Scheda Tecnica Display a Matrice di Punti LED LTP-2057AKA - Altezza 2.0 Pollici (50.8mm) - Super Arancione (621nm) - 33mW per Punto - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-2057AKA 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, comunemente utilizzato per indicatori di stato, semplici letture e pannelli informativi in vari dispositivi elettronici. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia LED AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per gli elementi luminosi, specificamente nel colore "Super Arancione". Questo sistema di materiali offre vantaggi in termini di efficienza e stabilità del colore rispetto alle tecnologie più datate. Il display presenta una faccia grigia con punti di colore bianco, fornendo uno sfondo ad alto contrasto per la luce emessa, che migliora la leggibilità. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono un display di caratteri di medie dimensioni, affidabile e a basso consumo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del display. Il parametro chiave, l'Intensità Luminosa Media (Iv), è specificata con un minimo di 2100 μcd, un valore tipico di 4600 μcd e nessun limite massimo nella condizione di test di una corrente diretta impulsiva (Ip) di 32mA con un duty cycle di 1/16. Questo metodo di pilotaggio impulsivo è standard per i display multiplexati per ottenere una luminosità percepita gestendo al contempo potenza e calore. Il colore è definito dalla sua Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λp) di 621 nanometri (nm), collocandolo nella regione arancione-rossa dello spettro. La Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ) è di 18 nm, indicando la purezza spettrale o la ristrettezza della banda di luce emessa. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è di 615 nm, che è la lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano e può differire leggermente dalla lunghezza d'onda di picco. È specificato un Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa di 2:1, il che significa che la variazione di luminosità tra i segmenti più luminosi e più deboli 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 per il display. I Valori Massimi Assoluti stabiliscono i confini per un funzionamento sicuro: una Dissipazione di Potenza Media di 33 milliwatt (mW) per punto, una Corrente Diretta di Picco di 90mA per punto e una Corrente Diretta Media per punto che si riduce linearmente da 13mA a 25°C di 0.17mA/°C. Questa riduzione è cruciale per la gestione termica a temperature ambientali elevate. La massima Tensione Inversa per punto è di 5 Volt (V). La Tensione Diretta (Vf) per qualsiasi singolo punto LED è tipicamente di 2.6V a 20mA, con un massimo di 2.8V a una corrente di test più alta di 80mA. La Corrente Inversa (Ir) è un massimo di 100 microampere (μA) alla piena tensione inversa di 5V.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +85°C e un identico Intervallo di Temperatura di Conservazione. Questo ampio intervallo lo rende adatto per ambienti industriali e automobilistici soggetti a temperature estreme. Un parametro critico di assemblaggio è la massima temperatura di saldatura di 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. Questa linea guida è essenziale per prevenire danni termici durante il processo di saldatura a rifusione.

3. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

Il display ha un'altezza dichiarata della matrice di 2.0 pollici (50.8 mm). Il disegno delle dimensioni del package fornito (riferito nella scheda tecnica) dettaglierebbe l'esatto contorno fisico, la posizione dei pin e le dimensioni complessive. Le tolleranze per queste dimensioni sono tipicamente ±0.25 mm salvo indicazione contraria. Il dispositivo utilizza un'interfaccia di collegamento pin standard per l'integrazione in una scheda a circuito stampato.

4. Collegamento Pin e Circuito Interno

Il LTP-2057AKA ha un'interfaccia a 14 pin. Il pinout è specificamente organizzato per l'indirizzamento X-Y (a matrice): i Pin sono designati come Anodo per le Colonne o Catodo per le Righe. Ad esempio, il Pin 1 è il Catodo per la Riga 5, il Pin 3 è l'Anodo per la Colonna 2, e così via. Questa disposizione consente a un microcontrollore di illuminare selettivamente qualsiasi singolo punto nella griglia 5x7 attivando le corrispondenti linee di colonna (anodo) e riga (catodo). Lo schema del circuito interno (riferito nella scheda tecnica) rappresenterebbe visivamente questa struttura a matrice, mostrando i 35 singoli LED (5 colonne x 7 righe) con i loro anodi collegati in gruppi di colonna e i catodi collegati in gruppi di riga.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a una sezione per le Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche. Questi grafici sono preziosi per i progettisti. Tipicamente includerebbero grafici come Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (curva I-V) per un singolo elemento LED, mostrando la relazione non lineare e la tensione di soglia. Le curve Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta illustrerebbero come l'emissione luminosa aumenta con la corrente, mostrando potenzialmente effetti di saturazione. Potrebbero esserci anche curve che mostrano la variazione dell'Intensità Luminosa o della Tensione Diretta con la Temperatura Ambiente, fondamentale per progettare circuiti stabili nell'intervallo di temperatura specificato. L'analisi di queste curve consente di ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità desiderata e di comprendere gli effetti termici sulle prestazioni.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Come menzionato nei Valori Massimi Assoluti, il vincolo principale di assemblaggio è il profilo di temperatura di saldatura. Il dispositivo può sopportare una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 3 secondi durante la saldatura a rifusione. È fondamentale assicurarsi che la temperatura misurata ai terminali del package non superi questo limite per prevenire danni ai fili di collegamento interni, ai chip LED o al package plastico. I profili di rifusione standard dell'industria per la saldatura senza piombo (che ha un picco intorno a 240-250°C) sono generalmente compatibili, ma il profilo deve essere verificato. La saldatura manuale con saldatore dovrebbe essere eseguita rapidamente e con un attento controllo della temperatura per localizzare il calore. Dovrebbero essere sempre seguite le corrette procedure di manipolazione ESD (Scarica Elettrostatica) con i componenti LED.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display a matrice di punti 5x7 è ideale per applicazioni che richiedono un singolo carattere alfanumerico chiaro. Usi comuni includono: strumenti da pannello per letture di tensione, corrente o temperatura; display di stato su apparecchiature industriali (che mostrano codici di errore o indicatori di modalità); elettrodomestici come forni a microonde o lavatrici; e strumentazione di test/misura. La sua compatibilità con i codici carattere standard ASCII e EBCDIC semplifica la programmazione con microcontrollori.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:Il display richiede elettronica di pilotaggio multiplexata. È necessario un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o accoppiato a circuiti integrati driver esterni (come registri a scorrimento o chip driver LED dedicati) per scansionare sequenzialmente le righe e le colonne. La condizione di test della scheda tecnica di duty cycle 1/16 a 32mA di corrente impulsiva fornisce un punto di partenza per calcolare le resistenze di limitazione della corrente richieste. La corrente media per LED sarà molto più bassa (es. 32mA / 16 = 2mA media se solo un punto è acceso, ma questo scala con il numero di punti accesi simultaneamente in una riga).
Alimentazione:La tensione diretta di ~2.6V significa che la tensione di pilotaggio deve essere superiore a questa, tipicamente si utilizzano sistemi a 3.3V o 5V. L'alimentatore deve essere in grado di gestire le richieste di corrente di picco durante il multiplexing.
Angolo di Visione:La scheda tecnica menziona un "ampio angolo di visione", che è una caratteristica del chip LED e del design della lente diffusa. Per un posizionamento ottimale, considerare la direzione di visione primaria dell'utente finale.
Accostamento:La caratteristica di essere "accostabile orizzontalmente" significa che più unità possono essere posizionate fianco a fianco per formare display multi-carattere. Devono essere progettati l'allineamento meccanico e l'interconnessione elettrica tra i moduli.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale elemento di differenziazione per il LTP-2057AKA è l'uso della tecnologia LED AlInGaP per il colore arancione. Rispetto a tecnologie più datate come i LED rossi/arancioni standard GaAsP (Fosfuro di Gallio Arseniuro), l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta (più luce emessa per unità di potenza elettrica) e una migliore manutenzione delle prestazioni a temperature elevate. La lunghezza d'onda "Super Arancione" di 621nm fornisce un colore vivace e altamente visibile. La faccia grigia con punti bianchi offre un aspetto professionale e ad alto contrasto quando non alimentato, il che può essere un vantaggio di progettazione rispetto a display completamente neri o rossi. L'altezza del carattere di 2.0 pollici è una dimensione specifica che può essere scelta rispetto a display più piccoli (es. 0.8 pollici) o più grandi in base ai requisiti di distanza di visione.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Come calcolo il valore della resistenza di limitazione della corrente per questo display?
A: Devi progettare per la corrente impulsiva (di picco), non per la media. Usando la condizione di test come riferimento (32mA a Vf tip. 2.6V) e assumendo un'alimentazione di pilotaggio a 5V: R = (V_alimentazione - Vf) / I_picco = (5V - 2.6V) / 0.032A = 75 Ohm. Usa la Vf massima (2.8V) per un calcolo più sicuro e più debole: R = (5V - 2.8V) / 0.032A = ~68 Ohm. Una resistenza standard da 68 o 75 Ohm sarebbe adatta. La potenza nominale della resistenza deve essere calcolata in base alla corrente media, non al picco.

D: Cosa significa un duty cycle di 1/16 per il pilotaggio di questo display?
A: In una matrice multiplexata 5x7, un metodo comune di scansione è attivare una riga (catodo) alla volta fornendo dati alle 5 colonne (anodi) per quella riga. Con 7 righe, se ciascuna riga è attivata sequenzialmente e in modo uguale, il duty cycle per qualsiasi singolo LED è 1/7. Il duty cycle di 1/16 della scheda tecnica suggerisce uno schema di multiplexing diverso o più conservativo, che potrebbe coinvolgere periodi di blanking. Il circuito di pilotaggio deve inviare un impulso al LED alla corrente di picco specificata (es. 32mA) per la sua fetta di tempo assegnata per raggiungere l'intensità luminosa media nominale.

D: Posso pilotare questo display con una corrente continua costante invece del multiplexing?
A: Tecnicamente sì, ma è altamente inefficiente e non raccomandato. Pilotare tutti i 35 punti simultaneamente anche a una bassa corrente come 5mA richiederebbe una corrente totale di 175mA e genererebbe calore significativo, probabilmente superando i limiti di dissipazione di potenza del package. Il multiplexing è il metodo di funzionamento standard e previsto.

10. Esempio Pratico di Progettazione e Utilizzo

Considera la progettazione di una semplice lettura di temperatura che visualizzi un valore da 0 a 99 gradi Celsius. Ciò richiederebbe due display LTP-2057AKA accostati orizzontalmente. Un microcontrollore (es. un ATmega328P) sarebbe collegato ai 14 pin di ciascun display (28 pin I/O totali). Per risparmiare I/O, le linee di colonna (anodo) di entrambi i display potrebbero essere collegate in parallelo (5 linee condivise), e le linee di riga (catodo) sarebbero controllate separatamente per ciascun display (7+7=14 linee). Questo utilizza 19 pin I/O. In alternativa, potrebbero essere utilizzati registri a scorrimento esterni a 8 bit per ridurre drasticamente il requisito di I/O del microcontrollore. Il software conterrebbe una mappa dei caratteri, traducendo le cifre 0-9 nel corrispondente schema di punti accesi per la griglia 5x7. Scansionerebbe quindi attraverso le 7 righe, per ciascun display, inviando i dati di colonna appropriati per le righe dei caratteri da mostrare. La scansione deve essere abbastanza veloce (tipicamente >60Hz) per evitare sfarfallio visibile.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTP-2057AKA funziona sul principio di un array LED a matrice passiva. Contiene 35 giunzioni LED indipendenti in semiconduttore AlInGaP disposte in una griglia di 5 colonne e 7 righe. Ogni LED è formato all'intersezione di una linea anodo di colonna e una linea catodo di riga. Quando una tensione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (~2.6V) viene applicata tra una specifica colonna (positiva) e una specifica riga (negativa), la corrente scorre attraverso quel singolo LED, causandogli l'emissione di fotoni - luce - a una lunghezza d'onda di circa 621 nm (arancione). Sequenziando rapidamente quale riga è messa a massa (catodo attivato) e quali colonne sono alimentate con corrente (anodo attivato), possono essere illuminati diversi schemi di punti, formando caratteri o simboli. La persistenza della visione dell'occhio umano fonde questi rapidi lampi in un'immagine stabile.

12. Tendenze e Contesto Tecnologico

Display come il LTP-2057AKA rappresentano un segmento maturo e affidabile dell'optoelettronica. Mentre tecnologie più recenti come i LED organici (OLED) o gli LCD ad alta risoluzione dominano i display grafici complessi, i semplici moduli a matrice di punti LED rimangono altamente rilevanti per applicazioni che richiedono robustezza, lunga durata, ampio intervallo di temperatura operativa, alta luminosità e basso costo per carattere. La tendenza all'interno di questo segmento è verso materiali LED più efficienti (come l'AlInGaP utilizzato qui, e l'InGaN per blu/verde/bianco), che consentono un consumo energetico inferiore o una luminosità più elevata. C'è anche una tendenza verso soluzioni integrate in cui l'elettronica di pilotaggio è incorporata nel modulo display stesso, semplificando la progettazione del sistema per l'ingegnere finale. Tuttavia, l'architettura di base a matrice passiva, grazie alla sua semplicità e basso costo, continua a essere un pilastro per display numerici e alfanumerici a cifra singola e multipla in contesti industriali, automobilistici e consumer.