Scheda Tecnica Display a Matrice di Punti LED LTP-7188KE - Altezza 0.764 pollici (19.4mm) - Rosso AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 40mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-7188KE è un modulo display a matrice di punti 8x8, monoplano e a stato solido. La sua funzione principale è fornire un mezzo compatto e affidabile per visualizzare caratteri alfanumerici, simboli o grafici semplici. La tecnologia di base utilizza chip LED rossi in Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) cresciuti epitassialmente su un substrato di Arseniuro di Gallio (GaAs). Questo sistema di materiali è noto per la sua alta efficienza e l'eccellente intensità luminosa nello spettro rosso-arancio. Il dispositivo presenta un frontale grigio con segmenti bianchi, che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. Il suo design è ottimizzato per applicazioni che richiedono una comunicazione visiva chiara in un fattore di forma compatto, con la possibilità di impilamento per creare display multi-carattere più grandi.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il display offre diversi vantaggi chiave che ne definiscono l'ambito applicativo. Il suo basso consumo lo rende adatto per dispositivi alimentati a batteria o sensibili alla potenza. La costruzione a stato solido garantisce alta affidabilità e lunga durata operativa, poiché non ci sono parti in movimento o filamenti che possano guastarsi. L'ampio angolo di visione fornito dal design monoplano consente una visibilità chiara da varie posizioni, aspetto critico per display di informazione pubblica o strumentazione. La compatibilità con codici carattere standard come USASCII ed EBCDIC semplifica l'integrazione con microcontrollori e sistemi digitali. Il dispositivo è categorizzato per intensità luminosa, permettendo ai progettisti di selezionare unità con luminosità uniforme. I mercati target principali includono pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, elettronica di consumo con display di stato e cartellonistica informativa dove affidabilità e chiarezza sono fondamentali.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni del LTP-7188KE sono definite da un insieme completo di parametri elettrici e ottici, che devono essere attentamente considerati durante la progettazione del circuito per garantire prestazioni ottimali e longevità.

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• Dissipazione di Potenza Media per Punto:40 mW. Questa è la potenza continua massima che può essere dissipata in sicurezza da un singolo elemento LED, principalmente sotto forma di calore.
• Corrente Diretta di Picco per Punto:90 mA. Questa è la corrente istantanea massima consentita, specificata in condizioni di impulso a 1 kHz di frequenza e un ciclo di lavoro del 18%. Superare questo valore, anche brevemente, può causare un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta Media per Punto:15 mA. Questa è la corrente continua DC massima raccomandata per un singolo LED per mantenere l'affidabilità nel corso della sua vita utile.
• Derating della Corrente Diretta:A partire da 25°C, la corrente massima ammissibile diminuisce di 0.2 mA per ogni aumento di 1°C della temperatura ambiente. Questo è cruciale per la gestione termica.
• Tensione Inversa per Punto:5 V. Applicare una tensione di polarizzazione inversa superiore a questo valore può portare alla rottura della giunzione PN del LED.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-35°C a +85°C. Il dispositivo è classificato per funzionare e essere stoccato all'interno di questo intervallo completo di temperatura.
• Condizioni di Saldatura:260°C per 3 secondi, con la punta del saldatore posizionata almeno 1/16 di pollice (circa 1.6mm) sotto il piano di appoggio del package. Questo previene danni termici ai chip LED durante l'assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche (Ta = 25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test specificate, che rappresentano il comportamento operativo normale del dispositivo.

• Intensità Luminosa Media per Punto (I_V):630 μcd (Min), 1650 μcd (Tip). Misurata con una corrente di picco (I_p) di 32 mA a un ciclo di lavoro di 1/16. Questo parametro definisce la luminosità percepita.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):632 nm (Tip). La lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. Questo colloca l'emissione nella regione rossa dello spettro visibile.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):20 nm (Tip). Una misura della purezza spettrale; un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):624 nm (Tip). La singola lunghezza d'onda percepita dall'occhio umano, che può differire leggermente dalla lunghezza d'onda di picco.
• Tensione Diretta (V_F) Qualsiasi Punto:
  • 2.05V (Min), 2.6V (Tip), 2.8V (Max) a I_F= 20mA.
  • 2.3V (Min), 2.8V (Tip) a I_F= 80mA (impulsata).
  Questa è la caduta di tensione ai capi del LED quando conduce corrente. È cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Corrente Inversa (I_R) Qualsiasi Punto:100 μA (Max) a V_R= 5V. La piccola corrente di dispersione quando il LED è polarizzato inversamente.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):2:1 (Max). Questo specifica il rapporto massimo ammissibile tra i punti LED più luminosi e più deboli nell'array, garantendo un aspetto uniforme.

Nota: La misura dell'intensità luminosa utilizza un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE, garantendo la rilevanza per la visione umana.

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 in questo documento. Tipicamente, tale categorizzazione coinvolge:

• Binning per Intensità Luminosa:I LED di un lotto di produzione vengono suddivisi in gruppi (bin) in base alla loro intensità luminosa misurata a una corrente di test standard. Ciò consente ai clienti di acquistare display con livelli di luminosità uniformi e prevedibili, aspetto critico per assemblaggi multi-unità per evitare variazioni evidenti.
• Binning per Lunghezza d'Onda (Implicito):Sebbene non dichiarato esplicitamente come binnato, le specifiche strette sulla lunghezza d'onda di picco (632 nm) e dominante (624 nm) suggeriscono un controllo di processo rigoroso. In molti prodotti LED, i chip sono anche binnati per lunghezza d'onda (o coordinate di cromaticità per LED bianchi) per garantire la consistenza del colore su un display.
• Binning per Tensione Diretta:L'intervallo V_Fspecificato (es., 2.05V a 2.8V a 20mA) mostra la variazione naturale. Per progetti che richiedono un abbinamento preciso della tensione, le unità possono essere selezionate in base alla V_F.

misurata.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

• La scheda tecnica fa riferimento a "Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche". Sebbene i grafici specifici non siano forniti nel testo, le curve standard per tali dispositivi includerebbero tipicamente:Corrente vs. Tensione (Curva I-V):
• Mostra la relazione esponenziale tra corrente diretta e tensione diretta. La tensione di "ginocchio" è intorno a 1.8-2.0V per i LED rossi AlInGaP. La curva è essenziale per selezionare l'appropriata resistenza di limitazione o progettare driver a corrente costante.Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva L-I):
• Mostra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente. È generalmente lineare su un ampio intervallo ma satura a correnti molto elevate a causa dello svenimento termico e di efficienza. Il punto di misura a ciclo di lavoro 1/16 (32mA di picco) è scelto per rappresentare una corrente media equivalente evitando effetti di auto-riscaldamento durante la misura.Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:
• Illustra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione. I LED AlInGaP mostrano meno quenching termico rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, ma l'emissione diminuisce comunque con la temperatura. Questa curva informa i progetti per ambienti ad alta temperatura.Distribuzione Spettrale:

Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra una curva a campana centrata intorno a 632 nm con una tipica larghezza a mezza altezza di 20 nm.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo ha un'altezza della matrice di 0.764 pollici (19.4 mm). Il disegno delle dimensioni del package (citato ma non dettagliato nel testo) mostrerebbe tipicamente la lunghezza, larghezza e spessore complessivi del modulo, la spaziatura tra i 16 pin e il piano di appoggio. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza standard di ±0.25 mm salvo diversa specifica. La costruzione fisica consente l'impilamento orizzontale per formare display multi-carattere più lunghi.

5.2 Connessione Pin e Circuito Interno

• Il display ha un package dual in-line (DIP) a 16 pin. Lo schema del circuito interno mostra una matrice 8x8 in cui gli anodi dei LED sono collegati in righe e i catodi in colonne. Questa configurazione ad anodo comune è confermata dal pinout:
• Pin 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 sono Righe Anodo (per le righe 5, 7, 8, 6, 3, 1, 4, 2 rispettivamente).

Pin 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16 sono Colonne Catodo (per le colonne 2, 3, 5, 4, 6, 1, 7, 8 rispettivamente).

Questa architettura di selezione X-Y consente il controllo di 64 LED con solo 16 pin tramite multiplexing. Per illuminare un punto specifico, il suo anodo di riga corrispondente deve essere portato alto (o alimentato con corrente), e il suo catodo di colonna deve essere portato basso.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per prevenire danni. La specifica chiave è la condizione di saldatura: 260°C per un massimo di 3 secondi, con la punta del saldatore almeno 1.6mm sotto il corpo del package. Questo impedisce che un calore eccessivo risalga i pin danneggiando i sensibili chip LED o i bond interni. I profili di saldatura a onda o a rifusione devono essere progettati per non superare questo carico termico localizzato. Durante lo stoccaggio, il dispositivo deve essere conservato nella sua originale busta barriera all'umidità con essiccante in un ambiente controllato (entro l'intervallo -35°C a +85°C) per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare "popcorning" durante la saldatura.

7. Suggerimenti Applicativi

• 7.1 Scenari Applicativi TipiciPannelli di Controllo Industriali:
• Per visualizzare lo stato della macchina, codici di errore o semplici dati numerici.Apparecchiature di Test & Misura:
• Come display per multimetri, frequenzimetri o alimentatori.Elettronica di Consumo:
• In apparecchi audio (VU meter), elettrodomestici o giocattoli per indicazione di stato.Display Informativi:
• Semplice cartellonistica pubblica per ora, temperatura o numeri di coda, specialmente quando più unità sono impilate.Prototipazione & Didattica:

Ideale per apprendere l'interfacciamento con microcontrollori, il multiplexing e i driver per display.

• 7.2 Considerazioni di ProgettazioneCircuito di Pilotaggio:
• Deve utilizzare il multiplexing. È necessario un microcontrollore con sufficienti pin I/O o un IC driver LED dedicato (come il MAX7219) per scansionare righe e colonne.Limitazione di Corrente:_FOgni linea di colonna (catodo) richiede tipicamente una resistenza di limitazione in serie. Il valore è calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED (V
• ) e alla corrente media desiderata (non superiore a 15mA per punto). Per il funzionamento multiplexato, la corrente di picco sarà più alta ma la media deve rimanere entro i limiti.Dissipazione di Potenza:
• Calcolare la potenza totale per tutti i punti illuminati per assicurarsi che non superi la capacità termica del modulo. Considerare il derating con la temperatura.Angolo di Visione:
• L'ampio angolo di visione è vantaggioso ma considerare l'orientamento di montaggio rispetto all'osservatore previsto.Frequenza di Refresh:

La frequenza di scansione multiplex deve essere abbastanza alta (tipicamente >60 Hz) per evitare sfarfallio visibile.

8. Confronto Tecnico & Differenziazione

• Rispetto ai vecchi display a matrice di punti 8x8 che utilizzano LED discreti o diversi materiali semiconduttori (come GaAsP), il LTP-7188KE offre vantaggi distinti:Materiale (AlInGaP vs. GaAsP):
• L'AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa significativamente più alta e prestazioni migliori a temperature elevate, risultando in display più luminosi a parità di potenza in ingresso.Integrazione:
• Come modulo monolitico con frontale grigio/segmenti bianchi, offre un contrasto migliore, un allineamento dei punti più uniforme e un assemblaggio più semplice rispetto alla costruzione di un display da 64 LED individuali.Affidabilità:
• La costruzione a stato solido offre una resistenza superiore a urti e vibrazioni rispetto a display a filamento o fluorescenti a vuoto (VFD).Basso Consumo:_FSebbene non siano forniti numeri di efficienza specifici, la bassa V

e la buona intensità luminosa indicano una buona conversione potenza-luce rispetto ad alternative a incandescenza o VFD.

• 9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)D: Posso pilotare questo display con un microcontrollore a 5V?
• R: Sì, ma non puoi collegare i LED direttamente ai pin GPIO. Devi usare resistenze di limitazione e probabilmente driver a transistor per le righe/colonne, poiché i pin GPIO non possono erogare/assorbire le correnti di picco richieste (fino a 80mA per punto in multiplexing).D: Qual è la differenza tra Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco e Lunghezza d'Onda Dominante?
• R: La lunghezza d'onda di picco è il picco fisico dello spettro luminoso emesso. La lunghezza d'onda dominante è il punto di colore percepito sul diagramma di cromaticità CIE. Spesso differiscono leggermente; la lunghezza d'onda dominante è più rilevante per la percezione del colore.D: Perché l'Intensità Luminosa Media è misurata a un ciclo di lavoro di 1/16?
• R: Questa condizione di test simula un LED attivo in un array 8x8 completamente multiplexato (una riga accesa alla volta). Consente la misurazione a una corrente di picco più alta e facilmente misurabile (32mA) rappresentando la corrente media molto più bassa (2mA) presente nell'uso effettivo, evitando errori di misura dovuti all'auto-riscaldamento.D: Come calcolo il valore della resistenza per un'alimentazione a tensione costante?_{R: Usa R = (V}alimentazione_F- V_F) / I_F. Per un'alimentazione a 5V, una V_Ftipica di 2.6V e una I_Fdesiderata di 10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. Usa la V

massima per un progetto conservativo per assicurarsi che la corrente non superi i limiti.

10. Caso di Studio Applicativo Pratico

1. Scenario: Progettare un Display Semplice per Voltmetro a 4 Cifre.Configurazione Hardware:
2. Quattro display LTP-7188KE sono impilati orizzontalmente. Un microcontrollore (es., Arduino o PIC) legge una tensione analogica tramite il suo ADC.Interfacciamento:
3. Gli 8 pin di riga di ciascun display sono collegati in parallelo. Gli 8 pin di colonna di ciascun display sono collegati a linee I/O separate o a un registro a scorrimento, consentendo il controllo individuale delle colonne di ciascun display. Questo crea una matrice di 32 colonne (4 display * 8 colonne) per 8 righe.Software:
4. Il microcontrollore converte la lettura ADC in quattro cifre decimali. Utilizza una routine di multiplexing: attiva la Riga 1, imposta i pattern di colonna per il primo segmento di tutte e quattro le cifre, attende un breve tempo, disattiva la Riga 1, attiva la Riga 2, imposta i nuovi pattern di colonna, e così via per tutte le 8 righe. Questo ciclo si ripete rapidamente.Progettazione della Corrente:
5. Se si mira a una corrente media di 5mA per punto illuminato, e assumendo un caso peggiore di 8 punti illuminati per riga (uno per cifra), la corrente di picco per driver di colonna sarebbe 8 * 5mA = 40mA, che è entro il rating di picco del dispositivo. Driver appropriati (es., ULN2003 per le colonne, transistor per le righe) sono selezionati per gestire questa corrente.Risultato:

Un display stabile e luminoso a 4 cifre che mostra il valore di tensione, con tutte le cifre che appaiono simultaneamente grazie all'effetto di persistenza della visione.

11. Principio di Funzionamento

Il LTP-7188KE opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione PN di semiconduttore. Quando viene applicata una tensione di polarizzazione diretta che supera la tensione di soglia del diodo (circa 1.8-2.0V per AlInGaP), elettroni dalla regione di tipo n e lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione attiva (i pozzi quantici nello strato di AlInGaP). Qui, si ricombinano in modo radiativo, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica lunghezza d'onda di 632 nm è determinata dall'energia di bandgap della composizione della lega AlInGaP. La disposizione a matrice 8x8 e il cablaggio ad anodo comune sono implementati internamente tramite tracce metalliche sul substrato, consentendo il controllo esterno tramite multiplexing per minimizzare il numero di pin di connessione richiesti.

12. Tendenze Tecnologiche e Contesto

• Sebbene questo specifico componente rappresenti una tecnologia di display matura, esiste all'interno di tendenze in evoluzione. L'uso di AlInGaP rappresenta un progresso rispetto ai vecchi LED GaAsP, offrendo migliore efficienza e stabilità termica. Le tendenze attuali nei display indicatori e a matrice semplice includono:Densità Maggiore & Passo Ridotto:
• I moduli moderni possono impacchettare più LED in un'area più piccola per una risoluzione più alta.Tecnologia a Montaggio Superficiale (SMT):
• I design più recenti spesso utilizzano package SMT per l'assemblaggio automatizzato, mentre questo componente DIP è adatto per il montaggio a foro passante.Driver Integrati:
• Alcuni display a matrice contemporanei sono dotati di IC driver integrati, semplificando l'interfaccia a una semplice connessione dati seriale (SPI/I2C).Tecnologie Alternative:

Per applicazioni che richiedono maggiore luminosità, colori diversi o flessibilità, stanno emergendo tecnologie come OLED (LED Organici) o micro-LED. Tuttavia, per molte applicazioni robuste, sensibili al costo e semplici che richiedono alta affidabilità e un display rosso standard, i tradizionali moduli a matrice di punti LED come il LTP-7188KE rimangono una soluzione pratica ed efficace.