Scheda Tecnica Display a Matrice di LED LTP-2157AKS 5x7 - Altezza 2.0 Pollici - LED Giallo AlInGaP - Tensione Diretta 2.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-2157AKS è un modulo display monocromatico a matrice di punti progettato per la presentazione di caratteri alfanumerici. La sua funzione principale è fornire un output visivo chiaro e luminoso per applicazioni che richiedono la visualizzazione di informazioni, come semplici letture, indicatori o sistemi di messaggistica di base. Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo della tecnologia a semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per i chip LED, nota per produrre un'emissione luminosa ad alta efficienza nello spettro dell'ambra/giallo/rosso. Il display presenta una configurazione ad array 5x7, che è lo standard per rappresentare caratteri e simboli ASCII. Il design fisico incorpora una faccia nera con colore dei punti bianco, migliorando il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. Questo prodotto è rivolto a progettisti di sistemi embedded, produttori di pannelli di controllo industriali e sviluppatori di elettronica di consumo che richiedono una soluzione di visualizzazione affidabile e a bassa complessità.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Il parametro fotometrico chiave è l'Intensità Luminosa Media (Iv), specificata con 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 output ad alta luminosità adatto per applicazioni indoor e molte outdoor. La Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λp) è di 588 nm e la Lunghezza d'Onda Dominante (λd) è di 587 nm, posizionando saldamente la luce emessa nella regione gialla dello spettro visibile. La Larghezza a Mezza Altezza della Linea Spettrale (Δλ) di 15 nm denota un colore relativamente puro con una diffusione spettrale minima. Il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa tra i segmenti è specificato come massimo 2:1, garantendo un aspetto uniforme su tutto il display.

2.2 Parametri Elettrici

La caratteristica elettrica primaria è la Tensione Diretta (Vf) per segmento, che ha un valore tipico di 2.6V e un massimo di 2.6V a una corrente di test (If) di 20mA. Questo è un parametro critico per la progettazione del circuito di pilotaggio. I Valori Assoluti Massimi definiscono i limiti operativi: una Corrente Diretta Media per Punto di 25 mA (derating lineare di 0.28 mA/°C sopra i 25°C), una Corrente Diretta di Picco per Punto di 60 mA e una Tensione Inversa per Punto di 5 V. Superare questi valori può causare danni permanenti. La Corrente Inversa (Ir) è specificata con un massimo di 100 μA a 5V di polarizzazione inversa.

2.3 Caratteristiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un Intervallo di Temperatura Operativa da -35°C a +105°C e un identico Intervallo di Temperatura di Stoccaggio. Questo ampio intervallo garantisce affidabilità in ambienti ostili. Il limite di dissipazione di potenza è di 70 mW per punto in media. Il fattore di derating per la corrente diretta (0.28 mA/°C) è essenziale per calcolare le correnti operative sicure a temperature ambiente elevate, per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità a lungo termine.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica fornita non dettaglia esplicitamente un sistema di binning formale per lunghezza d'onda, flusso o tensione. Tuttavia, le specifiche forniscono valori minimi, tipici e massimi per parametri chiave come Intensità Luminosa (2100 μcd min, 3600 μcd tip) e Tensione Diretta (2.05V min, 2.6V tip/max). Nella pratica, i produttori spesso raggruppano i prodotti in bin in base alle prestazioni misurate per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. I progettisti dovrebbero consultare il produttore per informazioni specifiche sul binning se la loro applicazione richiede una corrispondenza stretta dei parametri.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento alle 'Curve Caratteristiche Elettriche/Ottiche Tipiche' nell'ultima pagina. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo, tali curve includono tipicamente:

• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra la relazione non lineare tra corrente e tensione per il LED. È cruciale per progettare driver a corrente costante, poiché una piccola variazione di tensione può causare una grande variazione di corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta:Questa curva dimostra come l'output luminoso aumenti con la corrente, di solito con una relazione approssimativamente lineare entro l'intervallo operativo, prima che l'efficienza cali a correnti molto elevate.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Questo grafico mostra il derating dell'output luminoso all'aumentare della temperatura di giunzione. Per i LED AlInGaP, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~588 nm e la larghezza a mezza altezza di 15 nm, confermando la purezza del colore.

Queste curve sono vitali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard e per ottimizzare la progettazione per prestazioni e longevità.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

Il LTP-2157AKS è presentato in un formato standard a doppia fila (DIP) adatto per il montaggio su PCB a fori passanti. Le dimensioni del package sono fornite in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.25 mm. Una caratteristica meccanica chiave è la tolleranza di spostamento della punta del pin di ±0.4 mm, importante per l'allineamento dei fori del PCB durante l'assemblaggio. Il dispositivo utilizza un package senza piombo conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). L'aspetto fisico è caratterizzato da una faccia nera con punti bianchi, che serve ad assorbire la luce ambientale e migliorare il contrasto facendo apparire più scure le aree non illuminate.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

La sezione dei Valori Assoluti Massimi fornisce condizioni di saldatura specifiche: il dispositivo può essere sottoposto a una temperatura di saldatura di 260°C per 3 secondi, misurata in un punto 1/16 di pollice (circa 1.6 mm) sotto il piano di appoggio del package. Questo è un parametro critico per i processi di saldatura a onda o manuale per prevenire danni termici ai chip LED o ai fili di connessione interni. È imperativo che il rating di temperatura massimo non venga superato durante il processo di assemblaggio. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (Scarica Elettrostatica) durante la manipolazione del dispositivo.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è chiaramente identificato come LTP-2157AKS. La scheda tecnica non specifica dettagli sul confezionamento sfuso come quantità su bobina, conteggi in tubo o configurazioni su vassoio. Per la produzione di massa, gli ingegneri devono contattare il fornitore per ottenere specifiche sulle quantità minime d'ordine, il tipo di confezionamento (ad esempio, tubi o vassoi antistatici) e le convenzioni di etichettatura. Il 'Spec No.' e la 'Effective Date' forniscono tracciabilità alla specifica revisione della documentazione tecnica.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display a matrice di punti 5x7 è ideale per applicazioni che richiedono un output di caratteri semplice e leggibile. Usi comuni includono: pannelli di strumenti industriali (per visualizzare setpoint, codici di stato o messaggi di errore), elettrodomestici (forni a microonde, lavatrici), display di informazioni di base in distributori automatici o terminali di punto vendita e kit elettronici didattici. Il suo colore giallo è spesso scelto per indicatori di cautela o dove è necessaria un'elevata visibilità.

8.2 Considerazioni di Progettazione

La progettazione con questo display richiede un circuito di pilotaggio multiplexato a causa della sua architettura di selezione X-Y (matrice), come mostrato nello schema circuitale interno. La tabella di connessione dei pin è essenziale per interfacciare correttamente il microcontrollore o l'IC driver. I pin 4 & 11 e i pin 5 & 12 sono internamente connessi, il che deve essere considerato nel layout del PCB e nella routine di scansione software. Si raccomanda un driver a corrente costante per mantenere una luminosità uniforme e proteggere i LED. La progettazione deve rispettare i valori assoluti massimi per corrente e dissipazione di potenza, considerando soprattutto il fattore di derating ad alte temperature. Lo smaltimento del calore generalmente non è richiesto per questo dispositivo a bassa potenza in condizioni normali.

9. Confronto Tecnico

Rispetto ad altre tecnologie di visualizzazione, questa matrice LED basata su AlInGaP offre vantaggi distinti. Rispetto ai vecchi LED GaAsP o GaP, l'AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa e una luminosità significativamente più elevate. Rispetto ai semplici display a 7 segmenti, una matrice di punti 5x7 offre una flessibilità molto maggiore nella visualizzazione di caratteri alfanumerici e grafica semplice. Se confrontata con LCD o OLED moderni, questa matrice LED è superiore in termini di angolo di visione, luminosità e robustezza, sebbene consumi più potenza per un'area di visualizzazione comparabile e sia limitata a un singolo colore. Il suo principale elemento di differenziazione è la semplicità, l'affidabilità e l'alta visibilità in varie condizioni di illuminazione senza retroilluminazione.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché la corrente diretta è specificata con un ciclo di lavoro (1/16)?

R: Il display utilizza uno schema di pilotaggio multiplexato. Per ottenere una corrente media per punto di, ad esempio, 5 mA, il driver applicherebbe una corrente di picco più alta (es. 80 mA) per un breve periodo (1/16 del ciclo di scansione). Ciò consente di indirizzare sequenzialmente tutti i punti mantenendo la luminosità percepita e rimanendo entro i limiti di dissipazione di potenza media.

D: Posso pilotare questo display con una sorgente di tensione costante?

R: Non è raccomandato. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. La loro tensione diretta ha una tolleranza e varia con la temperatura. Pilotare con una tensione costante rischia di causare sovracorrente se la Vf è al limite basso della specifica, portando a una riduzione della durata o al guasto. Utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente o, preferibilmente, un driver a corrente costante.

D: Qual è lo scopo dei pin internamente connessi (4/11 e 5/12)?

R: Queste connessioni interne semplificano il collegamento interno del die del semiconduttore ai terminali del package e probabilmente aiutano a bilanciare la distribuzione di corrente all'interno della matrice. Dal punto di vista dell'utente, forniscono più punti di connessione per lo stesso nodo elettrico, offrendo flessibilità nel layout del PCB.

11. Caso d'Uso Pratico

Si consideri la progettazione di un semplice controllore di temperatura con un setpoint e una lettura della temperatura effettiva. Il LTP-2157AKS può visualizzare valori come \"SET 75\" e \"ACT 72\". Un microcontrollore scansionerebbe le 7 righe e le 5 colonne. Il firmware conterrebbe una mappa dei caratteri, traducendo ogni carattere (es. 'S', 'E', 'T') nello specifico pattern di 35 punti (5x7) da illuminare. Il circuito di pilotaggio, composto eventualmente da transistor discreti o un IC driver LED dedicato, assorbirebbe corrente attraverso i catodi della colonna selezionata e fornirebbe corrente agli anodi della riga selezionata in base ai pin GPIO del microcontrollore. L'alta luminosità garantisce che il display sia leggibile a distanza sul pannello di controllo.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il dispositivo opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Il sistema di materiali AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) è un semiconduttore a bandgap diretto. Quando polarizzato direttamente, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione attiva dove si ricombinano. L'energia rilasciata durante questa ricombinazione viene emessa come fotoni (luce). La composizione specifica della lega AlInGaP determina l'energia del bandgap, e quindi la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa - in questo caso, gialla (~587-588 nm). La matrice 5x7 è formata disponendo 35 singoli chip LED (punti) in una griglia, con i loro anodi connessi in righe e i catodi connessi in colonne. Questa struttura a matrice ad anodo comune/catodo comune consente il controllo di 35 punti con solo 12 pin (7 righe + 5 colonne), riducendo significativamente il numero di linee di pilotaggio richieste rispetto a LED indirizzati singolarmente.

13. Tendenze di Sviluppo

Sebbene display a matrice di LED discreti come il LTP-2157AKS rimangano rilevanti per applicazioni specifiche, la tendenza più ampia nella tecnologia di visualizzazione si sta spostando verso una maggiore integrazione e funzionalità. I package a montaggio superficiale (SMD) stanno diventando più comuni per l'assemblaggio automatizzato. Chip driver e controller integrati sono spesso combinati con l'array LED in un unico modulo, semplificando l'interfaccia per il progettista del sistema (ad esempio, comunicazione SPI o I2C invece della scansione diretta della matrice). Inoltre, le matrici LED RGB a colori completi sono sempre più popolari per la segnaletica dinamica e grafica più complessa. Tuttavia, per esigenze di visualizzazione di caratteri semplici, robusti e monocromatici, il design fondamentale rappresentato da questo prodotto continua a essere una soluzione affidabile ed economica. I progressi nei materiali potrebbero anche portare a un'efficienza e una luminosità ancora maggiori per i futuri LED AlInGaP o basati su nitruri correlati (InGaN) nello spettro dell'ambra/giallo.