Scheda Tecnica Display a Matrice di Punti LED LTP-7357JD - Altezza 0.678 Pollici (17.22mm) - Rosso AlInGaP - Array 5x7 - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-7357JD è un modulo display a matrice di punti LED 5x7 a singolo piano, progettato per la presentazione di caratteri e simboli. La sua funzione principale è fornire una visualizzazione alfanumerica chiara e leggibile in vari dispositivi elettronici. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo di chip LED rossi ad alta efficienza AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) ultra-luminosi, che offrono un'intensità luminosa e un'affidabilità superiori rispetto alle tecnologie LED più datate. Il display presenta una facciata grigia con punti bianchi, migliorando il contrasto per una migliore leggibilità. È categorizzato per intensità luminosa, consentendo la selezione in base ai requisiti di luminosità. Il mercato di riferimento include pannelli di controllo industriali, strumentazione, terminali POS, sistemi embedded e qualsiasi applicazione che richieda un'interfaccia di visualizzazione caratteri compatta e affidabile.

1.1 Caratteristiche Chiave e Vantaggi Principali

Il dispositivo incorpora diverse caratteristiche di design che contribuiscono alle sue prestazioni e versatilità. L'altezza della matrice di 0.678 pollici (17.22 mm) fornisce una dimensione del carattere adatta per la visione a media distanza. Il suo basso requisito di potenza lo rende adatto per applicazioni alimentate a batteria o attente al consumo energetico. La costruzione a singolo piano con ampio angolo di visione garantisce la visibilità da varie posizioni. L'affidabilità allo stato solido della tecnologia LED garantisce una lunga durata operativa senza parti in movimento. L'array 5x7 con architettura di selezione X-Y consente un controllo di multiplexing efficiente. La compatibilità con i codici carattere standard USASCII ed EBCDIC semplifica l'integrazione con microcontrollori e processori. Infine, il design orizzontale impilabile consente la creazione di display multi-carattere allineando più unità affiancate.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni del LTP-7357JD sono definite da una serie di parametri elettrici, ottici e termici che i progettisti devono considerare per un'implementazione corretta.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile far funzionare il dispositivo continuamente a o vicino a questi limiti. I valori massimi chiave includono una dissipazione di potenza media per punto di 33 mW, una corrente diretta di picco per punto di 90 mA e una corrente diretta media per punto di 13 mA a 25°C. Questa corrente media si riduce linearmente di 0.17 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente sopra i 25°C. La tensione inversa massima per segmento è di 5 V. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +85°C e un intervallo di temperatura di conservazione da -35°C a +85°C. La temperatura massima di saldatura è di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri operativi tipici misurati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. L'intensità luminosa media (Iv) varia da un minimo di 500 μcd a un massimo di 1200 μcd, con un valore tipico fornito, quando pilotata con una corrente di picco (Ip) di 32 mA a un ciclo di lavoro 1/16. Questo schema di multiplexing è comune per ridurre il consumo energetico e la complessità del driver. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) è tipicamente di 656 nm, rientrante nello spettro del rosso. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 22 nm, indicando la purezza spettrale della luce emessa. La lunghezza d'onda dominante (λd) è di 640 nm. La tensione diretta (Vf) per qualsiasi punto varia da 2.1 V (min) a 2.6 V (max) a una corrente diretta (If) di 20 mA. La corrente inversa (Ir) per qualsiasi punto è al massimo di 100 μA a una tensione inversa (Vr) di 5 V. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa (Iv-m) tra i punti è al massimo 1.8:1, garantendo una luminosità relativamente uniforme su tutto il display. È importante notare che l'intensità luminosa viene misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il LTP-7357JD è categorizzato per intensità luminosa. Ciò implica un processo di binning o selezione basato sull'output luminoso misurato.

3.1 Binning dell'Intensità Luminosa

Sebbene codici di bin specifici non siano elencati nell'estratto fornito, la specifica di un intervallo (500-1200 μcd) suggerisce che i dispositivi vengono testati e raggruppati in base alla loro intensità effettivamente misurata quando pilotati in condizioni di test standard (Ip=32mA, Duty 1/16). Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che soddisfano un requisito di luminosità minima per la loro applicazione, influenzando potenzialmente costo e disponibilità. La coerenza all'interno di un bin garantisce un aspetto uniforme in un display multi-unità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include una sezione per le curve tipiche delle caratteristiche elettriche e ottiche. Questi grafici sono cruciali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard.

4.1 Informazioni Implicite dalle Curve

Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo, i grafici tipici per tali dispositivi includerebbero la Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (curva I-V), che mostra la relazione non lineare e aiuta nella progettazione del circuito di limitazione della corrente. Le curve Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta dimostrano come l'output luminoso aumenti con la corrente, spesso in modo sub-lineare a correnti più elevate a causa degli effetti termici. Le curve Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente mostrano la riduzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura, aspetto critico per ambienti ad alta temperatura. I grafici di distribuzione spettrale illustrerebbero la concentrazione della luce emessa attorno alle lunghezze d'onda di picco e dominanti.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

La costruzione fisica del display determina la sua compatibilità di montaggio e la robustezza complessiva.

5.1 Dimensioni del Package e Tolleranze

Le dimensioni del package del dispositivo sono fornite in un disegno dettagliato (riferito ma non mostrato nel testo). Tutte le dimensioni sono specificate in millimetri. La tolleranza generale per queste dimensioni è di ±0.25 mm (equivalente a ±0.01 pollici) a meno che una nota specifica del particolare non indichi diversamente. I progettisti devono fare riferimento a questo disegno per lo schema preciso dei fori, l'altezza complessiva e la spaziatura dei terminali per creare footprint PCB accurati.

5.2 Connessioni dei Pin e Polarità

Il LTP-7357JD ha una configurazione a 12 pin. Il pinout è il seguente: Pin 1: Catodo Colonna 1, Pin 2: Anodo Riga 3, Pin 3: Catodo Colonna 2, Pin 4: Anodo Riga 5, Pin 5: Anodo Riga 6, Pin 6: Anodo Riga 7, Pin 7: Catodo Colonna 4, Pin 8: Catodo Colonna 5, Pin 9: Anodo Riga 4, Pin 10: Catodo Colonna 3, Pin 11: Anodo Riga 2, Pin 12: Anodo Riga 1. Questa disposizione facilita lo schema di multiplexing X-Y (riga-colonna). L'identificazione corretta dei pin anodo e catodo è fondamentale per prevenire polarizzazione inversa e garantire il corretto funzionamento.

5.3 Schema Circuitale Interno

Lo schema circuitale interno (riferito) rivela l'organizzazione a matrice dei 35 LED (5 colonne x 7 righe). L'anodo di ciascun LED è collegato a una linea di riga e il suo catodo a una linea di colonna. Per illuminare un punto specifico, la sua corrispondente linea di riga deve essere portata alta (anodo positivo) mentre la sua linea di colonna è portata bassa (catodo a massa), con un'appropriata limitazione di corrente. Questa architettura a catodo comune per colonna è standard per i display multiplexati.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta durante l'assemblaggio è essenziale per mantenere l'integrità e le prestazioni del dispositivo.

6.1 Parametri del Processo di Saldatura

Il valore massimo assoluto specifica il limite di temperatura di saldatura: 260°C massimo per un massimo di 3 secondi, misurato 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio. Questa linea guida è intesa per processi di saldatura a onda o rifusione. Per la saldatura a rifusione, l'intero profilo di temperatura (pre-riscaldo, stabilizzazione, picco di rifusione, raffreddamento) deve essere controllato per garantire che il package e i bonding interni dei fili non siano sottoposti a shock termico o a un tempo eccessivo sopra il liquidus.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

Sebbene non dettagliate esplicitamente, dovrebbero essere osservate le normali precauzioni ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione del display LED, poiché le giunzioni dei semiconduttori possono essere sensibili. Lo stoccaggio dovrebbe avvenire entro l'intervallo di temperatura specificato di -35°C a +85°C in un ambiente a bassa umidità per prevenire l'assorbimento di umidità e potenziali fenomeni di "popcorning" durante la saldatura.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

Il LTP-7357JD è adatto per una varietà di applicazioni di visualizzazione embedded.

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Gli usi comuni includono display di stato su apparecchiature industriali (es. letture di temperatura, codici di errore), display di caratteri su dispositivi medici, messaggistica semplice su elettrodomestici e come parte di display segmentati più grandi in chioschi retail o informativi. La sua compatibilità con i codici carattere standard lo rende ideale per visualizzare messaggi di testo da un microcontrollore.

7.2 Considerazioni di Progettazione e Implementazione del Circuito

I progettisti devono implementare un circuito driver di multiplexing. Ciò comporta tipicamente un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o circuiti integrati driver LED dedicati in grado di assorbire corrente per le colonne e fornire corrente per le righe. Le resistenze di limitazione della corrente sono obbligatorie per ogni linea di colonna o riga (a seconda della topologia del driver) per impostare la corrente diretta per ogni segmento LED. Il ciclo di lavoro 1/16 menzionato nella condizione di test suggerisce un multiplex binario a 4 bit (2^4=16 stati), un approccio comune per una matrice 5x7, che spesso scandisce 4 righe alla volta o utilizza una combinazione di scansione di riga e colonna. La frequenza di refresh deve essere abbastanza alta (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile. La dissipazione del calore dovrebbe essere considerata se si opera vicino ai valori massimi, specialmente ad alte temperature ambientali.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il LTP-7357JD offre vantaggi specifici all'interno della sua categoria di prodotto.

8.1 Differenziatori Chiave

Il differenziatore principale è l'uso della tecnologia LED AlInGaP. Rispetto ai vecchi LED GaAsP o GaP, l'AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta, risultando in display più luminosi a parità di corrente o luminosità simile a potenza inferiore. La combinazione faccia grigia/punto bianco offre un aspetto professionale e un alto contrasto. L'ampio angolo di visione è vantaggioso per applicazioni in cui l'utente potrebbe non essere direttamente di fronte al display. La categorizzazione per intensità luminosa fornisce un livello di controllo qualità e flessibilità di selezione non sempre presente nei display base.

9. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

Ecco le risposte alle comuni domande di progettazione derivate dalla scheda tecnica.

D: Qual è lo scopo del ciclo di lavoro 1/16 nella condizione di test dell'intensità luminosa?

R: Simula uno schema di pilotaggio multiplexato in cui ogni LED è alimentato solo per 1/16 del tempo totale di scansione. L'intensità luminosa specificata è il valore medio percepito dall'occhio in questa condizione. È necessario utilizzare il multiplexing o un ciclo di lavoro simile per ottenere questa luminosità senza superare le correnti medie nominali.

D: Posso pilotare i LED con una corrente continua DC invece del multiplexing?

R: Tecnicamente sì, ma è necessario assicurarsi che la corrente diretta continua per punto non superi il valore nominale medio di 13 mA a 25°C (e deve essere ridotta per temperature più elevate). Ciò richiederebbe 35 canali indipendenti con limitazione di corrente, il che è inefficiente. Il multiplexing è il caso d'uso previsto e più efficiente.

D: La tensione diretta è 2.1-2.6V. Di quale tensione di alimentazione ho bisogno?

R: La tensione di alimentazione deve essere superiore alla tensione diretta massima più la caduta di tensione attraverso la resistenza di limitazione della corrente e il circuito driver. Una tensione di alimentazione comune per tali display è 5V, che fornisce un'ampia riserva.

D: Cosa significa "rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa di 1.8:1"?

R: Significa che il punto più luminoso nella matrice non sarà più di 1.8 volte più luminoso del punto più debole in condizioni di pilotaggio identiche. Ciò garantisce una ragionevole uniformità sul carattere visualizzato.

10. Studio di Caso di Implementazione Pratica

Si consideri la progettazione di un semplice display a carattere singolo per un termostato basato su microcontrollore. L'obiettivo è mostrare la temperatura impostata da 0 a 9.

Passaggi di Progettazione:1. Il microcontrollore (es. un ATmega328P) è programmato con i dati del font per le cifre 0-9 in formato bitmap 5x7. 2. Cinque pin I/O sono configurati come driver di colonna (collegati ai catodi, in grado di assorbire corrente). Sette pin I/O sono configurati come driver di riga (collegati agli anodi, in grado di fornire corrente). 3. Le resistenze di limitazione della corrente sono posizionate sulle linee di colonna. Il valore della resistenza è calcolato in base alla tensione di alimentazione (es. 5V), alla tensione diretta del LED (~2.5V) e alla corrente di picco desiderata (es. 32mA per la massima luminosità): R = (5V - 2.5V) / 0.032A ≈ 78 ohm. Può essere utilizzata una resistenza standard da 75 o 82 ohm. 4. Il firmware implementa una routine di scansione. Imposta una linea di riga alta (attiva gli anodi per quella riga), quindi posiziona il pattern per quella riga sulle cinque linee di colonna (basso per accendere un punto, alta impedenza o alto per spegnere). Attende un breve periodo (es. 1-2 ms), quindi passa alla riga successiva. Scansionando tutte le 7 righe entro ~14ms si ottiene una frequenza di refresh >70 Hz, eliminando lo sfarfallio. 5. Il display mostra una cifra stabile e luminosa che indica la temperatura.

11. Introduzione al Principio Operativo

Il LTP-7357JD opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. Quando una tensione di polarizzazione diretta superiore alla tensione di soglia del diodo (circa 2.1-2.6V per questo materiale AlInGaP) viene applicata a un singolo LED, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale (AlInGaP) determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso, rosso (~640-656 nm). L'organizzazione a matrice 5x7 è uno schema di indirizzamento che riduce il numero di pin di controllo richiesti da 35 (uno per LED) a 12 (7 righe + 5 colonne) attraverso il multiplexing. Scansionando rapidamente le righe e presentando i dati di colonna corrispondenti per ciascuna riga, la persistenza della visione dell'occhio umano integra il pattern in un'immagine stabile e apparentemente statica.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Il LTP-7357JD rappresenta una tecnologia matura basata su AlInGaP, che è stato un progresso significativo rispetto ai precedenti materiali per LED rossi. Le tendenze attuali nella tecnologia dei display si sono in gran parte spostate verso display a matrice di punti ad alta densità, moduli grafici completi OLED o LCD e LED SMD (Surface-Mount Device) per matrici saldate direttamente. Tuttavia, package through-hole come questo rimangono rilevanti per prototipazione, scopi educativi, mercati di riparazione e applicazioni in cui l'affidabilità estrema e la semplicità sono valutate più della densità di pixel o della capacità cromatica. La tecnologia LED sottostante continua a evolversi, con ricerche in corso su materiali come GaN-on-Si per ridurre i costi e migliorare l'efficienza su tutto lo spettro, ma i principi fondamentali del multiplexing per i display a matrice rimangono consistenti.