Folha de Dados do Display LED LTP-2857JD - Altura de 2.0 Polegadas (50.8mm) - Vermelho AlInGaP - Matriz de Pontos 5x7 - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-2857JD é um módulo de display alfanumérico de dígito único, construído em torno de uma configuração de matriz de pontos 5x7. Sua função principal é gerar caracteres e símbolos visíveis, tornando-o adequado para aplicações que requerem apresentação de informações claras e legíveis em um formato compacto. A tecnologia central emprega material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os diodos emissores de luz, conhecido por produzir saída de luz vermelha de alta eficiência.

O dispositivo apresenta um painel frontal cinza com pontos brancos, fornecendo um fundo de alto contraste para os LEDs vermelhos iluminados, o que melhora a legibilidade. Um aspecto chave do projeto é sua capacidade de empilhamento, permitindo que múltiplas unidades sejam colocadas lado a lado horizontalmente para formar displays de múltiplos caracteres sem lacunas significativas, facilitando a criação de palavras ou sequências numéricas mais longas.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. O dispositivo utiliza chips LED AlInGaP cultivados em um substrato GaAs não transparente. A intensidade luminosa média típica (Iv) por ponto varia de 1300 a 3000 microcandelas (µcd) quando acionado sob condições de teste específicas: uma corrente de pico (Ip) de 32mA com um ciclo de trabalho de 1/16. Esta medição utiliza um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que o valor se correlacione com a percepção visual humana.

As características de cor são definidas por comprimentos de onda específicos. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 656 nanômetros (nm), enquanto o comprimento de onda dominante (λd) é 640 nm, definindo a cor vermelha percebida. A meia largura da linha espectral (Δλ) é de 22 nm, indicando a pureza espectral ou a estreiteza da faixa de luz emitida.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites e condições de operação para o display. A tensão direta (Vf) para qualquer ponto LED individual tipicamente fica entre 2,1 e 2,6 volts quando uma corrente direta (If) de 20mA é aplicada. A corrente reversa (Ir) é especificada como máxima de 100 microamperes (µA) quando uma tensão reversa (Vr) de 5V é aplicada, indicando a fuga no estado desligado.

O manuseio da corrente é crítico. As classificações absolutas máximas especificam uma dissipação de potência média por ponto de 33 miliwatts (mW). A corrente direta de pico por ponto não deve exceder 90mA. A corrente direta média por ponto é classificada em 13mA a 25°C, com um fator de derating de 0,17 mA/°C, significando que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C para evitar superaquecimento e garantir longevidade.

2.3 Classificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é projetado para operação robusta em uma variedade de condições. A faixa de temperatura de operação é de -35°C a +85°C, permitindo implantação em ambientes frios e moderadamente quentes. A faixa de temperatura de armazenamento é idêntica. Para montagem, a temperatura de solda não deve exceder 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida em um ponto 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do componente, o que é uma diretriz padrão para processos de soldagem por onda ou reflow para evitar danos aos chips LED ou à embalagem.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa. Isto implica um processo de binning onde as unidades são classificadas com base na saída de luz medida (ex.: a faixa de 1300-3000 µcd). O binning garante consistência dentro de um lote, permitindo que os projetistas esperem níveis de brilho previsíveis ao usar múltiplos displays em um arranjo. Embora não detalhado explicitamente para comprimento de onda ou tensão neste documento, tal categorização é comum na fabricação de LEDs para agrupar componentes com propriedades ópticas e elétricas estreitamente correspondentes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas típicas de características elétricas/ópticas, que são essenciais para um projeto detalhado. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, tais curvas tipicamente incluem:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação não linear entre corrente e tensão, crucial para projetar o circuito driver limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I):Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente, ajudando a otimizar a corrente de acionamento para o brilho e eficiência desejados.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta, o que é vital para o gerenciamento térmico na aplicação.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, confirmando os comprimentos de onda dominante e de pico.

Estas curvas permitem que os engenheiros prevejam o desempenho em condições não padrão e projetem sistemas robustos.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O display possui uma altura de matriz de 2,0 polegadas (50,80 mm). O desenho das dimensões da embalagem (referenciado, mas não detalhado no texto) mostraria o comprimento, largura, espessura e espaçamento dos terminais exatos. Todas as tolerâncias dimensionais são de ±0,25 mm (0,01 polegadas), salvo indicação em contrário. Os detalhes da conexão dos pinos são fornecidos em uma tabela, mapeando 14 pinos para colunas de ânodo e linhas de cátodo específicas da matriz 5x7. Esta pinagem é essencial para projetar a pegada da PCB e o circuito driver de multiplexação.

6. Diagrama de Circuito Interno e Método de Acionamento

O diagrama de circuito interno mostra o arranjo dos 35 LEDs individuais (5 colunas x 7 linhas). O ânodo de cada LED é conectado a uma linha de coluna, e seu cátodo é conectado a uma linha de linha. Esta arquitetura de matriz comum requer acionamento multiplexado. O display não é constantemente iluminado; em vez disso, o controlador percorre rapidamente as linhas (ou colunas), energizando os ânodos de coluna apropriados para cada cátodo de linha ativo. O ciclo de trabalho de 1/16 mencionado na condição de teste é uma taxa de multiplexação típica. O projeto adequado da taxa de varredura é necessário para evitar cintilação visível e garantir brilho uniforme.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Conforme as classificações absolutas máximas, o processo de soldagem deve ser cuidadosamente controlado. A temperatura máxima permitida da solda é de 260°C, e o tempo de exposição no terminal não deve ultrapassar 3 segundos. Isto é para evitar choque térmico nos chips LED, o que pode causar rachaduras no material semicondutor ou degradar as ligações dos fios, levando a falhas prematuras. Recomenda-se usar um estágio de pré-aquecimento durante a soldagem por reflow para minimizar o estresse térmico. Procedimentos adequados de manuseio ESD (Descarga Eletrostática) devem ser sempre seguidos durante a montagem, pois os LEDs são sensíveis à eletricidade estática.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem um único caractere ou símbolo altamente visível. Usos comuns incluem:

• Painéis de controle industrial para indicadores de status (ex.: mostrando uma letra de etapa do processo).
• Equipamentos de teste e medição para exibir unidades ou identificadores de canal.
• Eletrodomésticos onde um código de status ou identificador simples é necessário.
• Como bloco de construção para displays de múltiplos caracteres, empilhando horizontalmente múltiplas unidades.

8.2 Considerações de Projeto

Projetar com este display requer atenção a vários fatores:

• Circuito Driver:É necessário um microcontrolador ou CI driver LED dedicado capaz de multiplexação. O circuito deve fornecer corrente suficiente (até a classificação de pico) durante o tempo de varredura ativo e incluir resistores limitadores de corrente ou uma fonte de corrente constante para proteger os LEDs.
• Fonte de Alimentação:A tensão de alimentação deve ser alta o suficiente para superar a tensão direta dos LEDs mais quaisquer quedas no circuito driver. Uma tensão de 5V é comumente usada com limitação de corrente apropriada.
• Gerenciamento Térmico:Embora o display em si possa não gerar calor excessivo, a curva de derating deve ser respeitada. Em altas temperaturas ambientes, a corrente média deve ser reduzida. Garantir boa circulação de ar ao redor do display em espaços fechados é aconselhável.
• Software/Firmware:O controlador precisa incluir um mapa de fontes de caracteres (compatível com ASCII ou EBCDIC, conforme observado) e a rotina de varredura de multiplexação. A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação perceptível.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores deste display específico, com base na folha de dados, são o uso da tecnologia AlInGaP e sua altura de 2,0 polegadas. Comparado aos LEDs mais antigos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em saída mais brilhante para a mesma corrente de entrada. A altura do caractere de 2,0 polegadas o torna adequado para aplicações onde a distância de visualização é de vários metros, oferecendo melhor legibilidade de longa distância do que displays menores de 0,5 ou 1 polegada. O design de face cinza/ponto branco melhora o contraste em comparação com embalagens totalmente pretas ou verdes. Sua capacidade de empilhamento é uma característica mecânica prática para projetos de múltiplos dígitos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Significa que cada ponto LED individual é energizado apenas por 1/16 do tempo total do ciclo de varredura durante a medição. A intensidade especificada é o valor médio ao longo do ciclo completo. No uso real, você deve projetar seu driver de multiplexação para alcançar um ciclo de trabalho efetivo similar ou maior para atingir o brilho classificado.

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

R: Tecnicamente, você poderia, conectando cada um dos 35 LEDs com seu próprio resistor limitador de corrente a uma fonte de alimentação. No entanto, isso exigiria 35 canais de acionamento, o que é altamente ineficiente em termos de contagem de componentes e potência. A multiplexação é o método padrão e pretendido, reduzindo drasticamente o número necessário de pinos de controle e simplificando o projeto.

P: A tabela de conexão de pinos parece ter duplicatas (ex.: Coluna de Ânodo 3 nos pinos 4 e 11). Isto é um erro?

R: Provavelmente não é um erro, mas uma característica da fiação interna da matriz. Pode indicar que certas linhas de coluna ou linha são trazidas para mais de um pino na embalagem. Isto pode fornecer flexibilidade de layout na PCB, permitindo que o projetista escolha o pino mais conveniente para conexão. Sempre consulte o diagrama de circuito interno para verificar as conexões.

P: Como calculo o resistor limitador de corrente apropriado para meu driver?

R: Você precisa saber sua tensão de alimentação (Vs), a tensão direta do LED (Vf, use o máximo de 2,6V para segurança) e a corrente direta desejada (If, não excedendo a classificação média de 13mA na sua temperatura de operação). O valor do resistor R = (Vs - Vf) / If. Lembre-se, em uma configuração multiplexada, a corrente de pico durante o tempo de varredura ativo será maior que a corrente média. Certifique-se de que a corrente de pico não exceda 90mA.

11. Exemplo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Construindo um contador de produção de 4 dígitos para uma estação de trabalho de fábrica.

Quatro displays LTP-2857JD são empilhados horizontalmente em uma PCB. Um microcontrolador de 8 bits de baixo custo é usado como controlador. O microcontrolador tem pinos de I/O suficientes para acionar diretamente as linhas (7 pinos) e colunas (5 pinos por dígito, mas como estão empilhados, as linhas de coluna de todos os dígitos são conectadas juntas, exigindo apenas 5 pinos de coluna no total). O microcontrolador executa uma rotina que:

1. Varre as sete linhas de linha, ativando uma de cada vez.
2. Para a linha ativa, define o estado das 5 linhas de coluna para cada um dos 4 dígitos com base no caractere a ser exibido (ex.: um número).
3. Repete esta varredura a uma taxa de 200 Hz, tornando a cintilação imperceptível.
4. O valor da contagem é incrementado por uma entrada de sensor externo.

Resistores limitadores de corrente são colocados em série com cada linha de coluna. A fonte de alimentação é de 5V. A corrente média por ponto LED é mantida abaixo de 10mA para fornecer uma margem de segurança abaixo da classificação de 13mA e garantir confiabilidade de longo prazo.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O princípio fundamental é a eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p se recombinam na região ativa (a camada de AlInGaP). Esta recombinação libera energia na forma de fótons (partículas de luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho. A matriz 5x7 é formada colocando 35 dessas junções p-n microscópicas em um padrão de grade preciso. O painel frontal cinza atua como um difusor e realçador de contraste, enquanto os pontos brancos definem os segmentos que se tornam visíveis quando iluminados.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Displays como o LTP-2857JD representam uma tecnologia madura e confiável para exibição de informações baseadas em caracteres. Embora OLEDs gráficos modernos ou LCDs TFT ofereçam muito mais flexibilidade para exibir gráficos arbitrários, displays LED de matriz de pontos 5x7 e similares mantêm vantagens em nichos específicos: robustez ambiental extrema (ampla faixa de temperatura), brilho muito alto para legibilidade à luz solar, simplicidade de interface e longa vida operacional sem backlight para falhar. A transição de materiais LED mais antigos para AlInGaP, como visto neste dispositivo, foi uma grande tendência que melhorou a eficiência e o brilho. As tendências atuais podem envolver integrar a eletrônica do driver mais de perto com o módulo de display ou explorar materiais ainda mais eficientes como InGaN para cores diferentes, mas a arquitetura básica de matriz multiplexada permanece uma solução comprovada e eficaz para muitas aplicações industriais e de instrumentação.