Scheda Tecnica Display a Matrice di LED LTP-2157AKA - Altezza 2.0 pollici (50.8mm) - Colore Arancio Super - Matrice 5x7 - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTP-2157AKA è un modulo display a matrice di LED a singolo piano 5x7, progettato per la visualizzazione di caratteri alfanumerici. La sua funzione principale è visualizzare caratteri da set di codici standard come USASCII ed EBCDIC. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio) per i chip LED, che fornisce l'emissione Arancio Super. Il display presenta una faccia grigia e un colore del punto bianco, migliorando il contrasto per una migliore leggibilità. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, garantendo uniformità di brillantezza tra le unità. La sua costruzione a stato solido offre elevata affidabilità e il basso consumo lo rende adatto a varie applicazioni elettroniche.

1.1 Caratteristiche Principali e Applicazioni Target

Le caratteristiche chiave che definiscono questo prodotto includono un'altezza del carattere a matrice di 2.0 pollici (50.8 mm), che offre una buona visibilità a distanza. Opera con un singolo piano e fornisce un ampio angolo di visione, rendendo le informazioni visualizzate accessibili da varie posizioni. La matrice 5x7 con architettura di selezione X-Y consente un controllo di multiplexing efficiente. Una caratteristica significativa è la sua impilabilità orizzontale, che permette di creare display multi-carattere allineando più unità affiancate. Il dispositivo è direttamente compatibile con codici carattere standard. Queste caratteristiche rendono l'LTP-2157AKA ideale per applicazioni come pannelli strumenti industriali, terminali punto vendita, display informativi di base, letture di apparecchiature di test e altri sistemi embedded che richiedono un output alfanumerico affidabile e di media-bassa complessità.

2. Specifiche Tecniche e Interpretazione Oggettiva

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici, ottici e fisici del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Valori Limite Assoluti

I Valori Limite Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Questi non sono condizioni per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza Media per Punto:33 mW. Questa è la potenza continua massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo punto LED.
• Corrente Diretta di Picco per Punto:90 mA. Questa è la massima corrente impulsiva istantanea che un punto può gestire, tipicamente rilevante per schemi di pilotaggio multiplexati.
• Corrente Diretta Media per Punto:13 mA a 25°C, con derating lineare di 0.17 mA/°C. Questo è il parametro chiave per il funzionamento continuo in DC. Il fattore di derating è cruciale per la gestione termica; all'aumentare della temperatura ambiente (Ta), la corrente continua massima ammissibile deve essere ridotta per prevenire il surriscaldamento.
• Tensione Inversa per Punto:5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può danneggiare la giunzione LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per intervalli di temperatura industriali.
• Temperatura di Saldatura:Massimo 260°C per 3 secondi a 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo definisce i vincoli del profilo di saldatura a rifusione.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test specificate (tipicamente Ta=25°C) e rappresentano le prestazioni tipiche.

• Intensità Luminosa Media (I_V):2100 μcd (Min), 4600 μcd (Tip) in una condizione di test di I_p=32mA con duty cycle 1/16. Questo indica la luminosità di ciascun punto LED quando pilotato in una configurazione multiplexata. L'ampio intervallo suggerisce un processo di binning per l'intensità.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):621 nm (Tip). Questa è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima, definendo il colore \"Arancio Super\".
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):18 nm (Tip). Questo misura la purezza spettrale; un valore più piccolo indica una luce più monocromatica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):615 nm (Tip). Questa è la singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, strettamente correlata al punto colore.
• Tensione Diretta (V_F) qualsiasi Punto:2.05V (Min), 2.6V (Tip) a I_F=20mA; 2.3V (Min), 2.8V (Tip) a I_F=80mA. Questo è critico per il progetto del circuito di pilotaggio, specificando la caduta di tensione ai capi di un LED quando acceso.
• Corrente Inversa (I_R) qualsiasi Punto:100 μA (Max) a V_R=5V. Questa è la corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (Tip). Questo specifica il rapporto massimo ammissibile tra i punti più luminosi e più deboli nella matrice, garantendo un aspetto uniforme.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è \"Categorizzato per Intensità Luminosa\". Ciò implica un processo di binning o selezione post-produzione. Sebbene codici bin specifici non siano elencati, la categorizzazione tipica per tali display coinvolge il raggruppamento delle unità in base all'intensità luminosa misurata in condizioni di test standard. Ciò garantisce che quando più display sono utilizzati insieme, la variazione di luminosità tra di essi sia minimizzata, fornendo un output visivo consistente. I progettisti dovrebbero verificare i bin di intensità disponibili dal fornitore per applicazioni critiche che richiedono una brillantezza uniforme.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a \"Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche\". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I_F-V_F):Mostra la relazione esponenziale, cruciale per determinare la tensione di pilotaggio richiesta per una data corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva I_V-I_F):Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, solitamente in una relazione quasi lineare all'interno dell'intervallo operativo.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra il derating dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, vitale per il progetto termico.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~621nm e la larghezza spettrale.

Queste curve permettono ai progettisti di prevedere le prestazioni in condizioni non standard e ottimizzare il loro circuito di pilotaggio.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Le dimensioni del package del dispositivo sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm. Il disegno specifico è referenziato ma non dettagliato nel testo. Gli aspetti meccanici chiave includono l'ingombro complessivo, l'altezza e la spaziatura dei 14 piedini. La disposizione dei piedini è progettata per il montaggio a foro passante su un circuito stampato (PCB). La faccia grigia e il colore del punto bianco fanno parte del design del package per migliorare il contrasto.

5.1 Connessione dei Piedini e Circuito Interno

Il display ha 14 piedini. Lo schema del circuito interno mostra una configurazione a matrice in cui gli anodi dei LED sono connessi per righe e i catodi per colonne (o viceversa, secondo la tabella piedinatura). Questa è una comune architettura a matrice ad anodo comune o catodo comune che minimizza il numero di piedini di controllo richiesti (5 righe + 7 colonne = 12 linee di controllo invece di 5*7=35). La tabella piedinatura specifica la funzione di ciascun piedino:

• I piedini si connettono alla Riga Anodo 1-7 e alla Colonna Catodo 1-5.
• Note Importanti:I piedini 4 & 11 sono connessi internamente. I piedini 5 & 12 sono connessi internamente. Questo ponte interno deve essere considerato durante il layout del PCB e il progetto del driver per evitare cortocircuiti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è per il processo di saldatura: il dispositivo può sopportare una temperatura massima di saldatura di 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio. Questo è un vincolo standard del profilo di rifusione. Per la saldatura a onda, dovrebbero essere seguite le pratiche standard per componenti a foro passante. Dovrebbero essere osservate le precauzioni generali di manipolazione per dispositivi sensibili alle scariche statiche (ESD), sebbene non esplicitamente dichiarate per questo prodotto LED. Lo stoccaggio dovrebbe avvenire nell'intervallo di temperatura specificato di -35°C a +85°C in un ambiente asciutto.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progetto

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

L'LTP-2157AKA richiede un circuito di pilotaggio esterno. A causa della sua struttura a matrice, il multiplexing è il metodo di pilotaggio standard. Ciò comporta l'attivazione sequenziale di una riga (o colonna) alla volta fornendo i segnali dati appropriati alle colonne (o righe). Tipicamente si utilizza un microcontrollore con sufficienti pin I/O o un IC driver dedicato per display LED (come il MAX7219 o simili). Il driver deve fornire la corrente corretta, rispettando i valori nominali di corrente di picco e media. Resistenze limitatrici di corrente sono obbligatorie per ogni linea di colonna o riga per impostare la corrente diretta (I_F). Il valore è calcolato usando la formula: R = (V_{alimentazione}- V_F- V_{sat_driver}) / I_F.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Frequenza di Multiplexing:Deve essere abbastanza alta per evitare sfarfallio visibile (tipicamente >60 Hz).
• Calcolo della Corrente:Utilizzare il valore nominale di corrente media (13mA max a 25°C) per i calcoli in DC. In modalità multiplexata con N righe, la corrente di picco per punto può essere fino a N * I_media, ma non deve superare il valore nominale di picco di 90mA.
• Gestione Termica:Se si opera ad alte temperature ambiente, la corrente diretta deve essere ridotta secondo il fattore di 0.17 mA/°C.
• Alimentazione di Tensione:Deve tenere conto del V_Fpiù alto in condizioni operative e di eventuali cadute nel circuito di pilotaggio.
• Layout PCB:Assicurarsi la corretta mappatura dei piedini secondo la tabella di connessione. Notare i piedini internamente connessi (4-11 e 5-12) per evitare errori di layout.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come i LED standard GaAsP o GaP, la tecnologia AlInGaP nell'LTP-2157AKA offre un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in un output più brillante a parità di corrente e una migliore purezza del colore. Rispetto ai semplici display a 7 segmenti, il formato a matrice di punti 5x7 fornisce una vera capacità alfanumerica, permettendo la visualizzazione di lettere, numeri e simboli semplici. L'altezza di 2.0 pollici è maggiore di molti display per caratteri comuni, offrendo una visibilità superiore. L'impilabilità orizzontale è un differenziatore chiave rispetto ai display con moduli multi-carattere fissi, fornendo flessibilità di progettazione.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Posso pilotare questo display con una corrente DC costante su tutti i punti contemporaneamente?
R: Teoricamente possibile ma impraticabile. Richiederebbe 35 canali indipendenti limitati in corrente. Il multiplexing è il metodo standard ed efficiente.

D2: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?
R: La lunghezza d'onda di picco è dove viene emessa la maggior potenza ottica. La lunghezza d'onda dominante è l'equivalente a singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano. Sono spesso vicine ma non identiche, specialmente per spettri più ampi.

D3: Come interpreto il duty cycle 1/16 nella condizione di test dell'intensità luminosa?
R: L'intensità è misurata quando il LED è impulsato con una corrente di 32mA in un'onda con duty cycle 1/16. Questo simula uno schema di pilotaggio multiplexato in cui ogni riga è attiva per 1/16 del tempo totale del ciclo. Il valore di intensità riportato è la media nel tempo.

D4: Perché i piedini 4 & 11 e 5 & 12 sono connessi internamente?
R: Ciò è probabilmente dovuto al layout interno della matrice per semplificare il bonding del chip o il routing del substrato. Elettricamente, significa che queste coppie di piedini sono in cortocircuito insieme. Nel tuo circuito, devi connetterli allo stesso nodo.

10. Esempio di Caso d'Uso Pratico

Scenario: Progettare una semplice lettura a 4 cifre della temperatura per un forno industriale.
Il sistema utilizza un microcontrollore con un sensore di temperatura. Quattro display LTP-2157AKA sono impilati orizzontalmente. Il firmware del microcontrollore contiene una mappa dei caratteri per le cifre 0-9, il simbolo dei gradi e 'C'. Utilizzando una routine di multiplexing, cicla attraverso i quattro display (agendo come quattro set di righe/colonne), calcolando i dati di colonna appropriati per ogni riga in base alla cifra corrente da mostrare. Le resistenze limitatrici di corrente sono posizionate sulle linee di colonna. La frequenza di refresh è impostata a 100 Hz per eliminare lo sfarfallio. L'alta luminosità e l'ampio angolo di visione garantiscono che la temperatura sia leggibile da varie posizioni sul pavimento della fabbrica. La classificazione di temperatura industriale del display garantisce un funzionamento affidabile nell'ambiente caldo vicino al forno.

11. Introduzione al Principio Operativo

L'LTP-2157AKA si basa sull'elettroluminescenza dei semiconduttori. La struttura del chip AlInGaP forma una giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia della giunzione, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione della lega AlInGaP determina l'energia della banda proibita, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda arancione della luce emessa (~621 nm). La matrice 5x7 è formata da dadi LED indirizzabili individualmente posizionati alle intersezioni dei conduttori di riga e colonna su un substrato. Applicando selettivamente tensione a una specifica riga e colonna, solo il LED a quell'intersezione è polarizzato direttamente e si accende.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

La tecnologia AlInGaP rappresenta un significativo avanzamento nell'efficienza dei LED visibili per i colori rosso, arancione e giallo. Ha largamente sostituito tecnologie più vecchie come il GaAsP. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display si stanno spostando verso matrici a maggiore densità (es. 8x8, 16x16) e matrici RGB a colori completi. Tuttavia, display a matrice di punti a singolo colore e bassa risoluzione come il 5x7 rimangono altamente rilevanti per applicazioni sensibili al costo e critiche per l'affidabilità dove sono sufficienti semplici informazioni alfanumeriche. I loro vantaggi includono semplicità, robustezza, basso consumo energetico ed eccellente longevità. Il principio dell'indirizzamento a matrice rimane fondamentale per tecnologie di display più grandi e complesse, inclusi display OLED e microLED.