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

1. Visão Geral do Produto

O LTP-1557AJD é um módulo de display alfanumérico de caractere único, projetado para aplicações que requerem saída de caracteres clara e confiável. Sua função principal é representar visualmente caracteres codificados em ASCII ou EBCDIC através de uma grade de diodos emissores de luz (LEDs) individualmente endereçáveis. Os mercados-alvo principais incluem painéis de controle industrial, instrumentação, terminais de ponto de venda, equipamentos de comunicação e qualquer sistema embarcado que necessite de uma interface de usuário simples e robusta para exibição de status ou dados. Sua construção de estado sólido oferece vantagens significativas em confiabilidade e longevidade em comparação com tecnologias de display mais antigas, como displays fluorescentes a vácuo ou incandescentes.

A vantagem central do módulo reside no uso da tecnologia LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Este sistema de material semicondutor é conhecido por produzir luz vermelha e âmbar de alta eficiência. Comparado aos LEDs mais antigos de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), os LEDs AlInGaP oferecem eficiência luminosa superior, o que significa um brilho maior para a mesma potência de entrada elétrica, e melhor desempenho em temperaturas elevadas. O dispositivo apresenta um painel frontal cinza com pontos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido sob condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. O parâmetro chave é aIntensidade Luminosa Média (Iv), que possui um valor típico de 2500 microcandelas (µcd) e um mínimo de 1020 µcd. Esta medição é realizada com uma corrente de acionamento pulsada (Ip) de 32mA em um ciclo de trabalho de 1/16. O uso de acionamento pulsado é comum em displays multiplexados para alcançar um pico de brilho mais alto, mantendo uma dissipação de potência média segura por ponto LED.

As características de cor são definidas pelo comprimento de onda. O dispositivo possui umComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)de 656 nm, o que o coloca na região vermelha do espectro visível. OComprimento de Onda Dominante (λd)é especificado como 640 nm. É importante notar a diferença: o comprimento de onda de pico é o ponto de máxima potência espectral, enquanto o comprimento de onda dominante é a percepção de cor de comprimento de onda único pelo olho humano. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)é de 22 nm, indicando a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida; uma meia-largura mais estreita indica uma cor mais saturada e pura. É especificada umaRazão de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (IV-m)máxima de 2:1, o que significa que a variação de brilho entre o ponto mais brilhante e o mais fraco na matriz não deve exceder essa razão, garantindo uma aparência uniforme.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites e condições de operação do dispositivo. ATensão Direta (VF)para qualquer ponto LED individual está entre 2,1V (mín) e 2,6V (máx) a uma corrente de teste (IF) de 20mA. Esta tensão direta é característica da tecnologia AlInGaP e é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. ACorrente Reversa (IR)é especificada com um máximo de 100 µA quando uma tensão de polarização reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando as características de fuga do diodo no estado desligado.

3. Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes podem ocorrer. Elas não são para operação contínua. Os limites principais incluem:Dissipação de Potência Média por Ponto(33 mW),Corrente Direta de Pico por Ponto(90 mA), eCorrente Direta Média por Ponto(13 mA a 25°C, com redução linear de 0,17 mA/°C acima de 25°C). ATensão Reversa por Pontoé de 5V. O dispositivo é classificado para umaFaixa de Temperatura de Operaçãode -35°C a +85°C e a mesma faixa para armazenamento. A temperatura de soldagem não deve exceder 260°C por mais de 3 segundos em um ponto 1,6mm abaixo do plano de assentamento do encapsulamento.

4. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que o dispositivo écategorizado por intensidade luminosa. Isto significa que as unidades são testadas e classificadas ("binned") com base na sua saída de luz medida. Isto permite que os projetistas selecionem peças de um bin de intensidade específico para garantir brilho consistente em múltiplos displays de um produto, evitando variações perceptíveis. Embora não detalhado explicitamente neste documento, parâmetros comuns de binning para tais LEDs também podem incluir tensão direta (Vf) e comprimento de onda dominante (λd) para garantir consistência elétrica e de cor.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a curvas típicas de características elétricas/ópticas. Embora não exibidas no texto fornecido, tais curvas normalmente incluem:Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V): Mostra a relação não linear entre corrente e tensão, essencial para projetar circuitos de acionamento.Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L): Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente em uma região aproximadamente linear antes que a eficiência caia em correntes muito altas.Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demonstra a redução térmica da saída de luz, o que é crítico para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura. Os LEDs AlInGaP geralmente mantêm o desempenho melhor em altas temperaturas do que as tecnologias mais antigas.

6. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O dispositivo é um display de matriz com altura de 1,2 polegadas (30,42 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas em um desenho com todas as medidas em milímetros. As tolerâncias são de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. O desenho mecânico é essencial para o projeto da área de montagem na PCB e para garantir o encaixe adequado dentro de um gabinete. O encapsulamento apresenta um pinagem específica para a matriz 5x7, com conexões para 7 ânodos de linha e 5 cátodos de coluna (ou vice-versa, dependendo da configuração do circuito interno).

6.1 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

A tabela de conexão dos pinos lista 14 pinos. O diagrama do circuito interno mostra uma configuração de cátodo comum ou ânodo comum para a matriz 5x7. A atribuição específica dos pinos (ex.: Pino 1: Ânodo Linha 5, Pino 3: Cátodo Coluna 2) é fornecida. Esta configuração permite que o display seja multiplexado. Ao energizar sequencialmente uma linha (ou coluna) por vez e fornecer os dados apropriados para as colunas (ou linhas), todos os 35 pontos podem ser controlados com apenas 12 linhas de I/O (7+5), reduzindo significativamente o número de pinos do microcontrolador necessários em comparação com o acionamento direto de cada LED.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A especificação de montagem chave é o perfil de soldagem. A especificação absoluta máxima afirma que o encapsulamento pode suportar umatemperatura máxima de solda de 260°C por no máximo 3 segundos, medida 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma especificação típica para soldagem por onda ou soldagem manual. Para soldagem por refluxo, deve ser usado um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico não excedendo 260°C. É crítico evitar estresse térmico excessivo para prevenir danos aos chips LED, ligações de fio ou ao encapsulamento plástico. Procedimentos adequados de manuseio contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser sempre seguidos durante a montagem.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem um único caractere ou dígito, ou múltiplas unidades podem ser agrupadas horizontalmente para formar displays multi-caractere. Usos comuns incluem: medidores de painel digital (tensão, corrente, temperatura), indicadores de status simples em máquinas industriais (mostrando códigos de erro, números de modo), leituras básicas em eletrodomésticos e kits de prototipagem ou educacionais para aprender sobre acionamento multiplexado de LEDs.

8.2 Considerações de Projeto

Projeto do Circuito de Acionamento: É necessário um circuito de acionamento multiplexado. Isto tipicamente envolve um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou um CI dedicado para acionamento de LED (como um MAX7219 ou similar). O circuito deve incluir resistores limitadores de corrente para cada linha de coluna ou linha para definir a corrente direta para um valor seguro, tipicamente entre 10-20mA por segmento, com base no brilho desejado e nos limites de dissipação de potência.Fonte de Alimentação: A tensão direta de ~2,4V deve ser considerada. Uma fonte de 3,3V ou 5V é comum, com a queda de tensão apropriada no resistor limitador de corrente.Taxa de Atualização: A taxa de varredura de multiplexação deve ser alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível.Ângulo de Visão: A folha de dados menciona um amplo ângulo de visão, o que é benéfico para aplicações onde o display pode ser visto de posições fora do eixo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferencial do LTP-1557AJD é o seu uso datecnologia LED AlInGaP. Comparado a displays que usam LEDs mais antigos de GaAsP ou GaP vermelho padrão, o AlInGaP oferece:Maior Eficácia Luminosa: Mais saída de luz por unidade de potência elétrica, levando a menor consumo de energia para o mesmo brilho ou maior brilho para a mesma potência.Melhor Desempenho em Alta Temperatura: Os LEDs AlInGaP sofrem menos queda de eficiência em temperaturas de junção elevadas, tornando-os mais adequados para ambientes industriais.Saturação de Cor Superior: As características espectrais frequentemente resultam em uma cor vermelha mais profunda e visualmente distinta.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Por que a intensidade luminosa é testada com uma corrente pulsada (ciclo de trabalho 1/16) em vez de CC?

R: Isto reflete a operação multiplexada pretendida. Testar sob condições pulsadas simula o uso real e permite especificar um brilho de pico mais alto e mais relevante que o usuário perceberá.

P: Posso acionar este display com uma corrente CC constante em cada ponto?

R: Tecnicamente sim, mas é altamente ineficiente. Exigiria 35 acionadores individuais com limitação de corrente. A multiplexação é o método padrão e pretendido, reduzindo drasticamente a contagem de componentes e o consumo de energia no circuito de acionamento.

P: Qual é o propósito da razão de compatibilidade de intensidade (2:1)?

R: Garante uniformidade visual. Sem o binning, alguns pontos podem ser notavelmente mais brilhantes ou mais fracos que outros, criando uma aparência irregular e pouco profissional nos caracteres formados.

P: Como interpreto o fator de redução para a corrente direta média (0,17 mA/°C)?

R: Isto significa que para cada grau Celsius que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, a corrente contínua máxima segura por ponto deve ser reduzida em 0,17 mA. Por exemplo, a 50°C (25°C acima), a corrente máxima seria 13 mA - (25 * 0,17 mA) = 8,75 mA por ponto.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Considere projetar um display de temperatura de um dígito para uma incubadora usando o LTP-1557AJD. Um microcontrolador (ex.: um ATmega328P) lê um sensor de temperatura. Sete de seus pinos de I/O são configurados como saídas para acionar os ânodos das linhas (através de pequenos transistores NPN ou um arranjo Darlington ULN2003 para maior capacidade de corrente). Outros cinco pinos de I/O acionam os cátodos das colunas diretamente ou através de transistores. O firmware varre rapidamente as sete linhas. Para cada linha, ele envia um padrão de 5 bits nos pinos das colunas correspondentes aos segmentos do dígito (0-9) que precisam ser acesos naquela linha específica para formar o número desejado. Resistores limitadores de corrente são colocados nas linhas das colunas. A rotina de varredura é executada em uma interrupção de timer para garantir uma taxa de atualização consistente e sem cintilação de cerca de 100 Hz. A tecnologia AlInGaP garante que o display permaneça claramente legível mesmo que a temperatura ambiente interna da incubadora aumente.

12. Introdução ao Princípio de Operação

O LTP-1557AJD opera com base no princípio de umamatriz de pontos 5x7 multiplexada. Internamente, os 35 LEDs são dispostos em uma grade com seus ânodos conectados por linhas e cátodos conectados por colunas (ou vice-versa em uma configuração de ânodo comum). Para iluminar um ponto específico, uma tensão é aplicada à sua linha correspondente (tornando-a alta para um tipo de cátodo comum), enquanto sua linha de coluna correspondente é levada a um nível baixo (drenando corrente). Para exibir um padrão ou caractere, o controlador percorre (varre) rapidamente cada linha. Quando uma linha particular é ativada, o controlador define as linhas de coluna apropriadas para criar o padrão para aquela linha. A persistência da visão do olho humano combina essas imagens de linha que mudam rapidamente em um caractere completo e estável. Este método reduz o número de linhas de controle necessárias de 35 (uma por LED) para apenas 12 (linhas + colunas).

13. Tendências Tecnológicas

Embora displays discretos de matriz de pontos 5x7 como o LTP-1557AJD permaneçam relevantes para aplicações específicas, sensíveis a custos ou simples, as tendências mais amplas da tecnologia de display migraram para soluções integradas.Displays com Controlador Integrado: Módulos modernos de LCD (Liquid Crystal Display) e OLED (Organic LED) frequentemente incluem um chip controlador embutido que lida com a geração de caracteres e atualização, comunicando-se via interfaces seriais simples (I2C, SPI) ou paralelas, simplificando muito o desenvolvimento de software.Maior Resolução e Gráficos: Para informações mais complexas, pequenos módulos gráficos OLED ou TFT-LCD são agora comuns, oferecendo gráficos endereçáveis por pixel.Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT): Indicadores e displays LED mais novos usam predominantemente encapsulamentos SMT (ex.: LEDs 0805, 0603 dispostos em uma matriz) para montagem automatizada, enquanto encapsulamentos de orifício passante como este são mais típicos para prototipagem ou montagem manual. A tecnologia subjacente de chip LED AlInGaP e InGaN (para azul/verde/branco) continua avançando, oferecendo eficiência e confiabilidade cada vez maiores.