Folha de Dados do Display LED LTP-1457AKA - Altura da Matriz 1,2 Polegadas (30,42mm) - Laranja Vermelho AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 33mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-1457AKA é um módulo de display alfanumérico de dígito único, construído usando uma configuração de matriz de pontos 5x7. A sua função principal é representar visualmente caracteres e símbolos, sendo compatível com os conjuntos de códigos padrão USASCII e EBCDIC. A tecnologia central utiliza chips de LED Laranja Vermelho de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que são fabricados sobre um substrato de GaAs não transparente. Esta escolha de substrato contribui para a aparência característica do dispositivo com face cinza e pontos brancos. O display é categorizado com base na sua intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho para aplicações que requerem múltiplas unidades.

O dispositivo foi projetado para baixo consumo de energia e oferece confiabilidade de estado sólido. Uma característica mecânica fundamental é a sua empilhabilidade, permitindo que múltiplas unidades sejam colocadas lado a lado horizontalmente para formar displays multi-caracteres sem espaços significativos, ideal para quadros de mensagens ou leituras numéricas simples.

2. Interpretação Objetiva Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido sob condições de teste específicas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A intensidade luminosa média (Iv) por ponto tem um valor típico de 3800 µcd quando acionado com uma corrente de pico (Ip) de 80mA em um ciclo de trabalho de 1/16. O valor mínimo especificado é 2100 µcd. A taxa de correspondência de intensidade luminosa entre os pontos é especificada com um máximo de 2:1, o que define a variação permitida no brilho através da matriz.

As características de cor são definidas pelo comprimento de onda. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 621 nm. O comprimento de onda dominante (λd), que se correlaciona mais de perto com a cor percebida, é tipicamente 615 nm, posicionando-o firmemente no espectro laranja-vermelho. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é tipicamente 18 nm, indicando a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.

2.2 Parâmetros Elétricos

A tensão direta (VF) para qualquer ponto de LED individual, medida a uma corrente direta (IF) de 20mA, varia de um mínimo de 2,05V a um máximo de 2,6V, sendo fornecido um valor típico. A corrente reversa (IR) para qualquer ponto, quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, tem um valor máximo especificado de 100 µA.

2.3 Especificações Absolutas Máximas e Considerações Térmicas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente. A dissipação de potência média por ponto não deve exceder 33 mW. A corrente direta de pico por ponto é classificada em 90 mA, mas apenas sob condições pulsadas: um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 0,1 ms. A corrente direta média por ponto tem um fator de derating; é de 13 mA a 25°C e diminui linearmente em 0,17 mA para cada grau Celsius de aumento na temperatura ambiente.

O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5V por ponto. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -35°C a +85°C. Para montagem, a temperatura de soldagem não deve exceder 260°C por um período máximo de 3 segundos, medida em um ponto 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do componente.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto indica um processo de binning ou classificação baseado na saída de luz medida. As unidades são testadas e agrupadas em bins de intensidade específicos (por exemplo, um bin para 2100-2800 µcd, outro para 2800-3800 µcd). Isto garante que os projetistas possam selecionar componentes com brilho consistente para a sua aplicação, o que é crucial quando múltiplos displays são usados em conjunto para evitar variações de brilho perceptíveis. A folha de dados não especifica bins separados para comprimento de onda ou tensão direta, sugerindo que o critério principal de classificação é a intensidade luminosa.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui uma seção para "Curvas Características Elétricas/Ópticas Típicas". Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, tais curvas tipicamente ilustram a relação entre parâmetros-chave. As curvas padrão para este tipo de dispositivo provavelmente incluiriam:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação não linear entre a corrente através do LED e a tensão através dele. Isto é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear em correntes mais altas devido a efeitos de aquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a diminuição na saída de luz à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Os LEDs AlInGaP geralmente exibem menos quenching térmico do que tecnologias mais antigas como GaAsP, mas a saída ainda diminui com o calor.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando o pico em ~621nm e a meia-largura de 18nm.

Estas curvas são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão (diferentes correntes, temperaturas) e para otimizar o circuito de acionamento para eficiência e longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo tem uma altura de matriz de 1,2 polegadas, o que corresponde a 30,42 mm. Isto refere-se à altura da própria matriz 5x7. As dimensões do encapsulamento são fornecidas em um desenho detalhado com todas as medidas em milímetros. A tolerância padrão para estas dimensões é de ±0,25 mm (0,01 polegadas), salvo indicação em contrário no desenho. O diagrama de conexão dos pinos é crítico para a interface. O display possui 14 pinos que controlam as 5 colunas (ânodos) e as 7 linhas (cátodos) em um arranjo multiplexado. O pinout específico é: Pino 1: Cátodo Linha 5, Pino 2: Cátodo Linha 7, Pino 3: Ânodo Coluna 2, Pino 4: Ânodo Coluna 3, Pino 5: Cátodo Linha 4, Pino 6: Ânodo Coluna 5, Pino 7: Cátodo Linha 6, Pino 8: Cátodo Linha 3, Pino 9: Cátodo Linha 1, Pino 10: Ânodo Coluna 4, Pino 11: Ânodo Coluna 3, Pino 12: Cátodo Linha 4, Pino 13: Ânodo Coluna 1, Pino 14: Cátodo Linha 2. Note a ordenação não sequencial, que é comum em displays multiplexados para otimizar o roteamento interno.

O diagrama de circuito interno mostra a estrutura da matriz: cinco colunas de ânodo comum e sete linhas de cátodo comum. Cada interseção representa um ponto de LED. Para iluminar um ponto específico, o seu pino de coluna correspondente deve ser acionado em nível alto (ânodo), e o seu pino de linha deve ser acionado em nível baixo (cátodo).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A principal restrição de montagem fornecida é o perfil de temperatura de soldagem. O corpo do componente não deve ser exposto a temperaturas acima de 260°C por mais de 3 segundos durante o processo de reflow ou soldagem por onda. Esta é uma especificação padrão para muitos componentes de orifício passante e alguns de montagem em superfície. O ponto de medição é 1,6mm abaixo do plano de assentamento, que é tipicamente o ponto onde os terminais saem do corpo do encapsulamento. Isto garante que o chip de LED sensível no interior não seja danificado pelo calor excessivo conduzido através dos terminais. Para soldagem manual, deve ser usado um ferro de soldar com controle de temperatura, e o tempo de contato com cada pino deve ser minimizado. Procedimentos adequados de manuseio ESD (Descarga Eletrostática) devem ser sempre seguidos ao trabalhar com dispositivos semicondutores.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é adequado para aplicações que requerem um único caractere alfanumérico altamente legível. A sua empilhabilidade torna-o ideal para displays multi-dígitos. Usos comuns incluem:

• Painéis de instrumentos industriais (para exibir setpoints, leituras, códigos de erro).
• Eletrodomésticos (fornos de micro-ondas, máquinas de lavar, termostatos).
• Equipamentos de teste e medição.
• Displays de informação simples em máquinas de venda automática ou quiosques.
• Kits educacionais para aprender sobre acionamento multiplexado de LEDs e interface com microcontroladores.

7.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento:O display requer um circuito de acionamento multiplexado externo. Isto pode ser implementado usando transistores discretos, circuitos integrados dedicados de acionamento de LED (como o MAX7219), ou diretamente a partir de um microcontrolador com capacidade suficiente de fornecimento/absorção de corrente. A especificação de corrente de pico (90mA a 1/10 de ciclo de trabalho) deve ser respeitada. Um projeto típico usaria uma fonte de corrente constante ou um resistor limitador de corrente para cada coluna (ânodo) e absorveria a corrente através das linhas (cátodos) usando transistores ou pinos GPIO.

Cálculo de Corrente:Para atingir a intensidade luminosa típica de 3800 µcd, a folha de dados especifica uma condição de Ip=80mA em um ciclo de trabalho de 1/16. A corrente média por ponto é, portanto, 80mA / 16 = 5mA. A corrente média total para um caractere totalmente iluminado (todos os 35 pontos acesos) seria 35 * 5mA = 175mA, mas esta é distribuída pelas colunas e linhas multiplexadas.

Ângulo de Visão:A característica de "amplo ângulo de visão" é benéfica para aplicações onde o display pode ser visualizado a partir de posições fora do eixo.

Considerações Ópticas:A face cinza e os pontos brancos proporcionam um bom contraste. Os projetistas podem considerar adicionar um filtro colorido ou um difusor na frente do display para melhorar o contraste ou combinar com a estética de um produto, embora isto reduza a saída total de luz.

8. Comparação Técnica

O diferencial-chave do LTP-1457AKA é o uso da tecnologia de LED AlInGaP. Comparada com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior. Isto significa que pode produzir mais luz (maior intensidade luminosa) para a mesma quantidade de corrente elétrica, ou atingir o mesmo brilho com menor consumo de energia. O AlInGaP também geralmente tem melhor estabilidade térmica e maior vida operacional. Comparado com LEDs brancos modernos ou displays de matriz SMD de passo menor, este dispositivo é um componente de orifício passante maior, oferecendo simplicidade, robustez e alta visibilidade de caractere único à distância, frequentemente a um custo de sistema mais baixo para aplicações de dígito único.

9. Perguntas Frequentes Baseadas nos Parâmetros Técnicos

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

R: Tecnicamente sim, mas é altamente ineficiente e não recomendado. O display foi projetado para operação multiplexada. Acionar todos os pontos continuamente excederia a especificação de dissipação de potência média (33mW por ponto) se tentar atingir o brilho padrão, levando a superaquecimento e falha rápida.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de emissão de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de emissão de pico é o comprimento de onda no qual a distribuição de potência espectral é máxima. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED. Para LEDs com um espectro relativamente estreito como este, eles são frequentemente próximos, mas o comprimento de onda dominante é mais relevante para a especificação de cor.

P: O pinout parece não sequencial. Por que está organizado desta forma?

R: O arranjo dos pinos é otimizado para o layout interno das trilhas no substrato do display, para minimizar o crosstalk e simplificar a conexão da matriz de LEDs. É essencial seguir exatamente a tabela de conexão de pinos fornecida; não assuma uma sequência lógica.

P: Como interpreto a especificação "Derating da Corrente Direta Média"?

R: Significa que a corrente média máxima segura por ponto diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. A 25°C, pode-se usar até 13 mA de corrente média. A 85°C (a temperatura máxima de operação), a corrente permitida é 13 mA - [ (85-25) * 0,17 mA/°C ] = 13 mA - 10,2 mA = 2,8 mA. Este derating é crucial para operação confiável em ambientes de alta temperatura.

10. Caso de Uso Prático

Caso: Projetando uma Leitura de Temperatura de Dígito Único para um Forno Industrial.

Um engenheiro precisa exibir a temperatura de setpoint (0-9) em um forno que opera até 80°C ambiente dentro do painel de controle. Ele seleciona o LTP-1457AKA pela sua visibilidade e faixa de temperatura. Devido à alta temperatura ambiente, ele deve aplicar derating à corrente de acionamento. Visar um brilho mais baixo é aceitável neste ambiente controlado. Ele projeta um circuito multiplexador usando um microcontrolador, acionando as colunas através de resistores limitadores de corrente e as linhas via transistores NPN. O firmware varre as linhas em alta frequência (>100Hz). Ele calcula a corrente média por ponto para ficar abaixo do valor com derating de ~3mA a 80°C para garantir confiabilidade a longo prazo. A aparência cinza/branca proporciona bom contraste contra o painel escuro do forno.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTP-1457AKA opera com base no princípio de uma matriz de LED multiplexada. Ele contém 35 junções de LED AlInGaP individuais dispostas em uma grade de 5 colunas e 7 linhas. Cada LED está conectado entre uma linha de coluna (ânodo) e uma linha de linha (cátodo). Para iluminar um padrão específico (como um número ou letra), o controlador não alimenta todos os pontos simultaneamente. Em vez disso, usa uma técnica chamada multiplexação ou varredura. Ele ativa uma linha (cátodo) de cada vez, conectando-a ao terra (nível lógico baixo). Simultaneamente, aplica energia (nível lógico alto) apenas às linhas de coluna (ânodos) que precisam ser acesas para aquela linha específica. Este ciclo se repete rapidamente por todas as sete linhas. Devido à persistência da visão, o olho humano percebe um caractere estável e totalmente formado. Este método reduz drasticamente o número de pinos de acionamento necessários (14 em vez de 35) e diminui o consumo total de energia.

12. Tendências Tecnológicas

Displays como o LTP-1457AKA representam uma tecnologia madura. As tendências atuais em displays indicadores e alfanuméricos estão se movendo em direção a:

• Encapsulamentos de Dispositivo de Montagem em Superfície (SMD):Pegadas menores para projeto de PCB de maior densidade e montagem automatizada.
• Maior Integração:Displays com controladores embutidos, memória (para fontes) e interfaces seriais (I2C, SPI) simplificando a tarefa do microcontrolador hospedeiro.
• Materiais de LED Avançados:Embora o AlInGaP seja eficiente para vermelho/laranja, materiais mais novos como o InGaN permitem LEDs verdes, azuis e brancos mais brilhantes e eficientes, levando a displays de matriz em cores completas.
• Tecnologias Alternativas:Para displays maiores e mais complexos, as tecnologias OLED (LED Orgânico) e micro-LED oferecem contraste, ângulos de visão e flexibilidade superiores.

No entanto, displays de dígito único de orifício passante como este permanecem relevantes pela sua simplicidade, durabilidade, alta visibilidade de caractere único e custo-benefício em aplicações onde apenas um ou poucos dígitos são necessários, especialmente em contextos industriais ou de hobby onde a montagem em orifício passante pode ser preferida.