Scheda Tecnica Display a Matrice di Punti LED LTP-2057AKY - Altezza 2.0 Pollici (50.8mm) - LED Giallo Ambra AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Dissipazione 70mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-2057AKY è un modulo display a matrice di punti monocromatico progettato per la visualizzazione di caratteri alfanumerici. La sua funzione principale è fornire una visualizzazione chiara e leggibile di caratteri e simboli in vari dispositivi elettronici. La tecnologia alla base di questo display è l'utilizzo del materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio, Indio e Gallio (AlInGaP) per i chip LED, noto per produrre luce ad alta efficienza nello spettro del giallo ambra. Il dispositivo presenta una facciata grigia e punti bianchi, il che migliora il contrasto e la leggibilità in diverse condizioni di illuminazione.

Il display è costruito come una matrice di 5 colonne per 7 righe, per un totale di 35 punti indirizzabili singolarmente. Questa configurazione è standard per la visualizzazione di caratteri ASCII e simboli semplici. La specifica "2.0 pollici" si riferisce all'altezza del carattere, che è di 50,8 millimetri, rendendolo adatto per applicazioni in cui le informazioni devono essere lette da una distanza moderata. Il dispositivo opera sul principio di selezione X-Y (riga-colonna), consentendo una pilotaggio multiplexato per controllare i singoli punti in modo efficiente.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Il parametro fotometrico chiave è l'Intensità Luminosa Media (Iv), che ha un valore tipico di 3600 microcandele (µcd) in una condizione di test con una corrente impulsiva di 32mA e un ciclo di lavoro di 1/16. Ciò indica un elevato livello di luminosità adatto per applicazioni indoor e molte outdoor. La Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è specificata come 592 nanometri (nm), collocando saldamente la luce emessa nella regione del giallo ambra dello spettro visibile. La Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ) è di 15 nm, che descrive la purezza spettrale o la ristrettezza della banda di lunghezza d'onda della luce emessa; un valore più piccolo indica una sorgente luminosa più monocromatica. Il dispositivo offre un eccellente aspetto dei caratteri grazie all'alta luminosità e all'alto contrasto, come evidenziato nelle sue caratteristiche.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative per il display. La Tensione Diretta (Vf) per segmento è tipicamente di 2,6V con una corrente diretta (If) di 20mA. Con una corrente impulsiva più alta di 80mA, la Vf aumenta a un valore tipico di 2,8V. Questo coefficiente di temperatura positivo è normale per il comportamento dei LED. La Corrente Inversa (Ir) per qualsiasi punto è al massimo di 100 microampere (µA) quando viene applicata una tensione inversa (Vr) di 5V, indicando la corrente di dispersione nello stato di spegnimento. Il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa è specificato come massimo 2:1, il che significa che la differenza di luminosità tra il punto più luminoso e quello più debole nell'array non deve superare questo rapporto, garantendo un aspetto uniforme.

2.3 Valori Massimi Assoluti e Considerazioni Termiche

Questi valori nominali specificano i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al 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 60mA, mentre la Corrente Diretta Media per punto è di 25mA a 25°C. Fondamentalmente, questo valore nominale di corrente media si riduce linearmente di 0,33 mA per grado Celsius sopra i 25°C. Questa curva di derating è essenziale per la progettazione della gestione termica; all'aumentare della temperatura ambiente, la corrente continua massima ammissibile deve essere ridotta per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità a lungo termine. L'intervallo di Temperatura di Funzionamento e di Conservazione è da -35°C a +85°C, definendo le condizioni ambientali per l'uso e la non operatività. La temperatura massima di saldatura è di 260°C per un massimo di 3 secondi, che è un requisito standard del profilo di saldatura a rifusione.

3. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

Le dimensioni fisiche del contenitore del display sono fornite in un disegno dettagliato (riferito nella scheda tecnica). Tutte le dimensioni sono specificate in millimetri con una tolleranza standard di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. Ciò include la lunghezza totale, la larghezza, l'altezza, la spaziatura tra i piedini e la posizione dell'area della matrice di punti rispetto ai bordi del contenitore. Il contenitore ospita l'array LED 5x7 e fornisce la struttura meccanica e le connessioni elettriche tramite i piedini.

4. 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 colonne specifiche e catodi per righe specifiche. Ad esempio, il Piede 1 è il catodo per la Riga 5, il Piede 3 è l'anodo per la Colonna 2 e così via. Questa disposizione specifica è fondamentale per progettare il circuito di pilotaggio esterno. Lo schema del circuito interno mostra che i punti LED sono disposti in una configurazione a matrice a catodo comune. L'anodo di ciascun LED è collegato a una linea di colonna e il suo catodo è collegato a una linea di riga. Per illuminare un punto specifico, la sua corrispondente linea di colonna deve essere portata alta (anodo positivo) e la sua linea di riga deve essere portata bassa (catodo a massa).

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La scheda tecnica fornisce un parametro chiave per il processo di assemblaggio: la temperatura di saldatura. Il dispositivo può resistere a una temperatura massima di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata a 1,6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del contenitore. Questa informazione è vitale per impostare un profilo del forno per saldatura a rifusione. Un profilo standard di rifusione senza piombo con una temperatura di picco intorno ai 250°C è tipicamente compatibile. Un'esposizione prolungata a temperature superiori a questo limite può danneggiare i fili di collegamento interni, i chip LED o il materiale plastico del contenitore.

6. Suggerimenti per l'Applicazione

6.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display a matrice di punti 5x7 è ideale per applicazioni che richiedono visualizzazioni alfanumeriche semplici con font fisso. Usi comuni includono pannelli di controllo industriali per visualizzare setpoint, codici di stato o messaggi di errore. Può essere trovato in apparecchiature di test e misura, elettronica di consumo come vecchie apparecchiature audio o elettrodomestici e vari pannelli strumentali. Il suo colore giallo ambra è spesso scelto per la sua buona visibilità e per la minore percezione di affaticamento visivo in ambienti con poca luce rispetto al verde puro o al blu.

6.2 Considerazioni di Progettazione

La progettazione con questo display richiede un'attenta considerazione del circuito di pilotaggio. Poiché è una matrice multiplexata, è necessario un microcontrollore o un circuito integrato driver dedicato per scansionare sequenzialmente le righe e le colonne. Resistenze di limitazione della corrente sono obbligatorie per ogni linea di colonna (anodo) per impostare la corrente diretta per i LED, tipicamente al valore medio consigliato di 20mA. La curva di derating per la corrente diretta deve essere rispettata in base alla massima temperatura ambiente prevista all'interno del contenitore del prodotto. Dissipatori o ventilazione potrebbero essere necessari se si opera vicino al limite di temperatura superiore. Lo schema di multiplexing influisce anche sulla luminosità apparente; un ciclo di lavoro più alto o una corrente di picco possono essere utilizzati per compensare il tempo di accensione ridotto per LED, ma sempre entro i valori massimi assoluti.

7. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale fattore di differenziazione del LTP-2057AKY è l'uso della tecnologia LED AlInGaP. Rispetto alle tecnologie più vecchie come i LED standard al Fosfuro di Gallio (GaP) usati per l'ambra/giallo, l'AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta. Ciò si traduce in una luminosità maggiore per la stessa corrente di pilotaggio o in un consumo energetico inferiore per lo stesso livello di luminosità. La caratteristica "alta luminosità e alto contrasto" è una diretta conseguenza di questo vantaggio materiale. La facciata grigia con punti bianchi migliora ulteriormente il rapporto di contrasto, rendendo i caratteri più nitidi e definiti, specialmente in condizioni di luce intensa.

8. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è lo scopo del ciclo di lavoro 1/16 nella condizione di test dell'intensità luminosa?
R: Il ciclo di lavoro 1/16 (ad esempio, un impulso) viene utilizzato perché il display è progettato per un funzionamento multiplexato. In una matrice 5x7, uno schema di multiplexing comune potrebbe scansionare una riga alla volta. Se tutte le 7 righe vengono scansionate equamente, ogni riga (e quindi ogni LED) è attiva per circa 1/7 del tempo. Il duty cycle 1/16 nel test è una condizione standardizzata per misurare la luminosità di picco di un singolo LED quando viene acceso brevemente, il che è rilevante per la luminosità percepita in un sistema multiplexato.

D: Come interpreto la specifica della Tensione Diretta che ha due diversi valori di corrente?
R: La Tensione Diretta (Vf) non è una costante; aumenta con la corrente. La scheda tecnica fornisce due punti dati: un valore tipico alla corrente operativa standard (20mA) e un altro a una corrente impulsiva più alta (80mA) che potrebbe essere utilizzata in sistemi multiplexati per ottenere una luminosità percepita più alta. I progettisti devono assicurarsi che il loro circuito di pilotaggio possa fornire la tensione necessaria, specialmente quando si utilizzano correnti impulsive più elevate.

D: Perché è necessario il derating della corrente sopra i 25°C?
R: I LED generano calore internamente. La giunzione semiconduttrice ha una temperatura operativa massima. All'aumentare della temperatura ambiente, la capacità del contenitore di dissipare questo calore interno diminuisce. Per prevenire che la temperatura di giunzione superi il suo limite di sicurezza, il che ridurrebbe drasticamente la durata di vita o causerebbe un guasto immediato, la corrente continua massima ammissibile deve essere ridotta. Il fattore di derating di 0,33 mA/°C fornisce la linea guida per questa riduzione.

9. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Si consideri la progettazione di un semplice controllore di temperatura con visualizzazione digitale. Un microcontrollore leggerebbe un sensore di temperatura, eseguirebbe un algoritmo di controllo e piloterebbe il display LTP-2057AKY per mostrare la temperatura corrente (es. " 23 C"). Le porte I/O del microcontrollore, configurate con appropriate capacità di sink e source di corrente, sarebbero collegate alle righe e colonne del display tramite resistenze di limitazione della corrente. Il firmware implementerebbe una routine di scansione: imposterebbe una linea di riga bassa (attiva) mentre posiziona il pattern per quella riga sulle cinque linee di colonna, attenderebbe un breve tempo, quindi passerebbe alla riga successiva. Questo ciclo si ripete rapidamente, creando un'immagine visiva persistente. Il colore ambra fornisce una visibilità chiara sul pannello di controllo. Il progettista deve calcolare i valori delle resistenze in base alla tensione di alimentazione e alla corrente LED desiderata (es. 20mA), considerando la caduta di Vf e la tensione di uscita del microcontrollore.

10. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il principio di funzionamento si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Quando una tensione diretta che supera la soglia del diodo viene applicata attraverso il chip LED AlInGaP, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, giallo ambra a 592 nm. Il substrato trasparente di GaAs permette a più luce di fuoriuscire, contribuendo a una maggiore efficienza esterna. La disposizione a matrice 5x7 è un metodo pratico per formare caratteri illuminando selettivamente un sottoinsieme dei 35 punti disponibili.

11. Tendenze di Sviluppo

Sebbene display a matrice di punti discreti 5x7 come il LTP-2057AKY rimangano in uso per applicazioni specifiche, la tendenza più ampia nella tecnologia dei display si è spostata verso moduli integrati. Questi includono LCD (Display a Cristalli Liquidi) e OLED (Diodi Organici a Emissione di Luce) che offrono grafica completamente indirizzabile punto per punto, risoluzione più alta e la capacità di visualizzare informazioni più complesse. Per i display alfanumerici basati su LED, i contenitori SMD (Surface-Mount Device) e i moduli multi-cifra con controller integrati sono diventati più comuni, semplificando la progettazione e l'assemblaggio. Tuttavia, i vantaggi fondamentali dei LED - alta luminosità, lunga durata e robustezza - garantiscono che rimangano rilevanti, in particolare in ambienti ostili o dove è richiesta visibilità alla luce solare diretta. Il sistema materiale AlInGaP stesso ha visto un miglioramento continuo dell'efficienza ed è stato in gran parte superato da materiali ancora più efficienti come l'InGaN per blu/verde/bianco e l'AlInGaP per rosso/ambra, ma rappresenta un significativo passo storico nello sviluppo dei LED visibili ad alta luminosità.