Folha de Dados do Display de Matriz de Pontos LED LTP-2057AKA - Altura de 2.0 Polegadas (50.8mm) - Super Laranja (621nm) - 33mW por Ponto - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-2057AKA é um módulo de display alfanumérico de dígito único, construído utilizando uma configuração de matriz de pontos 5x7. Sua função principal é representar visualmente caracteres e símbolos, sendo comumente utilizado para indicadores de status, leituras simples e painéis de informação em diversos dispositivos eletrônicos. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da tecnologia LED de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os elementos emissores de luz, especificamente na cor "Super Laranja". Este sistema de material oferece benefícios em termos de eficiência e estabilidade de cor em comparação com tecnologias mais antigas. O display apresenta uma face cinza com pontos de cor branca, proporcionando um fundo de alto contraste para a luz emitida, o que melhora a legibilidade. O dispositivo é projetado para aplicações que requerem um display de caracteres de tamanho médio, confiável e de baixo consumo.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a função do display. O parâmetro chave, Intensidade Luminosa Média (Iv), é especificado com um mínimo de 2100 μcd, um valor típico de 4600 μcd e sem limite máximo sob a condição de teste de uma corrente direta pulsada (Ip) de 32mA com um ciclo de trabalho de 1/16. Este método de acionamento pulsado é padrão para displays multiplexados para alcançar brilho percebido enquanto gerencia potência e calor. A cor é definida pelo seu Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp) de 621 nanômetros (nm), posicionando-a na região laranja-avermelhada do espectro. A Largura a Meia Altura Espectral (Δλ) é de 18 nm, indicando a pureza espectral ou a estreiteza da faixa de luz emitida. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é de 615 nm, que é o comprimento de onda percebido pelo olho humano e pode diferir ligeiramente do comprimento de onda de pico. É especificada uma Razão de Compatibilidade de Intensidade Luminosa de 2:1, significando que a variação de brilho entre os segmentos mais brilhantes e mais fracos na matriz não deve exceder esta razão, garantindo uma aparência uniforme.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites e condições de operação para o display. As Classificações Absolutas Máximas estabelecem os limites para operação segura: uma Dissipação de Potência Média de 33 miliwatts (mW) por ponto, uma Corrente Direta de Pico de 90mA por ponto e uma Corrente Direta Média por ponto que se reduz linearmente de 13mA a 25°C em 0,17mA/°C. Esta redução é crucial para o gerenciamento térmico em temperaturas ambientes elevadas. A Tensão Reversa máxima por ponto é de 5 Volts (V). A Tensão Direta (Vf) para qualquer ponto LED individual é tipicamente de 2,6V a 20mA, com um máximo de 2,8V a uma corrente de teste mais alta de 80mA. A Corrente Reversa (Ir) é no máximo de 100 microamperes (μA) com o viés reverso total de 5V.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma Faixa de Temperatura de Operação de -35°C a +85°C e uma Faixa de Temperatura de Armazenamento idêntica. Esta ampla faixa o torna adequado para ambientes industriais e automotivos sujeitos a extremos de temperatura. Um parâmetro crítico de montagem é a temperatura máxima de soldagem de 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. Esta diretriz é essencial para prevenir danos térmicos durante o processo de soldagem por refluxo.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

O display possui uma altura de matriz declarada de 2,0 polegadas (50,8 mm). O desenho de dimensões da embalagem fornecido (referenciado na folha de dados) detalharia o contorno físico exato, as localizações dos terminais e o tamanho geral. As tolerâncias para estas dimensões são tipicamente ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. O dispositivo utiliza uma interface de conexão de terminais padrão para integração em uma placa de circuito.

4. Conexão dos Terminais e Circuito Interno

O LTP-2057AKA possui uma interface de 14 terminais. A pinagem é especificamente organizada para endereçamento X-Y (matriz): Os terminais são designados como Ânodo para Colunas ou Cátodo para Linhas. Por exemplo, o Terminal 1 é o Cátodo para a Linha 5, o Terminal 3 é o Ânodo para a Coluna 2, e assim por diante. Este arranjo permite que um microcontrolador ilumine seletivamente qualquer ponto único na grade 5x7 ativando as linhas de coluna (ânodo) e linha (cátodo) correspondentes. O diagrama de circuito interno (referenciado na folha de dados) representaria visualmente esta estrutura de matriz, mostrando os 35 LEDs individuais (5 colunas x 7 linhas) com seus ânodos conectados em grupos de coluna e cátodos conectados em grupos de linha.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia uma seção para Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas. Estes gráficos são inestimáveis para engenheiros de projeto. Eles normalmente incluiriam gráficos como Corrente Direta vs. Tensão Direta (curva I-V) para um único elemento LED, mostrando a relação não linear e a tensão de condução. Curvas de Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta ilustrariam como a saída de luz aumenta com a corrente, potencialmente mostrando efeitos de saturação. Também pode haver curvas mostrando a variação da Intensidade Luminosa ou da Tensão Direta com a Temperatura Ambiente, o que é crítico para projetar circuitos estáveis na faixa de temperatura especificada. Analisar estas curvas permite otimizar a corrente de acionamento para o brilho desejado e compreender os efeitos térmicos no desempenho.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Como mencionado nas Classificações Absolutas Máximas, a principal restrição de montagem é o perfil de temperatura de soldagem. O dispositivo pode suportar uma temperatura de pico de 260°C por até 3 segundos durante a soldagem por refluxo. É crítico garantir que a temperatura medida nos terminais do encapsulamento não exceda este limite para prevenir danos às ligações internas, aos chips LED ou ao encapsulamento plástico. Os perfis de refluxo padrão da indústria para soldagem sem chumbo (que atingem picos em torno de 240-250°C) são geralmente compatíveis, mas o perfil deve ser verificado. A soldagem manual com ferro deve ser realizada rapidamente e com controle cuidadoso da temperatura para localizar o calor. Procedimentos adequados de manuseio contra Descarga Eletrostática (ESD) devem ser sempre seguidos com componentes LED.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display de matriz de pontos 5x7 é ideal para aplicações que requerem um único caractere alfanumérico claro. Usos comuns incluem: medidores de painel para leituras de tensão, corrente ou temperatura; displays de status em equipamentos industriais (mostrando códigos de erro ou indicadores de modo); eletrodomésticos como fornos micro-ondas ou máquinas de lavar; e instrumentação de teste/medição. Sua compatibilidade com códigos de caracteres padrão ASCII e EBCDIC simplifica a programação com microcontroladores.

7.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento:O display requer eletrônica de acionamento multiplexada. Um microcontrolador com pinos de E/S suficientes ou acoplado a CIs driver externos (como registradores de deslocamento ou chips driver de LED dedicados) é necessário para escanear sequencialmente as linhas e colunas. A condição de teste da folha de dados de ciclo de trabalho de 1/16 a 32mA de corrente de pulso fornece um ponto de partida para calcular os resistores limitadores de corrente necessários. A corrente média por LED será muito menor (por exemplo, 32mA / 16 = 2mA média se apenas um ponto estiver aceso, mas isso escala com o número de pontos acesos simultaneamente em uma linha).
Fonte de Alimentação:A tensão direta de ~2,6V significa que a tensão de acionamento deve ser maior que isso, tipicamente são usados sistemas de 3,3V ou 5V. A fonte de alimentação deve ser capaz de lidar com as demandas de corrente de pico durante a multiplexação.
Ângulo de Visão:A folha de dados menciona um "ângulo de visão amplo", que é uma característica do chip LED e do design da lente difusa. Para um posicionamento ideal, considere a direção de visão primária do usuário final.
Empilhamento:A característica de ser "empilhável horizontalmente" significa que múltiplas unidades podem ser colocadas lado a lado para formar displays de múltiplos caracteres. O alinhamento mecânico e a interconexão elétrica entre os módulos precisam ser projetados.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial chave para o LTP-2057AKA é o uso da tecnologia LED AlInGaP para a cor laranja. Comparado a tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos/laranja padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior (mais saída de luz por unidade de potência elétrica) e melhor manutenção de desempenho em temperaturas elevadas. O comprimento de onda "Super Laranja" de 621nm fornece uma cor vibrante e altamente visível. A face cinza com pontos brancos oferece uma aparência profissional e de alto contraste quando desligada, o que pode ser uma vantagem de projeto sobre displays totalmente pretos ou vermelhos. A altura de caractere de 2,0 polegadas é um tamanho específico que pode ser escolhido em vez de displays menores (por exemplo, 0,8 polegada) ou maiores com base nos requisitos de distância de visualização.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Como calculo o valor do resistor limitador de corrente para este display?
R: Você deve projetar para a corrente pulsada (de pico), não a média. Usando a condição de teste como referência (32mA a Vf tip. 2,6V) e assumindo uma fonte de acionamento de 5V: R = (V_fonte - Vf) / I_pico = (5V - 2,6V) / 0,032A = 75 Ohms. Use o Vf máximo (2,8V) para um cálculo mais seguro e mais fraco: R = (5V - 2,8V) / 0,032A = ~68 Ohms. Um resistor padrão de 68 ou 75 Ohm seria adequado. A classificação de potência do resistor deve ser calculada com base na corrente média, não na de pico.

P: O que significa um ciclo de trabalho de 1/16 para acionar este display?
R: Em uma matriz multiplexada 5x7, um método comum de varredura é ativar uma linha (cátodo) por vez enquanto fornece dados para as 5 colunas (ânodos) daquela linha. Com 7 linhas, se cada linha for ativada sequencial e igualmente, o ciclo de trabalho para qualquer LED único é 1/7. O ciclo de trabalho de 1/16 da folha de dados sugere um esquema de multiplexação diferente ou mais conservador, possivelmente envolvendo períodos de apagamento. O circuito driver deve pulsar o LED na corrente de pico especificada (por exemplo, 32mA) durante sua fatia de tempo alocada para alcançar a intensidade luminosa média nominal.

P: Posso acionar este display com uma corrente DC constante em vez de multiplexação?
R: Tecnicamente, sim, mas é altamente ineficiente e não recomendado. Acionar todos os 35 pontos simultaneamente mesmo a uma corrente baixa como 5mA exigiria uma corrente total de 175mA e geraria calor significativo, provavelmente excedendo os limites de dissipação de potência do encapsulamento. A multiplexação é o método padrão e pretendido de operação.

10. Exemplo Prático de Projeto e Uso

Considere projetar uma leitura de temperatura simples exibindo um valor de 0 a 99 graus Celsius. Isso exigiria dois displays LTP-2057AKA empilhados horizontalmente. Um microcontrolador (por exemplo, um ATmega328P) seria conectado aos 14 terminais de cada display (28 pinos de E/S no total). Para economizar E/S, as linhas de coluna (ânodo) de ambos os displays poderiam ser conectadas em paralelo (5 linhas compartilhadas), e as linhas de linha (cátodo) seriam controladas separadamente para cada display (7+7=14 linhas). Isso usa 19 pinos de E/S. Alternativamente, registradores de deslocamento externos de 8 bits poderiam ser usados para reduzir drasticamente a exigência de E/S do microcontrolador. O software conteria um mapa de fontes, traduzindo os dígitos de 0 a 9 no padrão correspondente de pontos acesos para a grade 5x7. Ele então escanearia as 7 linhas, para cada display, enviando os dados de coluna apropriados para as linhas dos caracteres a serem mostrados. A varredura deve ser rápida o suficiente (tipicamente >60Hz) para evitar cintilação visível.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTP-2057AKA opera com base no princípio de uma matriz passiva de LEDs. Ele contém 35 junções de LED semicondutoras AlInGaP independentes, dispostas em uma grade de 5 colunas e 7 linhas. Cada LED é formado na interseção de uma linha de ânodo de coluna e uma linha de cátodo de linha. Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do diodo (~2,6V) é aplicada entre uma coluna específica (positiva) e uma linha específica (negativa), a corrente flui através daquele único LED, fazendo com que ele emita fótons — luz — em um comprimento de onda de aproximadamente 621 nm (laranja). Ao sequenciar rapidamente qual linha é aterrada (cátodo ativado) e quais colunas são supridas com corrente (ânodo ativado), diferentes padrões de pontos podem ser iluminados, formando caracteres ou símbolos. A persistência da visão do olho humano mistura esses flashes rápidos em uma imagem estável.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Displays como o LTP-2057AKA representam um segmento maduro e confiável da optoeletrônica. Embora tecnologias mais novas como LED orgânico (OLED) ou LCDs de alta resolução dominem displays gráficos complexos, módulos simples de matriz de pontos LED permanecem altamente relevantes para aplicações que requerem robustez, longa vida útil, operação em ampla faixa de temperatura, alto brilho e baixo custo por caractere. A tendência dentro deste segmento é em direção a materiais LED de maior eficiência (como o AlInGaP usado aqui, e InGaN para azul/verde/branco), que permitem menor consumo de energia ou maior brilho. Há também uma tendência para soluções integradas onde a eletrônica de acionamento é incorporada ao próprio módulo de display, simplificando o projeto do sistema para o engenheiro final. No entanto, a arquitetura básica de matriz passiva, devido à sua simplicidade e baixo custo, continua sendo um pilar para displays numéricos e alfanuméricos de um e múltiplos caracteres em contextos industriais, automotivos e de consumo.