Scheda Tecnica Display LED a Matrice di Punti 5x7 LTP-1557KF - Altezza 1.2 Pollici - Colore Giallo-Arancio - Corrente di Pilotaggio 20mA - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-1557KF è un modulo display alfanumerico a singola cifra, realizzato con una configurazione a matrice di punti 5x7. La sua funzione principale è visualizzare caratteri, simboli o grafici semplici illuminando selettivamente i singoli punti LED. La tecnologia di base utilizza il materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per produrre un'emissione luminosa di colore giallo-arancio. Questo dispositivo è caratterizzato da un frontale grigio con punti di colore bianco, che migliora il contrasto per una migliore leggibilità. È progettato per un funzionamento a basso consumo e offre un ampio angolo di visione, rendendolo adatto a varie applicazioni di indicazione e visualizzazione di informazioni dove è richiesto un output di caratteri monocromatico e chiaro.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi chiave di questo display includono l'affidabilità allo stato solido, il basso requisito di potenza e la compatibilità con codici carattere standard come USASCII ed EBCDIC. Il design a singolo piano e l'ampio angolo di visione garantiscono una buona visibilità da diverse prospettive. È inoltre categorizzato per intensità luminosa, consentendo l'abbinamento della luminosità in applicazioni multi-unità, ed è offerto in un package privo di piombo conforme alle direttive RoHS. I mercati primari di riferimento includono pannelli di controllo industriali, strumentazione, terminali punto vendita, display informativi di base e sistemi embedded dove è necessario un display di caratteri semplice, affidabile e a basso costo.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei parametri elettrici e ottici specificati nella scheda tecnica, spiegandone il significato per i progettisti.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono per il funzionamento normale.

• Dissipazione di Potenza per Segmento:Massimo 70 mW. Questo limita l'effetto combinato della corrente diretta (I_F) e della tensione diretta (V_F) su qualsiasi singolo punto LED.
• Corrente Diretta di Picco per Segmento:Massimo 60 mA, ma solo in condizioni pulsate (1 kHz, ciclo di lavoro 10%). Ciò consente brevi impulsi a corrente più elevata per il multiplexing o per ottenere una luminosità istantanea più alta.
• Corrente Diretta Continua per Segmento:Massimo 25 mA a 25°C. Questo è il parametro chiave per il funzionamento in regime stazionario, non pulsato. Il fattore di derating di 0.28 mA/°C indica che la corrente continua massima ammissibile deve essere ridotta man mano che la temperatura ambiente (Ta) aumenta oltre i 25°C per prevenire il surriscaldamento.
• Tensione Inversa per Segmento:Massimo 5 V. Superare questo valore può danneggiare la giunzione PN del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento e Stoccaggio:-35°C a +105°C. Questo definisce i limiti ambientali per un funzionamento affidabile e lo stoccaggio non operativo.
• Condizioni di Saldatura:260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio. Questo è fondamentale per i processi di saldatura a onda o a rifusione per evitare danni termici al package plastico e ai collegamenti interni.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche (a Ta=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici e garantiti in condizioni di test specificate.

• Intensità Luminosa Media (I_V):Da 55 a 170 μcd (min), da 99 a 200 μcd (tip) a I_F=20mA. Questo ampio intervallo indica che il dispositivo è classificato (binning). I progettisti devono tenere conto di questa variazione nella pianificazione della luminosità del sistema. La condizione di test è stata rivista da 1mA a 20mA, allineando la specifica a una corrente di pilotaggio più standard.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):611 nm (tip). Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'output spettrale è più forte.
• Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):17 nm (tip). Questo misura l'ampiezza dello spettro emesso; un valore più piccolo indica una luce più monocromatica (colore puro).
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):605 nm (tip). Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore come giallo-arancio.
• Tensione Diretta per Punto (V_F):2.05V (min), 2.6V (tip) a I_F=20mA. Questo è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente. La tensione di alimentazione del driver deve essere superiore a V_F per regolare correttamente la corrente.
• Corrente Inversa per Punto (I_R):Massimo 100 μA a V_R=5V. È auspicabile una bassa corrente inversa.
• Rapporto di Abbinamento dell'Intensità Luminosa:Massimo 2:1 per area luminosa simile. Ciò significa che il punto più luminoso in un array non dovrebbe essere più del doppio più luminoso del punto più debole, garantendo un aspetto uniforme.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è \"Categorizzato per Intensità Luminosa\". Ciò implica l'applicazione di un sistema di binning, sebbene codici bin specifici non siano elencati qui.

• Binning per Intensità Luminosa:L'intervallo I_V specificato (55-170 μcd min, 99-200 μcd tip) suggerisce che i prodotti sono suddivisi in gruppi in base all'output luminoso misurato a 20mA. I progettisti che acquistano più unità dovrebbero specificare o essere consapevoli del bin per garantire una luminosità uniforme su un display multi-cifra.
• Binning per Lunghezza d'Onda/Colore:Sebbene non dichiarato esplicitamente, la tipica produzione di LED include il binning per la lunghezza d'onda dominante (colore) per garantire la coerenza visiva. Le specifiche strette su λ_d (605nm) e λ_p (611nm) indicano un processo controllato.
• Binning per Tensione Diretta:Meno comunemente evidenziato per i display, ma l'intervallo V_F (2.05-2.6V) definisce la dispersione del parametro elettrico.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

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

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione esponenziale tra tensione diretta e corrente. La tensione di ginocchio è intorno a 2V, coerente con la tecnologia AlInGaP.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_V vs. I_F):Mostrerebbe che l'output luminoso aumenta approssimativamente in modo lineare con la corrente fino a un certo punto, dopodiché l'efficienza diminuisce.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V vs. T_a):Dimostrerebbe la diminuzione dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione, evidenziando l'importanza della gestione termica e del derating della corrente.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra un picco vicino a 611nm e una larghezza di circa 17nm a metà dell'intensità di picco.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Disegno

Il dispositivo ha un footprint standard a doppia fila (DIP). Note dimensionali chiave dalla scheda tecnica: tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specificazione. Una nota specifica menziona una tolleranza di spostamento della punta del pin di ±0.4 mm, importante per il posizionamento dei fori PCB e la resa della saldatura.

5.2 Schema Circuitale Interno e Connessione dei Pin

Il circuito interno è una matrice standard 5x7. Le righe (anodi) e le colonne (catodi) sono multiplexate. La tabella dei pinout è essenziale per un corretto layout PCB e progettazione del circuito di pilotaggio:

• I pin 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 si collegano alle Righe Anodo (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
• I pin 3, 4, 6, 10, 11, 13 si collegano alle Colonne Catodo (1, 2, 3, 4, 5).

Nota che alcune funzioni sono duplicate su pin diversi (es., Riga Anodo 4 sui pin 5 & 12, Colonna Catodo 3 sui pin 4 & 11), il che può offrire flessibilità di layout. La numerazione dei pin segue probabilmente un orientamento specifico rispetto al lato di visione della matrice di punti.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è il valore massimo assoluto per la saldatura: 260°C per 3 secondi, misurati 1.6mm sotto il piano di appoggio. Questo è un profilo standard di saldatura a onda. Per la saldatura a rifusione, dovrebbe essere utilizzato un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C. È fondamentale evitare stress termici eccessivi per prevenire la rottura o la delaminazione del package. I dispositivi dovrebbero essere conservati nella busta barriera all'umidità originale fino all'uso, specialmente se non hanno una classificazione MSL (Moisture Sensitivity Level), sebbene la scheda tecnica non specifichi un MSL.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono una singola riga di caratteri alfanumerici: display di stato per apparecchiature industriali (es., codici di errore, setpoint), elettrodomestici, apparecchiature di test portatili di base, aggiornamenti di sistemi legacy e kit elettronici didattici.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Richiede un driver multiplexing (es., un IC display dedicato o un microcontrollore con I/O sufficienti). Ogni anodo di riga viene pilotato sequenzialmente mentre i dati vengono applicati ai catodi di colonna.
• Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni linea di colonna (catodo) per impostare I_F a un valore sicuro, tipicamente 20mA o inferiore a seconda della luminosità e dei requisiti di potenza. Valore della resistenza R = (V_alimentazione - V_F) / I_F.
• Alimentazione:Deve fornire una tensione superiore al V_F massimo (2.6V) più la tensione di dropout di eventuali transistor di pilotaggio. Un'alimentazione a 5V è comune.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso ma considera la posizione di montaggio rispetto all'utente.
• Coerenza della Luminosità:Specificare il bin di intensità se l'uniformità tra più unità è critica.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto alle vecchie matrici LED GaAsP o GaP, la tecnologia AlInGaP nel LTP-1557KF offre una maggiore efficienza e una migliore purezza del colore (giallo-arancio più saturo). Rispetto alle contemporanee matrici SMD a bagliore laterale o ad alta densità, questo è un dispositivo tradizionale DIP a foro passante che offre facilità di prototipazione e riparazione. La sua principale differenziazione è l'altezza carattere specifica di 1.2 pollici, il formato 5x7 e il colore giallo-arancio, che può essere scelto per compatibilità legacy, requisiti di visibilità specifici (il giallo/arancio può essere distintivo) o convenienza per applicazioni semplici dove non è necessaria la capacità a colori o grafica.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: Tecnicamente sì, ma richiederebbe 35 sorgenti di corrente indipendenti (5x7). Questo è altamente inefficiente. Il multiplexing (scansione) è il metodo standard e previsto, riducendo drasticamente i pin driver richiesti e la dissipazione di potenza nell'IC driver.

D: Perché la Corrente Diretta di Picco (60mA) è molto più alta della Corrente Continua (25mA)?

R: Ciò consente il multiplexing a divisione di tempo. Un punto è acceso solo per una frazione del ciclo di scansione (es., 1/7 per una scansione a 7 righe). Puoi inviare un impulso a corrente più alta durante il suo breve tempo di \"accensione\" per ottenere una luminosità media percepita più alta senza superare i limiti di potenza media (termici) del chip LED.

D: L'intensità luminosa ha un intervallo molto ampio (55-200 μcd). Come posso garantire una luminosità uniforme nel mio prodotto?

R: Devi: 1) Acquistare dispositivi da un singolo lotto di produzione o da un bin di intensità specificato, 2) Implementare una calibrazione o regolazione software della luminosità nel tuo driver, o 3) Utilizzare una regolazione hardware della corrente per unità (impraticabile per volumi). Discuti la disponibilità dei codici bin con il distributore o il produttore.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per il funzionamento normale a o al di sotto di 20mA per punto e nell'intervallo di temperatura ambiente, un dissipatore di calore non è tipicamente richiesto per il display stesso. Tuttavia, un layout PCB adeguato per la dissipazione del calore dai componenti del driver è importante. Rispettare la curva di derating della corrente se si opera in ambienti ad alta temperatura.

10. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Caso Studio 1: Interfaccia Semplice con Microcontrollore.Un microcontrollore a 8 bit di base può pilotare direttamente questo display se ha almeno 12 pin I/O (7 per le righe, 5 per le colonne). Le righe sono collegate tramite resistenze di limitazione della corrente a pin del microcontrollore configurati come uscite che erogano corrente (anodi). Le colonne sono collegate a pin configurati come uscite open-drain o attive basse (catodi). Il firmware implementa un interrupt di timer per scansionare le righe, portando alta una riga alla volta mentre imposta i pattern delle colonne per quella riga da una tabella dei caratteri memorizzata in ROM.

Caso Studio 2: Utilizzo di un IC Driver Display Dedicato.Per sistemi con pin limitati del microcontrollore o per scaricare l'elaborazione, può essere utilizzato un IC driver come il MAX7219 o HT16K33. Questi IC gestiscono tutto il multiplexing, la decodifica e il controllo della luminosità tramite una semplice interfaccia seriale (SPI o I2C), richiedendo solo 2-4 pin dal controller host. Spesso includono anche funzionalità come lo sfarfallio delle cifre e il cascading multi-cifra, che si allinea con la funzione \"impilabile orizzontalmente\" di questo display.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTP-1557KF è un array di 35 chip LED AlInGaP indipendenti disposti in una griglia di 5 colonne e 7 righe, montati dietro una maschera grigia con 35 aperture (punti). L'anodo di ciascun LED è collegato a una linea di riga comune e il suo catodo è collegato a una linea di colonna comune. Per illuminare un punto specifico, la sua corrispondente linea di riga viene portata a una tensione positiva (attraverso un limite di corrente) e la sua linea di colonna viene collegata a una tensione inferiore (massa). Questo arrangiamento a matrice riduce i pin di connessione richiesti da 35 (uno per punto) a 12 (7 righe + 5 colonne). Visualizzare un carattere comporta scansionare rapidamente le righe (1-7) e, per ogni riga, accendere i LED di colonna appropriati (1-5) che formano parte della forma del carattere desiderata. Questo multiplexing avviene più velocemente di quanto l'occhio umano possa percepire, creando un'immagine di carattere completa e stabile.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Display come il LTP-1557KF rappresentano una tecnologia matura e consolidata. Le tendenze attuali nei display indicatori e alfanumerici si stanno spostando verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, moduli multi-cifra ad alta densità e l'integrazione di controller direttamente sul PCB del display (display \"intelligenti\"). Inoltre, le matrici LED RGB a colori completi e i display OLED stanno diventando più competitivi in termini di costo per applicazioni che richiedono colore o contrasto superiore. Tuttavia, semplici LED a matrice di punti monocromatici come questo rimangono altamente rilevanti grazie alla loro estrema affidabilità, semplicità, basso costo, alta luminosità, ampio intervallo di temperatura operativa e longevità - attributi critici in applicazioni industriali, automobilistiche e all'aperto. Il passaggio all'AlInGaP rispetto ai materiali più vecchi, come si vede in questo dispositivo, è stato un passo chiave per migliorare l'efficienza e le prestazioni del colore all'interno di questo classico fattore di forma.