Scheda Tecnica Display LED LTP-2058AKD - Altezza 2.3 pollici (58.42mm) - Matrice 5x8 Punti - Iper Rosso (650nm) - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-2058AKD è un modulo display alfanumerico a cifra singola, progettato per applicazioni che richiedono un output di caratteri chiaro e leggibile. La sua funzione principale è rappresentare visivamente caratteri codificati ASCII o EBCDIC attraverso una griglia di diodi emettitori di luce (LED) indirizzabili individualmente.

Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento:I vantaggi principali del dispositivo includono un'altezza del carattere sostanziale di 2.3 pollici (58.42 mm) per un'eccellente visibilità, un ampio angolo di visione garantito dal design a singolo piano e l'affidabilità intrinseca allo stato solido della tecnologia LED. Il suo basso requisito di potenza e la compatibilità con i codici carattere standard lo rendono adatto per pannelli di controllo industriali, strumentazione, terminali punto vendita e altri sistemi embedded dove sono necessari display durevoli, a bassa manutenzione e facilmente leggibili.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi oggettiva dei parametri prestazionali chiave del dispositivo come definiti nella scheda tecnica.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzione del display. Il dispositivo utilizza materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per i suoi chip LED, fabbricati su un substrato GaAs non trasparente. Questa tecnologia è nota per l'alta efficienza nello spettro rosso-arancio.

• Intensità Luminosa (I_V):L'intensità luminosa media per punto è specificata con un minimo di 1650 µcd, tipico di 3500 µcd, in una condizione di test di I_p=32mA e duty cycle 1/16. Questo parametro definisce la luminosità di ogni singolo punto LED.
• Caratteristiche della Lunghezza d'Onda:
  • Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λ_p):650 nm (nanometri). Questa è la lunghezza d'onda alla quale il LED emette la massima potenza ottica.
  • Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm. Questa è l'unica lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che definisce il colore come "Iper Rosso".
  • Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ):20 nm. Questo indica l'ampiezza della lunghezza d'onda della luce emessa, con un valore più piccolo che rappresenta un colore più puro e saturo.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Massimo 2:1. Questo è un parametro critico per l'uniformità del display, specificando che la luminosità del punto più debole in un array non sarà inferiore alla metà della luminosità del punto più luminoso nelle stesse condizioni di pilotaggio.

2.2 Parametri Elettrici

Comprendere i limiti elettrici e i punti di funzionamento è essenziale per un progetto di circuito affidabile.

• Valori Massimi Assoluti:Questi sono limiti di stress che non devono essere superati, nemmeno momentaneamente.
  • Dissipazione di Potenza Media per Punto:40 mW.
  • Corrente Diretta di Picco per Punto:90 mA.
  • Corrente Diretta Media per Punto:15 mA a 25°C, con derating lineare di 0.2 mA/°C.
  • Tensione Inversa per Punto:5 V. Superare questo valore può danneggiare la giunzione LED.
• Caratteristiche Elettriche/Ottiche (a T_A=25°C):Questi sono i parametri operativi tipici.
  • Tensione Diretta (V_F):Varia da 2.1V (min) a 2.8V (max) a seconda della corrente. Il valore tipico è 2.6V a 20mA e 2.8V a 80mA.
  • Corrente Inversa (I_R):Massimo 100 µA a V_R=5V.

2.3 Caratteristiche Termiche

La gestione termica è implicita nelle specifiche di derating e negli intervalli di temperatura.

• Intervallo di Temperatura Operativa:-35°C a +85°C. Il dispositivo è progettato per funzionare entro questo intervallo di temperatura ambiente.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-35°C a +85°C.
• Derating della Corrente:La corrente diretta media nominale diminuisce linearmente di 0.2 mA per ogni grado Celsius sopra i 25°C. Questa è una limitazione termica diretta per prevenire il surriscaldamento.
• Temperatura di Saldatura:Resiste a 260°C per 3 secondi a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio durante l'assemblaggio.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo è "categorizzato per intensità luminosa". Questo si riferisce a un processo di binning in cui le unità prodotte vengono classificate (binnate) in base all'intensità luminosa misurata. Ciò garantisce che i progettisti possano selezionare componenti con livelli di luminosità coerenti per la loro applicazione, il che è cruciale per display multi-cifra dove si desidera un aspetto uniforme. Sebbene codici bin specifici non siano elencati in questo documento, i bin tipici raggrupperebbero LED con I_V values.

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, tali curve includono tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra tensione diretta (V_F) e corrente diretta (I_F). È non lineare, con una tensione di soglia (circa 1.8-2.0V per il rosso AlInGaP) al di sotto della quale scorre pochissima corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, tipicamente in una relazione quasi lineare entro l'intervallo operativo raccomandato, prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate.
• Dipendenza dalla Temperatura:Curve che mostrano come la tensione diretta diminuisca e la lunghezza d'onda possa spostarsi leggermente con l'aumento della temperatura di giunzione.

Queste curve sono vitali per progettare driver a corrente costante efficienti e comprendere le prestazioni in diverse condizioni termiche.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

La costruzione fisica definisce il fattore di forma e l'interfaccia di assemblaggio.

• Tipo di Package:Un package a foro passante con 14 pin.
• Descrizione della Matrice:5 colonne per 8 righe di punti LED, creando una griglia in grado di formare tutti i caratteri alfanumerici e alcuni simboli.
• Design Visivo:Presenta una faccia grigia (probabilmente l'epossidico del package) con segmenti bianchi (le aree dei punti illuminati), fornendo un buon contrasto quando spento e un aspetto pulito quando acceso.
• Impiego in Serie (Stackability):Il dispositivo è progettato per essere impilato orizzontalmente, consentendo la creazione di display multi-carattere posizionando le unità una accanto all'altra.
• Dimensioni:Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0.25 mm salvo diversa specificazione. Il disegno dimensionale esatto è referenziato nella scheda tecnica.

5.1 Connessione dei Pin e Polarità

L'interfaccia a 14 pin utilizza uno schema di indirizzamento a matrice con anodo-colonna e catodo-riga multiplexati, che riduce i pin driver richiesti da 40 (5x8) a 13 (5+8).

Pinout:Pin 1: Catodo Riga 6 Pin 2: Catodo Riga 8 Pin 3: Anodo Colonna 2 Pin 4: Anodo Colonna 3 Pin 5: Catodo Riga 5 Pin 6: Anodo Colonna 5 Pin 7: Catodo Riga 7 Pin 8: Catodo Riga 3 Pin 9: Catodo Riga 1 Pin 10: Anodo Colonna 4 Pin 11: Anodo Colonna 3 (Nota: Funzione duplicata del Pin 4, probabilmente un errore di battitura o una connessione interna specifica) Pin 12: Catodo Riga 4 Pin 13: Anodo Colonna 1 Pin 14: Catodo Riga 2

Circuito Interno:Lo schema interno mostra una configurazione a matrice comune in cui ogni punto LED è formato all'intersezione di una linea di colonna anodo e una linea di riga catodo. Per illuminare un punto specifico, il corrispondente pin anodo deve essere portato alto (con limitazione di corrente) mentre il corrispondente pin catodo deve essere portato basso.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La specifica di assemblaggio chiave fornita è il profilo di temperatura di saldatura: il dispositivo può resistere a una temperatura di picco di 260°C per 3 secondi, misurata a 1/16 di pollice (1.6mm) sotto il piano di appoggio. Questa è una condizione standard di saldatura a onda o a rifusione. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio PCB rispetti questo limite per prevenire danni al package o degradazione del LED.

Condizioni di Conservazione:I componenti devono essere conservati entro l'intervallo di temperatura di conservazione specificato di -35°C a +85°C in un ambiente asciutto, tipicamente in sacchetti per dispositivi sensibili all'umidità (MSD) se richiesto.

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Interfacce Uomo-Macchina Industriali (HMI):Display di stato su macchinari, pannelli operatore PLC.
• Apparecchiature di Test e Misura:Display digitali per multimetri, contatori di frequenza, alimentatori.
• Vendita al Dettaglio e Ospitalità:Display prezzi, sistemi di gestione code, semplici tabelloni informativi.
• Sistemi Embedded:Dove è necessario un output di caratteri semplice, robusto e a basso consumo.

7.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio (Driver):Richiede un IC driver per scansione matrice o un microcontrollore con un numero sufficiente di pin GPIO e capacità di erogazione/assorbimento di corrente. Si raccomanda il pilotaggio a corrente costante per una luminosità uniforme.
• Limitazione di Corrente:Resistenze esterne o un driver a corrente costante sono obbligatori per limitare la corrente attraverso ogni segmento LED entro i limiti medi e di picco specificati.
• Multiplexing:Poiché è un display a matrice, opera su un principio di multiplexing (scansione). La frequenza di refresh deve essere abbastanza alta (tipicamente >60Hz) per evitare sfarfallio visibile. Il duty cycle influisce sulla luminosità percepita e sui requisiti di corrente di picco.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso per applicazioni in cui l'operatore potrebbe non essere direttamente di fronte al display.
• Alimentazione:Assicurarsi che la tensione di alimentazione sia sufficiente per superare la tensione diretta del LED (V_F) più la caduta di tensione su qualsiasi componente di limitazione di corrente e circuito di pilotaggio.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a tecnologie più vecchie come display a incandescenza o fluorescenti a vuoto (VFD), questa matrice LED offre:

• Affidabilità e Durata Superiori:Costruzione a stato solido senza filamenti o involucri di vetro, che porta a una vita operativa molto più lunga e resistenza alle vibrazioni.
• Consumo Energetico Inferiore:Specialmente a livelli di luminosità più bassi.
• Tempo di Risposta Più Veloce:Capacità di accensione/spegnimento istantaneo.
• Intervallo di Temperatura Operativa Più Ampio:Adatto per ambienti ostili.

Rispetto ai moderni moduli grafici OLED o TFT, è:

• Più Semplice da Interfacciare:Richiede meno linee di controllo e software più semplice.
• Più Robusto ed Economicoper semplici applicazioni solo caratteri.
• Altamente Leggibilein condizioni di alta luce ambientale grazie al suo alto contrasto e natura emissiva.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Come calcolo la resistenza di limitazione di corrente appropriata per un singolo punto?R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione a 5V, un tipico V_Fdi 2.6V a 20mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Utilizza sempre il V_Fmassimo dalla scheda tecnica per un progetto conservativo per assicurarsi che la corrente non superi i limiti.

D2: Cosa significa "1/16 DUTY" nella condizione di test per l'intensità luminosa?A: Significa che la misurazione è stata effettuata con il LED acceso a impulsi per 1/16 del tempo totale del ciclo di scansione. In una matrice multiplexata 5x8, uno schema di scansione comune attiva una riga alla volta. Se tutte le 8 righe vengono scansionate, ogni riga è attiva per un duty cycle di 1/8. Il duty cycle 1/16 suggerisce uno schema di scansione diverso o una condizione di misurazione in cui la corrente di picco dell'impulso è più alta e la potenza media è mantenuta entro i limiti. Il duty cycle operativo effettivo dipende dal progetto del driver.

D3: Posso collegare questi display in parallelo per creare un'unità multi-cifra?A: Sono progettati per essere impilatiorizzontalmente, il che significa che posizioni più unità una accanto all'altra su un PCB. Non puoi semplicemente collegare i pin in parallelo perché ogni unità contiene una matrice completa 5x8. Ogni display richiede il proprio set di driver di colonna, mentre i driver di riga possono spesso essere condivisi tra tutte le unità in un progetto multi-cifra per semplificare il circuito di scansione.

D4: Perché la lunghezza d'onda dominante (639nm) è diversa dalla lunghezza d'onda di picco (650nm)?A: Ciò è dovuto alla risposta spettrale dell'occhio umano. Il LED emette luce su un intervallo di lunghezze d'onda centrato a 650nm (picco). Tuttavia, l'occhio umano è più sensibile alle lunghezze d'onda intorno ai 555nm (verde) e meno sensibile al rosso profondo. La lunghezza d'onda dominante è calcolata trovando l'unica lunghezza d'onda della luce monocromatica pura che apparirebbe dello stesso colore dell'output a spettro ampio del LED a un osservatore umano standard. È il punto di colore "percepito".

10. Introduzione al Principio Operativo

Il LTP-2058AKD è un display LED a matrice attiva. Il suo principio fondamentale è l'elettroluminescenza da una giunzione P-N semiconduttrice. Quando una tensione diretta che supera la soglia del diodo viene applicata tra un anodo (colonna) e un catodo (riga), elettroni e lacune si ricombinano nello strato attivo AlInGaP, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce) a una lunghezza d'onda determinata dal bandgap del materiale. La disposizione a matrice 5x8 consente a ciascuno dei 40 punti di essere indirizzato individualmente selezionando la corretta combinazione di una colonna (sorgente di alimentazione) e una riga (percorso di massa). Il multiplexing esegue rapidamente la scansione delle righe, accendendo le colonne necessarie per ogni riga, per creare l'illusione di un carattere stabile e completamente illuminato.

11. Tendenze Tecnologiche

Sebbene display a matrice di punti LED discreti come il LTP-2058AKD rimangano rilevanti per specifiche applicazioni robuste o sensibili al costo, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display è verso una maggiore integrazione e funzionalità. Array LED a montaggio superficiale (SMD) e moduli driver LED integrati stanno diventando più comuni. Inoltre, per applicazioni che richiedono grafica o caratteri più complessi, display LED segmentati, OLED e piccoli LCD TFT offrono maggiore flessibilità. Il principio dell'indirizzamento a matrice rimane fondamentale, ma l'implementazione si sposta verso design chip-on-board (COB) e interfacce come I2C o SPI, riducendo il numero di componenti e semplificando il progetto del sistema rispetto al pilotaggio diretto a matrice tramite GPIO.