Scheda Tecnica Display a Matrice di LED LTP-747KY - Altezza Cifra 0.7 Pollici - Giallo Ambra AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 25mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTP-747KY è un modulo display compatto e ad alte prestazioni a matrice di LED 5 x 7, progettato per applicazioni che richiedono un'uscita chiara e leggibile di caratteri alfanumerici o simbolici. La sua funzione principale è fornire informazioni visive nei dispositivi elettronici. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia avanzata dei semiconduttori AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i chip LED, che offre un'efficienza e una purezza del colore superiori rispetto a tecnologie più datate come il GaAsP standard. Il mercato target include pannelli di controllo industriali, strumentazione, apparecchiature mediche, elettronica di consumo e qualsiasi sistema embedded che richieda un display informativo affidabile e a basso consumo.

Il display presenta un'altezza della cifra di 0.7 pollici (17.22mm), garantendo un'ottima leggibilità. È caratterizzato da segmenti uniformi e continui, assicurando un aspetto dei caratteri coerente e professionale. I punti di forza evidenziati nella scheda tecnica sono il basso fabbisogno energetico, l'alta luminosità e contrasto, l'ampio angolo di visione e l'affidabilità dello stato solido, che si traducono in una lunga vita operativa e durabilità in vari ambienti.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Optoelettroniche

Le prestazioni optoelettroniche sono centrali per la funzionalità del display. Misurate a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C, i parametri chiave sono:

• Intensità Luminosa Media (I_V):Questo parametro definisce la luminosità percepita di ogni punto acceso. Il valore tipico è 3400 µcd (microcandele) in una condizione di test di I_P=32mA con un duty cycle di 1/16. Il minimo specificato è 1650 µcd. L'uso di un duty cycle 1/16 per la misurazione è standard per i display multiplexati e indica la corrente di picco durante la sua finestra temporale attiva.
• Caratteristiche della Lunghezza d'Onda:
  • Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):595 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima, collocandola saldamente nella regione giallo ambra dello spettro visibile.
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):592 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio corrisponde al colore percepito del LED dall'occhio umano, leggermente inferiore alla lunghezza d'onda di picco.
  • Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):15 nm. Questo indica la purezza spettrale o la diffusione della luce emessa attorno alla lunghezza d'onda di picco. Un valore di 15 nm è relativamente stretto, contribuendo a un colore giallo ambra saturo e puro.
• Rapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Massimo 2:1. Questo è un parametro critico per l'uniformità del display. Specifica che la luminosità del punto più debole nell'array non sarà inferiore alla metà della luminosità del punto più luminoso, garantendo un aspetto uniforme su tutti i segmenti di un carattere.

2.2 Parametri Elettrici

Le specifiche elettriche definiscono i limiti operativi e le condizioni per un uso sicuro e affidabile.

• Tensione Diretta per Punto (V_F):Tipicamente 2.6V, con un massimo di 2.6V a una corrente diretta (I_F) di 20mA. Il minimo è 2.05V. Questa tensione è relativamente bassa, contribuendo alla dichiarazione di basso consumo energetico.
• Corrente Inversa per Punto (I_R):Massimo 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Questo indica il livello di corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente.
• Correnti Nominali:
  • Corrente Diretta di Picco per Punto:60 mA (massimo assoluto).
  • Corrente Diretta Media per Punto:13 mA (massimo assoluto a 25°C). Questo valore si riduce linearmente di 0.17 mA/°C sopra i 25°C, il che significa che la corrente continua ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura per prevenire il surriscaldamento.
• Dissipazione di Potenza Media per Punto:25 mW (massimo assoluto). Questa è la massima potenza che ogni singolo punto LED può dissipare in sicurezza sotto forma di calore.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Questi parametri garantiscono la robustezza del dispositivo in diverse condizioni operative.

• Intervallo di Temperatura Operativa:-35°C a +85°C. Questo ampio intervallo lo rende adatto all'uso in ambienti ostili, dal freddo glaciale agli ambienti industriali caldi.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:Il dispositivo può sopportare una temperatura di saldatura di 260°C per 3 secondi a una distanza di 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio. Questa è una specifica standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione.

3. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

3.1 Dimensioni Fisiche

La scheda tecnica include un disegno dettagliato delle dimensioni del package. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25mm salvo diversa indicazione. Le dimensioni complessive, la spaziatura dei piedini e le dimensioni della finestra dei segmenti sono definite in questo disegno, fondamentale per il layout del PCB (Circuito Stampato) e l'integrazione meccanica nel contenitore del prodotto.

3.2 Collegamento Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 12 piedini. Il piedinatura è la seguente: Piedino 1 (Anodo Colonna 1), Piedino 2 (Catodo Riga 3), Piedino 3 (Anodo Colonna 2), Piedino 4 (Catodo Riga 5), Piedino 5 (Catodo Riga 6), Piedino 6 (Catodo Riga 7), Piedino 7 (Anodo Colonna 4), Piedino 8 (Anodo Colonna 5), Piedino 9 (Catodo Riga 4), Piedino 10 (Anodo Colonna 3), Piedino 11 (Catodo Riga 2), Piedino 12 (Catodo Riga 1).

Viene fornito uno schema del circuito interno, che mostra la disposizione a matrice dei 35 LED (5 colonne x 7 righe). Ogni colonna ha una connessione anodo comune e ogni riga ha una connessione catodo comune. Questa struttura a matrice è fondamentale per il multiplexing, permettendo il controllo di 35 punti individuali con soli 12 piedini, riducendo significativamente le linee I/O del microcontrollore richieste.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche elettriche/ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per un tale dispositivo includerebbero tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra la relazione non lineare tra la tensione applicata al LED e la corrente risultante. È essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta:Questa curva illustra come la luminosità del LED cambia con la corrente di pilotaggio. È tipicamente lineare in un intervallo ma satura a correnti più elevate.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Questo grafico dimostra la riduzione termica dell'emissione luminosa. All'aumentare della temperatura, l'efficienza luminosa di un LED generalmente diminuisce.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la curva a campana centrata attorno a 595 nm con la larghezza a mezza altezza specificata di 15 nm.

Queste curve sono vitali per gli ingegneri per ottimizzare le condizioni di pilotaggio per ottenere la luminosità, l'efficienza e la longevità desiderate sotto specifiche temperature operative.

5. Suggerimenti per l'Applicazione

5.1 Scenari Applicativi Tipici

L'LTP-747KY è ideale per applicazioni che richiedono display compatti, multi-cifra numerici o alfanumerici limitati. Esempi includono:

• Apparecchiature di Test e Misura:Multimetri digitali, frequenzimetri, alimentatori per visualizzare letture.
• Controlli Industriali:Pannelli indicatori per temperatura, pressione, portata o visualizzazione di variabili di processo su macchinari.
• Elettronica di Consumo:Display per apparecchi audio (es. frequenza del sintonizzatore), elettrodomestici da cucina o vecchi giocattoli elettronici.
• Dispositivi Medici:Semplici display di parametri su monitor o apparecchiature diagnostiche dove l'affidabilità è fondamentale.

5.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:A causa della sua configurazione a matrice, il display deve essere multiplexato. Ciò richiede un microcontrollore o un IC driver dedicato in grado di scansionare le colonne e le righe a una frequenza sufficientemente alta (tipicamente >100Hz) per evitare sfarfallio visibile. Ogni anodo di colonna viene pilotato sequenzialmente mentre i catodi di riga appropriati vengono portati a livello basso per accendere i punti desiderati.
• Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni linea di colonna o riga (a seconda della topologia di pilotaggio) per garantire che la corrente diretta per punto non superi i valori massimi assoluti, specialmente la corrente di picco. I calcoli devono considerare il duty cycle del multiplexing (es. 1/5 per una matrice a 5 colonne).
• Dissipazione di Potenza:La dissipazione di potenza totale del display deve essere calcolata in base al numero di punti accesi contemporaneamente, alla tensione diretta e alla corrente. Assicurare un'adeguata gestione termica se si opera vicino ai valori massimi nominali o in alte temperature ambientali.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.

6. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il principale elemento di differenziazione dell'LTP-747KY è l'uso della tecnologia LED AlInGaP su un substrato GaAs non trasparente. Rispetto ai vecchi LED rossi GaAsP, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, il che significa un'uscita più luminosa a parità di potenza elettrica in ingresso. Il colore giallo ambra (592-595 nm) offre un'ottima visibilità ed è spesso considerato meno affaticante per gli occhi rispetto al rosso puro in condizioni di scarsa illuminazione. La faccia grigia con punti bianchi migliora il contrasto riducendo la luce ambientale riflessa dalle aree non attive del display, migliorando ulteriormente la leggibilità. La categorizzazione per intensità luminosa (binning) garantisce un livello minimo di luminosità prevedibile, il che è un vantaggio rispetto ai componenti non binnati dove la luminosità può variare più ampiamente.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché il valore nominale della corrente diretta media (13mA) è inferiore alla corrente di test (20mA per V_F)?

R: La condizione di test di 20mA è un punto standard per misurare parametri come la tensione diretta. Il valore massimo assoluto di 13mA è la corrente continua più alta consentita per punto in condizioni operative normali per garantire l'affidabilità a lungo termine e rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza. In un'applicazione multiplexata, la corrente istantanea durante la finestra temporale attiva può essere più alta (es. 32mA come per il test I_V), ma la media su un ciclo completo non deve superare i 13mA.

D: Cosa significa "Duty 1/16" nella condizione di test dell'intensità luminosa?

R: Indica che il display è stato pilotato in modalità multiplexata in cui ogni punto specifico è alimentato attivamente solo per 1/16 del tempo totale del ciclo di scansione. L'intensità luminosa viene misurata durante quell'impulso attivo. Questo simula le condizioni operative reali per un display multiplexato.

D: Come interpreto il Rapporto di Uniformità dell'Intensità Luminosa 2:1?

R: Questo è un parametro di controllo qualità. Significa che all'interno di una singola unità display, il punto più debole sarà almeno la metà luminoso del punto più luminoso. Un rapporto più basso (più vicino a 1:1) indica una migliore uniformità. Un rapporto 2:1 è accettabile per molte applicazioni, garantendo che i caratteri appaiano illuminati in modo uniforme.

8. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Consideriamo la progettazione di un semplice termometro a 4 cifre utilizzando l'LTP-747KY. Sarebbe necessario un microcontrollore per leggere un sensore di temperatura, convertire il valore in BCD (Decimal Codificato in Binario) o in una mappa di caratteri personalizzata e pilotare il display. Poiché l'LTP-747KY è un modulo a singola cifra, quattro unità sarebbero posizionate affiancate. Il microcontrollore avrebbe bisogno di almeno 12 pin I/O per controllare un display direttamente. Per controllare quattro display in modo efficiente (48 pin), lo schema di multiplexing verrebbe espanso: le linee di colonna di tutti e quattro i display potrebbero essere collegate in parallelo e sarebbero necessarie linee di controllo di riga separate per ogni display, o viceversa, utilizzando una combinazione di selezione di colonna e cifra (modulo). In alternativa, driver LED dedicati con interfacce seriali (come SPI o I2C) semplificherebbero notevolmente il progetto, riducendo il numero di pin del microcontrollore e la complessità del software. Le resistenze di limitazione della corrente devono essere calcolate in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED e alla corrente media desiderata per punto, tenendo conto del duty cycle del multiplexing (es. se si scansionano 4 cifre, il duty cycle per cifra è 1/4).

9. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'LTP-747KY funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2V per AlInGaP), gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. Nei LED AlInGaP, questa ricombinazione rilascia energia principalmente sotto forma di fotoni (luce) con una lunghezza d'onda corrispondente all'energia del bandgap del materiale, progettata per essere nell'intervallo giallo ambra (circa 595 nm). La disposizione a matrice 5x7 è un'implementazione pratica per formare caratteri. Accendendo selettivamente punti specifici all'interno di questa griglia, è possibile visualizzare qualsiasi numero, lettera o simbolo semplice. La configurazione a matrice anodo comune, catodo comune è un progetto topologico che minimizza il numero di piedini di connessione richiesti, rendendo il package più piccolo e più economico da interfacciare.

10. Tendenze e Contesto Tecnologico

Sebbene display discreti a matrice di punti 5x7 come l'LTP-747KY rimangano rilevanti per progetti specifici, sensibili ai costi o legacy, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display si è spostata verso soluzioni integrate. Le applicazioni moderne utilizzano spesso OLED grafici, LCD TFT o pannelli a matrice LED più grandi e ad alta densità che offrono capacità grafiche complete, una gamma di colori più ampia e un'interfacciamento più semplice tramite bus digitali standard. Tuttavia, per applicazioni che richiedono solo un'uscita di caratteri semplice, luminosa, altamente affidabile e a basso consumo in ambienti potenzialmente ostili, i moduli discreti a matrice di LED offrono vantaggi distinti. La tecnologia AlInGaP utilizzata qui rappresenta un sistema di materiali maturo e altamente efficiente per LED rossi, arancioni, ambra e gialli. I futuri sviluppi nella tecnologia dei display si concentrano sulla miniaturizzazione (micro-LED), substrati flessibili e efficienze ancora più elevate, ma i principi fondamentali di funzionamento e le considerazioni di progettazione per pilotare display a matrice rimangono in gran parte consistenti.