Scheda Tecnica Display a Matrice di Punti LED LTP-747KA - Altezza Cifra 0.7 Pollici (17.22mm) - Colore Rosso-Arancio - Tecnologia AlInGaP - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-747KA è un modulo di visualizzazione alfanumerico a matrice di punti 5 x 7 per una singola cifra. La sua funzione principale è fornire un'uscita visiva chiara e luminosa per caratteri e simboli in varie applicazioni elettroniche. Il componente principale di questo display è l'utilizzo del materiale semiconduttore avanzato Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per i chip del diodo a emissione luminosa (LED), responsabili della generazione della caratteristica luce rosso-arancio. Questa tecnologia dei materiali è nota per la sua alta efficienza e le buone caratteristiche prestazionali.

Il dispositivo è costruito con un frontale di colore grigio e presenta punti o segmenti di colore bianco, il che migliora il contrasto e la leggibilità degli elementi illuminati rispetto allo sfondo. Il display è categorizzato in base alla sua intensità luminosa, il che significa che le unità vengono classificate o ordinate in base alla loro emissione luminosa misurata per garantire coerenza entro intervalli specificati per applicazioni che richiedono uniformità di luminosità.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri tecnici chiave specificati nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del display. I parametri chiave sono misurati in condizioni di test specifiche, tipicamente a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Questa è la misura della potenza percepita della luce emessa da un singolo punto. Il valore tipico è 3400 microcandele (µcd), con un minimo di 1650 µcd, quando pilotato con una corrente di picco (I_P) di 32mA a un ciclo di lavoro di 1/16. Il ciclo di lavoro 1/16 è uno schema di multiplexing comune per i display a matrice di punti, in cui ogni riga è attiva solo per 1/16 del tempo per gestire potenza e calore.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):La lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione del LED è alla sua massima intensità. Per il LTP-747KA, questo è tipicamente 621 nanometri (nm), collocandolo saldamente nella regione rosso-arancio dello spettro della luce visibile.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):Questa è di 615 nm, che è la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito dall'occhio umano. È leggermente diversa dalla lunghezza d'onda di picco a causa della forma dello spettro di emissione del LED.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):Questo parametro, tipicamente 18 nm, indica la larghezza dello spettro di emissione a metà della sua intensità massima. Una larghezza a mezza altezza più stretta indica un colore più spettralmente puro e saturo.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Specificato come un massimo di 2:1, questo rapporto definisce la variazione ammissibile di luminosità tra il punto più luminoso e quello più debole sul display. Un rapporto più basso indica una migliore uniformità.

2.2 Caratteristiche Elettriche

Comprendere il comportamento elettrico è cruciale per una corretta progettazione del circuito e per garantire l'affidabilità a lungo termine.

• Tensione Diretta per Punto (V_F):La caduta di tensione ai capi di un LED quando conduce corrente. Il valore tipico è 2.6V con un massimo di 2.6V a una corrente diretta (I_F) di 20mA. Il minimo è indicato come 2.05V. Questo intervallo deve essere considerato nella progettazione del circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa per Punto (I_R):La piccola quantità di corrente che scorre quando viene applicata una tensione inversa. È specificata come un massimo di 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Superare la tensione inversa massima assoluta può causare danni.
• Corrente Diretta Media per Punto:La massima corrente continua DC consigliata per un funzionamento affidabile è 13 mA. Questa è distinta dalla corrente di picco utilizzata nel funzionamento multiplexato.
• Corrente Diretta di Picco per Punto:La massima corrente istantanea che un punto può sopportare, specificata come 90 mA. Nelle applicazioni multiplexate, la corrente istantanea può essere superiore alla corrente media, ma non deve superare questo rating di picco.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza Media per Punto:La massima potenza che può essere dissipata continuamente da un singolo punto LED è 33 mW. Superare questo valore può portare a surriscaldamento e riduzione della durata di vita.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e di Stoccaggio:Il dispositivo è valutato per funzionare a temperature ambiente da -35°C a +85°C. Può anche essere stoccato all'interno dello stesso intervallo di temperatura.
• Derating della Corrente:La corrente diretta media deve essere ridotta linearmente sopra i 25°C a un tasso di 0.17 mA per grado Celsius. Questa è una regola di progettazione critica per prevenire la fuga termica a temperature ambiente più elevate.
• Temperatura di Saldatura:Durante la saldatura a onda o a rifusione, la temperatura in un punto 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio del package non deve superare i 260°C per più di 3 secondi. Ciò previene danni al die interno e ai fili di collegamento.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Ciò implica un processo di binning.

• Binning dell'Intensità Luminosa:Dopo la produzione, i singoli display vengono testati e suddivisi in diversi bin in base alla loro emissione luminosa misurata. Ciò garantisce che i clienti ricevano prodotti con livelli di luminosità coerenti. La scheda tecnica fornisce i valori min/tip/max (1650/3400 µcd), ma specifici codici bin o categorie non sono dettagliati in questo estratto. In pratica, le informazioni d'ordine specificherebbero il bin di intensità desiderato.
• Binning della Lunghezza d'Onda/Colore:Sebbene non sia esplicitamente menzionato per la lunghezza d'onda in questo foglio, è pratica comune per i produttori di LED classificare i dispositivi per lunghezza d'onda dominante o di picco per garantire la coerenza del colore, specialmente nei display multi-unità. I valori tipici stretti per λ_p(621 nm) e λ_d(615 nm) suggeriscono una buona uniformità di colore intrinseca del materiale AlInGaP.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, possiamo dedurne il contenuto e il significato standard.

• Curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I_F-V_F):Questo grafico mostra la relazione non lineare tra la corrente attraverso il LED e la tensione ai suoi capi. È essenziale per progettare il circuito di pilotaggio corretto. La curva mostrerà una tensione di "ginocchio" (intorno al tipico 2.6V) dopo la quale la corrente aumenta rapidamente con un piccolo aumento di tensione.
• Curva Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_V-I_F):Questo grafico illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente di pilotaggio. È tipicamente lineare in un intervallo ma satura a correnti molto elevate. Aiuta a determinare il punto di lavoro per la luminosità desiderata.
• Curva Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_A):Questa mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Quantifica l'effetto del derating termico ed è critica per le applicazioni che operano a temperature elevate.
• Curva di Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la curva a campana centrata intorno a 621 nm con una larghezza a mezza altezza di 18 nm.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni Fisiche

Il display ha un'altezza cifra di 0.7 pollici, equivalente a 17.22 millimetri. Il disegno delle dimensioni del package (riferito ma non mostrato nel testo) dettaglierebbe la lunghezza totale, larghezza, altezza, passo dei terminali e disposizione dei segmenti. Le tolleranze per tutte le dimensioni sono specificate come ±0.25 mm (0.01 pollici) salvo diversa indicazione. Questo livello di precisione è importante per il montaggio meccanico su un circuito stampato (PCB).

5.2 Collegamento dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha 12 piedini. Il piedinatura è chiaramente definita: Piedino 1: Anodo per Colonna 1, Piedino 2: Catodo per Riga 3, Piedino 3: Anodo per Colonna 2, e così via. Lo schema del circuito interno mostra una configurazione a catodo comune per le righe. Ciò significa che ciascuna delle 7 linee di riga è collegata ai catodi di tutti i 5 LED in quella riga. Le 5 linee di colonna sono collegate agli anodi dei LED in ciascuna colonna. Questa disposizione a matrice consente il controllo di 35 punti individuali (5x7) con solo 12 piedini (5+7), utilizzando tecniche di multiplexing.

5.3 Identificazione della Polarità

Sebbene non sia esplicitamente mostrato nel testo, la numerazione dei piedini e lo schema del circuito interno forniscono le informazioni necessarie per la polarità. La tabella del piedinatura è la guida definitiva per collegare correttamente anodi e catodi. Un collegamento di polarità errato (applicando una polarizzazione diretta al catodo) impedirà l'illuminazione del LED e, se la tensione supera il rating di tensione inversa (5V), potrebbe danneggiarlo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La linea guida chiave fornita è il profilo di temperatura di saldatura: la temperatura misurata 1.6mm sotto il corpo del package non deve superare i 260°C per più di 3 secondi. Questa è una linea guida standard per i processi di saldatura a onda o a rifusione. Per la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata e il tempo di contatto con i terminali dovrebbe essere minimizzato per evitare che il calore risalga il terminale e danneggi il chip interno. Dovrebbero essere osservate adeguate precauzioni ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione e il montaggio per prevenire danni alle giunzioni dei semiconduttori.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Grazie al suo formato a matrice di punti 5x7, ideale per generare caratteri alfanumerici, il LTP-747KA è ben adatto per applicazioni che richiedono letture chiare a singola cifra. Esempi includono:

• Pannelli di controllo industriali e display per strumentazione.
• Apparecchiature di test e misura.
• Elettrodomestici come forni a microonde, lavatrici o apparecchi audio.
• Terminali di vendita e display informativi di base.
• Kit educativi per apprendere microcontrollori e display multiplexati.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:È necessario un microcontrollore o un circuito integrato driver di display dedicato per multiplexare righe e colonne. Il driver deve essere in grado di erogare/assorbire le correnti di picco necessarie (fino a 32mA per punto secondo la condizione di test, ma la progettazione dovrebbe fare riferimento ai valori massimi assoluti) rispettivamente per le colonne e le righe.
• Limitazione della Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni linea anodica (colonna) per impostare la corrente diretta e proteggere i LED. Il valore della resistenza è calcolato usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. L'uso della corrente di picco (I_P) nel calcolo del multiplexing deve essere preso in considerazione.
• Gestione Termica:In ambienti ad alta temperatura ambiente o applicazioni ad alta luminosità, assicurarsi che la corrente media sia ridotta come specificato (0.17 mA/°C sopra i 25°C). Un'adeguata spaziatura sul PCB può aiutare con il raffreddamento per convezione naturale.
• Angolo di Visione:La scheda tecnica dichiara un "ampio angolo di visione", il che è vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Sebbene non sia fornito un confronto diretto con altri numeri di parte, i principali fattori di differenziazione del LTP-747KA basati sulla sua scheda tecnica sono:

• Tecnologia del Materiale (AlInGaP):Rispetto ai vecchi LED GaAsP o GaP, l'AlInGaP offre maggiore efficienza, migliore stabilità termica e luminosità superiore, portando alla dichiarazione di "alta luminosità e alto contrasto".
• Matrice di Punti vs. Display a Segmenti:Una matrice di punti 5x7 offre una flessibilità molto maggiore rispetto a un display a 7 segmenti standard, poiché può mostrare l'intero set di caratteri ASCII, simboli e grafica semplice, non solo numeri e poche lettere.
• Categorizzazione dell'Intensità:Il binning per l'intensità luminosa è una caratteristica a valore aggiunto per applicazioni che richiedono uniformità tra più unità.
• Miglioramento del Contrasto:Il frontale grigio con punti bianchi è una scelta progettuale mirata a migliorare il contrasto quando i LED sono spenti, rendendo il display più professionale e leggibile in varie condizioni di illuminazione.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Qual è la differenza tra la corrente diretta di picco (90mA) e la corrente di test (32mA)?

La corrente diretta di picco (90mA) è un Valore Massimo Assoluto—la massima corrente istantanea che il LED può sopportare senza danni immediati. I 32mA utilizzati nel test dell'intensità luminosa sono una tipica condizione operativa per la misurazione in un sistema multiplexato (ciclo di lavoro 1/16). Lacorrentemedia in quel caso è molto più bassa (32mA / 16 = 2mA). La progettazione deve garantire che le correnti istantanee rimangano sotto i 90mA e che le correnti medie per punto rimangano sotto i 13mA (ridotte per la temperatura).

9.2 Come devo interpretare la specifica del ciclo di lavoro 1/16?

Ciò indica il metodo di pilotaggio multiplex standard. Per controllare 7 righe con 5 colonne, una tecnica comune è attivare una riga alla volta, ciclando rapidamente attraverso tutte le 7 righe. Se ogni riga è accesa per un tempo uguale, è attiva per 1/7 del tempo. Il ciclo di lavoro 1/16 è una condizione di test conservativa e standardizzata che consente il confronto tra display diversi, anche se lo schema di multiplexing effettivo nella tua applicazione è 1/7 o 1/8.

9.3 Perché la tensione diretta è fornita come un intervallo (2.05V min, 2.6V tip/max)?

La tensione diretta (V_F) ha una variazione naturale dovuta alle tolleranze di produzione del materiale semiconduttore. La progettazione del circuito deve adattarsi a questo intervallo. La resistenza di limitazione della corrente dovrebbe essere calcolata utilizzando il valoremassimo V_F(2.6V) per garantire che anche un dispositivo con V_Falta riceva tensione sufficiente per accendersi e raggiungere la corrente desiderata. Usare il valore tipico per il calcolo rischia di pilotare in modo insufficiente alcune unità.

10. Esempio di Progetto e Caso d'Uso

Scenario:Progettazione di un display a singola cifra per la lettura della temperatura per un controllore industriale che opera in un ambiente fino a 50°C.

1. Set di Caratteri:La matrice 5x7 può visualizzare numeri 0-9 e lettere come "C" per Celsius.
2. Selezione del Driver:Verrebbe utilizzato un microcontrollore con almeno 12 pin I/O o un circuito integrato driver di display dedicato (come il MAX7219) per gestire la temporizzazione del multiplexing.
3. Calcolo della Corrente:Obiettivo: una corrente media per punto per una buona luminosità. Supponiamo di scegliere 8mA medi. A 50°C, si applica il derating: Derating = (50°C - 25°C) * 0.17 mA/°C = 4.25 mA. Corrente media massima consentita a 50°C = 13 mA - 4.25 mA = 8.75 mA. Il nostro obiettivo di 8mA è sicuro.
4. Calcolo della Resistenza:Per un multiplex 1/7 (7 righe), la corrente di picco per punto deve essere 8mA * 7 = 56mA per ottenere una media di 8mA. Questo è al di sotto del rating di picco di 90mA. Usando un'alimentazione di 5V e V_F(max)=2.6V, la resistenza di limitazione della corrente è R = (5V - 2.6V) / 0.056A ≈ 42.9Ω. Verrebbe utilizzata una resistenza standard da 43Ω.
5. Layout del PCB:L'impronta del display corrisponderebbe al disegno dimensionale. Verrebbe lasciato spazio adeguato attorno al package per il flusso d'aria.

11. Principio di Funzionamento

Il LTP-747KA opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale intrinseco del diodo (anodo positivo rispetto al catodo), gli elettroni dello strato di AlInGaP di tipo n si ricombinano con le lacune dello strato di tipo p. Questo evento di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP (Alluminio, Indio, Gallio, Fosforo) determina l'energia della banda proibita del semiconduttore, che determina direttamente la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa—in questo caso, rosso-arancio a ~621 nm. I chip sono montati su un substrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs), che aiuta a riflettere la luce verso l'alto, migliorando l'efficienza complessiva di estrazione della luce dalla superficie superiore del dispositivo. La matrice 5x7 è formata da LED indirizzabili individualmente disposti in questo schema a griglia, controllati tramite circuiti di multiplexing esterni che sequenziano rapidamente l'alimentazione attraverso righe e colonne per creare l'illusione di un carattere stabile e completamente illuminato.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

La tecnologia LED AlInGaP, come utilizzata nel LTP-747KA, ha rappresentato un progresso significativo rispetto ai precedenti materiali LED come il GaAsP. Ha consentito una maggiore luminosità, un'efficienza migliorata e una migliore stabilità termica, rendendo i LED utilizzabili per una gamma più ampia di applicazioni di indicatori e display. La tendenza nella tecnologia dei display si è poi spostata verso matrici di punti ad alta densità, matrici RGB a colori completi e l'adozione diffusa di display a LED organici (OLED) e micro-LED per schermi ad alta risoluzione. Tuttavia, display alfanumerici a matrice di punti a una o più cifre come il formato 5x7 rimangono altamente rilevanti per interfacce economiche, affidabili e facilmente leggibili in contesti industriali, elettrodomestici e di strumentazione dove non è richiesta la piena capacità grafica. I principi di pilotaggio sottostanti—multiplexing e controllo della corrente—rimangono fondamentali per la progettazione dei display LED indipendentemente dalla scala o dalla tecnologia.