Ficha Técnica do Display LED de Matriz de Pontos 5x7 LTP-2557JD - Altura de 2.0 Polegadas - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta de 2.6V

1. Visão Geral do Produto

O LTP-2557JD é um módulo de display LED de matriz de pontos 5x7 de plano único, projetado para apresentação de caracteres e símbolos. Sua função principal é fornecer uma saída visual clara e confiável em diversas aplicações eletrónicas que requerem informações alfanuméricas ou gráficos simples.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este dispositivo oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para aplicações industriais, comerciais e de instrumentação. O seu baixo consumo de energia é um benefício significativo para projetos alimentados por bateria ou com consciência energética. A construção de estado sólido garante alta confiabilidade e longa vida operacional, pois não há partes móveis ou filamentos que possam falhar. O amplo ângulo de visão proporcionado pelo design de plano único permite visibilidade clara de várias posições, o que é crucial para interfaces de utilizador e indicadores de estado. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, proporcionando consistência no brilho entre lotes de produção. A sua compatibilidade com códigos de caracteres padrão (ASCII e EBCDIC) e a capacidade de serem empilhados horizontalmente tornam-no versátil para criar displays multi-caracteres ou gráficos simples. O mercado-alvo inclui terminais de ponto de venda, painéis de controlo industrial, equipamentos de teste e medição, dispositivos médicos e qualquer aplicação que requeira um display de caracteres robusto e simples.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

As secções seguintes fornecem uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O display utiliza chips de LED vermelho de alta eficiência de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Este material semicondutor é conhecido pela sua alta eficácia luminosa e bom desempenho no espectro do vermelho ao âmbar. Os chips são fabricados num substrato não transparente de GaAs (Arsenieto de Gálio). O encapsulamento apresenta uma face cinza com pontos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade.

• Intensidade Luminosa Média (I_V): Varia de um mínimo de 1300 µcd a um valor típico de 3000 µcd quando accionado com uma corrente de pico (I_p) de 32mA e um ciclo de trabalho de 1/16. Este parâmetro define o brilho percebido dos pontos activados.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p): Tipicamente 656 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é máxima.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): Tipicamente 640 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor descreve a cor percebida pelo olho humano, que é um vermelho saturado.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ): Tipicamente 22 nm. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida; um valor menor indica uma saída mais monocromática.
• Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m): Máximo de 2:1. Isto especifica o rácio máximo permitido entre o ponto mais brilhante e o mais fraco na matriz, garantindo uma aparência uniforme.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites e condições de operação do dispositivo.

• Tensão Direta por Ponto (V_F): Tipicamente 2.6V, com um máximo de 2.6V a uma corrente direta (I_F) de 20mA. Esta é a queda de tensão num LED quando está a conduzir.
• Corrente Reversa por Ponto (I_R): Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado inversamente.
• Corrente Direta Média por Ponto: 13 mA máximo a 25°C. Esta é a corrente contínua DC recomendada para operação confiável.
• Corrente Direta de Pico por Ponto: 90 mA máximo. Esta é a corrente instantânea absoluta máxima, tipicamente relevante para operação pulsada.

2.3 Valores Máximos Absolutos e Considerações Térmicas

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. Não é aconselhável operar fora destes limites.

• Dissipação de Potência Média por Ponto: 33 mW máximo.
• Gama de Temperatura de Operação: -35°C a +85°C. O dispositivo foi projetado para funcionar dentro desta gama de temperatura ambiente.
• Gama de Temperatura de Armazenamento: -35°C a +85°C.
• Derating de Corrente: A corrente direta média deve ser reduzida linearmente a partir de 13 mA a 25°C em 0.17 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta. Isto é crítico para a gestão térmica e para evitar sobreaquecimento.
• Temperatura de Soldadura: O dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (aproximadamente 1.6mm) abaixo do plano de assento durante a soldadura.

3. Informação Mecânica e de Embalagem

3.1 Dimensões Físicas

O dispositivo tem uma altura de matriz de 2.0 polegadas (50.80 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas na ficha técnica com todas as medidas em milímetros. As tolerâncias são tipicamente ±0.25 mm salvo indicação em contrário. O contorno exato, espaçamento dos pinos e pegada geral são críticos para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso) e integração mecânica.

3.2 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O display tem uma configuração de 14 pinos. A pinagem é a seguinte: Pino 1: Ânodo Linha 5, Pino 2: Ânodo Linha 7, Pino 3: Cátodo Coluna 2, Pino 4: Cátodo Coluna 3, Pino 5: Ânodo Linha 4, Pino 6: Cátodo Coluna 5, Pino 7: Ânodo Linha 6, Pino 8: Ânodo Linha 3, Pino 9: Ânodo Linha 1, Pino 10: Cátodo Coluna 4, Pino 11: Cátodo Coluna 3 (Nota: Função duplicada, provavelmente uma consideração de anotação da ficha técnica), Pino 12: Ânodo Linha 4 (Duplicado), Pino 13: Cátodo Coluna 1, Pino 14: Ânodo Linha 2.

O diagrama do circuito interno mostra uma configuração padrão de matriz de cátodo comum. As colunas estão ligadas aos cátodos e as linhas aos ânodos. Esta estrutura permite multiplexação, onde um único ponto (a interseção de uma linha alimentada e uma coluna ligada à terra) é iluminado em qualquer instante. Ao varrer rapidamente as linhas e colunas, a persistência da visão cria a ilusão de um carácter estável.

4. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

4.1 Accionamento do Display

Para operar a matriz 5x7, é necessário um circuito de accionamento multiplexado. Isto envolve tipicamente um microcontrolador ou um CI dedicado de controlo de display. O controlador deve activar sequencialmente cada linha (ânodo) enquanto fornece os dados apropriados da coluna (cátodo) para essa linha. A corrente de pico por ponto (I_p) de 32mA mencionada na condição de teste para intensidade luminosa é alcançada através de operação pulsada com um baixo ciclo de trabalho (1/16). A corrente média por ponto deve ser mantida dentro do valor nominal de 13 mA. Por exemplo, accionar com um ciclo de trabalho de 1/8 exigiria que a corrente de pulso de pico fosse aproximadamente 104 mA para atingir uma média de 13 mA, o que excede o valor nominal de pico de 90 mA. Portanto, o cálculo cuidadoso do ciclo de trabalho e da corrente de pico é essencial. Um resistor limitador de corrente em série é tipicamente necessário para cada linha de coluna ou linha para definir a corrente com precisão.

4.2 Gestão Térmica e Soldadura

A adesão aos valores máximos absolutos é primordial. A curva de derating de corrente deve ser seguida se o dispositivo operar em temperaturas ambientes elevadas. Durante a montagem da PCB, o perfil de soldadura especificado (260°C durante 3 segundos) não deve ser excedido para evitar danificar o encapsulamento plástico ou as ligações internas dos fios. Um layout adequado da PCB com área de cobre suficiente pode ajudar a dissipar o calor, especialmente se vários pontos forem iluminados simultaneamente por períodos prolongados.

4.3 Empilhamento para Displays Multi-Caracteres

A ficha técnica menciona que o dispositivo é empilhável horizontalmente. Isto implica que várias unidades podem ser colocadas lado a lado para formar mensagens mais longas. Na prática, isto requer um projeto cuidadoso da PCB para alinhar os módulos e um circuito de controlo capaz de endereçar o número aumentado de linhas e colunas (por exemplo, para dois módulos, ainda teria 7 linhas mas 10 colunas). O software de controlo deve gerir o buffer de display expandido em conformidade.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas/ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos incluiriam tipicamente:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I_F-V_F): Mostra a relação exponencial, crucial para projetar o circuito de accionamento e selecionar o valor apropriado do resistor limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I_V-I_F): Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente numa relação quase linear dentro da gama de operação antes da queda de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância da gestão térmica.
• Distribuição Espectral: Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~656 nm e a largura espectral.

6. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsenieto de Gálio), a tecnologia AlInGaP utilizada no LTP-2557JD oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante para a mesma corrente de entrada. O encapsulamento de face cinza/ponto branco proporciona melhor contraste do que os encapsulamentos totalmente vermelhos ou transparentes, especialmente em condições de luz ambiente elevada. A altura de carácter de 2.0 polegadas é um tamanho padrão para legibilidade de médio alcance, maior do que muitos módulos de 0.56 polegadas ou 1 polegada usados em dispositivos compactos, tornando-o adequado para aplicações onde o display precisa de ser lido a uma distância de vários pés.

7. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso accionar este display com uma corrente DC constante sem multiplexação?

R: Tecnicamente, poderia alimentar um ponto continuamente, mas para exibir um carácter completo, a multiplexação é necessária devido à arquitetura da matriz. Accionar todos os 35 pontos simultaneamente na sua corrente média exigiria uma corrente total e dissipação de potência muito altas, o que é impraticável e provavelmente excede os limites do encapsulamento.

P: Qual é a diferença entre o comprimento de onda de pico (656 nm) e o comprimento de onda dominante (640 nm)?

R: O comprimento de onda de pico é o pico físico do espectro emitido. O comprimento de onda dominante é o ponto de cor percebido no diagrama de cromaticidade CIE. A diferença deve-se à forma do espectro de emissão e à sensibilidade não linear do olho humano (resposta fotópica). O comprimento de onda dominante é mais relevante para descrever a cor vista por um utilizador.

P: Como calculo o resistor em série necessário?

R: Precisa da tensão de alimentação (V_CC), da tensão direta do LED (V_F, use 2.6V), e da corrente direta desejada (I_F). Para multiplexação, use a corrente de pico (I_p) correspondente ao seu ciclo de trabalho para atingir a corrente média desejada. O valor do resistor R = (V_CC- V_F) / I_p. Certifique-se de que a potência nominal do resistor é suficiente para a potência pulsada.

8. Introdução ao Princípio de Operação

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa (a camada de AlInGaP), libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida e, portanto, o comprimento de onda (cor) da luz emitida. O arranjo em matriz é conseguido fabricando múltiplos chips de LED individuais e ligando os seus ânodos e cátodos num padrão de grelha, permitindo o controlo de cada interseção (ponto) através de eletrónica externa.

9. Informação de Embalagem e Encomenda

A ficha técnica especifica o número de peça como LTP-2557JD. O sufixo "JD" pode indicar uma seleção específica (binning) para intensidade luminosa ou outros parâmetros. Para encomenda precisa, deve ser utilizado o número de peça completo do sistema do fabricante. A embalagem padrão para tais componentes é tipicamente fita e bobina para montagem automatizada ou bandejas/sacos para prototipagem manual.