scusa ma... quale è la tensione di lavoro minima indicata per quei display ? Non per altro, ma invece di usare soltanto dei resistori, si potrebbe anche pensare ad un semplice regolatore, tipo un 78Lxx o simili

[Rommel]

Salve a tutti

Per prima cosa spero che il circuito di prova preveda una resistenza per ogni segmento da illuminare.

Per sapere se le resistenze sono sovraalimentate e scaldano veramente troppo, basta usare semplici formule di elettrotecnica note a tutti (o quasi).

Ipotizzando che ogni segmento si comporta come un normale diodo led, dovrebbe avere una tensione di giunzione intorno ai 2 V, in realtà potrebbe essere da 1,8 a 3,5 V a seconda del tipo di led, ma consideriamo 2 tanto per fare i calcoli.

La tensione ai capi della resistenza sarebbe 13,8 - 2 = 11,8V
La corrente nella resistenza sarebbe (legge di ohm) 11,8V : 1000 ohm = 11,8 mA  = 0,0118A
La potenza che deve dissipare è 11,8V x 0,0118A = 0,13924W
Se le resistenze sono da 1/4 di W = 0,25W, in questa situazione dissipano poco più della metà della potenza massima, quindi calore a parte non ci dovrebbe essere nessun pericolo di surriscaldamento eccessivo.

La corrente che percorre ogni segmento è la stessa che passa nella resistenza ed è una corrente normale per un diodo led.

Ci sono naturalmente led ad alta efficienza che raggiungono la massima luminosità anche ad una corrente inferiore, mentre altri che necessitano di più corrente, tipo i led usati per l'illuminazione.

Per abbassare la luminosità, come ti hanno già detto, bisognerebbe diminuire la tensione di alimentazione.

Se non si vuole ricorrere ad un circuito apposito oppure ad un regolatore fisso o variabile per abbassarla, è possibile aggiungere in serie al + dell'alimentazione 13,8V, anche se esteticamente non è bello da vedere, uno o più diodi che possano sopportare la corrente massima che passerà quando tutti i segmenti sono accesi. Ogni diodo sottrarrà in media 0,7 V e già con soli 5 diodi si abbasserà l'alimentazione di circa 3,5V.

Non è il massimo tra i metodi di abbassamento della tensione ma in certi casi semplifica il compito.

Saluti a tutti da Alberto

[AZ6108]

Ciao Alberto, davo per scontato che ci fossero le resistenze per ciascun LED, quello che suggerivo era usare un semplice ed economico regolatore in modo da abbassare la tensione di alimentazione dai 13.8 (o quello che arriva... ) ad un valore inferiore che permetta di far lavorare il display senza surriscaldamenti o altro; considerando che il regolatore prende pochissimo spazio e che, date tensioni ed assorbimenti, non credo abbia bisogno di accorgimenti particolari, direi che sia una soluzione accettabile; poi ... ci mancherebbe va bene anche la "stringa di diodi", ma occupa più spazio di un umile 78Lxx

[1vr005]

Ma poi l'LM eccetera tiene la corrente richiesta? Non sono molto pratico di quei cosi, ne ho usato uno una volta in vita mia per alimentare un microfono amplificato...

Comunque ho usato un resistore per ogni segmento e i calcoli di Rommel, che ringrazio, salvo che ho supposto display rosso e 1.8V anziché 2V.
Facendo un po' di conti con https://www.claredot.net/it/sez_Elettronica/resistenza-di-caduta-per-led.php alimentando con 13.8V sono richiesti 800 ohm e ce ne ho messi 1000 apposta perché volevo ridurre un po' la corrente avendo non lo scopo di illuminare lo stadio Maracana ma solo di controllare se tutte le barrette di 18 display diversi funzionavano. In passato ne avevo già controllati alcuni a tappeto col tester e ci avevo passato troppo tempo per i miei gusti...
Ma sia il display di un CB vintage che ho provato, sia quelli cinesi recenti ad alta luminosità, facevano troppa luce anche con 1K.
Il mio dubbio più sul bruciare le resistenze è relativo allo sparare così tanto calore in apparati vintage, con effetti immaginabili sulla frequenza di lavoro. A volte i resistori in serie ai vari led del display sono accessibili e per limitare un po' la luminosità e il calore creato nell'apparato penso che possa valere la pena di investire una mezz'oretta per sostituirli con valori più elevati. Resta il fatto che probabilmente mai visualizzeremo il numero 88, con tutti i led accesi, massimo assorbimento di corrente e massimo calore generato.
Per darvi un'idea dei risultati ottenuti con un alta luminosità rosso cinese, ecco una foto...

[AZ6108]

Ma poi l'LM eccetera tiene la corrente richiesta?

Beh, non credo che un display a LED di quel tipo sia una stufa elettrica , ad ogni modo, come esempio

Codice Seleziona Espandi

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/78L05.pdf

[1vr005]

Con un altro alimentatore regolabile ho abbassato la tensione fino a 6.9V e c'è ancora luminosità apprezzabile senza più abbagliamento ed eccesso di calore.
Vedo che il 7808 con costruzione TO220 è dato per 1.5A, che basterebbero e avanzerebbero (con 13.8V e resistori da 1K siamo sui 210mA).
https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/88254/SEME-LAB/LM7808.html

Per costruzioni stand-alone e in apparati con piste larghe, accessibili, facili da trovare ecc si potrebbe anche fare. In spazi angusti, dovendo trapanare la scheda per far passare i refori eccetera o trovare spazio per una schedina supplementare penso che sia più il palo della cuccagna e convenga aggiungere un paio di diodi come suggerito da Rommel o piazzare un resistore da determinare in serie al comune.
Tra l'altro nello schema dell'Alan 48, di cui non capisco un granché, pare che il display sia alimentato dal pll e su nessun pin trovo più di 7V e spiccioli. Sta' a vedere che quei 1000 ohm che hanno usato non sono per 13.8V ma per 7V e qualcosa, per avere luminosità non troppo affaticante.

[AZ6108]

Come dal PLL  ?!?

Se lo schema che ho sott'occhio è quello giusto (cercato al volo)

Codice Seleziona Espandi

https://www.cbradio.nl/alan/Service_Manual_Midland_Alan_48_Exel_Homer.pdf
il display è collegato ad un KS88C2416

https://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/409/KS88C2416.php

che risulta essere un MCU non un PLL

[1vr005]

Come dal PLL  ?!?

Se lo schema che ho sott'occhio è quello giusto (cercato al volo)

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https://www.cbradio.nl/alan/Service_Manual_Midland_Alan_48_Exel_Homer.pdf
il display è collegato ad un KS88C2416

https://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/409/KS88C2416.php

che risulta essere un MCU non un PLL

Credo che quello sia un altro apparato, forse un 48 Excel o qualche altra versione più recente.
Sul 48 "old" 6 wire dal selettore canali vanno al pll.
Comunque la questione non è vitale.

[AZ6108]

Ah ok, hai ragione, comunque il display NON è alimentato dal PLL ma da una linea dedicata; vedi blocco "FOR LED DRIVE" e la relativa linea "B+" nello schema, direi che una sezione dello switch canali vada a commutare i LED relativi al canale selezionato

[AZ6108]

Si, è come scritto sopra; stando allo schema in allegato la stessa linea porta anche circa 8V al PLL oltre che arrivare al blocco del commutatore canali che alimenta il display

[1vr005]

Oro. Per cui dovremmo avere 8 volt, meno 2 per display verde, totale 6V.
I = V/R = 6/1000 = 0.006 = 6mA. I progettisti Midland sono stati prudenti con la corrente in transito.
In effetti con un display verde di Intek 49 plus a 6.9V di alimentazione con resistori da 1K avevo circa la luminosità da Alan 48. Se ritrovo dove ho messo i display dopo averli testati ci faccio ancora qualche prova. L'alimentatore regolabile che ho, sotto i 6.9V non scende però.

[AZ6108]

L'alimentatore regolabile che ho, sotto i 6.9V non scende però.

Ed a quel punto, se hai un 78Lxx, o qualche diodo o anche solo uno zener sottomano...

In alternativa metti insieme un semplice regolatore tipo (es.) https://electrocredible.com/variable-voltage-regulator-circuit-diagram-working/ collegato al tuo alimentatore e lo usi per fare le prove

[sirbone]

L'alimentatore regolabile che ho, sotto i 6.9V non scende però.

4 batterie AA/LR44 messe alla meno peggio?

[1vr005]

4 batterie AA/LR44 messe alla meno peggio?

Forse ho una soluzione. Dal mio circuitino, con alimentazione a 13.8V, con un display rosso ad alta luminosità esce una luce poco più intensa di quella del display originale del President Jackson aggiungendo in serie all'anodo un resitore da 560 ohm/1W, il che equivale poi a usare resistori da 1500/1800 ohm come suggerivo in apertura topic. Lo ho provato solo per pochi secondi e non pare riscaldarsi un granché. Ora lascio raffreddare un po' il tutto e riprovo.

[1vr005]

Ho tenuto un po' in alimentazione a 13.8V un display verde vintage e uno, sempre verde, ad alta luminosità. Il resistore da 560 ohm e i resistori da 1K in serie ai segmenti non risultano né caldi né freddi al tocco (mentre sento freddo il tavolo su cui è appoggiato il circuitino), il che però indica che stanno a circa 36-37 gradi. La luminosità è come quella dei cb vintage. Vedo che la luce emessa dall'alta luminosità che c'è ora è quasi la stessa del Lafayette Thyphoon II lì vicino.
Poi è un'altra questione che resistori sia necessario usare per replicare la luminosità di un display vintage in un cb vintage nel quale si inserisce un elemento ad alta luminosità. Suppongo che vada scoperto sperimentalmente (ma  sperimentalmente in senso radiantistico, cioè a tentoni) oppure misurando la tensione che arriva al display e facendo poi i calcoli per 6-7 milliampere.

[AZ6108]

un potenziometro come reostato e poi misuri il valore con il multimetro ?

[sirbone]

aggiungendo in serie all'anodo un resitore da 560 ohm/1W

Sembra una soluzione semplice, economica, facilmente applicabile anche all'apparato più ostico. Elegante.
Anche se, dal poco che ho potuto vedere, i malfunzionamenti dei display canali riguardano più il "contorno" per via di urti, saldature fredde, guasto di altri componenti, che i display stessi.

[1vr005]

Sembra una soluzione semplice, economica, facilmente applicabile anche all'apparato più ostico. Elegante.
Anche se, dal poco che ho potuto vedere, i malfunzionamenti dei display canali riguardano più il "contorno" per via di urti, saldature fredde, guasto di altri componenti, che i display stessi.

In effetti se si vuole mettere un alta luminosità in un Cb vintage e non si vuole che abbagli come un gatto delle nevi in servizio notturno e scaldi come il reattore di Fukushima basta trovare la pista che va ai pin 4-5 del display, interromperla, e  mettere un resistore adeguato a cavallo dell'interruzione.

[Rommel]

Salve a tutti

Se si mette una sola resistenza sul terminale comune di tutti i segmenti per abbassarne la luminosità, si corre il rischio (è comunque da vederne l'incidenza) che la luminosità dei segmenti subisca una variazione a seconda di quanti ne vengono accesi contemporaneamente. 
In pratica la caduta di tensione sulla resistenza varia in funzione della corrente che a sua volta varia in base a quanti led sono alimentati.

Per un semplice test in cui sono tutti accesi OK, basta mettere quella che riduce l'intensità di quanto si vuole, mentre nel caso si voglia fare la stessa cosa all'interno di un apparato, si potrebbe avere l'effetto che ho descritto, comunque non è detto che tale effetto sia per forza brutto da vedere, dipende dai gusti di chi utilizzerà l'apparato.

Saluti a tutti da Alberto

[1vr005]

Vero, questo è possibilissimo perché il resistore aggiuntivo dà un tetto alla corrente massima che può passare su tutti gli elementi. Vero. Da tenere in considerazione. Se si vuole evitare questo, sospetto che la soluzione che non richiede di forare, tagliare piste, aggiungere circuiti extra ecc, sia di sostituire tutti i 14 resistori limitatori dei singoli segmenti. O tenersi il display arci-luminoso.

[sirbone]

@Rommel ha fatto una saggia osservazione
@1vr005 potresti provare ad alzare il piedino a 10 resistenze per ottenere il numero minimo utile di settori illuminati, al netto di indicazioni esoteriche,  corrispondente al canale 11, "per vedere l'effetto che fa".
Il cambio di tutte le resistenze, con i led ad alta luminosità, sarebbe corretto, ma la vedo agevole solo ad apparato completamente smontato causa revisione.

[r5000]

73 a tutti, se ricordo bene con i display ad alta luminosità (bianchi o blù) si aggiungeva una sola resistenza in serie , 680 ohm e ovviamente la luminosità con due segmenti accesi era maggiore rispetto a tutto il display acceso, per renderlo più uniforme vanno sostituite tutte le resistenze dei segmenti ma  penso di averlo fatto solo per prova giusto per vedere la differenza, con tutti i led accesi del frontale, manopole trasparenti ecc... nessuno faceva caso alla variazione di luminosità a seconda del numero acceso, solo un'amico  che andava per cascine a ritirare il latte ha voluto il dimmer automatico per ridurre la luminosità al buio, tutti gli altri andavano con l'illuminazione fissa...

[1vr005]

Ho fatto qualche prova ed effettivamente la variazione di luminosità a seconda del numero di barrette accese se ci si fa caso è osservabile. Non è proprio macroscopica però.
Adesso mi intrippa l'idea di un regolatore di tensione variabile. Non mi pare cosa da infilare in un baracchino vintage ma non ne ho mai fatto uno e stuzzica la curiosità.
Intanto ho visto un video di Aliverti su come implementare un elementare contatore da 0 a 9 su un display a singola cifra, mi ha incuriosito anche quello e ho ordinato i materiali per realizzarlo.

Sarà per l'imprinting dei miei primi CB - o più probabilmente del mio primo orologio con display a led, anno domini 1978 - ma sono affascinato dai display.

[1vr005]

Aggiungo una curiosità un po' offtopic ma interessante per chi muove i primi passi con i led.
Ho provato ad alimentare a 13.8V con resistenza limitatrice di 1.5K un led rosso da 3 mm come questi:

https://it.aliexpress.com/item/1005003320296052.html

(lo ho aggiunto al mio circuitino prova display 88 in modo da vedere subito se è collegato all'alimentazione anche quando non c'è un display nello zoccolo).
Il risultato è che guardando il led di lato fa una luce ragionevolmente fioca, quel tanto che basta per usarla come spia e rilevare se c'è o meno alimentazione, ma osservandolo dall'alto c'è comunque una luminosità eccessiva che trapana la cornea - anche con 1.5K di resistenza - almeno a me.
Insomma c'è da fare qualche prova per trovare i valori che dati i materiali utilizzati e le tensioni disponibili vadano bene per i propri gusti e obiettivi.
Ho usato uno di quei led color bianco freddo per rifare la retroilluminazione dell'amperometro di un alimentatore (ZG HP 12-S) con 780 ohm di resistenza limitatrice e con un paio di rettangolini di carta casa fra led e strumento per diffondere meglio la luce, e va benone.