Folha de Dados do Display LED Matricial LTP-1557AKA - Altura 1,2 Polegadas (30,42mm) - Laranja-Vermelho AlInGaP - Matriz 5x7 - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-1557AKA é um módulo de exibição alfanumérica de dígito único, projetado para aplicações que requerem saída de caracteres clara e confiável. Sua função principal é representar visualmente informações através de uma grade de diodos emissores de luz (LEDs) controlados individualmente.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este dispositivo oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para uma gama de aplicações industriais e comerciais. Seus principais benefícios incluem umbaixo consumo de energia, essencial para sistemas alimentados por bateria ou sensíveis ao consumo. Aconfiabilidade de estado sólidoda tecnologia LED garante uma longa vida operacional e resistência a choques e vibrações, em comparação com displays baseados em filamento ou outros displays mecânicos. O design deplano único e ângulo de visão amploproporciona boa visibilidade a partir de várias posições, o que é crucial para interfaces de utilizador. Finalmente, a suacompatibilidade com códigos de caracteres padrão (USASCII e EBCDIC)e aempilhabilidade horizontalsimplificam a integração em sistemas que requerem displays de múltiplos dígitos. Os mercados-alvo típicos incluem painéis de instrumentação, terminais de ponto de venda, sistemas de controlo industrial e equipamentos de teste onde é necessária uma saída de caracteres durável e legível.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, ópticos e físicos do dispositivo.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. O dispositivo utiliza o material semicondutorAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio)para os seus chips LED, que são fabricados num substrato de GaAs não transparente. Esta escolha de material é conhecida pela alta eficiência no espectro laranja-vermelho. O display tem uma face cinzenta com cor de ponto branca para contraste.

• Intensidade Luminosa Média (I_V): Varia de um mínimo de 2100 μcd a um valor típico de 3800 μcd. Esta medição é realizada sob condições de acionamento específicas: uma corrente de pico (I_p) de 80mA com um ciclo de trabalho de 1/16. A intensidade é medida usando um sensor e um filtro que se aproximam da curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que o valor se correlacione com a perceção de brilho humano.
• Características do Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p): Tipicamente 621 nm, indicando o ponto mais forte de emissão de luz na região laranja-vermelho.
  • Comprimento de Onda Dominante (λ_d): Tipicamente 615 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para corresponder à cor da luz, que pode diferir ligeiramente do comprimento de onda de pico.
  • Largura a Meia Altura Espectral (Δλ): Tipicamente 18 nm. Este parâmetro define a largura de banda da luz emitida, indicando a gama de comprimentos de onda em torno do pico. Uma meia largura mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m): Tem uma taxa máxima de 2:1. Isto especifica a variação permitida no brilho entre os pontos mais brilhantes e mais fracos na matriz, garantindo uma aparência uniforme.

2.2 Parâmetros Elétricos

Todas as características elétricas também são especificadas a Ta=25°C.

• Tensão Direta por Ponto (V_F): Tipicamente 2,6V, com um máximo de 2,6V, quando acionado por uma corrente direta (I_F) de 20mA. Esta é a queda de tensão através de um LED quando este está iluminado.
• Corrente Reversa por Ponto (I_R): Máximo de 100 μA quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada. Isto indica o nível de corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.

2.3 Valores Máximos Absolutos e Considerações Térmicas

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. Não são para operação contínua.

• Dissipação de Potência Média por Ponto: Máximo de 33 mW.
• Corrente Direta de Pico por Ponto: Máximo de 90 mA, mas apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). Isto permite um brilho instantâneo mais elevado.
• Corrente Direta Média por Ponto: O valor nominal é de 13 mA a 25°C. Crucialmente, este valor nominal é reduzido linearmente a uma taxa de 0,17 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Este é um parâmetro crítico de projeto para a gestão térmica.
• Tensão Reversa por Ponto: Máximo de 5 V.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento: -35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem: O dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de soldagem de 260°C por um máximo de 3 segundos, medida a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que o dispositivo écategorizado por intensidade luminosa. Isto refere-se a um processo de binning de fabrico. Durante a produção, os LEDs exibem variações naturais no desempenho. Os dispositivos são testados e classificados (binned) com base na sua intensidade luminosa medida. Isto permite aos clientes selecionar componentes dentro de uma gama específica de brilho (por exemplo, a gama especificada de 2100-3800 μcd), garantindo consistência no brilho do produto final. A folha de dados não especifica bins separados para comprimento de onda ou tensão direta, sugerindo que a classificação primária é baseada na saída de luz.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência aCurvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, tais curvas, tipicamente incluídas em folhas de dados completas, são essenciais para o projeto. Os engenheiros esperariam ver:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V): Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento, ajudando a definir o ponto de operação para o brilho desejado.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Ilustra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura sobe, crítico para aplicações em ambientes não controlados climaticamente.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta: Fornece características detalhadas de V_Fpara um projeto preciso do driver.
• Distribuição Espectral: Um gráfico que mostra a potência relativa emitida através dos comprimentos de onda, confirmando os valores de comprimento de onda de pico e dominante.

Estas curvas permitem aos projetistas prever o desempenho em condições reais, não ideais, para além dos dados de ponto único fornecidos nas tabelas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O dispositivo é descrito como tendo umaaltura de matriz de 1,2 polegadas (30,42 mm). Isto refere-se à altura da própria matriz de pontos 5x7. É referenciado um desenho detalhado das dimensões do encapsulamento, com todas as dimensões em milímetros e tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Este desenho é crucial para o projeto da pegada da PCB (Placa de Circuito Impresso) e integração mecânica.

5.2 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo utiliza uma configuração de 14 pinos. A tabela de pinagem define claramente a função de cada pino, especificando ligações a linhas de ânodo específicas (1-7) e colunas de cátodo (1-5). Estaarquitetura de cátodo comum por coluna(onde múltiplos ânodos de LED numa coluna partilham um pino de cátodo comum) é padrão para displays matriciais multiplexados. É referenciado um diagrama de circuito interno, que mostraria visualmente este arranjo matricial de linhas-ânodo, colunas-cátodo, confirmando o esquema de multiplexagem. A interpretação correta desta pinagem é essencial para projetar o circuito de acionamento.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A especificação de montagem chave fornecida é olimite do perfil de soldagem por refluxo: uma temperatura máxima de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida num ponto a 1,6mm abaixo do corpo do encapsulamento. Esta informação é vital para os engenheiros de processo configurarem fornos de soldagem para evitar danos térmicos aos chips LED ou ao encapsulamento. Para armazenamento, a gama especificada de -35°C a +85°C deve ser mantida para preservar a integridade do dispositivo antes da utilização.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem um único carácter ou símbolo altamente legível. Exemplos incluem indicadores de estado em máquinas industriais (mostrando códigos como 'A', 'C', 'F'), posições de dígitos em displays de múltiplos dígitos maiores (quando empilhados), leituras simples em equipamentos de teste, ou como parte de uma interface de utilizador em dispositivos especializados.

7.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento: É necessário um microcontrolador ou um CI driver de display dedicado para realizar a multiplexagem. O circuito deve ativar sequencialmente os pinos de ânodo de linha e cátodo de coluna corretos para iluminar o padrão de pontos desejado para cada carácter. Resistências limitadoras de corrente são obrigatórias para cada linha de ânodo ou coluna para definir a corrente direta.
• Cálculo da Corrente: A corrente média por ponto deve ser respeitada. Para N linhas multiplexadas, a corrente instantânea pode ser maior, mas acorrentemédia ao longo do tempo não deve exceder o valor nominal de 13 mA (reduzido para temperatura). Por exemplo, com multiplexagem de ciclo de trabalho 1/7, a corrente de pico poderia ser até ~91mA para atingir uma média de 13mA, mas isto também deve permanecer abaixo do valor de pico nominal de 90mA.
• Gestão Térmica: A redução da corrente direta média (0,17 mA/°C) deve ser considerada no projeto se a temperatura ambiente de operação for esperada exceder significativamente 25°C. Um layout adequado da placa e possivelmente dissipação de calor podem ser necessários em ambientes de alta temperatura.
• Ângulo de Visão: Aproveite o amplo ângulo de visão posicionando o display para uma visibilidade ótima pelo utilizador pretendido.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como displays incandescentes ou de fluorescência a vácuo (VFDs), o LTP-1557AKA oferece umaresistência superior a choques/vibrações, , umconsumo de energia mais baixoe umavida útil mais longa. Comparado com outros displays LED matriciais, o seu uso da tecnologiaAlInGaP

para laranja-vermelho oferece maior eficiência e potencialmente melhor estabilidade de cor ao longo do tempo e da temperatura em comparação com os LEDs vermelhos mais antigos de GaAsP (Fosfeto de Arsénio de Gálio). A combinação específica de uma altura de carácter de 1,2", resolução 5x7 e o binning de brilho/intensidade definido são as suas especificações físicas e de desempenho diferenciadoras chave dentro da categoria de display LED matricial.

1. 9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)P: Posso acionar este display com uma corrente DC constante em cada ponto?
2. R: Tecnicamente sim, mas é altamente ineficiente para uma matriz. Exigiria 35 circuitos limitadores de corrente individuais (5x7). A multiplexagem é o método padrão e pretendido, reduzindo significativamente os pinos e componentes do driver necessários.P: A corrente média máxima é de 13mA, mas o meu esquema de multiplexagem usa um ciclo de trabalho de 1/16. Que corrente de pico posso usar?R: Pode calcular a corrente de pico permitida: I_pico = I_media / Ciclo de Trabalho. Para ciclo de trabalho de 1/16, I_pico = 13mA / 0,0625 = 208mA. No entanto, tambémdevegarantir que esta corrente de pico não excede ovalor máximo absoluto de corrente de pico de 90mA
3. . Portanto, o limite de 90mA é a restrição dominante neste caso.P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
4. R: O comprimento de onda de pico é o comprimento de onda físico onde o LED emite mais potência óptica. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único percebido que corresponde à cor que o olho humano vê. Eles geralmente diferem ligeiramente devido à forma do espectro de emissão do LED.P: A temperatura de armazenamento é a mesma que a temperatura de operação. Isto significa que posso deixá-lo ligado a -35°C?

R: A gama de operação indica que o dispositivo funcionará dentro das especificações ao longo dessa gama. No entanto, o desempenho (como a intensidade luminosa) variará com a temperatura. A gama de armazenamento simplesmente indica as condições sob as quais o dispositivo desligado não será danificado. A operação confiável nos extremos da gama deve ser verificada na aplicação.

10. Estudo de Caso de Projeto e UsoCenário: Projetar um display de código de erro de dígito único para um sensor industrial.

O sensor tem um microcontrolador que deteta várias condições de falha (por exemplo, Sobrecarga, Falha do Sensor, Erro de Calibração). Cada falha é atribuída a um código alfanumérico ('O', 'F', 'C'). O LTP-1557AKA é escolhido pela sua durabilidade num ambiente industrial. Os pinos de I/O do microcontrolador, insuficientes para acionar 35 pontos diretamente, são ligados a um CI driver de LED dedicado. O driver trata da multiplexagem, recuperando o padrão de fonte 5x7 correto de uma tabela de pesquisa na memória com base no código de erro. Uma rede de resistências limitadoras de corrente é calculada com base no brilho desejado, na tensão direta, na tensão de alimentação e no ciclo de trabalho de multiplexagem, garantindo cuidadosamente que os limites de corrente de pico e média não sejam excedidos. O display fornece uma indicação visual imediata e clara do tipo de falha para o pessoal de manutenção.

11. Introdução ao Princípio de FuncionamentoO LTP-1557AKA é umdisplay LED de matriz passiva. Contém 35 chips LED AlInGaP independentes dispostos numa grade de 5 colunas e 7 linhas. Cada LED está ligado entre um ânodo de linha e um cátodo de coluna. Para iluminar um ponto específico, uma tensão positiva é aplicada ao seu pino de ânodo de linha correspondente, enquanto o seu pino de cátodo de coluna correspondente é ligado à terra (ou a uma tensão mais baixa). A estrutura semicondutora interna de cada chip LED consiste em camadas de AlInGaP tipo P e tipo N formando uma junção PN. Quando polarizado diretamente (ânodo positivo em relação ao cátodo), os eletrões e as lacunas recombinam-se na junção, libertando energia na forma de fotões (luz) a um comprimento de onda determinado pela energia da banda proibida do material AlInGaP. O display émultiplexado

: em vez de acender todos os pontos desejados simultaneamente, o controlador percorre rapidamente as linhas (ou colunas), acendendo apenas os pontos na linha ativa que fazem parte do carácter. Isto acontece mais rápido do que o olho humano pode perceber, criando a ilusão de um carácter estável e totalmente iluminado, enquanto reduz drasticamente o número de pinos de driver necessários de 35 para 12 (7 linhas + 5 colunas).

12. Tendências e Contexto TecnológicoDisplays como o LTP-1557AKA representam uma tecnologia madura e bem estabelecida. A tendência na exibição de informação mudou amplamente para soluções de maior densidade, multi-cor e gráficas, como OLEDs, LCDs TFT e matrizes LED de passo mais fino. No entanto, displays de carácter único ou pequenos dígitos como este permanecem altamente relevantes em nichos específicos devido à suasimplicidade, robustez, alto brilho, ampla gama de temperaturas de operação e baixo custo