Scheda Tecnica Display a Matrice di LED LTP-22157M - Altezza 2.2 pollici (57.22mm) - Matrice 5x7 - LED Arancione-Rosso e Verde - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTP-22157M è un modulo display monocromatico a matrice di punti, progettato per la visualizzazione di caratteri alfanumerici. La sua funzione principale è fornire un'interfaccia di output visivo illuminando uno specifico pattern di LED all'interno di una griglia di 5 colonne per 7 righe. Il dispositivo integra due diverse tecnologie di chip LED in un unico package: LED arancione-rosso e LED verde. Questa capacità a due colori, sebbene non consenta il multi-colore per singolo punto, permette la selezione del colore a livello di modulo o semplici schemi di indicazione a due stati. Il display presenta un frontale grigio con punti bianchi, che migliora il contrasto e la leggibilità in varie condizioni di illuminazione. La sua applicazione principale è in apparecchiature industriali, strumentazione, terminali di vendita e altri sistemi embedded che richiedono una semplice e affidabile lettura di caratteri.

Il vantaggio fondamentale di questo display risiede nella sua costruzione a stato solido, che offre un'elevata affidabilità e una lunga durata operativa rispetto a tecnologie obsolete come i display a filamento. Richiede una potenza relativamente bassa ed è progettato per una facile integrazione elettrica, essendo compatibile con i codici carattere standard ASCII ed EBCDIC. Il design meccanico consente l'impilamento orizzontale, permettendo la creazione di display multi-carattere.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Ottiche

Le prestazioni ottiche sono specificate separatamente per gli elementi LED verde e arancione-rosso. Per iLED Verdi, l'intensità luminosa media tipica è di 4800 µcd quando pilotati con una corrente di picco (Ip) di 80mA e un duty cycle di 1/16. La lunghezza d'onda dominante (λd) è tipicamente di 569 nm, e la lunghezza d'onda di picco di emissione (λp) è di 565 nm, collocandola nella regione del verde puro dello spettro. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 30 nm, indicando una banda di emissione moderatamente stretta.

Per iLED Arancione-Rossi, l'intensità luminosa media tipica è anch'essa di 4800 µcd nelle stesse condizioni di pilotaggio (80mA, duty cycle 1/16). La lunghezza d'onda dominante è tipicamente di 621 nm, e il picco di emissione è a 630 nm, caratterizzando il suo colore arancione-rosso. La semilarghezza della linea spettrale è più ampia, pari a 40 nm. Un parametro chiave per l'uniformità del display è il Rapporto di Corrispondenza dell'Intensità Luminosa (IV-m), specificato come massimo 2:1. Ciò significa che l'intensità del punto più debole nell'array non sarà inferiore alla metà dell'intensità del punto più luminoso nelle stesse condizioni di test (IF=10mA), garantendo un'accettabile coerenza visiva sul carattere.

2.2 Parametri Elettrici

Le caratteristiche elettriche definiscono i limiti operativi e le prestazioni tipiche. IValori Massimi Assolutisono identici per entrambi i colori: la dissipazione di potenza media per punto è di 36 mW, la corrente diretta di picco per punto è di 100 mA, e la corrente diretta media per punto deve essere ridotta linearmente da 13 mA a 25°C di 0.17 mA/°C. La tensione inversa massima per segmento è di 5V. Superare questi valori può causare danni permanenti.

LeCaratteristiche Elettriche Tipichemostrano la tensione diretta (VF). Per i LED Verdi, VF è tipicamente 2.6V a 20mA e 3.7V a 80mA. Per i LED Arancione-Rossi, VF è tipicamente 2.6V a 20mA e 3.4V a 80mA. La corrente inversa (IR) per qualsiasi punto è al massimo di 100 µA a VR=5V. Questi valori sono critici per progettare il circuito di limitazione di corrente e l'alimentazione.

3. Caratteristiche Termiche

Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa da -35°C a +85°C e un identico intervallo di temperatura di stoccaggio. La curva di derating per la corrente diretta media è una specifica termica diretta; man mano che la temperatura ambiente sale sopra i 25°C, la corrente continua ammissibile deve essere ridotta per prevenire surriscaldamento e degradazione accelerata. La temperatura di saldatura è specificata come massimo 260°C per un massimo di 3 secondi, misurata 1.6mm sotto il piano di appoggio, il che è cruciale per i processi di assemblaggio PCB.

4. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che il dispositivo ècategorizzato per intensità luminosa. Ciò implica che le unità vengono ordinate (binnate) in base alla loro emissione luminosa misurata. Sebbene codici bin specifici non siano forniti in questo documento, un tale sistema garantisce che i progettisti possano selezionare display con una luminosità minima garantita o un intervallo di luminosità ristretto, il che è importante per la coerenza del prodotto, specialmente quando vengono utilizzati più display affiancati. Non vi è menzione di binning per tensione o lunghezza d'onda in questa scheda tecnica; le lunghezze d'onda dominanti/di picco sono fornite come valori tipici.

5. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento aCurve Tipiche delle Caratteristiche Elettriche/Ottiche. Sebbene le curve specifiche non siano dettagliate nel testo fornito, tali grafici tipicamente inclusi nelle schede tecniche complete illustrerebbero la relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF), la relazione tra corrente diretta e intensità luminosa e la variazione di questi parametri con la temperatura ambiente. Analizzare queste curve consente ai progettisti di ottimizzare la corrente di pilotaggio per la luminosità e l'efficienza desiderate e di comprendere come le prestazioni cambieranno nell'intervallo di temperatura operativa.

6. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

Il display ha un'altezza della matrice di 2.2 pollici (57.22 mm). Le dimensioni del package sono fornite in un disegno con tutte le unità in millimetri e tolleranze standard di ±0.25 mm salvo diversa indicazione. Il dispositivo presenta una configurazione a 18 pin. Il piedinamento è chiaramente definito: i Pin 1-4 e 9-12 sono le righe anodo (1-7). I Pin 5-9 sono le colonne catodo per i LED Verdi (colonne 1-5). I Pin 13-17 sono le colonne catodo per i LED Arancione-Rossi (colonne 5-1, in ordine inverso). Il Pin 18 non è connesso. Questa disposizione facilita il pilotaggio multiplexato, in cui un controller attiva sequenzialmente ogni riga (anodo) fornendo i dati di colonna (catodo) per quella riga.

7. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida chiave per l'assemblaggio è il profilo di temperatura di saldatura: il corpo del componente non deve essere esposto a temperature superiori a 260°C per più di 3 secondi durante la rifusione o la saldatura a onda. Il punto di misurazione è a 1.6mm (1/16 di pollice) sotto il piano di appoggio, che corrisponde approssimativamente alla superficie del PCB. Dovrebbero essere osservate le precauzioni standard ESD (scarica elettrostatica) durante la manipolazione, poiché i LED sono sensibili all'elettricità statica. Per lo stoccaggio, l'intervallo consigliato è da -35°C a +85°C in un ambiente a bassa umidità.

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo display è ideale per applicazioni che richiedono letture alfanumeriche semplici e a basso costo. Esempi includono: display di stato su pannelli di controllo industriali, letture di base su apparecchiature di test e misurazione, semplici messaggi su elettrodomestici e indicatori basati su caratteri in sistemi legacy o sensibili ai costi. La caratteristica di impilabilità orizzontale consente la creazione di display multi-cifra per contatori, timer o presentazioni di dati di base.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Circuito di Pilotaggio:Il display richiede un circuito driver di multiplexing esterno. Ogni punto LED è indirizzato dalla sua riga (anodo) e colonna (catodo). Il driver deve fornire una corrente di picco sufficiente (fino ai 80mA nominali per la massima luminosità) in brevi impulsi, poiché la corrente media è limitata dal duty cycle. Resistenze di limitazione della corrente corrette o driver a corrente costante sono essenziali per ogni linea catodo per impostare la corrente e proteggere i LED.

Interfaccia Microcontrollore:Il multiplexing può essere gestito da un microcontrollore con un numero sufficiente di pin I/O o tramite circuiti integrati driver dedicati per display (es. MAX7219). La frequenza di refresh deve essere abbastanza alta (tipicamente >60Hz) per evitare sfarfallio visibile.

Selezione del Colore:Il progettista deve scegliere di utilizzare i LED verdi o quelli arancione-rossi collegandosi ai corrispondenti pin catodo. Non possono essere mescolati a livello di singolo punto.

Angolo di Visione:La scheda tecnica menziona un "ampio angolo di visione", ma non specifica un valore. Per applicazioni critiche riguardo all'angolo di visione, questo dovrebbe essere verificato o testato.

9. Confronto Tecnico

Rispetto ai moderni display OLED grafici o TFT, questa matrice di punti è fortemente limitata in risoluzione, capacità di colore e densità di informazioni. I suoi vantaggi sonoestrema semplicità, robustezza, ampio intervallo di temperatura operativa, basso costo ed elevata luminosità. Rispetto ad altri display a matrice di LED della stessa epoca, il suo differenziatore chiave è l'inclusione di due distinti colori LED in un unico package, offrendo flessibilità di progettazione. L'altezza del carattere di 2.2 pollici è relativamente grande, rendendolo adatto per applicazioni in cui la leggibilità a distanza è importante.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare sia i LED rossi che quelli verdi contemporaneamente per creare il giallo?

R: No. I LED arancione-rosso e verde sono chip separati collegati a pin catodo diversi per ogni colonna. Puoi abilitare solo un set di colori per l'intero display alla volta. Non puoi mescolare i colori per punto.

D: Cosa significa "Duty 1/16" nella condizione di test dell'intensità luminosa?

R: Significa che il LED viene acceso a impulsi per 1/16 del tempo totale del ciclo. L'intensità luminosa specificata (4800 µcd) è l'intensità media sull'intero ciclo. L'intensità istantanea di picco durante il tempo di accensione è molto più alta. Questo è standard per i display multiplexati.

D: Come calcolo la resistenza di limitazione della corrente richiesta?

R: Usa la formula: R = (Vcc - VF - Vdrop) / IF. Dove Vcc è la tua tensione di alimentazione, VF è la tensione diretta del LED dalla scheda tecnica (usa il valore massimo per sicurezza, es. 3.7V per il verde a 80mA), Vdrop è qualsiasi caduta di tensione sul transistor di pilotaggio e IF è la corrente diretta desiderata (es. 20mA per una luminosità inferiore). Assicurati che la potenza nominale del resistore sia sufficiente: P = IF^2 * R.

D: Il piedinamento mostra che le colonne catodo per il rosso e il verde sono in ordine inverso. È un errore?

R: No. Questa è la connessione dei pin documentata. Lo schema circuitale interno (riferito nella scheda tecnica) mostrerebbe come anodi e catodi sono interconnessi. Il progettista deve seguire questo piedinamento precisamente quando progetta il PCB e scrive il software di pilotaggio.

11. Caso d'Uso Pratico

Caso: Lettura di un Controllore di Temperatura Industriale.Un sistema monitora la temperatura di un forno e deve visualizzarla su un pannello visibile da diversi metri di distanza. Vengono utilizzati due display LTP-22157M, impilati orizzontalmente. Il microcontrollore legge un sensore di temperatura, converte il valore in caratteri ASCII e pilota i display tramite una routine di multiplexing. Vengono scelti i LED arancione-rossi per la loro elevata visibilità. La corrente di pilotaggio è impostata a 60mA per punto con un duty cycle di 1/8, fornendo numeri luminosi e chiari che soddisfano il requisito di intensità. Il progetto sfrutta l'ampio intervallo di temperatura operativa per garantire l'affidabilità all'interno dell'involucro industriale.

12. Introduzione al Principio

Un display a matrice di punti 5x7 è una griglia di 35 LED indirizzabili indipendentemente. Per visualizzare un carattere, viene illuminato uno specifico pattern di questi punti. A causa delle limitazioni dei pin, i LED non sono cablati individualmente. Invece, sono disposti in unaconfigurazione a matrice. Tutti i LED nella stessa riga condividono una connessione anodo comune, e tutti i LED nella stessa colonna condividono una connessione catodo comune (per un dato colore). Per accendere un punto specifico, la sua corrispondente linea di riga viene portata alta (anodo attivato) e la sua linea di colonna viene portata bassa (catodo attivato). Per visualizzare un carattere completo, il controller cicla rapidamente attraverso ogni riga (1-7), attivandola mentre fornisce i dati del pattern per quella riga sulle cinque linee di colonna. Questa tecnica di multiplexing consente il controllo di 35 punti con soli 12 pin (7 righe + 5 colonne).

13. Tendenze di Sviluppo

Display come il LTP-22157M rappresentano una tecnologia matura e legacy. La tendenza nei display alfanumerici si è spostata versomaggiore integrazione e intelligenza. I moduli moderni spesso includono il circuito integrato driver, il controller e talvolta persino una libreria di font all'interno del package del display, comunicando tramite interfacce seriali semplici (I2C, SPI). Ciò riduce drasticamente la complessità di progettazione per l'ingegnere di sistema. Inoltre, c'è una tendenza versocapacità multi-colore e grafiche completein package di dimensioni simili, come i display OLED, che possono mostrare grafica personalizzata, più righe di testo e colori variati. Tuttavia, per applicazioni che richiedono luminosità molto elevata, estrema robustezza ambientale, il costo più basso possibile o una semplice sostituzione in progetti esistenti, i tradizionali display a matrice di LED come questo rimangono una soluzione valida e affidabile.