Folha de Dados do Display de Matriz de Pontos LED LTP-747KA - Altura do Dígito 0,7 Polegadas (17,22mm) - Cor Laranja-Avermelhada - Tecnologia AlInGaP - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-747KA é um módulo de display alfanumérico de dígito único com matriz de pontos 5 x 7. Sua função principal é fornecer uma saída visual clara e brilhante para caracteres e símbolos em diversas aplicações eletrónicas. O componente central deste display é o uso do material semicondutor avançado Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips dos díodos emissores de luz (LED), responsáveis por gerar a característica luz laranja-avermelhada. Esta tecnologia de material é conhecida pela sua alta eficiência e boas características de desempenho.

O dispositivo é construído com um painel frontal cinza e apresenta pontos ou segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade dos elementos iluminados contra o fundo. O display é categorizado com base na sua intensidade luminosa, ou seja, as unidades são classificadas ou separadas de acordo com a sua saída de luz medida para garantir consistência dentro de faixas especificadas para aplicações que requerem uniformidade de brilho.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos especificados na folha de dados.

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a função do display. Os parâmetros-chave são medidos sob condições de teste específicas, tipicamente a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Esta é a medida do poder percebido da luz emitida por um único ponto. O valor típico é 3400 microcandelas (µcd), com um mínimo de 1650 µcd, quando alimentado com uma corrente de pico (I_P) de 32mA a um ciclo de trabalho de 1/16. O ciclo de trabalho de 1/16 é um esquema de multiplexagem comum para displays de matriz de pontos, onde cada linha fica ativa apenas 1/16 do tempo para gerir potência e calor.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):O comprimento de onda no qual o espectro de emissão do LED está na sua intensidade máxima. Para o LTP-747KA, este valor é tipicamente 621 nanómetros (nm), colocando-o firmemente na região laranja-avermelhada do espectro de luz visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Este é de 615 nm, que é o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida pelo olho humano. É ligeiramente diferente do comprimento de onda de pico devido à forma do espectro de emissão do LED.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Este parâmetro, tipicamente 18 nm, indica a largura do espectro de emissão na metade da sua intensidade máxima. Uma largura a meia altura mais estreita indica uma cor mais espectralmente pura e saturada.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Especificada como um máximo de 2:1, esta taxa define a variação permitida no brilho entre os pontos mais brilhantes e mais fracos do display. Uma taxa mais baixa indica melhor uniformidade.

2.2 Características Elétricas

Compreender o comportamento elétrico é crucial para um projeto de circuito adequado e para garantir a fiabilidade a longo prazo.

• Tensão Direta por Ponto (V_F):A queda de tensão através de um LED quando ele está a conduzir corrente. O valor típico é 2,6V com um máximo de 2,6V a uma corrente direta (I_F) de 20mA. O mínimo é listado como 2,05V. Esta faixa deve ser considerada ao projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa por Ponto (I_R):A pequena quantidade de corrente que flui quando uma tensão reversa é aplicada. É especificada como um máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Exceder a tensão reversa máxima absoluta pode causar danos.
• Corrente Direta Média por Ponto:A corrente contínua DC máxima recomendada para operação fiável é de 13 mA. Isto é distinto da corrente de pico usada na operação multiplexada.
• Corrente Direta de Pico por Ponto:A corrente instantânea máxima que um ponto pode suportar, especificada como 90 mA. Em aplicações multiplexadas, a corrente instantânea pode ser maior do que a corrente média, mas não deve exceder esta classificação de pico.

2.3 Valores Máximos Absolutos e Considerações Térmicas

Estas classificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência Média por Ponto:A potência máxima que pode ser dissipada continuamente por um único ponto LED é de 33 mW. Exceder isto pode levar a sobreaquecimento e redução da vida útil.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:O dispositivo é classificado para funcionar em temperaturas ambientes de -35°C a +85°C. Também pode ser armazenado dentro desta mesma faixa de temperatura.
• Redução de Corrente (Derating):A corrente direta média deve ser reduzida linearmente acima de 25°C a uma taxa de 0,17 mA por grau Celsius. Esta é uma regra de projeto crítica para prevenir fuga térmica (thermal runaway) em temperaturas ambientes mais elevadas.
• Temperatura de Soldagem:Durante a soldagem por onda ou reflow, a temperatura num ponto 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento não deve exceder 260°C por mais de 3 segundos. Isto previne danos ao chip interno e às ligações dos fios (wire bonds).

3. Sistema de Categorização e Binning

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa". Isto implica um processo de binning.

• Binning por Intensidade Luminosa:Após a fabricação, os displays individuais são testados e classificados em diferentes bins com base na sua saída de luz medida. Isto garante que os clientes recebam produtos com níveis de brilho consistentes. A folha de dados fornece os valores mín/típ/máx (1650/3400 µcd), mas códigos de bin ou categorias específicas não são detalhados neste excerto. Na prática, a informação de encomenda especificaria o bin de intensidade desejado.
• Binning por Comprimento de Onda/Cor:Embora não seja explicitamente mencionado para o comprimento de onda nesta folha, é prática comum dos fabricantes de LED classificar os dispositivos por comprimento de onda dominante ou de pico para garantir consistência de cor, especialmente em displays com múltiplas unidades. Os valores típicos apertados para λ_p(621 nm) e λ_d(615 nm) sugerem uma boa uniformidade de cor inerente do material AlInGaP.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir o seu conteúdo padrão e significado.

• Curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (I_F-V_F):Este gráfico mostra a relação não linear entre a corrente através do LED e a tensão através dele. É essencial para projetar o circuito de acionamento correto. A curva mostrará uma tensão de "joelho" (em torno dos típicos 2,6V) após a qual a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão.
• Curva Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_V-I_F):Este gráfico ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É tipicamente linear numa faixa, mas saturará em correntes muito altas. Ajuda a determinar o ponto de operação para o brilho desejado.
• Curva Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_A):Isto mostra a diminuição na saída de luz à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Quantifica o efeito de redução térmica (thermal derating) e é crítico para aplicações que operam em temperaturas elevadas.
• Curva de Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a curva em forma de sino centrada em torno de 621 nm com uma largura a meia altura de 18 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O display tem uma altura de dígito de 0,7 polegadas, o que equivale a 17,22 milímetros. O desenho das dimensões do encapsulamento (referenciado mas não mostrado no texto) detalharia o comprimento total, largura, altura, espaçamento dos terminais e arranjo dos segmentos. As tolerâncias para todas as dimensões são especificadas como ±0,25 mm (0,01 polegadas), salvo indicação em contrário. Este nível de precisão é importante para o encaixe mecânico numa placa de circuito impresso (PCB).

5.2 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem 12 pinos. A pinagem é claramente definida: Pino 1: Ânodo para a Coluna 1, Pino 2: Cátodo para a Linha 3, Pino 3: Ânodo para a Coluna 2, e assim por diante. O diagrama do circuito interno mostra uma configuração de cátodo comum para as linhas. Isto significa que cada uma das 7 linhas está ligada aos cátodos de todos os 5 LEDs nessa linha. As 5 linhas de coluna estão ligadas aos ânodos dos LEDs em cada coluna. Este arranjo matricial permite o controlo de 35 pontos individuais (5x7) com apenas 12 pinos (5+7), usando técnicas de multiplexagem.

5.3 Identificação da Polaridade

Embora não seja explicitamente mostrado no texto, a numeração dos pinos e o diagrama do circuito interno fornecem a informação necessária para a polaridade. A tabela de pinagem é o guia definitivo para ligar corretamente ânodos e cátodos. Uma ligação de polaridade incorreta (aplicar polarização direta ao cátodo) impedirá o LED de acender e, se a tensão exceder a classificação de tensão reversa (5V), pode danificá-lo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é o perfil de temperatura de soldagem: a temperatura medida a 1,6mm abaixo do corpo do encapsulamento não deve exceder 260°C por mais de 3 segundos. Esta é uma diretriz padrão para processos de soldagem por onda ou reflow. Para soldagem manual, deve ser usado um ferro de soldar com controlo de temperatura, e o tempo de contacto com os terminais deve ser minimizado para evitar que o calor suba pelo terminal e danifique o chip interno. Devem ser observadas precauções adequadas contra Descarga Eletrostática (ESD) durante a manipulação e montagem para prevenir danos às junções semicondutoras.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Devido ao seu formato de matriz de pontos 5x7, ideal para gerar caracteres alfanuméricos, o LTP-747KA é bem adequado para aplicações que requerem leituras claras de dígito único. Exemplos incluem:

• Painéis de controlo industrial e displays de instrumentação.
• Equipamentos de teste e medição.
• Eletrodomésticos como fornos micro-ondas, máquinas de lavar ou equipamentos de áudio.
• Terminais de ponto de venda e displays de informação básicos.
• Kits educacionais para aprender sobre microcontroladores e displays multiplexados.

7.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:É necessário um microcontrolador ou um CI dedicado de acionamento de display para multiplexar as linhas e colunas. O acionador deve ser capaz de fornecer/absorver as correntes de pico necessárias (até 32mA por ponto conforme a condição de teste, mas o projeto deve referenciar os valores máximos absolutos) para as colunas e linhas, respetivamente.
• Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada linha de ânodo (coluna) para definir a corrente direta e proteger os LEDs. O valor do resistor é calculado usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. O uso da corrente de pico (I_P) no cálculo da multiplexagem deve ser considerado.
• Gestão Térmica:Em ambientes de alta temperatura ambiente ou aplicações de alto brilho, garanta que a corrente média seja reduzida conforme especificado (0,17 mA/°C acima de 25°C). Um espaçamento adequado na PCB pode ajudar no arrefecimento por convecção natural.
• Ângulo de Visão:A folha de dados afirma um "ângulo de visão amplo", o que é benéfico para aplicações onde o display pode ser visto a partir de posições fora do eixo.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com outros números de peça não seja fornecida, os principais diferenciadores do LTP-747KA com base na sua folha de dados são:

• Tecnologia de Material (AlInGaP):Comparado com LEDs mais antigos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece maior eficiência, melhor estabilidade térmica e brilho superior, levando à afirmação de "alto brilho e alto contraste".
• Matriz de Pontos vs. Displays Segmentados:Uma matriz de pontos 5x7 oferece muito mais flexibilidade do que um display de 7 segmentos padrão, pois pode mostrar o conjunto completo de caracteres ASCII, símbolos e gráficos simples, não apenas números e algumas letras.
• Categorização por Intensidade:O binning por intensidade luminosa é uma característica de valor acrescentado para aplicações que requerem uniformidade entre múltiplas unidades.
• Melhoria de Contraste:A face cinza com pontos brancos é uma escolha de design destinada a melhorar o contraste quando os LEDs estão apagados, fazendo o display parecer mais profissional e legível em várias condições de iluminação.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Qual é a diferença entre a corrente direta de pico (90mA) e a corrente de teste (32mA)?

A corrente direta de pico (90mA) é um Valor Máximo Absoluto — a corrente instantânea mais alta que o LED pode suportar sem dano imediato. Os 32mA usados no teste de intensidade luminosa são uma condição de operação típica para medição num sistema multiplexado (ciclo de trabalho 1/16). Acorrentemédia nesse caso é muito menor (32mA / 16 = 2mA). O projeto deve garantir que as correntes instantâneas permaneçam abaixo de 90mA e que as correntes médias por ponto permaneçam abaixo de 13mA (reduzidas para temperatura).

9.2 Como interpretar a especificação de ciclo de trabalho 1/16?

Isto indica o método de acionamento de multiplexagem padrão. Para controlar 7 linhas com 5 colunas, uma técnica comum é ativar uma linha de cada vez, percorrendo rapidamente todas as 7 linhas. Se cada linha estiver ligada por um tempo igual, ela fica ativa por 1/7 do tempo. O ciclo de 1/16 é uma condição de teste padronizada e conservadora que permite a comparação entre diferentes displays, mesmo que o esquema de multiplexagem real na sua aplicação seja de 1/7 ou 1/8.

9.3 Por que a tensão direta é dada como uma faixa (2,05V mín, 2,6V típ/máx)?

A tensão direta (V_F) tem uma variação natural devido às tolerâncias de fabrico no material semicondutor. O projeto do circuito deve acomodar esta faixa. O resistor limitador de corrente deve ser calculado usando o valormáximo V_F(2,6V) para garantir que mesmo um dispositivo com V_Falta receba tensão suficiente para ligar e atingir a corrente desejada. Usar o valor típico para o cálculo corre o risco de sub-alimentar algumas unidades.

10. Exemplo de Caso de Uso e Projeto

Cenário:Projetar uma leitura de temperatura de dígito único para um controlador industrial que opera num ambiente até 50°C.

1. Conjunto de Caracteres:A matriz 5x7 pode exibir números de 0 a 9 e letras como "C" para Celsius.
2. Seleção do Acionador:Um microcontrolador com pelo menos 12 pinos de I/O ou um CI dedicado de acionamento de display (como o MAX7219) seria usado para lidar com o temporização da multiplexagem.
3. Cálculo da Corrente:Defina uma corrente média por ponto para um bom brilho. Suponha que escolhemos 8mA de média. A 50°C, aplica-se a redução: Redução = (50°C - 25°C) * 0,17 mA/°C = 4,25 mA. Corrente média máxima permitida a 50°C = 13 mA - 4,25 mA = 8,75 mA. O nosso alvo de 8mA é seguro.
4. Cálculo do Resistor:Para uma multiplexagem de 1/7 (7 linhas), a corrente de pico por ponto precisa ser de 8mA * 7 = 56mA para atingir uma média de 8mA. Isto está abaixo da classificação de pico de 90mA. Usando uma fonte de 5V e V_F(máx)=2,6V, o resistor limitador de corrente é R = (5V - 2,6V) / 0,056A ≈ 42,9Ω. Um resistor padrão de 43Ω seria usado.
5. Layout da PCB:A pegada do display corresponderia ao desenho dimensional. Deve ser deixado espaço adequado em torno do encapsulamento para fluxo de ar.

11. Princípio de Funcionamento

O LTP-747KA opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno do díodo é aplicada (ânodo positivo em relação ao cátodo), os eletrões da camada de AlInGaP tipo n recombinam-se com as lacunas da camada tipo p. Este evento de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP (Alumínio, Índio, Gálio, Fósforo) determina a energia da banda proibida do semicondutor, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, laranja-avermelhada a ~621 nm. Os chips são montados num substrato opaco de Arsenieto de Gálio (GaAs), que ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência geral de extração de luz a partir da superfície superior do dispositivo. A matriz 5x7 é formada por LEDs individualmente endereçáveis dispostos neste padrão de grelha, controlados via circuitos de multiplexagem externos que sequenciam rapidamente a energia através das linhas e colunas para criar a ilusão de um carácter estável e totalmente iluminado.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia LED AlInGaP, como usada no LTP-747KA, representou um avanço significativo em relação aos materiais LED anteriores como o GaAsP. Permitiu maior brilho, eficiência melhorada e melhor estabilidade térmica, tornando os LEDs viáveis para uma gama mais ampla de aplicações de indicadores e displays. A tendência na tecnologia de display desde então moveu-se para matrizes de pontos de maior densidade, matrizes RGB a cores completas, e a adoção generalizada de displays de LED orgânico (OLED) e micro-LED para ecrãs de alta resolução. No entanto, displays alfanuméricos de matriz de pontos de dígito único e múltiplos, como o formato 5x7, permanecem altamente relevantes para interfaces económicas, fiáveis e facilmente legíveis em contextos industriais, de eletrodomésticos e de instrumentação onde a capacidade gráfica completa não é necessária. Os princípios de acionamento subjacentes — multiplexagem e controlo de corrente — permanecem fundamentais para o projeto de displays LED, independentemente da escala ou tecnologia.