LTP-22801JF Scheda Tecnica Display LED Alfanumerico a 17 Segmenti - Altezza Cifra 2.24 Pollici - Giallo Arancio AlInGaP - Tensione Diretta 5.2V - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-22801JF è un modulo di visualizzazione alfanumerico a cifra singola ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono una presentazione di caratteri chiara, luminosa e affidabile. La sua funzione principale è visualizzare caratteri alfanumerici (lettere A-Z, numeri 0-9 e alcuni simboli) utilizzando una configurazione a 17 segmenti, offrendo una maggiore flessibilità rispetto ai tradizionali display a 7 segmenti.

Il vantaggio principale di questo dispositivo risiede nell'utilizzo del materiale semiconduttore Fosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP) per i chip LED, specificamente nel colore Giallo Arancio. La tecnologia AlInGaP è rinomata per la sua alta efficienza luminosa e le eccellenti prestazioni nello spettro dei colori dall'ambra al rosso. Il display presenta una facciata nera con segmenti bianchi, che garantisce un elevato rapporto di contrasto per una leggibilità ottimale anche in diverse condizioni di illuminazione ambientale. Il dispositivo è classificato per intensità luminosa, assicurando livelli di luminosità uniformi tra i lotti di produzione.

Il mercato di riferimento include pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misurazione, dispositivi medici, strumentazione e qualsiasi sistema embedded in cui sia richiesta una singola cifra altamente leggibile per l'indicazione di stato, la lettura di dati o il feedback dell'interfaccia utente.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono centrali per la funzionalità del display. Con una corrente di prova standard di 20mA per segmento e una temperatura ambiente di 25°C, il dispositivo offre un'intensità luminosa media tipica di 41,6 millicandele (mcd). Quando pilotato a una corrente più alta di 40mA, questo valore aumenta tipicamente a 72,8 mcd, dimostrando una buona linearità dell'emissione luminosa con la corrente.

Le caratteristiche cromatiche sono definite da lunghezze d'onda specifiche. La lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è tipicamente di 611 nanometri (nm), collocandosi saldamente nella regione giallo-arancio dello spettro visibile. La lunghezza d'onda dominante (λd), che si correla più strettamente con il colore percepito, è tipicamente di 605 nm. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 17 nm, indicando un colore relativamente puro e saturo con una diffusione spettrale minima. L'accoppiamento dell'intensità luminosa tra i segmenti è specificato con un rapporto massimo di 2:1, garantendo un aspetto uniforme del carattere.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti e le condizioni operative del display. I valori assoluti massimi forniscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente. La massima corrente diretta continua per segmento è di 24 mA, con un fattore di derating lineare di 0,31 mA/°C sopra i 25°C. Per il funzionamento in impulso con un ciclo di lavoro di 1/10 e una larghezza di impulso di 1,0 ms, la corrente diretta di picco può raggiungere i 60 mA per segmento. La massima dissipazione di potenza per segmento è di 134 mW in funzionamento continuo.

In condizioni operative tipiche (IF=20mA), la tensione diretta (VF) per segmento varia da un minimo di 4,1V a un massimo di 5,2V, con un valore tipico atteso all'interno di questo intervallo. Questa tensione diretta relativamente più alta è caratteristica dei LED AlInGaP. La massima tensione inversa (VR) applicabile per segmento è di 10V, con una corrente inversa (IR) massima di 100 µA in tale condizione.

2.3 Specifiche Termiche e Ambientali

Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +85°C, rendendolo adatto a una vasta gamma di ambienti, dalla refrigerazione industriale alle apparecchiature vicino a fonti di calore. L'intervallo di temperatura di stoccaggio è identico. Un parametro critico per l'assemblaggio è la temperatura di saldatura: il dispositivo può sopportare una temperatura massima di saldatura di 260°C per una durata massima di 3 secondi, misurata a un punto 1,6 mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio del package. Questa informazione è vitale per definire i profili di saldatura a rifusione durante l'assemblaggio del PCB.

3. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

3.1 Dimensioni Fisiche e Contorno

Il display ha un'altezza della cifra di 2,24 pollici (57,0 mm), il che lo classifica come un display di grande formato per una visione chiara a distanza. Le dimensioni del package sono fornite in un disegno dettagliato. Tutte le dimensioni critiche sono specificate in millimetri, con tolleranze standard di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. I progettisti devono fare riferimento a questo disegno per una progettazione accurata dell'impronta sul PCB, garantendo il corretto spazio libero e allineamento.

3.2 Configurazione dei Piedini e Schema Circuitale

Il LTP-22801JF è un dispositivo ad anodo comune. Presenta 19 piedini in configurazione a singola fila. Lo schema circuitale interno rivela che i 17 segmenti (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) e il punto decimale (DP) sono LED individuali. I piedini dell'anodo comune (piedino 1 e piedino 11) sono collegati internamente, fornendo due punti per collegare la tensione di alimentazione positiva, il che può aiutare nella distribuzione della corrente e nel layout del PCB. Ogni catodo di segmento ha il proprio piedino dedicato (piedini 2-10, 12-19). Questa configurazione consente il controllo individuale di multiplexing per ciascun segmento.

4. Linee Guida Applicative e Considerazioni di Progettazione

4.1 Pilotaggio del Display

Essendo un display ad anodo comune, gli anodi (piedini 1 e 11) devono essere collegati alla tensione di alimentazione positiva attraverso uno schema di limitazione della corrente. Ogni piedino del catodo deve essere pilotato individualmente, tipicamente da un pin di porta di un microcontrollore o da un circuito integrato driver dedicato (come un registro a scorrimento o un driver di segmento). Il driver deve essere in grado di assorbire la corrente di segmento richiesta quando attivato (catodo portato a livello basso). La tensione diretta (4,1V-5,2V) deve essere considerata nella selezione dei livelli di tensione logica e dei circuiti integrati driver; i sistemi a 5V sono comunemente utilizzati.

Limitazione della Corrente:Resistenze di limitazione della corrente esterne sono obbligatorie per ogni segmento o, più comunemente, per ogni nodo di anodo comune in caso di multiplexing. Il valore della resistenza (R) può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, dove Vcc è la tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED (utilizzare il valore massimo per sicurezza) e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20mA). Utilizzare il VF massimo garantisce la consistenza della luminosità anche con la variazione del dispositivo.

4.2 Considerazioni sul Multiplexing

Per applicazioni multi-cifra o per ridurre il numero di pin del microcontrollore, questo display a cifra singola può essere integrato in un array multiplexato. In una configurazione multiplexata, gli anodi comuni di più cifre sono collegati insieme (anodo cifra 1, anodo cifra 2, ecc.), e anche i corrispondenti catodi di segmento sono collegati insieme (tutti i segmenti 'A', tutti i segmenti 'B', ecc.). Le cifre vengono illuminate una alla volta in rapida successione. Nel multiplexing, diventa rilevante la specifica della corrente di picco in impulso (60mA a ciclo di lavoro 1/10). La corrente media non deve superare il valore nominale continuo, quindi la corrente di impulso può essere più alta. Ad esempio, pilotare a 40mA con un ciclo di lavoro di 1/4 fornisce una corrente media di 10mA.

4.3 Gestione Termica e Layout del PCB

Sebbene la dissipazione di potenza del singolo segmento sia bassa, la potenza totale per una cifra completamente accesa (tutti i 17 segmenti + DP a 20mA e ~4,5V) può avvicinarsi a 1,5W. Un'adeguata area di rame sul PCB e possibilmente via termiche sotto il package possono essere necessarie per dissipare il calore, specialmente ad alte temperature ambientali o quando pilotato a correnti più elevate. Garantire una buona saldatura su tutti i piedini è anche cruciale per la conduzione del calore lontano dai chip LED.

5. Analisi delle Prestazioni e Curve

La scheda tecnica fa riferimento a tipiche curve delle caratteristiche elettriche e ottiche, essenziali per comprendere il comportamento del dispositivo in condizioni non standard. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Intensità Luminosa Relativa vs. Corrente Diretta (Curva I-V):Questo grafico mostra come l'emissione luminosa aumenta con la corrente. È generalmente lineare a correnti più basse ma può saturarsi a correnti più elevate a causa degli effetti termici.
• Tensione Diretta vs. Corrente Diretta:Mostra la relazione esponenziale, confermando l'intervallo VF specificato nella tabella.
• Intensità Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Per i LED AlInGaP, l'intensità luminosa tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva è critica per applicazioni che operano su tutto l'intervallo di temperatura.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra il picco a ~611nm e la semilarghezza.

I progettisti dovrebbero utilizzare queste curve per prevedere le prestazioni nella loro specifica applicazione, tenendo conto degli effetti delle variazioni di temperatura e corrente di pilotaggio.

6. Confronto e Contesto Tecnologico

6.1 AlInGaP vs. Altre Tecnologie LED

L'uso di AlInGaP su un substrato GaAs non trasparente è un differenziatore chiave. Rispetto alle vecchie tecnologie GaAsP o GaP, AlInGaP offre un'efficienza luminosa significativamente più alta e una migliore stabilità termica nella gamma ambra-rosso. Rispetto ai LED bianchi a conversione di fosforo utilizzati in alcuni display, AlInGaP fornisce un colore puro e saturo senza la complessità e la perdita di efficienza della conversione del fosforo, risultando in un contrasto più elevato e una potenziale durata di vita più lunga.

6.2 Display a 17 Segmenti vs. 7 Segmenti e a Matrice di Punti

Un display a 17 segmenti (a volte chiamato display "starburst") si colloca tra un display a 7 segmenti e un display a matrice di punti completo. Può visualizzare una gamma molto più ampia di caratteri alfanumerici in modo più leggibile rispetto a un display a 7 segmenti (ad esempio, distinguendo 'S' da '5', visualizzando correttamente 'M', 'W', 'K') richiedendo molte meno linee di controllo ed essendo più semplice da pilotare rispetto a un pannello a matrice di punti ad alta risoluzione. Il LTP-22801JF è una soluzione ottimale quando l'applicazione richiede un set limitato di caratteri chiari e distinti su una singola cifra di grandi dimensioni.

7. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo display direttamente da un microcontrollore a 3,3V?

R: No, non direttamente. La tensione diretta tipica (4,1V-5,2V) è superiore a 3,3V. Avresti bisogno di una tensione di alimentazione di almeno 5V per il lato LED. I segnali di controllo dal microcontrollore a 3,3V ai driver di catodo dovrebbero essere adattati di livello se i driver richiedono ingressi logici alti a 5V, oppure devi utilizzare driver compatibili con la logica a 3,3V.

D: Perché ci sono due piedini di anodo comune?

R: I due piedini di anodo collegati internamente (1 e 11) consentono flessibilità nel routing del PCB e aiutano a distribuire la corrente totale dell'anodo, che può essere significativa quando tutti i segmenti sono accesi. Si raccomanda di collegarli entrambi all'alimentazione.

D: Qual è lo scopo del rapporto di accoppiamento dell'intensità luminosa?

R: Questo rapporto (massimo 2:1) garantisce che il segmento più debole in un dispositivo non sarà meno della metà luminoso rispetto al segmento più luminoso nelle stesse condizioni. Ciò assicura l'uniformità visiva del carattere, impedendo ad alcuni segmenti di apparire notevolmente più deboli di altri.

D: Come creo i caratteri?

R: Hai bisogno di una mappa dei caratteri o di una tabella dei font nel codice del tuo microcontrollore. Questa è una tabella di ricerca che definisce, per ogni carattere alfanumerico che desideri visualizzare, quale combinazione dei 17 segmenti (e DP) deve essere accesa (catodo portato a livello basso) quando l'anodo comune è alto.

8. Esempio di Applicazione Pratica

Scenario: Un Display per Timer Digitale.Un singolo LTP-22801JF può essere utilizzato per mostrare la cifra dei secondi su un grande timer di conto alla rovescia. Il microcontrollore ciclerebbe attraverso la visualizzazione dei numeri da 9 a 0. La progettazione coinvolgerebbe: 1) Fornire un'alimentazione stabile a 5V. 2) Posizionare una singola resistenza di limitazione della corrente sulla linea dell'anodo comune (piedini 1 e 11). 3) Collegare ciascuno dei 18 piedini del catodo (17 segmenti + DP) a un pin individuale di un microcontrollore o, più efficientemente, alle uscite di due registri a scorrimento seriale-in/parallelo-out a 8 bit per risparmiare pin I/O. 4) Programmazione del microcontrollore con i pattern dei segmenti per le cifre 0-9 e potenzialmente un due punti o altro simbolo utilizzando il DP. L'alta luminosità e la grande dimensione della cifra garantiscono che l'ora sia visibile da lontano.