Scheda Tecnica Display a Matrice di LED LTP-181FFM - Altezza 1.86 pollici (47.4mm) - Verde & Iper Rosso - Matrice 16x16 - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'LTP-181FFM è un modulo display a matrice di punti di medie dimensioni e bicolore, progettato per applicazioni che richiedono la visualizzazione chiara di informazioni alfanumeriche o simboliche. La sua funzione principale è fornire un'interfaccia di output visivo composta da diodi emettitori di luce (LED) indirizzabili singolarmente e disposti a griglia.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo dispositivo è progettato con diversi vantaggi chiave che lo rendono adatto ad applicazioni industriali, commerciali e di strumentazione. Presenta un'altezza carattere di 1.86 pollici (47.4 mm), che garantisce un'eccellente leggibilità a distanza. Il display offreelevata luminosità e alto contrasto, assicurando la visibilità anche in ambienti molto luminosi. Unampio angolo di visioneconsente di vedere le informazioni chiaramente da varie posizioni rispetto alla superficie del display.

Dal punto di vista dell'affidabilità, vanta lasolidità tipica della tecnologia LED, ovvero nessuna parte mobile e lunga durata operativa. Habassi requisiti di potenza, risultando energeticamente efficiente. Una caratteristica meccanica significativa è che i moduli sonoimpilabili sia verticalmente che orizzontalmente, permettendo la creazione di pannelli display più grandi o display multi-linea senza interfacciamenti complessi. I LED sono anchecategorizzati per intensità luminosa, garantendo una luminosità uniforme tra diverse unità e all'interno della matrice stessa, aspetto cruciale per un aspetto omogeneo.

Il mercato di riferimento include applicazioni come display per informazioni pubbliche, pannelli di controllo industriali, apparecchiature di test e misura, segnaletica per trasporti e qualsiasi sistema che richieda una presentazione di stato o dati robusta, affidabile e chiara.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

L'LTP-181FFM è un display a matrice di punti 16 righe per 16 colonne. Utilizza due diverse tecnologie a semiconduttore LED per la sua capacità bicolore.

2.1 Descrizione del Dispositivo e Tecnologia

I chip LED verdi sono realizzati inFosfuro di Gallio (GaP) su substrato GaP. I chip LED rossi utilizzano la tecnologiaFosfuro di Alluminio Indio Gallio (AlInGaP), specificatamente indicata come "Iper rosso", che denota alta efficienza e purezza nello spettro rosso. Questi chip rossi sono cresciuti su unsubstrato non trasparente di Arseniuro di Gallio (GaAs). Il display presenta unafaccia neraper migliorare il contrasto assorbendo la luce ambientale, e unapellicola diffusivaè aggiunta sopra i LED per fondere i singoli punti in un aspetto del carattere più uniforme, riducendo l'effetto "puntinato".

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza Media per Punto:Verde: 36 mW, Iper Rosso: 40 mW.
• Corrente Diretta di Picco per Punto:Verde: 100 mA, Iper Rosso: 90 mA.
• Corrente Diretta Media per Punto:Verde: 13 mA, Iper Rosso: 15 mA. Questo valore deve essere ridotto linearmente sopra i 25°C a un tasso di 0.17 mA/°C per il verde e 0.2 mA/°C per il rosso.
• Tensione Inversa per Punto:5 V per entrambi i colori.
• Intervallo di Temperatura Operativa e di Stoccaggio:-35°C a +85°C.
• Temperatura di Saldatura:260°C per 3 secondi, misurata a 1/16 di pollice (≈1.59 mm) sotto il piano di appoggio del package.

2.3 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione garantiti in condizioni di test specificate a T_A= 25°C.

2.3.1 Caratteristiche del LED Verde

• Intensità Luminosa Media (I_V):Tipica 1400 µcd, con un minimo di 500 µcd. Condizione di Test: Corrente di picco (I_p) = 35 mA, duty cycle 1/16.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):565 nm (Tipica). Condizione di Test: Corrente diretta (I_F) = 20 mA.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):30 nm (Tipica). I_F= 20 mA.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):569 nm (Tipica). I_F= 20 mA.
• Tensione Diretta (V_F) per Punto:Tipica 2.6 V (Max 3.7 V) a I_F=80mA; Tipica 2.1 V a I_F=20mA.
• Corrente Inversa (I_R) per Punto:Massimo 100 µA a V_R= 5V.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Massimo 1.6:1 tra due punti qualsiasi. I_p= 35 mA, duty 1/16.

2.3.2 Caratteristiche del LED Iper Rosso AlInGaP

• Intensità Luminosa Media (I_V):Tipica 1500 µcd, con un minimo di 500 µcd. Condizione di Test: I_p= 15 mA, duty cycle 1/16.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_p):650 nm (Tipica). I_F= 20 mA.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):35 nm (Tipica). I_F= 20 mA.
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):639 nm (Tipica). I_F= 20 mA.
• Tensione Diretta (V_F) per Punto:Tipica 2.8 V (Max 3.7 V implicito) a I_F=80mA; Tipica 2.6 V a I_F=20mA.
• Corrente Inversa (I_R) per Punto:Massimo 100 µA a V_R= 5V.
• Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (I_V-m):Massimo 1.6:1. I_p= 15 mA, duty 1/16.

Nota: Le misure di intensità luminosa utilizzano un sensore e un filtro che approssimano la curva di risposta fotopica dell'occhio CIE.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i LED sonocategorizzati per intensità luminosa. Questo è un processo di binning critico.

• Binning per Intensità Luminosa:Il rapporto di corrispondenza specificato di 1.6:1 massimo garantisce che all'interno di un singolo modulo display, nessun singolo punto LED sia più del 60% più luminoso del punto più debole nelle stesse condizioni di pilotaggio. Questo è essenziale per ottenere una luminosità uniforme tra i caratteri e su tutta l'area del display, prevenendo "punti caldi" o segmenti scuri.
• Lunghezza d'Onda:Sebbene siano forniti valori tipici per le lunghezze d'onda di picco (565nm, 650nm) e dominante (569nm, 639nm), la variazione di produzione è gestita per garantire che i colori verde e rosso rientrino in bande visive accettabili. I dati della larghezza a mezza altezza spettrale (30nm, 35nm) indicano la purezza del colore.
• Tensione Diretta:Gli intervalli specificati (es., 2.1V a 3.7V per il verde ad alta corrente) tengono conto della variazione naturale nella produzione dei semiconduttori. Il circuito di pilotaggio deve essere progettato per accogliere questo intervallo per garantire una luminosità uniforme.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento aCurve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche. Sebbene i grafici specifici non siano dettagliati nel testo fornito, le curve standard per tali dispositivi includono tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensione):Mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta per un singolo punto LED. È non lineare, con una tensione di soglia (circa 1.8-2.0V per questi colori) oltre la quale la corrente aumenta rapidamente con piccoli aumenti di tensione. Questa curva è cruciale per progettare il circuito di limitazione della corrente.
• Intensità Luminosa vs. Corrente Diretta (I_F):Mostra come l'output luminoso aumenta con la corrente. È generalmente lineare su un ampio intervallo ma satura a correnti molto elevate a causa degli effetti termici.
• Intensità Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra come l'output luminoso diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione del LED. Questa riduzione è direttamente correlata alla riduzione della corrente media specificata nei Valori Massimi Assoluti.
• Distribuzione Spettrale:Un grafico dell'intensità relativa rispetto alla lunghezza d'onda, che mostra le lunghezze d'onda di picco e dominante e la larghezza a mezza altezza spettrale, confermando le caratteristiche del colore.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni del Package

La scheda tecnica include un disegno meccanico dettagliato (non riprodotto qui). Le note chiave del disegno specificano chetutte le dimensioni sono in millimetri (mm)e latolleranza predefinita è ±0.25 mm (0.01 pollici)a meno che una nota specifica non indichi diversamente. Questo disegno definisce l'ingombro complessivo, le posizioni dei fori di montaggio, l'area visiva della matrice LED e la posizione precisa e il passo dei 48 piedini.

5.2 Collegamento dei Piedini e Schema Circuitale

Il dispositivo ha un package a doppia fila da 48 piedini. Il piedinatura è complessa a causa della matrice multiplexata 16x16. I piedini sono designati comeAnodo Comune per le RigheoCatodo per le Colonne, con piedini specifici per i LED Verdi e Rossi. Ad esempio, il Piede 3 è Catodo Colonna 1 per il Verde, mentre il Piede 11 è Catodo Colonna 1 per il Rosso. Questa disposizione permette al controller di selezionare una riga (applicando una tensione positiva al suo anodo comune) e poi illuminare specifici punti verdi o rossi in quella riga facendo passare corrente attraverso i corrispondenti piedini catodo di colonna.

Viene fatto riferimento a uno schema circuitale interno, che tipicamente mostrerebbe l'interconnessione di tutti i 256 LED (16x16), chiarendo quali anodi di riga e catodi di colonna controllano ogni specifico punto LED per entrambi i colori.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La guida principale fornita è ilprofilo di temperatura di saldatura: 260°C per 3 secondi, misurato a un punto 1/16 di pollice (1.59 mm) sotto il corpo del package. Questo è un punto di riferimento standard per la saldatura a onda o manuale per prevenire che il calore eccessivo danneggi i LED interni o il package plastico. Per la saldatura a rifusione, sarebbe applicabile un profilo standard senza piombo con una temperatura di picco intorno ai 260°C, ma il tempo specifico sopra il liquidus (TAL) dovrebbe essere controllato per rispettare la linea guida dei 3 secondi a livello del piedino.

La manipolazione dovrebbe seguire le precauzioni standard ESD (Scarica Elettrostatica) per dispositivi a semiconduttore. Lo stoccaggio dovrebbe avvenire nell'intervallo di temperatura specificato da -35°C a +85°C in un ambiente a bassa umidità.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Pannelli di Controllo Industriali:Visualizzazione dello stato della macchina, conteggi di produzione, codici di errore o valori di setpoint.
• Apparecchiature di Test e Misura:Visualizzazione di letture numeriche, unità di misura e indicatori di modalità.
• Display Informativi:In spazi pubblici per messaggi semplici, numeri di coda o orari dei trasporti.
• Sistemi Display Impilati:Più moduli possono essere combinati per mostrare messaggi di testo più lunghi, caratteri più grandi o dati multi-linea.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:È necessario un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o circuiti integrati driver dedicati per display LED (come MAX7219 o driver multiplexing simili) per gestire il multiplexing 16:1 (16 righe). Il driver deve fornire la corrente di picco necessaria per i punti selezionati (es., 80mA per punto, diviso per il duty cycle).
• Limitazione di Corrente:Resistenze di limitazione di corrente esterne o driver a corrente costante sono obbligatori per ogni colonna catodo (o gruppi di esse) per prevenire il superamento della Corrente Massima Assoluta e per impostare la luminosità desiderata. I calcoli devono utilizzare la V_Fmassima per garantire una corrente sicura in tutte le condizioni.
• Gestione Termica:Deve essere osservata la riduzione della corrente media con la temperatura. In alte temperature ambientali, il duty cycle di multiplexing o la corrente di picco potrebbero dover essere ridotti per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri e preservare la consistenza della luminosità.
• Angolo di Visione:L'ampio angolo di visione è vantaggioso ma dovrebbe essere considerato durante la progettazione dell'involucro meccanico per allinearsi con le posizioni previste degli osservatori.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto a display a matrice di punti monocromatici o più piccoli generici, l'LTP-181FFM offre vantaggi distinti:

• Capacità Bicolore:L'uso di LED Verdi dedicati e LED Iper Rossi AlInGaP ad alta efficienza permette una presentazione delle informazioni a due colori (es., verde per stato normale, rosso per allarmi/avvisi), migliorando la densità e la chiarezza delle informazioni.
• Altezza Carattere Elevata (1.86\"):Fornisce una leggibilità a lunga distanza superiore rispetto a matrici più piccole 5x7 o 8x8, occupando una nicchia tra indicatori piccoli e cartellonistica grande.
• Binning per Intensità:Il rapporto di corrispondenza dell'intensità garantito di 1.6:1 è un segno di qualità, assicurando un'uniformità di visualizzazione di livello professionale che display più economici e non binnati potrebbero non avere.
• Design Impilabile:Il design meccanico facilita il facile assemblaggio di display multi-modulo, una caratteristica non sempre presente nei display pensati per uso singolo.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D1: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda "di picco" e "dominante"?

R: La lunghezza d'onda di picco (λ_p) è la lunghezza d'onda alla quale la luce emessa ha la massima intensità. La lunghezza d'onda dominante (λ_d) è la lunghezza d'onda della luce monocromatica che corrisponde al colore percepito del LED. Per i LED, λ_dè spesso più rilevante per la percezione del colore umana.

D2: Perché la corrente di test per l'intensità luminosa è diversa per il Verde (35mA) e il Rosso (15mA)?

R: Questo riflette le diverse efficienze delle due tecnologie a semiconduttore. Il LED Iper Rosso AlInGaP è più efficiente, producendo la sua tipica intensità luminosa (1500 µcd) a una corrente di pilotaggio inferiore rispetto a quella necessaria al LED Verde GaP per la sua tipica intensità (1400 µcd).

D3: Come calcolo la resistenza in serie richiesta per una colonna?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F- V_{caduta_driver}) / I_F. Usa la V_Fmassima dalla scheda tecnica (es., 3.7V a 80mA per il verde) per garantire che la corrente non superi mai il limite anche con un LED a bassa V_F. Considera la caduta di tensione del transistor/MOSFET driver di colonna (V_{caduta_driver}). La corrente I_Fè la corrente di picco per punto desiderata (es., 80mA), ma ricorda che questa corrente è condivisa tra tutti i punti in una colonna che sono attivi durante la fetta temporale di una singola riga in un design multiplexato.

D4: Cosa significa "1/16 DUTY" nelle condizioni di test?

R: Indica che il display è pilotato in modalità multiplexata con un duty cycle di 1/16. Questo è standard per una matrice a 16 righe. Ogni riga è accesa solo per 1/16 del tempo totale del ciclo di refresh. L'intensità luminosa è misurata in questa condizione, che è come il display sarà utilizzato nella pratica. La corrente di picco durante il tempo di "on" è più alta della corrente media per compensare il basso duty cycle e ottenere la luminosità media desiderata.

10. Caso di Studio: Progettazione e Utilizzo

Scenario: Progettazione di un Display Contatore di Produzione Multi-Linea.

Un ingegnere necessita di un display per un reparto produttivo che mostri il conteggio di produzione corrente e l'obiettivo per una macchina. Sceglie due moduli LTP-181FFM impilati verticalmente.

Implementazione:Un singolo microcontrollore pilota entrambi i display. Il firmware gestisce una routine di multiplexing a 16 righe, aggiornando ogni riga sequenzialmente. Il modulo superiore visualizza "CONTO: [numero]" in verde. Il modulo inferiore visualizza "OBIETTIVO: [numero]" in verde. Se la macchina si ferma per un errore, la riga pertinente o un messaggio separato "ERRORE" può lampeggiare in rosso sul modulo corrispondente. Il design impilabile semplifica il montaggio meccanico. L'alta luminosità e l'ampio angolo di visione assicurano che le informazioni siano visibili agli operatori da vari punti del reparto. Il binning per intensità garantisce che entrambi i moduli abbiano un aspetto uniforme e coerente affiancati.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

L'LTP-181FFM opera sul principio delmultiplexing di matrice LED. Non è pratico avere 256 fili individuali (per una 16x16 monocromatica) o più per il bicolore. Invece, i LED sono disposti in una griglia in cui gli anodi di tutti i LED in una singola riga sono collegati insieme (Anodo Comune di Riga), e i catodi di tutti i LED in una singola colonna per un colore specifico sono collegati insieme (Catodo di Colonna).

Per illuminare un punto specifico (es., il punto verde alla Riga 5, Colonna 3), il controller esegue questi passaggi in rapida successione all'interno del ciclo di refresh: 1) Imposta l'Anodo Comune per la Riga 5 a una tensione positiva (es., +5V). 2) Collega il Catodo per la Colonna 3 (Verde) a massa (0V), completando il circuito e permettendo alla corrente di fluire attraverso quel specifico LED verde. Tutte le altre righe sono spente, e tutte le altre linee di colonna sono mantenute alte (circuito aperto). Scansionando tutte le 16 righe molto rapidamente (es., a 100Hz o più), la persistenza della visione crea l'illusione che tutti i punti desiderati nella matrice 16x16 siano accesi simultaneamente. La capacità bicolore aggiunge semplicemente un set separato di piedini catodo per i LED rossi, che sono controllati indipendentemente.

12. Tendenze Tecnologiche

Sebbene l'LTP-181FFM utilizzi le consolidate tecnologie GaP (Verde) e AlInGaP (Rosso), il campo più ampio dei display LED è in evoluzione. Le tendenze includono:

• Materiali a Maggiore Efficienza:Il passaggio da AlInGaP su GaAs a strutture ancora più efficienti o l'uso di materiali basati su InGaN per LED rossi (sebbene impegnativo) per migliorare l'efficienza e la gamma di colori.
• Driver Integrati:I nuovi moduli display spesso incorporano il circuito integrato driver di multiplexing e talvolta persino un'interfaccia microcontrollore (come I2C o SPI) direttamente sul PCB del modulo, semplificando significativamente il design del circuito esterno rispetto a matrici LED nude come l'LTP-181FFM.
• Tecnologia a Montaggio Superficiale (SMT):Molte moderne matrici LED utilizzano LED e package SMT, permettendo un profilo più basso, assemblaggio automatizzato e potenzialmente una risoluzione più alta. Il design a foro passante dell'LTP-181FFM è robusto e adatto ad applicazioni in cui potrebbe avvenire saldatura manuale o riparazione.
• Matrici RGB a Colori Completi:Per applicazioni più avanzate grafiche o di testo multi-colore, le matrici con LED rossi, verdi e blu (RGB) integrati in ogni pixel stanno diventando più comuni, sebbene richiedano elettronica di pilotaggio più complessa.

L'LTP-181FFM rappresenta una soluzione affidabile e ad alte prestazioni nella sua classe, bilanciando dimensioni, luminosità, funzionalità bicolore e flessibilità di progettazione per un'ampia gamma di applicazioni di display embedded.