Scheda Tecnica Display a Matrice di Punti LED LTP-14088KD-J - Altezza 1.50 Pollici - Iper Rosso 650nm - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-14088KD-J è un modulo display a matrice di punti LED 8x8, a singolo piano e a stato solido. La sua funzione principale è fornire capacità di visualizzazione di caratteri alfanumerici e simbolici in un formato compatto e affidabile. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo di chip LED avanzati Iper Rossi in AS-AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio), cresciuti epitassialmente su un substrato di GaAs. Questa tecnologia offre un'efficienza luminosa e una purezza del colore superiori per l'emissione rossa rispetto a tecnologie più datate come il GaAsP standard. Il display presenta una facciata nera con punti bianchi, garantendo un ottimo contrasto per la leggibilità. È progettato per un basso consumo energetico e offre un ampio angolo di visione, rendendolo adatto a varie applicazioni di visualizzazione informazioni dove la chiara visibilità è fondamentale. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, assicurando uniformità di brillantezza tra le unità, ed è confezionato in un formato senza piombo conforme alle direttive RoHS.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. In condizioni di test standard con una corrente diretta media di 32mA e un duty cycle di 1/16, l'intensità luminosa media tipica per punto è di 2475 µcd (microcandele), con un valore minimo specificato di 1020 µcd. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 650 nanometri (nm), rientrando nello spettro del rosso profondo. La lunghezza d'onda dominante (λd) è specificata a 639 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 20 nm, indicando una banda relativamente stretta ed un'emissione di colore puro. Un parametro critico per l'uniformità del display è il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa, specificato come massimo 2:1 per punti all'interno di un'area luminosa simile. Ciò significa che il punto più luminoso in un gruppo non deve essere più del doppio più luminoso del più debole, garantendo un'accettabile coerenza visiva sulla matrice.

2.2 Caratteristiche Elettriche

I parametri elettrici definiscono i limiti operativi e i requisiti di alimentazione. La tensione diretta (VF) per ogni singolo punto LED è compresa tra 2.1V e 2.8V, a seconda della corrente di pilotaggio. Ad una corrente di test standard di 20mA, VF varia da 2.1V (min) a 2.6V (max). Ad una corrente di picco più alta di 80mA, questo intervallo si sposta da 2.3V a 2.8V. La corrente inversa (IR) per ogni segmento è al massimo di 100 µA quando viene applicata una tensione inversa (VR) di 5V. Questi parametri sono cruciali per progettare l'appropriata circuitazione di pilotaggio a corrente costante o multiplexata.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Il rispetto dei valori massimi assoluti è essenziale per l'affidabilità e la longevità del dispositivo. La dissipazione di potenza media per punto non deve superare i 70 milliwatt (mW). La corrente diretta di picco per punto è nominale a 90 mA, ma questa è specificata in condizioni pulsate con una frequenza di 1 kHz e un duty cycle del 18%. La corrente diretta media per punto ha una curva di derating; è di 25 mA a 25°C e diminuisce linearmente di 0.28 mA per ogni grado Celsius di aumento della temperatura ambiente. Il dispositivo può operare ed essere immagazzinato in un intervallo di temperatura da -35°C a +105°C. Per l'assemblaggio, le condizioni di saldatura sono specificate come 260°C per 3 secondi in un punto a 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio.

3. Sistema di Binning e Categorizzazione

Il LTP-14088KD-J utilizza un sistema di categorizzazione principalmente per l'intensità luminosa. Come indicato nelle caratteristiche, le unità vengono classificate in base alla loro emissione luminosa media misurata. La scheda tecnica fornisce un valore minimo (1020 µcd) e tipico (2475 µcd), suggerendo che i componenti di produzione siano testati e raggruppati secondo la loro intensità effettiva, probabilmente in diverse classi di output. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con brillantezza uniforme per la loro applicazione. Sebbene il documento non specifichi bin espliciti per lunghezza d'onda o tensione diretta, gli intervalli min/max forniti per questi parametri (es. VF, λp) definiscono i limiti accettabili per tutte le unità spedite, assicurando che rientrino in una finestra funzionalmente compatibile.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a una sezione per le Curve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano forniti nell'estratto, tali curve, tipicamente incluse nelle schede tecniche complete, sono vitali per la progettazione. Normalmente includerebbero:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Mostra come l'output luminoso aumenta con la corrente, aiutando a ottimizzare la corrente di pilotaggio per la brillantezza e l'efficienza desiderate.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Essenziale per calcolare la dissipazione di potenza e progettare le alimentazioni per il circuito di pilotaggio.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra come l'output luminoso diminuisca all'aumentare della temperatura, aspetto critico per applicazioni in ambienti termici variabili.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che mostra l'intensità della luce emessa su diverse lunghezze d'onda, centrato attorno al picco di 650nm.

I progettisti dovrebbero consultare queste curve per comprendere le relazioni non lineari tra corrente, tensione, temperatura e output luminoso, consentendo una progettazione di sistema robusta.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche e Tolleranze

Il dispositivo ha un'altezza della matrice di 1.50 pollici (37.0 mm). Il disegno del package (citato ma non dettagliato nel testo) fornirebbe le dimensioni critiche per il design dell'impronta PCB, inclusa lunghezza, larghezza, altezza totale e spaziatura dei pin. Le tolleranze chiave indicate includono: ±0.25mm per la maggior parte delle dimensioni, una tolleranza di spostamento della punta del pin di ±0.4mm, e limiti su materiale estraneo, contaminazione da inchiostro, piegatura e bolle all'interno dei segmenti LED (specificati in mils). Ciò garantisce affidabilità meccanica e aspetto ottico uniforme.

5.2 Configurazione dei Pin e Circuito Interno

Il display ha una configurazione a 16 pin. Il pinout è chiaramente definito: i Pin 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12 e 14 sono collegati ai catodi di righe specifiche (es. Catodo Riga 1, 2, 3...8). I Pin 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15 e 16 sono collegati agli anodi di colonne specifiche (es. Anodo Colonna 1, 2, 3...8). Lo schema circuitale interno mostra una configurazione standard a catodo comune per una matrice 8x8. Ciascuno dei 64 LED (punti) è formato all'intersezione di una linea di anodo di colonna e una linea di catodo di riga. Per illuminare un punto specifico, il suo corrispondente pin anodo deve essere portato alto (con una resistenza di limitazione di corrente), e il suo corrispondente pin catodo deve essere portato basso.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

L'istruzione principale di assemblaggio fornita riguarda il processo di saldatura. Il dispositivo può resistere alla saldatura a onda o a rifusione a condizione che la temperatura del saldatore in un punto a 1/16 di pollice (1.6mm) sotto il piano di appoggio non superi i 260°C per più di 3 secondi. Questo è un profilo termico standard conforme IPC per saldatura senza piombo. I progettisti devono assicurarsi che il loro processo di assemblaggio PCB rispetti questo profilo termico per prevenire danni ai chip LED o al package plastico. L'ampio intervallo di temperatura di immagazzinamento e funzionamento (-35°C a +105°C) fornisce flessibilità per la manipolazione e l'uso in vari ambienti, ma le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica) devono essere sempre osservate durante la manipolazione.

7. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display a matrice di punti 8x8 è ideale per applicazioni che richiedono display alfanumerici o grafici semplici compatti, a bassa-media risoluzione. Usi comuni includono: indicatori di stato su pannelli di controllo industriali, tabelloni messaggi semplici, display per apparecchiature di test e misura, kit elettronici didattici e dispositivi prototipo. La sua compatibilità con codici carattere standard (ASCII) rende semplice l'interfacciamento con microcontrollori per visualizzare testo.

7.2 Considerazioni di Progettazione Chiave

• Circuitazione di Pilotaggio:Il display richiede un pilotaggio multiplexato a causa della sua struttura a matrice. Deve essere utilizzato un microcontrollore con sufficienti pin I/O o circuiti integrati driver LED dedicati (come MAX7219 o HT16K33) per scansionare sequenzialmente righe e colonne. I valori nominali di corrente di picco (90mA pulsata) devono essere rispettati nel design del driver.
• Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione di corrente esterne sono obbligatorie per ogni colonna anodo (o integrate nel driver IC) per impostare la corrente diretta per i LED, tipicamente tra 20-32mA per una brillantezza media, in base al duty cycle.
• Dissipazione di Potenza:Il limite di 70mW per punto e il derating della corrente con la temperatura devono essere calcolati per la condizione operativa peggiore, specialmente se più punti sono accesi simultaneamente per periodi prolungati.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso ma deve essere considerato durante la progettazione del contenitore meccanico per assicurare che il display sia orientato correttamente per l'utente finale.
• Impiego in Serie (Stacking):La caratteristica di essere impilabile orizzontalmente implica compatibilità meccanica per creare display multi-carattere più larghi, richiedendo un attento allineamento e interconnessione nel design PCB.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il fattore differenziante chiave del LTP-14088KD-J è l'uso della tecnologia LED Iper Rosso AlInGaP. Rispetto a tecnologie LED rosse più datate come il GaAsP o GaP standard, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente superiore. Ciò significa che può produrre lo stesso o maggiore output luminoso (misurato in µcd) a una corrente di pilotaggio inferiore, contribuendo direttamente alla caratteristica di "basso requisito di potenza". Generalmente fornisce anche un colore rosso più saturo e puro (intorno a 650nm) con migliore uniformità. Rispetto ad altri display 8x8 di dimensioni fisiche simili, la sua intensità luminosa categorizzata e la conformità RoHS sono ulteriori vantaggi competitivi per mercati attenti alla qualità e regolamentati ambientalmente.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (650nm) e lunghezza d'onda dominante (639nm)?

R: La lunghezza d'onda di picco è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima. La lunghezza d'onda dominante è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito della luce emessa. La leggera differenza è normale e tiene conto della forma dello spettro di emissione del LED.

D: Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 5V senza un driver IC?

R: La connessione diretta non è raccomandata. La tensione diretta è ~2.6V, ma è necessario utilizzare resistenze di limitazione di corrente. Più importante, pilotare una matrice 8x8 direttamente dai pin MCU è inefficiente e supererà le capacità di erogazione/assorbimento di corrente del MCU. Un driver di multiplexing dedicato è quasi sempre necessario.

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

R: Significa che il LED è acceso in impulsi per 1/16 del tempo e spento per 15/16. L'intensità luminosa specificata è un valore medio misurato in questa condizione. In un display multiplexato 8x8, ogni riga è tipicamente attiva per 1/8 del tempo (duty 1/8), quindi la corrente di pilotaggio potrebbe richiedere un aggiustamento per ottenere la brillantezza media desiderata.

D: Come interpreto il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa 2:1?

R: È una specifica di uniformità. Significa che all'interno di un gruppo di LED (es. tutti i punti nella matrice), il punto più luminoso non sarà più del doppio più luminoso del punto più debole quando misurato in condizioni identiche. Ciò garantisce un aspetto ragionevolmente uniforme.

10. Esempio Pratico di Progettazione e Utilizzo

Consideriamo la progettazione di un display a singolo carattere per un monitor di temperatura. Un microcontrollore legge un sensore e deve mostrare un numero da 0 a 99. Due display LTP-14088KD-J possono essere impilati orizzontalmente. Il microcontrollore, tramite un driver IC LED SPI o I2C, multiplexa i display. Il driver IC gestisce la scansione delle righe e lo shift dei dati delle colonne, portando basso sequenzialmente le righe catodo mentre fornisce il corretto pattern di correnti anodo per ogni colonna basato sul font dei caratteri memorizzato nella memoria del microcontrollore. La corrente di pilotaggio sarebbe impostata tramite una resistenza esterna a, ad esempio, 25mA per punto in media, assicurando il funzionamento entro il limite di dissipazione di 70mW. La facciata nera fornisce un buon contrasto in un pannello interno. Il design deve includere una gestione termica se l'involucro potrebbe raggiungere alte temperature ambientali, poiché l'output luminoso diminuirà e la corrente potrebbe richiedere derating.

11. Introduzione al Principio Operativo

Il LTP-14088KD-J opera sul principio fondamentale di un diodo a emissione di luce (LED). Quando una tensione diretta che supera la soglia del diodo (circa 2.1-2.6V) viene applicata attraverso una giunzione LED individuale (da anodo a catodo), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del chip semiconduttore AlInGaP. Questa ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni, producendo luce a una lunghezza d'onda caratteristica del bandgap del materiale semiconduttore — in questo caso, luce rossa intorno a 650nm. La struttura a matrice 8x8 è formata collegando 64 chip LED individuali in uno schema a griglia. L'elettronica esterna utilizza una tecnica di multiplexing per controllare questa griglia. Commutando rapidamente (scansionando) quale catodo di riga è attivo (collegato a massa) e quali anodi di colonna sono alimentati con corrente, si crea l'illusione di un'immagine stabile grazie alla persistenza della visione. Questo metodo riduce drasticamente il numero di pin di controllo richiesti da 64 (uno per LED) a soli 16 (8 righe + 8 colonne).

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Display a matrice di punti LED discreti come il LTP-14088KD-J rappresentano una tecnologia matura e affidabile. Mentre tecnologie di display più recenti come OLED o LCD ad alta risoluzione offrono dettagli più fini e colore completo, le matrici di punti LED mantengono posizioni forti in applicazioni che richiedono alta brillantezza, ampi angoli di visione, affidabilità estrema, lunga durata, semplicità e funzionamento in un ampio intervallo di temperature — spesso a un costo inferiore. La tendenza all'interno di questo segmento è verso LED più efficienti (come l'AlInGaP qui utilizzato), consumi energetici più bassi, packaging senza piombo ed ecologico, e talvolta verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, sebbene tipi a foro passante come questo rimangano popolari per prototipazione e certi usi industriali. Il principio di pilotaggio multiplexing di base rimane standard, ma i moderni chip driver integrati offrono più funzionalità come font di caratteri integrati, controllo della brillantezza e interfacce digitali più semplici (SPI/I2C).