Scheda Tecnica Display a Matrice di Punti LED LTP-1557AKY - Altezza 1.2 pollici (30.42mm) - AlInGaP Giallo Ambra - Matrice 5x7 - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-1557AKY è un modulo display alfanumerico a cifra singola progettato per applicazioni che richiedono un'uscita di caratteri chiara e leggibile. La sua funzione principale è rappresentare visivamente le informazioni attraverso una griglia di diodi a emissione luminosa (LED) indirizzabili individualmente.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo dispositivo offre diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto a una gamma di applicazioni industriali e commerciali. Le sue caratteristiche principali includono un'altezza del carattere di 1.2 pollici (30.42 mm), che garantisce un'ottima visibilità a distanza. L'utilizzo della tecnologia a semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i chip LED giallo ambra si traduce in una buona efficienza luminosa e in un colore distinto e facilmente riconoscibile. Il display opera con bassi requisiti di potenza, migliorando l'efficienza energetica nell'applicazione finale. Offre un ampio angolo di visione grazie alla sua costruzione a piano singolo, garantendo che le informazioni visualizzate siano leggibili da varie posizioni. Il design a stato solido dei LED garantisce un'elevata affidabilità e una lunga vita operativa senza parti in movimento. Il dispositivo è compatibile con codici carattere standard come USASCII ed EBCDIC, semplificando l'integrazione nei sistemi digitali. Inoltre, le unità sono progettate per essere impilabili orizzontalmente, consentendo la creazione di display multi-carattere. Il display è anche categorizzato per intensità luminosa, garantendo uniformità di luminosità tra i lotti di produzione. I mercati target per questo componente includono pannelli di controllo industriali, strumentazione, terminali punto vendita, apparecchiature mediche e qualsiasi sistema embedded che richieda un'interfaccia di visualizzazione caratteri robusta e affidabile.

2. Parametri Tecnologici: Interpretazione Oggettiva Approfondita

Le prestazioni del LTP-1557AKY sono definite da una serie di parametri elettrici, ottici e ambientali, fondamentali per una corretta progettazione del circuito e applicazione.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la sua funzione. La tipica intensità luminosa media (Iv) per punto è di 3800 µcd (microcandele) in una condizione di test con una corrente di picco (Ip) di 80mA e un ciclo di lavoro di 1/16. Il valore minimo specificato è di 2100 µcd. Il rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa tra i punti è specificato con un massimo di 2:1, garantendo una luminosità uniforme su tutto il display. Il colore è definito dalla sua lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 595 nanometri (nm), collocandola nella regione giallo ambra dello spettro visibile. La lunghezza d'onda dominante (λd) è tipicamente di 592 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è tipicamente di 15 nm, indicando la purezza spettrale o la larghezza di banda della luce emessa. È importante notare che l'intensità luminosa viene misurata utilizzando una combinazione di sensore e filtro che approssima la curva di risposta dell'occhio fotopico (CIE), garantendo che i valori corrispondano alla percezione visiva umana.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono le condizioni operative e i limiti. La tensione diretta (Vf) per qualsiasi singolo punto LED (con una corrente di ingresso di 20mA) ha un valore tipico di 2.6V, con un massimo di 2.6V e un minimo di 2.05V. La corrente inversa (Ir) per qualsiasi punto, quando viene applicata una tensione inversa (Vr) di 5V, ha un valore massimo di 100 µA. Questi parametri sono essenziali per progettare l'appropriata circuiteria di limitazione della corrente e garantire l'integrità del segnale.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. La dissipazione di potenza media per punto non deve superare i 25 mW. La corrente diretta di picco per punto è nominale a 60 mA, ma solo in specifiche condizioni di impulso: un ciclo di lavoro di 1/10 con una larghezza di impulso di 0.1 ms. La corrente diretta media per punto ha un fattore di derating; è di 13 mA a 25°C e diminuisce linearmente di 0.17 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente. La massima tensione inversa applicabile a qualsiasi punto è di 5V. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +85°C, e un intervallo di temperatura di stoccaggio simile. Per il montaggio, la massima temperatura di saldatura è di 260°C, ma questa deve essere applicata per un massimo di 3 secondi in un punto a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente per prevenire danni termici.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono categorizzati per intensità luminosa. Questa è una pratica comune di binning nella produzione di LED per raggruppare i componenti in base alle prestazioni misurate. Sebbene i codici bin specifici non siano dettagliati in questo estratto, la pratica comporta tipicamente il test dell'emissione luminosa di ciascuna unità a una corrente standard e il loro ordinamento in bin con intervalli di intensità minimi e massimi definiti (ad es., Bin A: 3000-3500 µcd, Bin B: 3500-4000 µcd). Ciò consente ai progettisti di selezionare parti che garantiscano una luminosità uniforme in un display multi-unità. La specifica stringente sul rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa (max 2:1) supporta ulteriormente questo obiettivo di uniformità visiva.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve caratteristiche elettriche/ottiche, sebbene non siano visualizzate nel testo fornito. Sulla base del comportamento standard dei LED, ci si aspetterebbe di vedere curve che illustrano la relazione tra corrente diretta (If) e tensione diretta (Vf), che è esponenziale. Un'altra curva cruciale mostrerebbe l'intensità luminosa (Iv) in funzione della corrente diretta (If), tipicamente mostrando una relazione quasi lineare nell'intervallo operativo. Una terza curva importante descriverebbe la variazione dell'intensità luminosa con la temperatura ambiente (Ta), mostrando una diminuzione dell'output all'aumentare della temperatura. Queste curve sono vitali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard e per ottimizzare la circuiteria di pilotaggio per efficienza e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LTP-1557AKY è fornito in un package standard per display LED. Il contenuto fornito menziona un diagramma delle dimensioni del package (non mostrato) con tutte le dimensioni specificate in millimetri e tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. La descrizione fisica afferma che il dispositivo ha una faccia grigia e un colore del punto bianco, che si riferiscono rispettivamente al colore dell'involucro in plastica e alla lente diffusa su ciascun LED, migliorando il contrasto.

5.1 Collegamento dei Piedini e Circuito Interno

Il dispositivo ha una configurazione a 14 piedini. Il piedinatura è chiaramente definita: i piedini sono assegnati come anodi per righe specifiche (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) e catodi per colonne specifiche (1, 2, 3, 4, 5). È una configurazione ad anodo comune per le righe, il che significa che per accendere un punto specifico, il corrispondente catodo di colonna deve essere portato a livello basso (sink di corrente) mentre il corrispondente anodo di riga è portato a livello alto (source di corrente). Un diagramma del circuito interno (citato ma non mostrato) illustrerebbe tipicamente questo arrangiamento a matrice 5x7, mostrando come ciascun LED è collegato all'intersezione di una linea di riga (anodo) e una linea di colonna (catodo). Questa struttura a matrice riduce significativamente il numero di piedini di pilotaggio richiesti da 35 (per punti indirizzati individualmente) a 12 (5 colonne + 7 righe).

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La principale linea guida di montaggio fornita riguarda la temperatura di saldatura. Il valore massimo assoluto specifica che la temperatura di saldatura non deve superare i 260°C, e questa temperatura deve essere applicata per una durata massima di 3 secondi. Il punto di misurazione per questa temperatura è critico: è a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del componente. Questa linea guida è intesa a prevenire il trasferimento di calore eccessivo ai chip LED e ai fili di connessione interni, che potrebbero causare degrado o guasto. Per il montaggio moderno, ciò suggerisce che il dispositivo è adatto per processi di saldatura a rifusione, a condizione che il profilo di temperatura sia attentamente controllato per rimanere entro questi limiti. Durante la manipolazione devono essere osservate le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica). L'intervallo di temperatura di stoccaggio (-35°C a +85°C) deve essere rispettato anche quando i dispositivi non sono in uso.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTP-1557AKY è ideale per applicazioni che richiedono la visualizzazione di caratteri alfanumerici, simboli o grafica semplice. Usi comuni includono: display di stato su macchinari industriali (mostrando codici di errore, stato della macchina o semplici conteggi), letture su apparecchiature di test e misurazione, pannelli di visualizzazione nei sistemi punto vendita, display informativi in dispositivi medici e come parte di sistemi embedded in elettrodomestici o elettronica di consumo. La sua impilabilità consente di utilizzarlo per display multi-cifra come orologi, contatori o semplici tabelloni per messaggi.

7.2 Considerazioni Progettuali e Interfaccia Circuitale

La progettazione con questo display richiede un microcontrollore o un IC driver dedicato in grado di effettuare il multiplexing. Poiché è un display a matrice, tipicamente solo una riga viene attivata alla volta in una scansione sequenziale. La persistenza della visione crea l'illusione di un'immagine stabile. Il circuito di pilotaggio deve essere in grado di fornire (source) corrente sufficiente per l'anodo della riga attiva e di assorbire (sink) la corrente richiesta per i catodi della colonna attiva. Le resistenze di limitazione della corrente sono obbligatorie per ogni linea catodo di colonna (o per ogni LED, a seconda dell'architettura del driver) per impostare la corrente operativa, tipicamente intorno a 20mA per punto per il funzionamento continuo, ma regolabile in base alla luminosità desiderata e al ciclo di lavoro del multiplexing. I valori nominali di corrente di picco devono essere rispettati nella progettazione dello schema di multiplexing. Ad esempio, con un ciclo di lavoro di 1/7 (attivando una delle sette righe alla volta), la corrente istantanea per punto può essere più alta per ottenere la stessa luminosità media, ma non deve superare il valore nominale di picco di 60mA in condizioni di impulso. La dissipazione del calore dovrebbe essere considerata se si opera vicino ai valori massimi nominali o in alte temperature ambientali.

8. Confronto e Differenziazione Tecnologica

Rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione come LCD o display fluorescenti a vuoto (VFD), questa matrice di punti LED offre vantaggi distinti: luminosità e visibilità superiori sia in condizioni di scarsa illuminazione che di alta luce ambientale, un intervallo di temperatura operativa più ampio, tempi di risposta più rapidi e maggiore affidabilità grazie alla sua natura a stato solido. All'interno della categoria delle matrici di punti LED, l'uso della tecnologia AlInGaP per il giallo ambra fornisce una migliore efficienza e stabilità del colore rispetto alle tecnologie più vecchie come il GaAsP. La specifica altezza di 1.2 pollici, la matrice 5x7 e il colore ambra lo differenziano da display più piccoli o più grandi, o da quelli con colori diversi (es. rosso, verde) o configurazioni di matrice diverse (es. 5x8, 8x8).

9. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

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

R: Il ciclo di lavoro 1/16 (un impulso breve) viene utilizzato durante i test per prevenire il riscaldamento della giunzione LED, che ridurrebbe l'output. Consente la misurazione della luminosità intrinseca a una corrente specifica senza effetti termici. Nell'operazione multiplexata effettiva, viene utilizzato un pilotaggio a impulsi simile.

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

R: Tecnicamente sì, accendendo continuamente ogni punto desiderato. Tuttavia, ciò richiederebbe 35 canali di pilotaggio individuali e consumerebbe significativamente più potenza. Il multiplexing è il metodo standard ed efficiente.

D: L'elenco dei piedini mostra due piedini per "Anodo Riga 4" (piedini 5 e 12) e due per "Catodo Colonna 3" (piedini 4 e 11). È un errore?

R: Probabilmente non è un errore ma una caratteristica di progettazione. Piedini multipli per lo stesso nodo elettrico (riga o colonna) sono comuni nei display a matrice. Servono a ridurre la densità di corrente attraverso un singolo piedino/connettore, migliorare l'affidabilità e fornire simmetria meccanica nel package. Internamente, questi piedini sono collegati insieme.

D: Come calcolo il valore appropriato della resistenza di limitazione della corrente?

R: Hai bisogno della tensione di alimentazione (Vcc), della corrente diretta desiderata per punto (If, es. 20mA) e della tipica tensione diretta del LED (Vf, es. 2.6V). La formula è R = (Vcc - Vf) / If. Ricorda che in un circuito multiplexato, Vcc è la tensione applicata all'anodo della riga attiva e la resistenza è posizionata sul lato catodo della colonna.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Considera la progettazione di un semplice contatore a 4 cifre utilizzando quattro display LTP-1557AKY. I display sarebbero impilati orizzontalmente. Un microcontrollore sarebbe programmato per gestire il multiplexing. Avrebbe 7 pin di uscita collegati in parallelo agli anodi di riga di tutti i display. Avrebbe 4 set di 5 pin catodo di colonna (20 pin totali), ma questi possono essere gestiti da registri a scorrimento esterni o espansori di porta per risparmiare I/O del microcontrollore. Il firmware attiverebbe sequenzialmente ciascuna delle 7 righe. Per ogni riga, invierebbe il pattern per quella riga per tutte e quattro le cifre ai driver di colonna. Ciò avviene così rapidamente (ad es., scansionando tutte le 7 righe 100 volte al secondo) che l'occhio umano percepisce un numero stabile a quattro cifre. La corrente per ogni colonna sarebbe impostata dalle resistenze per ottenere la luminosità desiderata, considerando il ciclo di lavoro di 1/7 per punto. La progettazione deve garantire che la corrente di picco per punto durante il suo impulso attivo non superi il valore nominale di 60mA.

11. Introduzione al Principio Operativo

Il LTP-1557AKY opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore, utilizzando specificamente materiali AlInGaP. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione degli strati AlInGaP determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa, in questo caso giallo ambra. L'arrangiamento a matrice 5x7 è una configurazione elettrica efficiente. Ciascun LED è collegato tra una delle sette linee di riga (anodi) e una delle cinque linee di colonna (catodi). Applicando selettivamente una tensione positiva a una riga specifica e mettendo a terra una colonna specifica, solo il LED a quell'intersezione si accende. Un controller esegue rapidamente questa sequenza per tutti i punti desiderati per formare i caratteri.

12. Tendenze e Contesto Tecnologico

Sebbene display a matrice di punti LED discreti come il LTP-1557AKY rimangano rilevanti per applicazioni specifiche, spesso industriali, che richiedono alta luminosità e robustezza, la tecnologia di visualizzazione in generale si è evoluta. Array LED a montaggio superficiale (SMD) e moduli display LED integrati con controller integrati (I2C, SPI) sono ora comuni, offrendo un'integrazione più semplice e una risoluzione più alta in package più piccoli. Inoltre, le tecnologie OLED (LED organici) e micro-LED stanno avanzando per display ad alta densità e flessibili. Tuttavia, per esigenze di visualizzazione caratteri semplici, affidabili e a basso costo in ambienti ostili, le tradizionali matrici di punti LED a foro passante come questa continuano a essere una soluzione valida e affidabile. La tecnologia AlInGaP utilizzata qui rappresenta un progresso rispetto ai vecchi materiali LED, offrendo una migliore efficienza e prestazioni cromatiche.