Scheda Tecnica Display LED a Matrice di Punti 5x7 LTP-2557KS - Altezza 2 Pollici - Giallo AlInGaP - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-2557KS è un modulo di visualizzazione alfanumerico a cifra singola, progettato per applicazioni che richiedono un output di caratteri chiaro e leggibile. La sua funzione principale è rappresentare visivamente i caratteri codificati ASCII ed EBCDIC attraverso una griglia di diodi emettitori di luce (LED) indirizzabili individualmente.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo dispositivo offre diversi vantaggi chiave per i progettisti di sistemi. Il suo beneficio primario è ilbasso consumo energetico, che lo rende adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al risparmio energetico. L'affidabilità allo stato solidoaffidabilità allo stato solidodella tecnologia LED garantisce una lunga vita operativa e resistenza a urti e vibrazioni rispetto ai display a filamento. L'ampio angolo di visioneampio angolo di visionee lacostruzione a singolo pianogarantiscono una visibilità uniforme da diverse posizioni. Èimpilabile orizzontalmente, permettendo la creazione di display multi-carattere. Infine, essendo unpackage senza piombo conforme alle direttive RoHSlo rende adatto per la moderna produzione elettronica che tiene conto delle normative ambientali. Il mercato di riferimento include pannelli di controllo industriali, strumentazione, apparecchiature di test, terminali POS e altri sistemi embedded dove è necessario un display di caratteri durevole e a basso consumo.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri prestazionali chiave del dispositivo, come definito nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Il display utilizzamateriale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP)per i suoi chip LED gialli. Questo sistema di materiali è noto per l'alta efficienza e la buona purezza del colore nello spettro ambra/giallo/rosso. La tipicalunghezza d'onda di picco di emissione (λp)è di 588 nm, con unalunghezza d'onda dominante (λd)di 587 nm, collocandolo saldamente nella regione del giallo. Lalarghezza a metà altezza della linea spettrale (Δλ)è di 15 nm, indicando una banda spettrale relativamente stretta che contribuisce alla purezza del colore.

Il parametro chiave della luminosità è l'Intensità Luminosa Media (Iv). Nella condizione di test specificata di una corrente di picco di 32 mA e un ciclo di lavoro di 1/16, l'intensità varia da un minimo di 800 μcd a un massimo di 3600 μcd, con un valore tipico fornito. La scheda tecnica specifica anche unRapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosamassimo di 2:1 per i punti all'interno di un'area luminosa simile, che è una misura dell'uniformità di luminosità attraverso la matrice del display.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative del dispositivo. IValori Massimi Assolutistabiliscono i confini per un funzionamento sicuro:dissipazione di potenza media per punto di 70 mW, corrente diretta di picco per punto di 60 mA, e unacorrente diretta media per punto di 25 mA a 25°C, che si riduce linearmente di 0,33 mA/°C all'aumentare della temperatura. La massimatensione inversa per punto è di 5 V.

In condizioni operative tipiche, latensione diretta (Vf)per qualsiasi singolo punto LED varia da 2,05V a 2,6V quando pilotato a 20 mA. Lacorrente inversa (Ir)è specificata con un massimo di 100 μA quando vengono applicati 5V in polarizzazione inversa. L'intervallo di temperatura di funzionamento e di stoccaggio è ampio, da-35°C a +105°C.

2.3 Caratteristiche Termiche e Saldatura

La curva di derating per la corrente diretta media è un parametro termico critico, che indica che la corrente continua massima ammissibile diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. Per l'assemblaggio, la scheda tecnica specifica le condizioni di saldatura: il dispositivo può essere sottoposto a260°C per 3 secondi, misurati 1/16 di pollice (circa 1,59 mm) sotto il piano di appoggio del package. Questa è una linea guida standard per il profilo di rifusione senza piombo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sonocategorizzati per intensità luminosa. Ciò implica un processo di binning in cui le unità vengono classificate ed etichettate in base alla loro emissione luminosa misurata (Iv) in condizioni di test standard. I progettisti possono selezionare i bin per garantire una luminosità uniforme tra più display in un sistema o per soddisfare requisiti di luminosità specifici per un'applicazione. L'intervallo di intensità fornito (800-3600 μcd) definisce i possibili bin disponibili.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene la scheda tecnica faccia riferimento a curve caratteristiche tipiche, grafici specifici non sono dettagliati nel testo fornito. Tipicamente, tali curve per un display LED includerebbero:

• Curva Corrente Diretta (If) vs. Tensione Diretta (Vf):Mostra la relazione esponenziale, cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Curva Intensità Luminosa (Iv) vs. Corrente Diretta (If):Dimostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, fino al valore massimo nominale.
• Curva Intensità Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Illustra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, importante per la gestione termica.
• Curva di Distribuzione Spettrale:Un grafico che traccia l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando il picco a ~588 nm e la larghezza a metà altezza di 15 nm.

Queste curve sono essenziali per prevedere le prestazioni in condizioni non standard e per un robusto design del circuito.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LTP-2557KS è un package a foro passante. L'altezza della matrice è di 2 pollici (50,8 mm). Il package ha unafaccia grigiae uncolore del punto biancoper un contrasto ottimale quando i LED sono spenti. Il disegno dimensionale dettagliato mostra un package a doppia fila di 14 pin. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. La tolleranza di spostamento della punta del pin è specificata come ±0,4 mm, importante per il design del posizionamento dei fori sul PCB.

6. Connessione dei Pin e Circuito Interno

Il dispositivo utilizza un'architettura a matrice 5x7 con selezione X-Y. Lo schema del circuito interno e la tabella di connessione dei pin rivelano un design multiplexato. I pin sono assegnati a specifiche righe di anodo (1-7) e colonne di catodo (1-5). Questo multiplexing riduce il numero di pin di pilotaggio richiesti da 35 (per il controllo individuale) a 12 (7 righe + 5 colonne), semplificando il circuito di interfaccia. Il pinout è il seguente: Pin 1: Anodo Riga 5, Pin 2: Anodo Riga 7, Pin 3: Catodo Colonna 2, Pin 4: Catodo Colonna 3, Pin 5: Anodo Riga 4, Pin 6: Catodo Colonna 5, Pin 7: Anodo Riga 6, Pin 8: Anodo Riga 3, Pin 9: Anodo Riga 1, Pin 10: Catodo Colonna 4, Pin 11: Catodo Colonna 3 (Nota: la Colonna 3 appare due volte, probabilmente un errore di battitura nella scheda tecnica; uno dovrebbe essere Colonna 1 o un'altra colonna), Pin 12: Anodo Riga 4 (duplicato del Pin 5, probabilmente un errore di battitura), Pin 13: Catodo Colonna 1, Pin 14: Anodo Riga 2. L'interpretazione corretta di questa tabella è cruciale per un corretto layout del PCB e per il software di pilotaggio.

7. Guida alla Saldatura e all'Assemblaggio

Come da Valori Massimi Assoluti, la condizione di saldatura raccomandata è260°C per 3 secondi, misurata in un punto a 1,59 mm sotto il corpo del package. Ciò si allinea con i tipici profili di rifusione senza piombo. Occorre prestare attenzione a non superare questa temperatura o tempo per evitare danni ai chip LED o al package in plastica. Durante la manipolazione, per i dispositivi a semiconduttore dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica). Lo stoccaggio dovrebbe avvenire entro l'intervallo di temperatura specificato di -35°C a +105°C in un ambiente a bassa umidità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Pannelli di Controllo Industriali:Visualizzazione di setpoint, codici di stato o messaggi di errore.
• Apparecchiature di Test e Misura:Mostra letture numeriche o identificatori di canale.
• Prototipazione di Sistemi Embedded:Come output semplice per microcontrollori.
• Aggiornamenti di Sistemi Legacy:Sostituzione di vecchi display a incandescenza o fluorescenti a vuoto.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio:Richiede un circuito di pilotaggio multiplexato (ad es., utilizzando array di transistor o IC driver LED dedicati) in grado di fornire/assorbire le correnti di picco (fino a 60 mA per punto, ma tipicamente pilotate a valori inferiori per il multiplexing).
• Limitazione di Corrente:Resistenze esterne sono necessarie per impostare la corrente diretta per ogni colonna o riga, calcolata in base alla tensione di alimentazione e alla tensione diretta del LED.
• Frequenza di Refresh:Lo schema di multiplexing richiede una frequenza di scansione sufficientemente alta (tipicamente >100 Hz) per evitare sfarfallio visibile.
• Alimentazione:Deve essere in grado di gestire le richieste di corrente di picco durante il multiplexing.
• Software:Richiede una mappa dei caratteri (pixel 5x7) memorizzata in memoria e una routine per attivare sequenzialmente le righe e le colonne corrette per formare i caratteri.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai contemporanei display a matrice di punti 5x7 che utilizzano tecnologie diverse, il LED giallo AlInGaP offre vantaggi distinti. Rispetto ai vecchiLED rossi GaAsP, l'AlInGaP fornisce un'efficienza più alta e un'emissione più luminosa. Rispetto aiLED standard verdi o blu al GaN, il colore giallo offre un'eccellente visibilità in varie condizioni di illuminazione ambientale ed è spesso scelto per indicatori di attenzione o di stato. Il package a foro passante lo differenzia dalle alternative a montaggio superficiale, rendendolo adatto per prototipazione, progetti hobbistici o applicazioni dove l'assemblaggio a foro passante è preferito per la robustezza meccanica.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Cosa significa "ciclo di lavoro 1/16" nella condizione di test dell'intensità luminosa?

R: Significa che ogni punto LED è alimentato solo per 1/16 del tempo totale del ciclo di misurazione. Ciò è rappresentativo di uno schema di pilotaggio multiplexato in cui solo una riga è attiva in qualsiasi momento in un sistema a 16 righe (o una divisione temporale di una matrice 5x7). L'intensità specificata è un valore "medio" sull'intero ciclo.

D: Posso pilotare questo display con una corrente continua costante senza multiplexing?

R: Tecnicamente sì, ma è altamente inefficiente e non è l'uso previsto. Pilotare tutti e 35 i punti continuativamente a 20 mA richiederebbe una corrente totale di 700 mA, superando i limiti pratici e generando calore significativo. Il multiplexing è il metodo standard ed efficiente.

D: La tabella di connessione dei pin ha duplicati (Colonna 3, Riga 4). È un errore?

R: Molto probabilmente, si tratta di un errore tipografico in questa versione della scheda tecnica. In una matrice 5x7 standard, dovrebbero esserci 7 pin di riga anodo unici e 5 pin di colonna catodo unici, per un totale di 12 pin di segnale unici più eventualmente pin di alimentazione comuni. Il diagramma fisico del pinout è la fonte autorevole. Verificare sempre con il disegno del package.

11. Esempio di Progetto e Caso d'Uso

Caso: Display a Cifra Singola Basato su Microcontrollore.Un progettista utilizza un microcontrollore Arduino per visualizzare i numeri da 0 a 9. Le 7 righe di anodo sono collegate al microcontrollore tramite 7 resistenze di limitazione di corrente (una per riga). Le 5 colonne di catodo sono collegate a 5 transistor NPN (o a un IC array di transistor come l'ULN2003) le cui basi sono pilotate da pin del microcontrollore. Il software esegue un ciclo che: 1) Imposta un pin di riga anodo a HIGH (es., Riga 1), 2) Imposta i corrispondenti 5 pin di colonna catodo a LOW/HIGH in base ai pixel necessari per quella riga del carattere desiderato, 3) Attende un breve tempo (es., 2ms), 4) Spegne la Riga 1, e 5) Passa alla Riga 2, ripetendo il processo. Ciò scandisce rapidamente tutte le 7 righe, creando un'immagine persistente. La corrente per ogni LED acceso è determinata dalla tensione di alimentazione (es., 5V), dalla Vf del LED (~2,3V) e dal valore della resistenza in serie: R = (5V - 2,3V) / 0,020A = 135 Ohm (utilizzare 150 Ohm standard).

12. Principio di Funzionamento

Il LTP-2557KS opera sul principio di una matrice LED multiplexata. I 35 singoli punti LED sono disposti in una griglia di 7 righe orizzontali (anodi) e 5 colonne verticali (catodi). Un LED all'intersezione di una riga e una colonna si accenderà solo quando quella specifica riga è impostata a una tensione positiva (anodo alto) e quella specifica colonna è collegata a massa (catodo basso). Attivando sequenzialmente una riga alla volta e impostando le colonne appropriate per quella riga, e facendo ciò abbastanza velocemente (tipicamente >60 Hz), l'occhio umano percepisce un carattere stabile e completamente formato grazie alla persistenza della visione. Questo metodo riduce drasticamente il numero di linee di controllo richieste da 35 a 12.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Sebbene display LED discreti a matrice 5x7 a foro passante come il LTP-2557KS rappresentino una tecnologia matura, sono ancora rilevanti in nicchie specifiche che richiedono alta affidabilità, ampi angoli di visione e semplicità. La tendenza generale nella tecnologia dei display si è spostata verso moduli integrati con controller integrati (es., LCD basati su HD44780), display grafici ad alta densità (OLED, TFT LCD) e dispositivi a montaggio superficiale per la miniaturizzazione. Tuttavia, il vantaggio fondamentale dei LED – la loro luminosità, longevità e robustezza – ne garantisce l'uso continuo in applicazioni industriali, esterne e ad alta visibilità dove altre tecnologie potrebbero fallire. Il passaggio all'AlInGaP rispetto a materiali più vecchi come il GaAsP riflette il continuo miglioramento nell'efficienza e nelle prestazioni dei LED anche all'interno di questa categoria di prodotto consolidata.