Scheda Tecnica Display LED LTP-1457AKY - Altezza Matrice 1.2 pollici (30.42mm) - Giallo Ambra AlInGaP - Matrice 5x7 - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-1457AKY è un modulo display alfanumerico a cifra singola, progettato per applicazioni che richiedono un output di caratteri chiaro e leggibile. Il suo componente principale è una configurazione a matrice di punti 5x7, che fornisce la risoluzione necessaria per i set di caratteri standard ASCII ed EBCDIC. La caratteristica visiva distintiva è l'emissione di colore giallo ambra, ottenuta grazie all'utilizzo di chip LED in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio). Questo materiale semiconduttore è noto per la sua elevata efficienza e buona visibilità. La presentazione fisica presenta un frontale grigio con punti bianchi, offrendo uno sfondo ad alto contrasto per gli elementi illuminati, migliorando così la leggibilità in varie condizioni di illuminazione.

Il dispositivo è progettato per un basso consumo energetico e un'affidabilità allo stato solido, rendendolo adatto all'integrazione in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. La sua costruzione a singolo piano e l'ampio angolo di visione garantiscono che le informazioni visualizzate siano visibili da molteplici prospettive. Una caratteristica meccanica chiave è la sua impilabilità orizzontale, che consente di posizionare più unità affiancate per formare display multi-carattere senza spazi significativi, essenziale per creare messaggi o letture numeriche.

2. Approfondimento Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. La sorgente primaria sono chip LED AlInGaP cresciuti su un substrato GaAs non trasparente. La tipica lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è di 595 nm, con una lunghezza d'onda dominante (λd) di 592 nm, posizionando saldamente l'output nello spettro del giallo ambra. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm, indicando un'emissione di colore relativamente pura. L'intensità luminosa media (Iv) per punto è specificata con un minimo di 2100 µcd e un valore tipico di 3800 µcd in condizioni di test di 80 mA di corrente di picco e un ciclo di lavoro di 1/16. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i punti è al massimo 2:1, garantendo una luminosità uniforme su tutta la matrice di caratteri.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono i limiti e le condizioni operative per il display. La tensione diretta (Vf) per qualsiasi singolo punto LED varia tipicamente da 2,05V a 2,6V con una corrente diretta (If) di 20 mA. La corrente inversa (Ir) è limitata a un massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (Vr) di 5V. Questi parametri sono fondamentali per progettare il circuito di pilotaggio corretto per garantire longevità e prestazioni.

2.3 Valori Massimi Assoluti

Questi valori specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La dissipazione di potenza media per punto non deve superare i 25 mW. La corrente diretta di picco per punto è nominale a 60 mA, ma solo in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza di impulso 0,1 ms). La corrente diretta media per punto ha un fattore di derating di 0,17 mA/°C a partire da 25°C. La tensione inversa massima per punto è di 5V. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione da -35°C a +85°C. La temperatura di saldatura non deve superare i 260°C per più di 3 secondi in un punto a 1,6 mm sotto il piano di appoggio durante l'assemblaggio.

3. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

3.1 Dimensioni Fisiche

Il display ha un'altezza matrice di 1,2 pollici (30,42 mm). Le dimensioni complessive del package sono fornite in un disegno dettagliato all'interno della scheda tecnica, con tutte le misure in millimetri. Le tolleranze standard per queste dimensioni sono ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Il package è progettato per facilitare la caratteristica di impilabilità orizzontale menzionata nella panoramica.

3.2 Configurazione Pin e Circuito Interno

L'interfaccia del dispositivo è composta da 14 pin. Il piedinamento è il seguente: Pin 1: Catodo Riga 5; Pin 2: Catodo Riga 7; Pin 3: Anodo Colonna 2; Pin 4: Anodo Colonna 3; Pin 5: Catodo Riga 4; Pin 6: Anodo Colonna 5; Pin 7: Catodo Riga 6; Pin 8: Catodo Riga 3; Pin 9: Catodo Riga 1; Pin 10: Anodo Colonna 4; Pin 11: Anodo Colonna 3 (Nota: Funzione duplicata del Pin 4, probabilmente un errore nella scheda tecnica o una connessione interna specifica); Pin 12: Catodo Riga 4 (Duplicato del Pin 5); Pin 13: Anodo Colonna 1; Pin 14: Catodo Riga 2.

Lo schema del circuito interno mostra una configurazione standard a catodo comune per la matrice 5x7. Le sette linee di riga (catodi) e le cinque linee di colonna (anodi) si intersecano nei 35 punti LED. Per illuminare un punto specifico, il corrispondente catodo di riga deve essere portato a livello basso (messo a massa) mentre il suo anodo di colonna è portato a livello alto (alimentato con corrente attraverso una resistenza di limitazione). Questa disposizione a matrice minimizza il numero di pin di pilotaggio richiesti (12 per una matrice 5x7 invece di 35 per punti individuali).

4. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

4.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono un singolo carattere alfanumerico altamente visibile. Usi comuni includono indicatori di stato su pannelli di controllo industriali, display digitali su apparecchiature di test e misura, display a carattere singolo in sistemi embedded per debug o indicazione di modalità, e come elementi costitutivi per pannelli multi-cifra in strumenti come orologi, contatori o semplici tabelloni per messaggi.

4.2 Considerazioni di Progettazione e Pilotaggio

Il pilotaggio di una matrice 5x7 richiede uno schema di multiplexing. Poiché solo una riga dovrebbe essere attiva alla volta per prevenire effetti fantasma e un eccessivo assorbimento di corrente, è necessario un microcontrollore o un circuito integrato driver dedicato per scorrere rapidamente attraverso le sette righe (tipicamente a una frequenza >60 Hz per evitare lo sfarfallio). I dati di colonna per la riga attiva vengono inviati simultaneamente. La corrente diretta media per punto deve essere calcolata in base alla corrente di picco e al ciclo di lavoro (1/7 per un multiplex standard una riga alla volta). Ad esempio, per ottenere una corrente media di punto desiderata di 10 mA, la corrente di picco durante il suo tempo di riga attiva dovrebbe essere di 70 mA (10 mA * 7 righe). Questo deve essere verificato rispetto al valore massimo assoluto per la corrente di picco (60 mA a ciclo di lavoro 1/10). Pertanto, è essenziale un calcolo accurato dello schema di multiplexing e delle resistenze di limitazione della corrente. L'ampio intervallo di temperatura operativa consente l'uso in ambienti non climatizzati.

5. Analisi Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche elettriche/ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, tali curve generalmente includono:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa mostra la relazione tra la corrente attraverso un LED e la tensione ai suoi capi. È non lineare, con una tensione di soglia (circa 2V per AlInGaP) dopo la quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione. Questa curva è vitale per selezionare il valore appropriato della resistenza di limitazione in un circuito di pilotaggio a tensione costante.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questa curva dimostra come l'output luminoso aumenti con l'aumentare della corrente. È generalmente lineare in un intervallo ma satura a correnti molto elevate. Operare nella regione lineare è importante per il controllo della luminosità tramite modulazione di larghezza di impulso (PWM).
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questa mostra la riduzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Per AlInGaP, l'efficienza tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura, il che significa che il display può apparire più debole in ambienti ad alta temperatura se non compensato dalla corrente di pilotaggio.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra la concentrazione dell'output luminoso attorno alla lunghezza d'onda dominante (592 nm) e la larghezza dello spettro (semilarghezza 15 nm).

I progettisti dovrebbero consultare queste curve per ottimizzare le condizioni di pilotaggio per luminosità, efficienza e longevità nell'intervallo di temperatura operativa previsto.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Il parametro critico per l'assemblaggio è la tolleranza al calore della saldatura. I terminali possono sopportare una temperatura massima di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata in un punto a 1,6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. Questa è una classificazione standard per processi di saldatura a onda o a rifusione. È fondamentale rispettare questo limite per prevenire danni ai fili di connessione interni o ai chip LED stessi. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione e l'assemblaggio, poiché i LED sono sensibili all'elettricità statica. La conservazione dovrebbe avvenire entro l'intervallo di temperatura specificato da -35°C a +85°C in un ambiente a bassa umidità.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione del LTP-1457AKY sono l'uso della tecnologia AlInGaP e il suo specifico fattore di forma meccanico. Rispetto alle vecchie tecnologie LED GaAsP o GaP, AlInGaP offre un'efficienza luminosa più elevata, risultando in un output più luminoso a parità di input elettrico, e una migliore purezza del colore. Il colore giallo ambra è spesso scelto per il suo elevato impatto visivo e la luminosità percepita dall'occhio umano. L'altezza del carattere di 1,2 pollici è una dimensione specifica che può essere maggiore dei display comuni da 0,56 o 0,8 pollici, rendendola adatta per applicazioni in cui la distanza di visione è maggiore o la visibilità è fondamentale. L'impilabilità orizzontale è una caratteristica pratica non sempre presente in display simili, che semplifica la progettazione di array multi-carattere.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Come posso pilotare questo display con un microcontrollore?

R: Hai bisogno di almeno 12 pin GPIO (7 per le righe, 5 per le colonne). Implementa una routine di scansione che attiva una riga alla volta (catodo basso) applicando il pattern per quella riga ai 5 pin di colonna (anodo) tramite resistenze di limitazione. La scansione deve essere abbastanza veloce da evitare lo sfarfallio (frequenza di aggiornamento >60 Hz).

D: Che valore di resistenza di limitazione della corrente devo usare?

R: Dipende dalla tua tensione di alimentazione (Vcc) e dalla corrente operativa desiderata. Usa la formula: R = (Vcc - Vf) / If. Per un'alimentazione a 5V e una Vf tipica di 2,3V a 20 mA, R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ω. Usa il valore standard più vicino (es. 130 Ω o 150 Ω). Ricorda che questo è per un funzionamento costantemente acceso; per il funzionamento multiplex, la corrente di picco sarà più alta.

D: Posso usare questo display all'aperto?

R: L'intervallo di temperatura operativa (-35°C a +85°C) è piuttosto ampio, suggerendo robustezza. Tuttavia, la scheda tecnica non specifica un grado di protezione IP (Ingress Protection) contro acqua o polvere. Per uso esterno, il display dovrebbe probabilmente essere posto dietro una finestra protettiva o all'interno di un involucro sigillato per prevenire l'ingresso di umidità e sporco, che potrebbero danneggiare l'elettronica o oscurare il frontale.

D: Perché ci sono funzioni pin duplicate (es. Pin 4 & 11, Pin 5 & 12)?

R: Questo è probabilmente un errore nell'estratto della tabella di connessione pin fornita. In una matrice 5x7 standard, sono necessari solo 12 segnali univoci (5 colonne + 7 righe). I duplicati potrebbero essere internamente collegati allo stesso nodo per fornire opzioni alternative di routing PCB o potrebbero essere un errore di documentazione. Lo schema del circuito interno è la fonte autorevole per la connettività.

9. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il principio fondamentale si basa sull'elettroluminescenza dei semiconduttori. Quando una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo viene applicata alla giunzione p-n AlInGaP, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica degli strati di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro determina l'energia del bandgap, che è direttamente correlata alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, giallo ambra. La matrice 5x7 è una tecnica di indirizzamento che riduce il numero di linee di controllo richieste da 35 (una per punto) a 12 (righe + colonne) disponendo i LED in una griglia. L'illuminazione è controllata attivando selettivamente i punti di intersezione delle righe e delle colonne alimentate.

10. Tendenze e Contesto Tecnologico

Display come il LTP-1457AKY rappresentano una tecnologia matura e affidabile per l'output alfanumerico a cifra singola o basso numero di cifre. Sebbene display grafici più grandi e OLED siano diventati prevalenti per informazioni complesse, i moduli a matrice di punti LED discreti rimangono altamente rilevanti nelle applicazioni industriali, di strumentazione e embedded grazie alla loro semplicità, robustezza, elevata luminosità, ampi angoli di visione ed eccellente longevità. Il passaggio dai vecchi materiali LED all'AlInGaP, come visto in questo dispositivo, è stata una tendenza significativa che ha migliorato l'efficienza e la gamma di colori. Le tendenze attuali in segmenti di display simili potrebbero includere l'integrazione del circuito di pilotaggio nel modulo stesso (richiedendo solo dati seriali e ingressi di alimentazione), l'uso di materiali ancora più efficienti come InGaN per colori diversi e progetti ottimizzati per processi di assemblaggio automatizzati. I vantaggi fondamentali dell'affidabilità allo stato solido, del basso consumo e dell'elevata visibilità garantiscono la continuazione dell'uso di questa tecnologia in nicchie specifiche.