Ficha Técnica do Display de Matriz de Pontos LED LTP-747KY - Altura do Dígito de 0,7 Polegadas - Amarelo Âmbar AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 25mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-747KY é um módulo compacto e de alto desempenho de display LED de matriz de pontos 5 x 7, projetado para aplicações que requerem saída clara e legível de caracteres alfanuméricos ou simbólicos. A sua função principal é fornecer informação visual em dispositivos eletrónicos. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da avançada tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED, que oferece eficiência e pureza de cor superiores em comparação com tecnologias mais antigas, como o GaAsP padrão. O mercado-alvo inclui painéis de controlo industrial, instrumentação, equipamento médico, eletrónica de consumo e qualquer sistema embebido que necessite de um display de informação fiável e de baixo consumo.

O display apresenta uma altura de dígito de 0,7 polegadas (17,22mm), proporcionando excelente legibilidade. Caracteriza-se por segmentos uniformes e contínuos, garantindo uma aparência de carácter consistente e profissional. Os principais pontos de venda destacados na ficha técnica são o seu baixo requisito de potência, alto brilho e contraste, amplo ângulo de visão e fiabilidade de estado sólido, o que se traduz numa longa vida operacional e durabilidade em vários ambientes.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Características Optoeletrónicas

O desempenho optoeletrónico é central para a funcionalidade do display. Medido a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C, os parâmetros-chave são:

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Este parâmetro define o brilho percebido de cada ponto aceso. O valor típico é de 3400 µcd (microcandelas) sob uma condição de teste de I_P=32mA com um ciclo de trabalho de 1/16. O mínimo especificado é de 1650 µcd. A utilização de um ciclo de trabalho de 1/16 para medição é padrão para displays multiplexados e indica a corrente de pico durante o seu intervalo de tempo ativo.
• Características do Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):595 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência ótica de saída é máxima, situando-o firmemente na região amarelo-âmbar do espectro visível.
  • Comprimento de Onda Dominante (λ_d):592 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor corresponde à cor percebida do LED pelo olho humano, ligeiramente inferior ao comprimento de onda de pico.
  • Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. Isto indica a pureza espectral ou a dispersão da luz emitida em torno do comprimento de onda de pico. Um valor de 15 nm é relativamente estreito, contribuindo para uma cor amarelo-âmbar saturada e pura.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Máximo 2:1. Este é um parâmetro crítico para a uniformidade do display. Especifica que o brilho do ponto mais fraco na matriz não será inferior a metade do brilho do ponto mais brilhante, garantindo uma aparência consistente em todos os segmentos de um carácter.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação para uso seguro e fiável.

• Tensão Direta por Ponto (V_F):Tipicamente 2,6V, com um máximo de 2,6V a uma corrente direta (I_F) de 20mA. O mínimo é de 2,05V. Esta tensão é relativamente baixa, contribuindo para a alegação de baixo consumo de energia.
• Corrente Reversa por Ponto (I_R):Máximo 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Isto indica o nível de corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.
• Especificações de Corrente:
  • Corrente Direta de Pico por Ponto:60 mA (máximo absoluto).
  • Corrente Direta Média por Ponto:13 mA (máximo absoluto a 25°C). Esta especificação derrete linearmente a 0,17 mA/°C acima de 25°C, o que significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura sobe para evitar sobreaquecimento.
• Dissipação de Potência Média por Ponto:25 mW (máximo absoluto). Esta é a potência máxima que cada ponto LED individual pode dissipar com segurança na forma de calor.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

Estes parâmetros garantem a robustez do dispositivo em diferentes condições de operação.

• Intervalo de Temperatura de Operação:-35°C a +85°C. Esta ampla gama torna-o adequado para uso em ambientes adversos, desde frio congelante até ambientes industriais quentes.
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma especificação padrão para processos de soldadura por onda ou por refluxo.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões Físicas

A ficha técnica inclui um desenho detalhado das dimensões do encapsulamento. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. O tamanho total, o espaçamento dos pinos e as dimensões da janela dos segmentos são definidos neste desenho, o que é crucial para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso) e integração mecânica no invólucro de um produto.

3.2 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 12 pinos. A pinagem é a seguinte: Pino 1 (Ânodo Coluna 1), Pino 2 (Cátodo Linha 3), Pino 3 (Ânodo Coluna 2), Pino 4 (Cátodo Linha 5), Pino 5 (Cátodo Linha 6), Pino 6 (Cátodo Linha 7), Pino 7 (Ânodo Coluna 4), Pino 8 (Ânodo Coluna 5), Pino 9 (Cátodo Linha 4), Pino 10 (Ânodo Coluna 3), Pino 11 (Cátodo Linha 2), Pino 12 (Cátodo Linha 1).

É fornecido um diagrama do circuito interno, que mostra o arranjo em matriz dos 35 LEDs (5 colunas x 7 linhas). Cada coluna tem uma ligação de ânodo comum, e cada linha tem uma ligação de cátodo comum. Esta estrutura de matriz é fundamental para a multiplexagem, permitindo o controlo de 35 pontos individuais com apenas 12 pinos, reduzindo significativamente as linhas de I/O do microcontrolador necessárias.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas/óticas. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tal dispositivo incluiriam tipicamente:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Este gráfico mostra a relação não linear entre a tensão aplicada ao LED e a corrente resultante. É essencial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Esta curva ilustra como o brilho do LED muda com a corrente de acionamento. É tipicamente linear numa gama, mas satura a correntes mais elevadas.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico demonstra a derrega térmica da saída de luz. À medida que a temperatura aumenta, a eficiência luminosa de um LED geralmente diminui.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a curva em forma de sino centrada em torno de 595 nm com a largura a meia altura especificada de 15 nm.

Estas curvas são vitais para os engenheiros otimizarem as condições de acionamento para o brilho, eficiência e longevidade desejados sob temperaturas de operação específicas.

5. Sugestões de Aplicação

5.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTP-747KY é ideal para aplicações que requerem displays numéricos multidígito compactos ou alfanuméricos limitados. Exemplos incluem:

• Equipamento de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação para exibição de leituras.
• Controlos Industriais:Medidores de painel para temperatura, pressão, caudal ou exibição de variáveis de processo em máquinas.
• Eletrónica de Consumo:Display para equipamento de áudio (ex., frequência de sintonizador), eletrodomésticos ou brinquedos eletrónicos mais antigos.
• Dispositivos Médicos:Displays simples de parâmetros em monitores ou equipamento de diagnóstico onde a fiabilidade é primordial.

5.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Devido à sua configuração em matriz, o display deve ser multiplexado. Isto requer um microcontrolador ou um CI driver dedicado capaz de varrer as colunas e linhas a uma frequência suficientemente alta (tipicamente >100Hz) para evitar cintilação visível. Cada ânodo de coluna é acionado sequencialmente enquanto os cátodos de linha apropriados são colocados em nível baixo para acender os pontos desejados.
• Limitação de Corrente:Resistências limitadoras de corrente externas são obrigatórias para cada linha de coluna ou linha (dependendo da topologia de acionamento) para garantir que a corrente direta por ponto não exceda as especificações máximas absolutas, especialmente a corrente de pico. Os cálculos devem considerar o ciclo de trabalho da multiplexagem (ex., 1/5 para uma matriz de 5 colunas).
• Dissipação de Potência:A dissipação de potência total do display deve ser calculada com base no número de pontos acesos simultaneamente, na tensão direta e na corrente. Garanta uma gestão térmica adequada se operar perto das especificações máximas ou em altas temperaturas ambientes.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico para aplicações onde o display pode ser visto a partir de posições fora do eixo.

6. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador do LTP-747KY é a sua utilização da tecnologia LED AlInGaP num substrato de GaAs não transparente. Em comparação com os LEDs vermelhos GaAsP mais antigos, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, o que significa uma saída mais brilhante para a mesma potência de entrada elétrica. A cor amarelo-âmbar (592-595 nm) proporciona excelente visibilidade e é frequentemente considerada mais suave para os olhos do que o vermelho puro em condições de pouca luz. A face cinza com pontos brancos melhora o contraste, reduzindo a luz ambiente refletida das áreas não ativas do display, melhorando ainda mais a legibilidade. A categorização da intensidade luminosa ("binned") garante um nível mínimo de brilho previsível, o que é uma vantagem sobre peças não categorizadas, onde o brilho pode variar mais amplamente.

7. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Por que a especificação de corrente direta média (13mA) é inferior à corrente da condição de teste (20mA para V_F)?

R: A condição de teste de 20mA é um ponto padrão para medir parâmetros como a tensão direta. A especificação de máximo absoluto de 13mA é a maior corrente contínua permitida por ponto em condições normais de operação para garantir fiabilidade a longo prazo e permanecer dentro dos limites de dissipação de potência. Numa aplicação multiplexada, a corrente instantânea durante o intervalo de tempo ativo pode ser maior (ex., 32mA conforme o teste de I_V), mas a média durante um ciclo completo não deve exceder 13mA.

P: O que significa "Ciclo de Trabalho 1/16" na condição de teste de intensidade luminosa?

R: Indica que o display foi acionado num modo multiplexado onde cada ponto específico está apenas ativamente alimentado durante 1/16 do tempo total do ciclo de varredura. A intensidade luminosa é medida durante esse pulso ativo. Isto simula as condições reais de operação para um display multiplexado.

P: Como interpreto a Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa de 2:1?

R: Este é um parâmetro de controlo de qualidade. Significa que, dentro de uma única unidade de display, o ponto mais fraco será pelo menos metade do brilho do ponto mais brilhante. Uma taxa mais baixa (mais próxima de 1:1) indica melhor uniformidade. Uma taxa de 2:1 é aceitável para muitas aplicações, garantindo que os caracteres apareçam uniformemente iluminados.

8. Caso Prático de Projeto e Utilização

Considere projetar um simples medidor de temperatura de 4 dígitos usando o LTP-747KY. Seria necessário um microcontrolador para ler um sensor de temperatura, converter o valor para BCD (Decimal Codificado em Binário) ou um mapa de fontes personalizado e acionar o display. Como o LTP-747KY é um módulo de dígito único, quatro unidades seriam colocadas lado a lado. O microcontrolador precisaria de pelo menos 12 pinos de I/O para controlar um display diretamente. Para controlar quatro displays de forma eficiente (48 pinos), um esquema de multiplexagem seria expandido: as linhas de coluna de todos os quatro displays poderiam ser ligadas em paralelo, e seriam necessárias linhas de controlo de linha separadas para cada display, ou vice-versa, usando uma combinação de seleção de coluna e dígito (módulo). Alternativamente, CIs drivers de LED dedicados com interfaces seriais (como SPI ou I2C) simplificariam muito o projeto, reduzindo a contagem de pinos do microcontrolador e a complexidade do software. As resistências limitadoras de corrente devem ser calculadas com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED e na corrente média desejada por ponto, considerando o ciclo de trabalho da multiplexagem (ex., se varrer 4 dígitos, o ciclo de trabalho por dígito é 1/4).

9. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTP-747KY opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo (cerca de 2V para AlInGaP) é aplicada, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa onde se recombinam. Nos LEDs AlInGaP, esta recombinação liberta energia principalmente na forma de fotões (luz) com um comprimento de onda correspondente à energia da banda proibida do material, que é projetada para estar na gama amarelo-âmbar (aproximadamente 595 nm). O arranjo em matriz 5x7 é uma implementação prática para formar caracteres. Ao acender seletivamente pontos específicos dentro desta grelha, qualquer numeral, letra ou símbolo simples pode ser exibido. A configuração de matriz de ânodo comum, cátodo comum é um desenho topológico que minimiza o número de pinos de ligação necessários, tornando o encapsulamento mais pequeno e mais barato de interfacear.

10. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora displays discretos de matriz de pontos 5x7 como o LTP-747KY permaneçam relevantes para projetos específicos, sensíveis ao custo ou legados, a tendência mais ampla na tecnologia de display mudou para soluções integradas. As aplicações modernas usam frequentemente OLEDs gráficos, LCDs TFT ou painéis de matriz LED maiores e de maior densidade que oferecem capacidades gráficas completas, uma gama de cores mais ampla e uma interface mais fácil através de barramentos digitais padrão. No entanto, para aplicações que requerem apenas saída de caracteres simples, brilhante, altamente fiável e de baixo consumo em ambientes potencialmente adversos, os módulos discretos de matriz de pontos LED oferecem vantagens distintas. A tecnologia AlInGaP aqui utilizada representa um sistema de material maduro e altamente eficiente para LEDs vermelhos, laranja, âmbar e amarelos. Os desenvolvimentos futuros na tecnologia de display focam-se na miniaturização (micro-LEDs), substratos flexíveis e eficiências ainda mais elevadas, mas os princípios fundamentais de operação e as considerações de projeto para acionar displays de matriz permanecem amplamente consistentes.