Ficha Técnica do Display LED de Matriz de Pontos LTP-2157AKA - Altura de 2.0 Polegadas (50.8mm) - Cor Laranja Super - Matriz 5x7 - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-2157AKA é um módulo de display LED de matriz de pontos 5x7 de plano único, projetado para apresentação de caracteres alfanuméricos. Sua função principal é exibir caracteres de conjuntos de código padrão, como USASCII e EBCDIC. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED, que proporciona a emissão Laranja Super. O display apresenta face cinza e cor de ponto branca, melhorando o contraste para uma legibilidade aprimorada. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho entre as unidades. Sua construção de estado sólido oferece alta confiabilidade, e o baixo requisito de potência o torna adequado para diversas aplicações eletrónicas.

1.1 Características Principais e Aplicações Alvo

As características-chave que definem este produto incluem uma altura de caractere de matriz de 2.0 polegadas (50.8 mm), que oferece boa visibilidade à distância. Opera com um único plano e proporciona um amplo ângulo de visão, tornando a informação exibida acessível a partir de várias posições. A matriz 5x7 com arquitetura de seleção X-Y permite um controlo de multiplexagem eficiente. Uma característica significativa é a sua empilhabilidade horizontal, permitindo a criação de displays multi-caractere através do alinhamento de várias unidades lado a lado. O dispositivo é diretamente compatível com códigos de caractere padrão. Estas características tornam o LTP-2157AKA ideal para aplicações como painéis de instrumentos industriais, terminais de ponto de venda, displays de informação básicos, leituras de equipamentos de teste e outros sistemas embarcados que requerem uma saída alfanumérica confiável e de baixa a média complexidade.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, óticos e físicos do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Ratings Absolutos Máximos

Os Ratings Absolutos Máximos definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência Média por Ponto:33 mW. Esta é a potência contínua máxima que pode ser dissipada com segurança por um único ponto LED.
• Corrente Direta de Pico por Ponto:90 mA. Esta é a corrente instantânea máxima de pulso que um ponto pode suportar, tipicamente relevante para esquemas de acionamento multiplexados.
• Corrente Direta Média por Ponto:13 mA a 25°C, com derating linear de 0.17 mA/°C. Este é o parâmetro-chave para operação DC contínua. O fator de derating é crucial para a gestão térmica; à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida para evitar sobreaquecimento.
• Tensão Reversa por Ponto:5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode danificar a junção LED.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para gamas de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:Máximo de 260°C durante 3 segundos a 1.6mm abaixo do plano de assentamento. Isto define as restrições do perfil de soldadura por refluxo.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos sob condições de teste especificadas (tipicamente Ta=25°C) e representam o desempenho típico.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):2100 μcd (Mín), 4600 μcd (Tip) sob uma condição de teste de I_p=32mA com ciclo de trabalho de 1/16. Isto indica o brilho de cada ponto LED quando acionado numa configuração multiplexada. A ampla gama sugere um processo de binning para intensidade.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):621 nm (Tip). Este é o comprimento de onda no qual a saída de potência ótica é máxima, definindo a cor "Laranja Super".
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):18 nm (Tip). Isto mede a pureza espectral; um valor menor indica uma luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):615 nm (Tip). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, intimamente relacionado com o ponto de cor.
• Tensão Direta (V_F) Qualquer Ponto:2.05V (Mín), 2.6V (Tip) a I_F=20mA; 2.3V (Mín), 2.8V (Tip) a I_F=80mA. Isto é crítico para o projeto do circuito de acionamento, especificando a queda de tensão através de um LED quando ligado.
• Corrente Reversa (I_R) Qualquer Ponto:100 μA (Máx) a V_R=5V. Esta é a corrente de fuga quando o LED está em polarização reversa.
• Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Tip). Isto especifica o rácio máximo permitido entre os pontos mais brilhantes e mais fracos na matriz, garantindo uma aparência uniforme.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo está "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de binning ou triagem pós-fabrico. Embora códigos de bin específicos não sejam listados, a categorização típica para tais displays envolve agrupar unidades com base na intensidade luminosa medida sob condições de teste padrão. Isto garante que, quando múltiplos displays são usados em conjunto, a variação de brilho entre eles é minimizada, proporcionando uma saída visual consistente. Os projetistas devem verificar os bins de intensidade disponíveis junto do fornecedor para aplicações críticas que requeiram brilho correspondente.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas / Óticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos tipicamente incluem:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I_F-V_F):Mostra a relação exponencial, crucial para determinar a tensão de acionamento necessária para uma dada corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I_V-I_F):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente numa relação quase linear dentro da gama de operação.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra o derating da saída de luz à medida que a temperatura aumenta, o que é vital para o projeto térmico.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~621nm e a largura espectral.

Estas curvas permitem aos projetistas prever o desempenho sob condições não padrão e otimizar o seu circuito de acionamento.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

As dimensões do encapsulamento do dispositivo são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0.25 mm. O desenho específico é referenciado mas não detalhado no texto. Os aspetos mecânicos-chave incluem a pegada geral, altura e espaçamento dos 14 pinos. O arranjo dos pinos é projetado para montagem através de furo numa placa de circuito impresso (PCB). A face cinza e a cor de ponto branca fazem parte do design do encapsulamento para melhorar o contraste.

5.1 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O display tem 14 pinos. O diagrama do circuito interno mostra uma configuração de matriz onde os ânodos dos LEDs são conectados por linhas e os cátodos por colunas (ou vice-versa, conforme a tabela de pinagem). Esta é uma arquitetura de matriz de ânodo comum ou cátodo comum que minimiza o número de pinos de controlo necessários (5 linhas + 7 colunas = 12 linhas de controlo em vez de 5*7=35). A tabela de pinagem especifica a função de cada pino:

• Os pinos conectam-se à Linha de Ânodo 1-7 e à Coluna de Cátodo 1-5.
• Notas Importantes:Os pinos 4 e 11 estão internamente conectados. Os pinos 5 e 12 estão internamente conectados. Esta ponte interna deve ser considerada durante o layout do PCB e o projeto do acionador para evitar curtos-circuitos.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal fornecida é para o processo de soldadura: o dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de soldadura de 260°C por um máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma restrição padrão de perfil de refluxo. Para soldadura por onda, devem ser seguidas as práticas padrão para componentes através de furo. Devem ser observadas as precauções gerais de manuseamento para dispositivos sensíveis à eletricidade estática (ESD), embora não explicitamente declaradas para este produto LED. O armazenamento deve ser dentro da gama de temperatura especificada de -35°C a +85°C num ambiente seco.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LTP-2157AKA requer um circuito de acionamento externo. Devido à sua estrutura de matriz, a multiplexagem é o método de acionamento padrão. Isto envolve ativar sequencialmente uma linha (ou coluna) de cada vez, fornecendo os sinais de dados apropriados às colunas (ou linhas). É tipicamente usado um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou um CI dedicado de acionamento de display LED (como o MAX7219 ou similar). O acionador deve fornecer a corrente correta, respeitando os ratings de corrente de pico e média. Resistências limitadoras de corrente são obrigatórias para cada linha de coluna ou linha para definir a corrente direta (I_F). O valor é calculado usando a fórmula: R = (V_supply- V_F- V_{driver_sat}) / I_F.

7.2 Considerações de Projeto

• Frequência de Multiplexagem:Deve ser suficientemente alta para evitar cintilação visível (tipicamente >60 Hz).
• Cálculo da Corrente:Use o rating de corrente média (13mA máx. a 25°C) para cálculos DC. No modo multiplexado com N linhas, a corrente de pico por ponto pode ser até N * I_avg, mas não deve exceder o rating de pico de 90mA.
• Gestão Térmica:Se operar a altas temperaturas ambientes, a corrente direta deve ser reduzida conforme o fator de 0.17 mA/°C.
• Fonte de Tensão:Deve considerar a V_Fmais alta sob condições de operação e quaisquer quedas no circuito de acionamento.
• Layout do PCB:Garanta o mapeamento correto dos pinos de acordo com a tabela de ligação. Note os pinos internamente conectados (4-11 e 5-12) para evitar erros de layout.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologia mais antiga, como LEDs padrão de GaAsP ou GaP, a tecnologia AlInGaP no LTP-2157AKA oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante para a mesma corrente, e melhor pureza de cor. Comparado com displays simples de 7 segmentos, o formato de matriz de pontos 5x7 proporciona verdadeira capacidade alfanumérica, permitindo a exibição de letras, números e símbolos simples. A altura de 2.0 polegadas é maior do que muitos displays de caractere comuns, oferecendo visibilidade superior. A empilhabilidade horizontal é um diferenciador-chave em relação a displays com módulos multi-caractere fixos, proporcionando flexibilidade de design.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este display com uma corrente DC constante em todos os pontos simultaneamente?
R: Teoricamente possível, mas impraticável. Requereria 35 canais independentes com limitação de corrente. A multiplexagem é o método padrão e eficiente.

P2: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Emissão de Pico e Comprimento de Onda Dominante?
R: O comprimento de onda de pico é onde a maior potência ótica é emitida. O comprimento de onda dominante é o equivalente de comprimento de onda único percebido pelo olho humano. Geralmente são próximos, mas não idênticos, especialmente para espectros mais amplos.

P3: Como interpreto o ciclo de trabalho de 1/16 na condição de teste de intensidade luminosa?
R: A intensidade é medida quando o LED é pulsado com uma corrente de 32mA numa forma de onda com um ciclo de trabalho de 1/16. Isto simula um esquema de acionamento multiplexado onde cada linha está ativa durante 1/16 do tempo total do ciclo. O valor de intensidade reportado é a média ao longo do tempo.

P4: Por que os pinos 4 & 11 e 5 & 12 estão internamente conectados?
R: Isto provavelmente deve-se ao layout interno da matriz para simplificar a ligação do chip ou o roteamento do substrato. Eletricamente, significa que estes pares de pinos estão em curto-circuito juntos. No seu circuito, deve conectá-los ao mesmo nó.

10. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário: Projetar uma leitura de temperatura simples de 4 dígitos para um forno industrial.
O sistema usa um microcontrolador com um sensor de temperatura. Quatro displays LTP-2157AKA são empilhados horizontalmente. O firmware do microcontrolador contém um mapa de fontes para dígitos 0-9, o símbolo de graus e 'C'. Usando uma rotina de multiplexagem, ele percorre os quatro displays (atuando como quatro conjuntos de linhas/colunas), calculando os dados apropriados de coluna para cada linha com base no dígito atual a ser mostrado. Resistências limitadoras de corrente são colocadas nas linhas de coluna. A taxa de atualização é definida para 100 Hz para eliminar a cintilação. O alto brilho e o amplo ângulo de visão garantem que a temperatura seja legível a partir de várias posições no chão de fábrica. O rating de temperatura industrial do display garante operação confiável no ambiente quente próximo ao forno.

11. Introdução ao Princípio de Operação

O LTP-2157AKA é baseado na eletroluminescência de semicondutor. A estrutura do chip AlInGaP forma uma junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o limiar da junção é aplicada, eletrões e lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda da luz laranja emitida (~621 nm). A matriz 5x7 é formada por dados LED individualmente endereçáveis colocados nas interseções dos condutores de linha e coluna num substrato. Ao aplicar seletivamente tensão a uma linha e coluna específicas, apenas o LED nessa interseção fica polarizado diretamente e acende.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia AlInGaP representa um avanço significativo na eficiência de LEDs visíveis para cores vermelhas, laranjas e amarelas. Substituiu amplamente tecnologias mais antigas como o GaAsP. As tendências atuais na tecnologia de display estão a mover-se para matrizes de maior densidade (ex., 8x8, 16x16) e matrizes RGB a cores completas. No entanto, displays de matriz de pontos monocromáticos de baixa resolução, como o 5x7, permanecem altamente relevantes para aplicações sensíveis ao custo e críticas em termos de confiabilidade, onde informação alfanumérica simples é suficiente. As suas vantagens incluem simplicidade, robustez, baixo consumo de energia e excelente longevidade. O princípio do endereçamento matricial permanece fundamental para tecnologias de display maiores e mais complexas, incluindo displays OLED e microLED.