Scheda Tecnica Display LED a Matrice di Punti 5x7 LTP-2557JD - Altezza 2.0 Pollici - Rosso AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-2557JD è un modulo display LED a matrice di punti 5x7 a singolo piano, progettato per la presentazione di caratteri e simboli. La sua funzione principale è fornire un output visivo chiaro e affidabile in varie applicazioni elettroniche che richiedono informazioni alfanumeriche o grafiche semplici.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo dispositivo offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto per applicazioni industriali, commerciali e di strumentazione. Il suo basso consumo energetico è un beneficio significativo per progetti alimentati a batteria o attenti all'efficienza. La costruzione a stato solido garantisce un'elevata affidabilità e una lunga vita operativa, poiché non ci sono parti in movimento o filamenti che possano guastarsi. L'ampio angolo di visione fornito dal design a singolo piano consente una chiara visibilità da varie posizioni, aspetto cruciale per interfacce utente e indicatori di stato. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, garantendo uniformità di luminosità tra i lotti di produzione. La sua compatibilità con i codici carattere standard (ASCII ed EBCDIC) e la capacità di essere impilato orizzontalmente lo rendono versatile per creare display multi-carattere o grafiche semplici. Il mercato di riferimento include terminali punto vendita, pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, dispositivi medici e qualsiasi applicazione che richieda un display per caratteri robusto e semplice.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Le sezioni seguenti forniscono un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri tecnici chiave del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Il display utilizza chip LED rossi ad alta efficienza in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio). Questo materiale semiconduttore è noto per la sua elevata efficienza luminosa e buone prestazioni nello spettro dal rosso all'ambra. I chip sono fabbricati su un substrato non trasparente di GaAs (Arseniuro di Gallio). Il package presenta una faccia grigia con punti bianchi, che migliora il contrasto e la leggibilità.

• Intensità Luminosa Media (I_V): Varia da un minimo di 1300 µcd a un tipico 3000 µcd quando pilotato con una corrente di picco (I_p) di 32mA e un duty cycle di 1/16. Questo parametro definisce la luminosità percepita dei punti attivati.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p): Tipicamente 656 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d): Tipicamente 640 nm. Questa è la singola lunghezza d'onda che meglio descrive il colore percepito dall'occhio umano, che è un rosso saturo.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ): Tipicamente 22 nm. Questo indica la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa; un valore più piccolo indica un output più monocromatico.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m): Massimo di 2:1. Questo specifica il rapporto massimo consentito tra il punto più luminoso e quello più debole nell'array, garantendo un aspetto uniforme.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative per il dispositivo.

• Tensione Diretta per Punto (V_F): Tipicamente 2.6V, con un massimo di 2.6V a una corrente diretta (I_F) di 20mA. Questa è la caduta di tensione ai capi di un LED quando è in conduzione.
• Corrente Inversa per Punto (I_R): Massimo di 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. Questa è la piccola corrente di dispersione che scorre quando il LED è polarizzato inversamente.
• Corrente Diretta Media per Punto: 13 mA massimi a 25°C. Questa è la corrente continua DC consigliata per un funzionamento affidabile.
• Corrente Diretta di Picco per Punto: 90 mA massimi. Questa è la corrente istantanea massima assoluta, tipicamente rilevante per il funzionamento in impulsi.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali possono verificarsi danni permanenti. Non è consigliato operare al di fuori di questi limiti.

• Dissipazione di Potenza Media per Punto: 33 mW massimi.
• Intervallo di Temperatura Operativa: da -35°C a +85°C. Il dispositivo è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione: da -35°C a +85°C.
• Derating della Corrente: La corrente diretta media deve essere ridotta linearmente da 13 mA a 25°C di 0.17 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente. Questo è fondamentale per la gestione termica e per prevenire il surriscaldamento.
• Temperatura di Saldatura: Il dispositivo può resistere a 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio durante la saldatura.

3. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

3.1 Dimensioni Fisiche

Il dispositivo ha un'altezza della matrice di 2.0 pollici (50.80 mm). Le dimensioni del package sono fornite nella scheda tecnica con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze sono tipicamente ±0.25 mm salvo diversa specificazione. Il contorno esatto, la spaziatura dei piedini e l'ingombro complessivo sono critici per il layout del PCB (Circuito Stampato) e l'integrazione meccanica.

3.2 Connessione dei Piedini e Circuito Interno

Il display ha una configurazione a 14 piedini. Il piedinatura è la seguente: Piedino 1: Anodo Riga 5, Piedino 2: Anodo Riga 7, Piedino 3: Catodo Colonna 2, Piedino 4: Catodo Colonna 3, Piedino 5: Anodo Riga 4, Piedino 6: Catodo Colonna 5, Piedino 7: Anodo Riga 6, Piedino 8: Anodo Riga 3, Piedino 9: Anodo Riga 1, Piedino 10: Catodo Colonna 4, Piedino 11: Catodo Colonna 3 (Nota: funzione duplicata, probabilmente una considerazione di annotazione della scheda tecnica), Piedino 12: Anodo Riga 4 (Duplicato), Piedino 13: Catodo Colonna 1, Piedino 14: Anodo Riga 2.

Lo schema circuitale interno mostra una configurazione standard a matrice a catodo comune. Le colonne sono connesse ai catodi e le righe agli anodi. Questa struttura consente il multiplexing, dove un singolo punto (l'intersezione di una riga alimentata e una colonna a massa) viene illuminato in ogni istante. Scansionando rapidamente righe e colonne, la persistenza della visione crea l'illusione di un carattere stabile.

4. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progetto

4.1 Pilotaggio del Display

Per far funzionare la matrice 5x7, è necessario un circuito di pilotaggio a multiplexing. Questo tipicamente coinvolge un microcontrollore o un IC driver di display dedicato. Il driver deve attivare sequenzialmente ogni riga (anodo) fornendo i dati appropriati per la colonna (catodo) di quella riga. La corrente di picco per punto (I_p) di 32mA menzionata nella condizione di test per l'intensità luminosa è ottenuta tramite un funzionamento impulsivo a basso duty cycle (1/16). La corrente media per punto deve essere mantenuta entro il valore nominale di 13 mA. Ad esempio, pilotare con un duty cycle di 1/8 richiederebbe che la corrente di picco dell'impulso sia di circa 104 mA per ottenere una media di 13 mA, il che supera il valore nominale di picco di 90 mA. Pertanto, un calcolo attento del duty cycle e della corrente di picco è essenziale. Una resistenza di limitazione di corrente in serie è tipicamente richiesta per ogni linea di colonna o riga per impostare la corrente con precisione.

4.2 Gestione Termica e Saldatura

Il rispetto dei valori massimi assoluti è fondamentale. La curva di derating della corrente deve essere seguita se il dispositivo opera a temperature ambiente elevate. Durante l'assemblaggio del PCB, il profilo di saldatura specificato (260°C per 3 secondi) non deve essere superato per evitare di danneggiare il package plastico o i bonding interni. Un layout PCB adeguato con un'area di rame sufficiente può aiutare a dissipare il calore, specialmente se più punti sono illuminati simultaneamente per periodi prolungati.

4.3 Impilamento per Display Multi-Carattere

La scheda tecnica menziona che il dispositivo è impilabile orizzontalmente. Ciò implica che più unità possono essere posizionate fianco a fianco per formare messaggi più lunghi. Nella pratica, ciò richiede un'attenta progettazione del PCB per allineare i moduli e un circuito driver in grado di indirizzare il numero aumentato di righe e colonne (ad esempio, per due moduli, si avrebbero ancora 7 righe ma 10 colonne). Il software del driver deve gestire di conseguenza il buffer di display espanso.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettriche/ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includerebbero tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I_F-V_F): Mostra la relazione esponenziale, cruciale per progettare il circuito di pilotaggio e selezionare il valore appropriato della resistenza di limitazione di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I_V-I_F): Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo prima che si verifichi un calo di efficienza.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Illustra la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione, evidenziando l'importanza della gestione termica.
• Distribuzione Spettrale: Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~656 nm e la larghezza spettrale.

6. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi in GaAsP (Fosfuro di Arseniuro di Gallio), la tecnologia AlInGaP utilizzata nel LTP-2557JD offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un output più luminoso a parità di corrente di ingresso. Il package a faccia grigia/punti bianchi fornisce un contrasto migliore rispetto ai package completamente rossi o trasparenti, specialmente in condizioni di luce ambiente elevata. L'altezza del carattere di 2.0 pollici è una dimensione standard per una leggibilità a media distanza, più grande di molti moduli da 0.56 o 1 pollice utilizzati in dispositivi compatti, rendendolo adatto per applicazioni in cui il display deve essere letto da una distanza di diversi metri.

7. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo display con una corrente continua costante senza multiplexing?

R: Tecnicamente, potresti alimentare un punto in modo continuo, ma per visualizzare un carattere completo, il multiplexing è necessario a causa dell'architettura a matrice. Pilotare tutti i 35 punti simultaneamente alla loro corrente media richiederebbe una corrente totale e una dissipazione di potenza molto elevate, il che è impraticabile e probabilmente supera i limiti del package.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (656 nm) e lunghezza d'onda dominante (640 nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro emesso. La lunghezza d'onda dominante è il punto di colore percepito sul diagramma di cromaticità CIE. La differenza è dovuta alla forma dello spettro di emissione e alla sensibilità non lineare dell'occhio umano (risposta fotopica). La lunghezza d'onda dominante è più rilevante per descrivere il colore visto da un utente.

D: Come calcolo la resistenza in serie richiesta?

R: Hai bisogno della tensione di alimentazione (V_CC), della tensione diretta del LED (V_F, usa 2.6V) e della corrente diretta desiderata (I_F). Per il multiplexing, usa la corrente di picco (I_p) corrispondente al tuo duty cycle per ottenere la corrente media desiderata. Il valore della resistenza R = (V_CC- V_F) / I_p. Assicurati che la potenza nominale della resistenza sia sufficiente per la potenza impulsiva.

8. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (lo strato di AlInGaP), rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. La disposizione a matrice è ottenuta fabbricando più chip LED individuali e collegando i loro anodi e catodi in uno schema a griglia, consentendo il controllo di ogni intersezione (punto) tramite l'elettronica esterna.

9. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

La scheda tecnica specifica il numero di parte come LTP-2557JD. Il suffisso "JD" può indicare un binning specifico per l'intensità luminosa o altri parametri. Per un ordine preciso, dovrebbe essere utilizzato il numero di parte completo dal sistema del produttore. L'imballaggio standard per tali componenti è tipicamente a nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato o a vassoi/bustine per la prototipazione manuale.