Scheda Tecnica Display LED LTP-1557AJD - Altezza 1.2 pollici (30.42mm) - LED Rosso AlInGaP - Matrice 5x7 - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-1557AJD è un modulo display alfanumerico a carattere singolo, progettato per applicazioni che richiedono un output di caratteri chiaro e affidabile. La sua funzione principale è rappresentare visivamente caratteri codificati ASCII o EBCDIC attraverso una griglia di diodi emettitori di luce (LED) indirizzabili individualmente. I mercati target principali includono pannelli di controllo industriali, strumentazione, terminali punto vendita, apparecchiature di comunicazione e qualsiasi sistema embedded che richieda un'interfaccia utente semplice e robusta per la visualizzazione di stato o dati. La sua costruzione a stato solido offre vantaggi significativi in termini di affidabilità e longevità rispetto alle tecnologie di visualizzazione più datate come i display a fluorescenza sotto vuoto o a incandescenza.

Il vantaggio principale del modulo risiede nell'utilizzo della tecnologia LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio). Questo sistema di materiale semiconduttore è noto per produrre luce rossa e ambra ad alta efficienza. Rispetto ai vecchi LED GaAsP (Fosfuro di Arseniuro di Gallio), i LED AlInGaP offrono un'efficienza luminosa superiore, il che significa un'emissione più brillante a parità di potenza elettrica in ingresso, e prestazioni migliori a temperature elevate. Il dispositivo presenta un frontale grigio con punti bianchi, che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono definite in condizioni di test standard a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. Il parametro chiave èl'Intensità Luminosa Media (Iv), che ha un valore tipico di 2500 microcandele (µcd) e un minimo di 1020 µcd. Questa misurazione viene effettuata con una corrente di pilotaggio impulsiva (Ip) di 32mA e un duty cycle di 1/16. L'uso del pilotaggio impulsivo è comune nei display multiplexati per ottenere una luminosità di picco più elevata mantenendo una dissipazione di potenza media sicura per ogni punto LED.

Le caratteristiche cromatiche sono definite dalla lunghezza d'onda. Il dispositivo ha unaLunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp)di 656 nm, che lo colloca nella regione rossa dello spettro visibile. LaLunghezza d'Onda Dominante (λd)è specificata come 640 nm. È importante notare la differenza: la lunghezza d'onda di picco è il punto di massima potenza spettrale, mentre la lunghezza d'onda dominante è la percezione monocromatica del colore da parte dell'occhio umano. LaLarghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ)è di 22 nm, indicando la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa; una mezza larghezza più stretta indica un colore più saturo e puro. UnRapporto di Accoppiamento dell'Intensità Luminosa (IV-m)massimo di 2:1 è specificato, il che significa che la variazione di luminosità tra il punto più luminoso e quello più debole nell'array non deve superare questo rapporto, garantendo un aspetto uniforme.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono i limiti e le condizioni operative del dispositivo. LaTensione Diretta (VF)per ogni singolo punto LED è compresa tra 2.1V (min) e 2.6V (max) a una corrente di test (IF) di 20mA. Questa tensione diretta è caratteristica della tecnologia AlInGaP ed è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. LaCorrente Inversa (IR)è specificata con un massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione di polarizzazione inversa (VR) di 5V, indicando le caratteristiche di dispersione del diodo nello stato di spegnimento.

3. Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. Non sono per il funzionamento continuo. I limiti chiave includono:Dissipazione di Potenza Media per Punto(33 mW),Corrente Diretta di Picco per Punto(90 mA), eCorrente Diretta Media per Punto(13 mA a 25°C, con derating lineare di 0.17 mA/°C sopra i 25°C). LaTensione Inversa per Puntoè di 5V. Il dispositivo è classificato per unIntervallo di Temperatura Operativada -35°C a +85°C e lo stesso intervallo per lo stoccaggio. La temperatura di saldatura non deve superare i 260°C per più di 3 secondi in un punto situato 1.6mm sotto il piano di appoggio del package.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo ècategorizzato per intensità luminosa. Ciò significa che le unità vengono testate e classificate (binnate) in base alla loro emissione luminosa misurata. Questo consente ai progettisti di selezionare componenti da uno specifico bin di intensità per garantire una luminosità uniforme tra più display in un prodotto, evitando variazioni evidenti. Sebbene non dettagliato esplicitamente in questo documento, i parametri di binning comuni per tali LED possono includere anche la tensione diretta (Vf) e la lunghezza d'onda dominante (λd) per garantire la coerenza elettrica e cromatica.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche elettriche/ottiche. Sebbene non visualizzate nel testo fornito, tali curve includono tipicamente:Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V): Mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione, essenziale per progettare i circuiti di pilotaggio.Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I-L): Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, di solito in una regione approssimativamente lineare prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate.Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Questa curva dimostra il derating termico dell'emissione luminosa, fondamentale per applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura. I LED AlInGaP generalmente mantengono le prestazioni meglio ad alte temperature rispetto alle tecnologie più vecchie.

6. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è un display a matrice con altezza di 1.2 pollici (30.42 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze sono ±0.25 mm salvo diversa specificazione. Il disegno meccanico è essenziale per la progettazione dell'impronta PCB e per garantire un corretto alloggiamento all'interno di un contenitore. Il package presenta uno specifico pinout per la matrice 5x7, con connessioni per 7 anodi di riga e 5 catodi di colonna (o viceversa, a seconda della configurazione del circuito interno).

6.1 Connessioni Pin e Circuito Interno

La tabella delle connessioni dei pin elenca 14 pin. Lo schema del circuito interno mostra una configurazione a catodo comune o ad anodo comune per la matrice 5x7. Viene fornita l'assegnazione specifica dei pin (es. Pin 1: Anodo Riga 5, Pin 3: Catodo Colonna 2). Questa configurazione consente di multiplexare il display. Attivando sequenzialmente una riga (o colonna) alla volta e fornendo i dati appropriati per le colonne (o righe), tutti i 35 punti possono essere controllati con solo 12 linee I/O (7+5), riducendo significativamente il numero di pin del microcontrollore richiesto rispetto al pilotaggio diretto di ogni LED.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La specifica di assemblaggio chiave è il profilo di saldatura. Il valore massimo assoluto afferma che il package può resistere a unatemperatura massima di saldatura di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio. Questa è una specifica tipica per la saldatura a onda o manuale. Per la saldatura a rifusione, dovrebbe essere utilizzato un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C. È fondamentale evitare stress termici eccessivi per prevenire danni ai chip LED, ai bonding wires o al package plastico. Durante l'assemblaggio, devono essere sempre seguite le corrette procedure di gestione ESD (Scarica Elettrostatica).

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono un singolo carattere o cifra, oppure più unità possono essere affiancate orizzontalmente per formare display multi-carattere. Usi comuni includono: misuratori digitali da pannello (tensione, corrente, temperatura), indicatori di stato semplici su macchinari industriali (visualizzazione di codici errore, numeri di modalità), display di base su elettrodomestici, e kit per prototipazione o didattica per apprendere il pilotaggio multiplexato dei LED.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Progettazione del Circuito di Pilotaggio: È richiesto un circuito di pilotaggio multiplexato. Questo comporta tipicamente un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o un IC driver LED dedicato (come un MAX7219 o simile). Il circuito deve includere resistenze di limitazione della corrente per ogni linea di colonna o riga per impostare la corrente diretta a un valore sicuro, tipicamente tra 10-20mA per segmento in base alla luminosità desiderata e ai limiti di dissipazione di potenza.Alimentazione: Deve essere considerata la tensione diretta di ~2.4V. Un'alimentazione a 3.3V o 5V è comune, con la caduta di tensione appropriata sulla resistenza di limitazione della corrente.Frequenza di Refresh: La frequenza di scansione del multiplexing deve essere sufficientemente alta (tipicamente >60 Hz) per evitare lo sfarfallio visibile.Angolo di Visione: La scheda tecnica menziona un ampio angolo di visione, vantaggioso per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.

9. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Il principale elemento di differenziazione del LTP-1557AJD è l'uso dellatecnologia LED AlInGaP. Rispetto ai display che utilizzano i vecchi LED GaAsP o i LED rossi standard GaP, l'AlInGaP offre:Efficienza Luminosa Superiore: Maggiore emissione luminosa per unità di potenza elettrica, portando a un consumo energetico inferiore a parità di luminosità o a una luminosità maggiore a parità di potenza.Migliori Prestazioni ad Alta Temperatura: I LED AlInGaP subiscono un calo di efficienza minore alle elevate temperature di giunzione, rendendoli più adatti per ambienti industriali.Saturazione del Colore Superiore: Le caratteristiche spettrali spesso risultano in un colore rosso più profondo e visivamente distinto.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché l'intensità luminosa viene testata con una corrente impulsiva (duty cycle 1/16) invece che in DC?

R: Questo riflette il funzionamento multiplexato previsto. Il test in condizioni impulsive simula l'uso reale e consente di specificare una luminosità di picco più elevata e più rilevante che l'utente percepirà.

D: Posso pilotare questo display con una corrente DC costante su ogni punto?

R: Tecnicamente sì, ma è altamente inefficiente. Richiederebbe 35 driver individuali con limitazione di corrente. Il multiplexing è il metodo standard e previsto, che riduce drasticamente il numero di componenti e il consumo energetico nel circuito di pilotaggio.

D: Qual è lo scopo del rapporto di accoppiamento dell'intensità (2:1)?

R: Garantisce l'uniformità visiva. Senza il binning, alcuni punti potrebbero essere notevolmente più luminosi o più deboli di altri, creando un aspetto irregolare e non professionale nei caratteri formati.

D: Come interpreto il fattore di derating per la corrente diretta media (0.17 mA/°C)?

R: Significa che per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente sopra i 25°C, la corrente continua massima sicura per punto deve essere ridotta di 0.17 mA. Ad esempio, a 50°C (25°C in più), la corrente massima sarebbe 13 mA - (25 * 0.17 mA) = 8.75 mA per punto.

11. Caso di Studio Pratico di Progettazione

Consideriamo la progettazione di un display di temperatura a una cifra per un'incubatrice utilizzando il LTP-1557AJD. Un microcontrollore (es. ATmega328P) legge un sensore di temperatura. Sette dei suoi pin I/O sono configurati come uscite per pilotare gli anodi di riga (attraverso piccoli transistor NPN o un array darlington ULN2003 per una maggiore capacità di corrente). Altri cinque pin I/O pilotano i catodi di colonna direttamente o attraverso transistor. Il firmware esegue rapidamente la scansione delle sette righe. Per ogni riga, emette un pattern a 5 bit sui pin di colonna corrispondente ai segmenti della cifra (0-9) che devono essere accesi su quella specifica riga per formare il numero desiderato. Le resistenze di limitazione della corrente sono posizionate sulle linee di colonna. La routine di scansione viene eseguita in un interrupt del timer per garantire una frequenza di refresh costante e senza sfarfallio di circa 100 Hz. La tecnologia AlInGaP garantisce che il display rimanga chiaramente leggibile anche se la temperatura ambiente interna dell'incubatrice aumenta.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTP-1557AJD opera sul principio di unamatrice di punti 5x7 multiplexata. Internamente, i 35 LED sono disposti in una griglia con gli anodi connessi per riga e i catodi per colonna (o viceversa in una configurazione ad anodo comune). Per illuminare un punto specifico, viene applicata una tensione alla sua corrispondente linea di riga (rendendola alta per un tipo a catodo comune), mentre la sua corrispondente linea di colonna viene portata a basso (assorbendo corrente). Per visualizzare un pattern o un carattere, il controller cicla (scansiona) rapidamente attraverso ogni riga. Quando una particolare riga è attivata, il controller imposta le appropriate linee di colonna per creare il pattern per quella riga. La persistenza della visione dell'occhio umano fonde queste immagini di riga in rapido cambiamento in un carattere stabile e completo. Questo metodo riduce il numero di linee di controllo richieste da 35 (una per LED) a sole 12 (righe + colonne).

13. Tendenze Tecnologiche

Sebbene display discreti a matrice di punti 5x7 come il LTP-1557AJD rimangano rilevanti per applicazioni specifiche, sensibili ai costi o semplici, le tendenze tecnologiche più ampie si sono spostate verso soluzioni integrate.Display con Controller Integrato: I moderni moduli LCD (Display a Cristalli Liquidi) e OLED (LED Organici) spesso includono un chip controller integrato che gestisce la generazione dei caratteri e il refresh, comunicando tramite interfacce seriali semplici (I2C, SPI) o parallele, semplificando notevolmente lo sviluppo software.Risoluzione Superiore e Grafica: Per informazioni più complesse, ora sono comuni piccoli moduli OLED grafici o TFT-LCD, che offrono grafica indirizzabile a pixel.Tecnologia a Montaggio Superficiale (SMT): I più recenti indicatori e display LED utilizzano prevalentemente package SMT (es. LED 0805, 0603 disposti in una matrice) per l'assemblaggio automatizzato, mentre i package a foro passante come questo sono più tipici per la prototipazione o l'assemblaggio manuale. La tecnologia sottostante dei chip LED AlInGaP e InGaN (per blu/verde/bianco) continua ad avanzare, offrendo efficienza e affidabilità sempre maggiori.