Scheda Tecnica Display LED LTP-1457AKA - Altezza Matrice 1.2 pollici (30.42mm) - LED Arancione Rosso AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 33mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-1457AKA è un modulo display alfanumerico a cifra singola, realizzato con una configurazione a matrice di punti 5x7. La sua funzione principale è rappresentare visivamente caratteri e simboli, compatibile con i set di codici standard USASCII ed EBCDIC. La tecnologia di base utilizza chip LED Arancione Rosso in AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), fabbricati su un substrato di GaAs non trasparente. Questa scelta del substrato contribuisce all'aspetto caratteristico del dispositivo con faccia grigia e punti bianchi. Il display è categorizzato in base alla sua intensità luminosa, garantendo uniformità di brillantezza per applicazioni che richiedono più unità.

Il dispositivo è progettato per un basso consumo energetico e offre affidabilità tipica dei componenti a stato solido. Una caratteristica meccanica chiave è la sua impilabilità, che consente di posizionare più unità affiancate orizzontalmente per formare display multi-carattere senza spazi significativi, ideale per tabelloni di messaggi o semplici indicatori numerici.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono definite in specifiche condizioni di test a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. L'intensità luminosa media (Iv) per punto ha un valore tipico di 3800 µcd quando pilotata con una corrente di picco (Ip) di 80mA a un ciclo di lavoro di 1/16. Il valore minimo specificato è 2100 µcd. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i punti è specificato con un massimo di 2:1, che definisce la variazione ammissibile di luminosità attraverso la matrice.

Le caratteristiche cromatiche sono definite dalla lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente 621 nm. La lunghezza d'onda dominante (λd), che più strettamente si correla con il colore percepito, è tipicamente 615 nm, collocandolo saldamente nello spettro arancione-rosso. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è tipicamente 18 nm, indicando la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa.

2.2 Parametri Elettrici

La tensione diretta (VF) per qualsiasi singolo punto LED, misurata a una corrente diretta (IF) di 20mA, varia da un minimo di 2.05V a un massimo di 2.6V, con un valore tipico fornito. La corrente inversa (IR) per qualsiasi punto, quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V, ha un valore massimo specificato di 100 µA.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La dissipazione di potenza media per punto non deve superare 33 mW. La corrente diretta di picco per punto è nominale a 90 mA, ma solo in condizioni pulsate: ciclo di lavoro 1/10 con larghezza di impulso di 0.1 ms. La corrente diretta media per punto ha un fattore di derating; è di 13 mA a 25°C e diminuisce linearmente di 0.17 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente.

Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5V per punto. L'intervallo di temperatura di funzionamento e conservazione è specificato da -35°C a +85°C. Per il montaggio, la temperatura di saldatura non deve superare i 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata in un punto a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il dispositivo è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Ciò indica un processo di binning o selezione basato sulla misura dell'emissione luminosa. Le unità vengono testate e raggruppate in specifici bin di intensità (ad es., un bin per 2100-2800 µcd, un altro per 2800-3800 µcd). Questo garantisce ai progettisti di poter selezionare componenti con luminosità uniforme per la propria applicazione, aspetto critico quando si utilizzano più display insieme per evitare variazioni di luminosità evidenti. La scheda tecnica non specifica bin separati per lunghezza d'onda o tensione diretta, suggerendo che il criterio di selezione principale è l'intensità luminosa.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include una sezione per "Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche". Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, tali curve tipicamente illustrano la relazione tra parametri chiave. Le curve standard per questo tipo di dispositivo includerebbero probabilmente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione non lineare tra la corrente attraverso il LED e la tensione ai suoi capi. Questo è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, tipicamente in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. I LED AlInGaP generalmente mostrano un minore quenching termico rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, ma l'emissione diminuisce comunque con il calore.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che traccia l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando il picco a ~621nm e la semilarghezza di 18nm.

Queste curve sono essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard (correnti diverse, temperature) e per ottimizzare il circuito di pilotaggio per efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il dispositivo ha un'altezza matrice di 1.2 pollici, che corrisponde a 30.42 mm. Questo si riferisce all'altezza dell'array 5x7 stesso. Le dimensioni del package sono fornite in un disegno dettagliato con tutte le misure in millimetri. La tolleranza standard per queste dimensioni è ±0.25 mm (0.01 pollici) salvo diversa indicazione sul disegno. Lo schema di connessione dei pin è critico per l'interfacciamento. Il display ha 14 pin che controllano le 5 colonne (anodi) e le 7 righe (catodi) in una disposizione multiplexata. Lo specifico pinout è: 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, Pin 12: Catodo Riga 4, Pin 13: Anodo Colonna 1, Pin 14: Catodo Riga 2. Si noti l'ordinamento non sequenziale, comune nei display multiplexati per ottimizzare il routing interno.

Lo schema circuitale interno mostra la struttura a matrice: cinque colonne ad anodo comune e sette righe a catodo comune. Ogni intersezione rappresenta un punto LED. Per illuminare un punto specifico, il pin della colonna corrispondente deve essere portato a livello alto (anodo) e il pin della riga corrispondente deve essere portato a livello basso (catodo).

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il vincolo principale di montaggio fornito è il profilo di temperatura di saldatura. Il corpo del componente non deve essere esposto a temperature superiori a 260°C per più di 3 secondi durante il processo di rifusione o saldatura a onda. Questo è un valore standard per molti componenti through-hole e alcuni SMD. Il punto di misurazione è a 1.6mm sotto il piano di appoggio, tipicamente il punto in cui i terminali escono dal corpo del package. Ciò garantisce che il sensibile chip LED all'interno non sia danneggiato dal calore eccessivo condotto attraverso i terminali. Per la saldatura manuale, dovrebbe essere utilizzato un saldatore a temperatura controllata e il tempo di contatto con ciascun pin dovrebbe essere minimizzato. Dovrebbero essere sempre seguite le corrette procedure di gestione ESD (Scarica Elettrostatica) quando si lavora con dispositivi a semiconduttore.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è adatto per applicazioni che richiedono un singolo carattere alfanumerico altamente leggibile. La sua impilabilità lo rende ideale per display multi-cifra. Usi comuni includono:

• Quadri strumenti industriali (per visualizzare setpoint, letture, codici di errore).
• Elettrodomestici (forni a microonde, lavatrici, termostati).
• Apparecchiature di test e misura.
• Semplici display informativi in distributori automatici o chioschi.
• Kit educativi per apprendere il pilotaggio multiplexato di LED e l'interfacciamento con microcontrollori.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:Il display richiede un circuito di pilotaggio multiplexato esterno. Questo può essere implementato utilizzando transistor discreti, circuiti integrati driver LED dedicati (come il MAX7219), o direttamente da un microcontrollore con sufficiente capacità di erogazione/assorbimento di corrente. Il valore nominale di corrente di picco (90mA a 1/10 di duty) deve essere rispettato. Un tipico progetto utilizzerebbe una sorgente di corrente costante o una resistenza di limitazione della corrente per ogni colonna (anodo) e scaricherebbe la corrente attraverso le righe (catodi) utilizzando transistor o pin GPIO.

Calcolo della Corrente:Per raggiungere l'intensità luminosa tipica di 3800 µcd, la scheda tecnica specifica una condizione di Ip=80mA a ciclo di lavoro 1/16. La corrente media per punto è quindi 80mA / 16 = 5mA. La corrente media totale per un carattere completamente illuminato (tutti i 35 punti accesi) sarebbe 35 * 5mA = 175mA, ma questa è distribuita tra le colonne e le righe multiplexate.

Angolo di Visione:La caratteristica dell'"ampio angolo di visione" è vantaggiosa per applicazioni in cui il display può essere visto da posizioni fuori asse.

Considerazioni Ottiche:La faccia grigia e i punti bianchi forniscono un buon contrasto. I progettisti possono considerare l'aggiunta di un filtro colorato o di un diffusore davanti al display per migliorare il contrasto o adattarsi all'estetica del prodotto, anche se ciò ridurrà l'emissione luminosa complessiva.

8. Confronto Tecnico

Il differenziatore chiave del LTP-1457AKA è l'uso della tecnologia LED AlInGaP. Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED rossi standard in GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore. Ciò significa che può produrre più luce (maggiore intensità luminosa) a parità di corrente elettrica, o raggiungere la stessa luminosità con un consumo energetico inferiore. L'AlInGaP ha generalmente anche una migliore stabilità termica e una durata operativa più lunga. Rispetto ai moderni LED bianchi o ai display a matrice SMD a passo più piccolo, questo dispositivo è un componente through-hole più grande che offre semplicità, robustezza e alta visibilità del singolo carattere a distanza, spesso a un costo di sistema inferiore per applicazioni a cifra singola.

9. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

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

R: Tecnicamente sì, ma è altamente inefficiente e non raccomandato. Il display è progettato per il funzionamento multiplexato. Pilotare tutti i punti in continuo supererebbe il valore nominale di dissipazione di potenza media (33mW per punto) se si cerca di ottenere la luminosità standard, portando a surriscaldamento e rapido guasto.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco di emissione e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco di emissione è la lunghezza d'onda alla quale la distribuzione di potenza spettrale è massima. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito del LED. Per LED con uno spettro relativamente stretto come questo, sono spesso vicine, ma la lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la specifica del colore.

D: Il pinout sembra non sequenziale. Perché è organizzato in questo modo?

R: La disposizione dei pin è ottimizzata per il layout interno delle tracce sul substrato del display per minimizzare il crosstalk e semplificare la connessione della matrice LED. È essenziale seguire esattamente la tabella di connessione dei pin fornita; non assumere una sequenza logica.

D: Come interpreto la specifica "Derating della Corrente Diretta Media"?

R: Significa che la corrente media massima sicura per punto diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. A 25°C, si può utilizzare fino a 13 mA di corrente media. A 85°C (la temperatura massima di funzionamento), la corrente ammissibile è 13 mA - [ (85-25) * 0.17 mA/°C ] = 13 mA - 10.2 mA = 2.8 mA. Questo derating è cruciale per un funzionamento affidabile in ambienti ad alta temperatura.

10. Caso d'Uso Pratico

Caso: Progettazione di un Indicatore di Temperatura a Cifra Singola per un Forno Industriale.

Un ingegnere deve visualizzare la temperatura di setpoint (0-9) su un forno che opera fino a 80°C ambiente all'interno del pannello di controllo. Seleziona il LTP-1457AKA per la sua visibilità e intervallo di temperatura. A causa dell'alta temperatura ambiente, deve deratare la corrente di pilotaggio. Puntare a una luminosità inferiore è accettabile in questo ambiente controllato. Progetta un circuito multiplexato utilizzando un microcontrollore, pilotando le colonne attraverso resistenze di limitazione della corrente e le righe tramite transistor NPN. Il firmware esegue la scansione delle righe ad alta frequenza (>100Hz). Calcola la corrente media per punto in modo che sia inferiore al valore deratato di ~3mA a 80°C per garantire l'affidabilità a lungo termine. L'aspetto grigio/bianco fornisce un buon contrasto contro il pannello scuro del forno.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTP-1457AKA funziona sul principio di una matrice LED multiplexata. Contiene 35 giunzioni LED AlInGaP individuali disposte in una griglia di 5 colonne e 7 righe. Ogni LED è collegato tra una linea di colonna (anodo) e una linea di riga (catodo). Per illuminare uno schema specifico (come un numero o una lettera), il controller non alimenta tutti i punti contemporaneamente. Invece, utilizza una tecnica chiamata multiplexing o scansione. Attiva una riga (catodo) alla volta collegandola a massa (livello logico basso). Contemporaneamente, applica alimentazione (livello logico alto) solo alle linee di colonna (anodi) che devono essere accese per quella particolare riga. Questo ciclo si ripete rapidamente attraverso tutte e sette le righe. Grazie alla persistenza della visione, l'occhio umano percepisce un carattere stabile e completamente formato. Questo metodo riduce drasticamente il numero di pin di pilotaggio richiesti (14 invece di 35) e abbassa il consumo energetico totale.

12. Tendenze Tecnologiche

Display come il LTP-1457AKA rappresentano una tecnologia matura. Le tendenze attuali nei display indicatori e alfanumerici si stanno spostando verso:

• Package a Montaggio Superficiale (SMD):Ingombri più piccoli per progetti PCB ad alta densità e assemblaggio automatizzato.
• Integrazione Più Elevata:Display con controller integrati, memoria (per i font) e interfacce seriali (I2C, SPI) che semplificano il compito del microcontrollore host.
• Materiali LED Avanzati:Mentre l'AlInGaP è efficiente per il rosso/arancio, materiali più recenti come l'InGaN consentono LED verdi, blu e bianchi più luminosi ed efficienti, portando a display a matrice a colori completi.
• Tecnologie Alternative:Per display più grandi e complessi, le tecnologie OLED (LED Organici) e micro-LED offrono contrasto, angoli di visione e flessibilità superiori.

Tuttavia, display a cifra singola through-hole come questo rimangono rilevanti per la loro semplicità, durata, alta visibilità del singolo carattere e convenienza nelle applicazioni in cui è necessaria solo una o poche cifre, specialmente in contesti industriali o hobbistici dove l'assemblaggio through-hole può essere preferito.