Scheda Tecnica Display LED a Matrice di Punti LTP-7357KS - Altezza 0.678 pollici (17.22mm) - LED Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTP-7357KS è un modulo display compatto a matrice di punti LED 5x7 a singolo piano. La sua funzione principale è visualizzare caratteri alfanumerici e simboli, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono una presentazione di informazioni chiara e leggibile in uno spazio limitato. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per i chip LED, che fornisce un'emissione luminosa efficiente nello spettro giallo. Il display presenta una faccia grigia e punti bianchi, migliorando il contrasto per una migliore leggibilità. Il suo design è rivolto a sistemi embedded, pannelli di controllo industriali, strumentazione, elettronica di consumo e qualsiasi applicazione in cui è necessario un display di caratteri piccolo e affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. Il dispositivo emette luce nella regione della lunghezza d'onda gialla. La tipica lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è di 588 nm, con una lunghezza d'onda dominante (λd) di 587 nm, che indica una tonalità gialla pura. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 15 nm, che descrive la purezza spettrale della luce emessa. Il parametro chiave per la luminosità è l'intensità luminosa media (Iv), che varia da un minimo di 630 μcd a un massimo di 1650 μcd in una condizione di test con una corrente impulsiva di 32mA e un ciclo di lavoro di 1/16. È specificato un rapporto di corrispondenza dell'intensità luminosa di 2:1 (massimo/minimo) per i LED all'interno dello stesso bin di "area luminosa simile", garantendo un'uniformità accettabile attraverso la matrice del display.

2.2 Caratteristiche e Valori Nominali Elettrici

Comprendere i limiti elettrici è cruciale per un funzionamento affidabile. I Valori Massimi Assoluti definiscono i confini oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La dissipazione di potenza media per punto LED non deve superare i 70 mW. La corrente diretta di picco per punto è limitata a 60 mA, mentre la corrente diretta media per punto è nominale a 25 mA a 25°C, riducendosi linearmente di 0,28 mA/°C all'aumentare della temperatura ambiente. La tensione inversa massima che può essere applicata a qualsiasi segmento è di 5 V. La tensione diretta (Vf) per qualsiasi punto, misurata a una corrente diretta (If) di 20 mA, tipicamente è compresa tra 2,05 V e 2,6 V. La corrente inversa (Ir) è garantita essere minore o uguale a 100 μA quando viene applicata una tensione inversa (Vr) di 5 V.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è progettato per un funzionamento robusto in un ampio intervallo di temperature. L'intervallo di temperatura di funzionamento è specificato da -35°C a +105°C, e l'intervallo di temperatura di stoccaggio è identico. Questo ampio intervallo lo rende adatto sia per ambienti commerciali che industriali. La curva di derating per la corrente diretta media è una considerazione di progettazione critica per prevenire la fuga termica; man mano che la temperatura ambiente sale sopra i 25°C, la corrente continua ammissibile deve essere ridotta di conseguenza.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il prodotto è "Categorizzato per Intensità Luminosa". Questo si riferisce a un processo di binning in cui i LED prodotti vengono suddivisi in base alla loro emissione luminosa misurata (intensità luminosa) in diversi gruppi o "bin". L'intervallo di intensità specificato di 630 μcd a 1650 μcd probabilmente comprende più bin. I progettisti possono selezionare componenti da un bin specifico per garantire una luminosità uniforme tra più display in un sistema. La nota sulla regolazione del rapporto epossidico per "restringere il grado del bin" nella cronologia delle revisioni suggerisce che sono stati fatti sforzi per migliorare la coerenza e ridurre la dispersione dei parametri ottici all'interno di un lotto di produzione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene l'estratto PDF fornito menzioni "Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche" nell'ultima pagina, i grafici specifici non sono inclusi nel contenuto testuale. Tipicamente, tali curve per un display LED includerebbero:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione, essenziale per progettare il circuito di pilotaggio limitatore di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (Curva L-I):Illustra come l'emissione luminosa aumenti con la corrente, aiutando a ottimizzare le condizioni di pilotaggio per la luminosità e l'efficienza desiderate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Dimostra la diminuzione dell'emissione luminosa all'aumentare della temperatura di giunzione, critica per la gestione termica nelle applicazioni ad alta temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico che traccia l'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, mostrando il picco e la forma dell'emissione gialla.

I progettisti dovrebbero consultare la scheda tecnica completa con i grafici per effettuare calcoli precisi per le loro specifiche condizioni operative.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni Fisiche e Tolleranze

Il display ha un'altezza della matrice di 0,678 pollici (17,22 mm). Il disegno del package (citato ma non dettagliato nel testo) mostrerebbe la lunghezza, larghezza e altezza complessive, la spaziatura dei terminali e il piano di appoggio. Note dimensionali chiave della scheda tecnica includono: tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza generale di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Una revisione specifica ha aggiornato la tolleranza della larghezza da 12,6mm ±0,1mm a 12,6mm +0,18/-0,25mm. La tolleranza di spostamento della punta del pin è ±0,4 mm. Ulteriori note di qualità limitano la presenza di materiale estraneo sui segmenti, contaminazione dell'inchiostro, piegature e bolle all'interno dell'epossidico.

5.2 Pinout e Schema di Collegamento

Il dispositivo ha una configurazione a 12 pin per l'indirizzamento X-Y (matrice). I collegamenti dei pin sono i seguenti: Pin 1: Catodo Colonna 1, Pin 2: Anodo Riga 3, Pin 3: Catodo Colonna 2, Pin 4: Anodo Riga 5, Pin 5: Anodo Riga 6, Pin 6: Anodo Riga 7, Pin 7: Catodo Colonna 4, Pin 8: Catodo Colonna 5, Pin 9: Anodo Riga 4, Pin 10: Catodo Colonna 3, Pin 11: Anodo Riga 2, Pin 12: Anodo Riga 1. Uno schema circuitale interno (citato a pagina 3) rappresenta visivamente la matrice 5x7, mostrando come le 5 colonne catodo e le 7 righe anodo interconnettono i 35 singoli punti LED.

5.3 Polarità e Orientamento

Il dispositivo utilizza una configurazione a catodo comune per colonna. Ciascuna delle cinque colonne ha una connessione catodo comune, e ciascuna delle sette righe ha una connessione anodo comune. Per illuminare un punto specifico, la sua corrispondente colonna catodo deve essere portata a livello basso (messa a terra), e la sua corrispondente riga anodo deve essere portata a livello alto con una sorgente di tensione limitata in corrente. L'orientamento corretto durante il montaggio su PCB è tipicamente indicato da una tacca, uno smusso o un indicatore del pin 1 sul package.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica fornisce una condizione di saldatura specifica: i terminali possono essere sottoposti a una temperatura del saldatore di 260°C per 3 secondi, misurata 1/16 di pollice (circa 1,6 mm) sotto il piano di appoggio del package. Questo è un parametro critico per prevenire danni termici all'epossidico interno, ai fili di connessione (wire bonds) e ai die semiconduttori durante la saldatura manuale o la riparazione. Per processi di saldatura a onda o a rifusione, dovrebbe essere utilizzato un profilo standard senza piombo (conforme RoHS) con una temperatura di picco non superiore al valore massimo nominale. Il dispositivo stesso è confermato come un package senza piombo conforme alle direttive RoHS.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è LTP-7357KS. Il suffisso "KS" potrebbe indicare specifiche caratteristiche di binning o ottiche. L'imballaggio standard per tali componenti è tipicamente in tubi o vassoi antistatici per proteggere i terminali e la finestra da danni e scariche elettrostatiche (ESD). La quantità per bobina o tubo dovrebbe essere confermata con il produttore o il distributore. Le etichette sull'imballaggio includeranno il numero di parte, il codice lotto e il codice data per la tracciabilità.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono una semplice lettura di caratteri a basso consumo. Esempi includono: indicatori di stato su apparecchiature di rete, display di parametri su alimentatori o apparecchiature di test, semplici display di messaggi su elettrodomestici, display di orologi e pannelli di interfaccia utente di base nei controlli industriali. La sua caratteristica di impilabilità orizzontale consente di posizionare più unità affiancate per formare messaggi più lunghi o display numerici più grandi.

8.2 Considerazioni di Progettazione e Circuito di Pilotaggio

Pilotare una matrice 5x7 richiede uno schema di multiplexing. È necessario un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o un circuito integrato driver LED dedicato (come un MAX7219 o simile). Il driver deve ciclare rapidamente attraverso le cinque colonne, alimentando le appropriate sette righe anodo per ciascuna colonna. Il ciclo di lavoro 1/16 menzionato nella condizione di test è un comune rapporto di multiplexing (1/5 per le colonne * qualche fattore di persistenza). Il driver deve fornire corrente impulsiva, non continua in DC, a ciascun LED. La corrente di picco per punto può essere superiore al valore nominale medio per ottenere la luminosità desiderata all'interno del ciclo di lavoro di multiplexing, ma non deve superare il massimo assoluto di 60mA. È richiesto un calcolo accurato delle resistenze limitatrici di corrente in base alla tensione diretta e alla corrente impulsiva desiderata. Un dissipatore di calore può essere necessario se si opera vicino ai valori nominali massimi o in alte temperature ambientali.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il differenziatore chiave dell'LTP-7357KS è il suo utilizzo della tecnologia AlInGaP per l'emissione gialla. Rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP (Fosfuro di Gallio e Arseniuro), l'AlInGaP offre maggiore efficienza, migliore stabilità termica e un'emissione di colore più consistente. La combinazione faccia grigia/punti bianchi fornisce un aspetto ad alto contrasto e anti-riflesso quando spento, preferibile in molte applicazioni professionali e consumer rispetto a una faccia nera o trasparente. L'ampio intervallo di temperatura operativa e la costruzione a stato solido gli conferiscono un vantaggio in termini di affidabilità rispetto ad altre tecnologie di display come i display a fluorescenza sotto vuoto (VFD) o i display a cristalli liquidi (LCD) in ambienti ostili, sebbene manchi della flessibilità di una matrice grafica a pixel.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (λp) è la lunghezza d'onda alla quale lo spettro di emissione ha la sua massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λd) è la singola lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponderebbe al colore percepito del LED. Per uno spettro stretto come questo, sono molto vicine (588nm vs. 587nm).

D: Posso pilotare questo display con una corrente DC costante su ciascun LED?

R: Tecnicamente sì, ma è altamente inefficiente e richiederebbe 35 circuiti limitatori di corrente individuali. Il multiplexing (scansione) è il metodo standard e pratico, che consente il controllo di 35 LED con soli 12 pin.

D: L'intensità luminosa è testata con un ciclo di lavoro di 1/16. Cosa significa per il mio progetto?

R: Questa è la condizione di test utilizzata per specificare la luminosità. Nel tuo progetto di multiplexing, avrai un ciclo di lavoro simile (es. 1/5 per colonna). Per ottenere la luminosità specificata, la corrente impulsiva del tuo driver durante lo slot di tempo attivo dovrebbe essere impostata a 32mA (la corrente della condizione di test). La corrente media sarà molto più bassa.

D: È necessario un dissipatore di calore?

R: Per un funzionamento normale entro i limiti di corrente media e temperatura specificati, un dissipatore di calore dedicato per il display stesso tipicamente non è richiesto. Tuttavia, un layout PCB adeguato con un'area di rame sufficiente per le tracce di alimentazione e massa aiuta a dissipare il calore. Se si pilota ai valori nominali massimi in un'ambiente ad alta temperatura, è consigliata un'analisi termica.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Considera la progettazione di un semplice controllore di temperatura con una visualizzazione del setpoint e della temperatura effettiva. Due display LTP-7357KS potrebbero essere utilizzati affiancati. Un microcontrollore legge un sensore di temperatura, esegue un calcolo PID e pilota un relè per il riscaldatore. Pilota anche i due display LED tramite un circuito driver di multiplexing per mostrare il setpoint e la temperatura corrente. Il colore giallo è facilmente visibile in varie condizioni di illuminazione. Il progetto deve includere resistenze limitatrici di corrente sulle righe anodo. Il firmware deve implementare la mappa dei caratteri (convertendo codici ASCII nei pattern 5x7 per cifre, 'C' per Celsius, ecc.) e la routine di scansione per aggiornare i display a una frequenza sufficientemente alta per evitare lo sfarfallio (tipicamente >60 Hz).

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'LTP-7357KS si basa sull'elettroluminescenza dei semiconduttori. La struttura del chip AlInGaP consiste di più strati epitassiali cresciuti su un substrato di GaAs. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione della lega di Alluminio, Indio, Gallio e Fosfuro determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa – in questo caso, giallo. La matrice 5x7 è formata da 35 di questi singoli chip LED, collegati elettricamente in uno schema a griglia di righe e colonne per consentire il controllo indipendente tramite multiplexing.

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

Sebbene display a matrice di punti come l'LTP-7357KS rimangano rilevanti per applicazioni specifiche, sensibili ai costi o a bassa densità di informazioni, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display è verso una maggiore integrazione e flessibilità. Moduli grafici OLED e TFT-LCD stanno diventando più accessibili e offrono grafica indirizzabile a pixel. Tuttavia, per display di soli caratteri semplici, luminosi, robusti e a basso consumo, le matrici di punti LED conservano vantaggi. L'uso di AlInGaP rappresenta un progresso rispetto ai vecchi materiali LED, offrendo prestazioni migliori. I futuri sviluppi in questa nicchia potrebbero concentrarsi su un'efficienza ancora maggiore, angoli di visione più ampi, driver integrati e package a montaggio superficiale per un assemblaggio più facile, sebbene l'approccio fondamentale della matrice multiplexata sia ben consolidato.