Ficha Técnica do Display LED de Matriz de Pontos 5x7 LTP-2557KS - Altura de 2 Polegadas - Amarelo AlInGaP - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-2557KS é um módulo de display alfanumérico de dígito único, projetado para aplicações que requerem saída de caracteres clara e legível. Sua função principal é representar visualmente caracteres codificados em ASCII e EBCDIC através de uma grade de diodos emissores de luz (LEDs) individualmente endereçáveis.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este dispositivo oferece várias vantagens-chave para projetistas de sistemas. Seu principal benefício é obaixo consumo de energia, tornando-o adequado para aplicações operadas por bateria ou com consciência energética. Aconfiabilidade de estado sólidoda tecnologia LED garante longa vida operacional e resistência a choques e vibrações em comparação com displays baseados em filamento. Oamplo ângulo de visãoe aconstrução em plano únicoproporcionam visibilidade consistente de várias posições. Ele éempilhável horizontalmente, permitindo a criação de displays com múltiplos caracteres. Finalmente, por ser umpacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS, torna-o adequado para a fabricação eletrônica moderna, considerando as regulamentações ambientais. O mercado-alvo inclui painéis de controle industrial, instrumentação, equipamentos de teste, terminais de ponto de venda e outros sistemas embarcados onde é necessário um display de caracteres durável e de baixa potência.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros de desempenho do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O display utiliza o material semicondutorFosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP)para seus chips de LED amarelo. Este sistema de material é conhecido por sua alta eficiência e boa pureza de cor no espectro âmbar/amarelo/vermelho. Acomprimento de onda de emissão de pico típico (λp)é de 588 nm, com umcomprimento de onda dominante (λd)de 587 nm, posicionando-o firmemente na região amarela. Alargura de meia altura espectral (Δλ)é de 15 nm, indicando uma largura de banda espectral relativamente estreita, o que contribui para a pureza da cor.

O parâmetro de brilho chave é aIntensidade Luminosa Média (Iv). Sob a condição de teste especificada de uma corrente de pico de 32 mA e um ciclo de trabalho de 1/16, a intensidade varia de um mínimo de 800 μcd a um máximo de 3600 μcd, com um valor típico fornecido. A ficha técnica também especifica umaTaxa de Correspondência de Intensidade Luminosamáxima de 2:1 para pontos dentro de uma área de luz similar, que é uma medida da uniformidade de brilho na matriz do display.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites e condições de operação para o dispositivo. AsEspecificações Absolutas Máximasestabelecem os limites para operação segura:70 mW de dissipação de potência média por ponto, 60 mA de corrente direta de pico por ponto, e umacorrente direta média por ponto de 25 mA a 25°C, reduzindo linearmente em 0,33 mA/°C conforme a temperatura aumenta. A máximatensão reversa por ponto é de 5 V.

Sob condições típicas de operação, atensão direta (Vf)para qualquer ponto de LED individual varia de 2,05V a 2,6V quando acionado a 20 mA. Acorrente reversa (Ir)é especificada como máxima de 100 μA quando 5V são aplicados em polarização reversa. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é ampla, de-35°C a +105°C.

2.3 Características Térmicas e Soldagem

A curva de redução da corrente direta média é um parâmetro térmico crítico, indicando que a corrente contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C. Para montagem, a ficha técnica especifica condições de soldagem: o dispositivo pode ser submetido a260°C por 3 segundos, medido 1/16 de polegada (aproximadamente 1,59 mm) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. Esta é uma diretriz padrão para o perfil de soldagem por refluxo.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que os dispositivos sãocategorizados por intensidade luminosa. Isto implica um processo de binning onde as unidades são classificadas e rotuladas com base em sua saída de luz medida (Iv) sob condições de teste padrão. Os projetistas podem selecionar bins para garantir brilho consistente em múltiplos displays em um sistema ou para atender requisitos específicos de brilho para uma aplicação. A faixa de intensidade fornecida (800-3600 μcd) define os bins possíveis disponíveis.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora a ficha técnica faça referência a curvas características típicas, gráficos específicos não são detalhados no texto fornecido. Normalmente, tais curvas para um display LED incluiriam:

• Curva Corrente Direta (If) vs. Tensão Direta (Vf):Mostra a relação exponencial, crucial para projetar circuitos limitadores de corrente.
• Curva Intensidade Luminosa (Iv) vs. Corrente Direta (If):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, até o limite máximo.
• Curva Intensidade Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, importante para o gerenciamento térmico.
• Curva de Distribuição Espectral:Um gráfico que plota intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~588 nm e a meia largura de 15 nm.

Estas curvas são essenciais para prever o desempenho em condições não padrão e para um projeto de circuito robusto.

5. Informações Mecânicas e do Pacote

O LTP-2557KS é um pacote de montagem através de orifício (PTH). Aaltura da matriz é de 2 polegadas (50,8 mm). O pacote possui umaface cinzaecor dos pontos brancapara contraste ideal quando os LEDs estão desligados. O desenho dimensionado detalhado mostra um pacote dual-in-line de 14 pinos. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. A tolerância de deslocamento da ponta do pino é especificada como ±0,4 mm, o que é importante para o projeto de posicionamento dos furos na PCB.

6. Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo utiliza uma arquitetura dematriz 5x7 com seleção X-Y. O diagrama do circuito interno e a tabela de conexão dos pinos revelam um projeto multiplexado. Os pinos são atribuídos a linhas de ânodo específicas (1-7) e colunas de cátodo específicas (1-5). Esta multiplexação reduz o número de pinos de acionamento necessários de 35 (para controle individual) para 12 (7 linhas + 5 colunas), simplificando o circuito de interface. A pinagem é a seguinte: Pino 1: Linha de Ânodo 5, Pino 2: Linha de Ânodo 7, Pino 3: Coluna de Cátodo 2, Pino 4: Coluna de Cátodo 3, Pino 5: Linha de Ânodo 4, Pino 6: Coluna de Cátodo 5, Pino 7: Linha de Ânodo 6, Pino 8: Linha de Ânodo 3, Pino 9: Linha de Ânodo 1, Pino 10: Coluna de Cátodo 4, Pino 11: Coluna de Cátodo 3 (Nota: A Coluna 3 aparece duas vezes, provavelmente um erro tipográfico da ficha técnica; uma delas deve ser a Coluna 1 ou outra coluna), Pino 12: Linha de Ânodo 4 (duplicado do Pino 5, provavelmente um erro tipográfico), Pino 13: Coluna de Cátodo 1, Pino 14: Linha de Ânodo 2. A interpretação correta desta tabela é crucial para o layout adequado da PCB e o software de acionamento.

7. Guia de Soldagem e Montagem

Conforme as Especificações Absolutas Máximas, a condição de soldagem recomendada é260°C por 3 segundos, medido em um ponto 1,59 mm abaixo do corpo do pacote. Isto está alinhado com perfis típicos de refluxo sem chumbo. Deve-se tomar cuidado para não exceder esta temperatura ou tempo para evitar danos aos chips de LED ou ao pacote plástico. Durante o manuseio, devem ser observadas as precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) para dispositivos semicondutores. O armazenamento deve ser dentro da faixa de temperatura especificada de -35°C a +105°C em um ambiente de baixa umidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Painéis de Controle Industrial:Exibição de setpoints, códigos de status ou mensagens de erro.
• Equipamentos de Teste e Medição:Mostrando leituras numéricas ou identificadores de canal.
• Prototipagem de Sistemas Embarcados:Como uma saída simples para microcontroladores.
• Atualizações de Sistemas Legados:Substituindo displays incandescentes ou fluorescentes a vácuo mais antigos.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Requer um circuito de acionamento multiplexado (por exemplo, usando matrizes de transistores ou CIs dedicados de acionamento de LED) capaz de fornecer/receber as correntes de pico (até 60 mA por ponto, mas tipicamente acionado com valores mais baixos para multiplexação).
• Limitação de Corrente:Resistores externos são necessários para definir a corrente direta para cada coluna ou linha, calculada com base na tensão de alimentação e na tensão direta do LED.
• Taxa de Atualização:O esquema de multiplexação requer uma taxa de varredura suficientemente alta (tipicamente >100 Hz) para evitar cintilação visível.
• Fonte de Alimentação:Deve ser capaz de lidar com as demandas de corrente de pico durante a multiplexação.
• Software:Requer um mapa de fontes de caracteres (5x7 pixels) armazenado na memória e uma rotina para ativar sequencialmente as linhas e colunas corretas para formar os caracteres.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com displays de matriz de pontos 5x7 contemporâneos que usam tecnologias diferentes, o LED amarelo AlInGaP oferece vantagens distintas. Em relação aos antigosLEDs vermelhos de GaAsP, o AlInGaP fornece maior eficiência e saída mais brilhante. Comparado aosLEDs verdes ou azuis padrão de GaN, a cor amarela oferece excelente visibilidade em várias condições de iluminação ambiente e é frequentemente escolhida para indicadores de cautela ou status. O pacote PTH o diferencia das alternativas de montagem em superfície (SMD), tornando-o adequado para prototipagem, projetos de hobby ou aplicações onde a montagem PTH é preferida pela robustez mecânica.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

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

R: Significa que cada ponto de LED é ligado por apenas 1/16 do tempo total do ciclo de medição. Isto é representativo de um esquema de acionamento multiplexado onde apenas uma linha está ativa a qualquer momento em um sistema de 16 linhas (ou uma divisão de tempo de uma matriz 5x7). A intensidade especificada é um valor "médio" ao longo do ciclo completo.

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

R: Tecnicamente sim, mas é altamente ineficiente e não é o uso pretendido. Acionar todos os 35 pontos continuamente a 20 mA exigiria uma corrente total de 700 mA, excedendo limites práticos e causando calor significativo. A multiplexação é o método padrão e eficiente.

P: A tabela de conexão dos pinos tem duplicatas (Coluna 3, Linha 4). Isto é um erro?

R: Muito provavelmente, isto é um erro tipográfico nesta versão da ficha técnica. Em uma matriz 5x7 padrão, deve haver 7 pinos de linha de ânodo únicos e 5 pinos de coluna de cátodo únicos, totalizando 12 pinos de sinal únicos, além de possivelmente pinos de alimentação comuns. O diagrama físico de pinagem é a fonte autoritativa. Sempre verifique com o desenho do pacote.

11. Exemplo de Caso de Projeto e Uso

Caso: Display de Dígito Único Baseado em Microcontrolador.Um projetista usa um microcontrolador Arduino para exibir números de 0 a 9. As 7 linhas de ânodo são conectadas ao microcontrolador através de 7 resistores limitadores de corrente (um por linha). As 5 colunas de cátodo são conectadas a 5 transistores NPN (ou um CI de matriz de transistores como o ULN2003) cujas bases são acionadas por pinos do microcontrolador. O software executa um loop que: 1) Define um pino de linha de ânodo como HIGH (por exemplo, Linha 1), 2) Define os 5 pinos de coluna de cátodo correspondentes como LOW/HIGH de acordo com os pixels necessários para aquela linha do caractere desejado, 3) Aguarda um curto período (por exemplo, 2ms), 4) Desliga a Linha 1, e 5) Passa para a Linha 2, repetindo o processo. Isto varre rapidamente todas as 7 linhas, criando uma imagem persistente. A corrente para cada LED aceso é determinada pela tensão de alimentação (por exemplo, 5V), a Vf do LED (~2,3V) e o valor do resistor em série: R = (5V - 2,3V) / 0,020A = 135 Ohms (use 150 Ohms padrão).

12. Princípio de Operação

O LTP-2557KS opera com base no princípio de uma matriz de LED multiplexada. Os 35 pontos de LED individuais são dispostos em uma grade de 7 linhas horizontais (ânodos) e 5 colunas verticais (cátodos). Um LED na interseção de uma linha e coluna acenderá apenas quando aquela linha específica for definida com uma tensão positiva (ânodo alto) e aquela coluna específica for conectada ao terra (cátodo baixo). Ao ativar sequencialmente uma linha por vez e definir as colunas apropriadas para aquela linha, e fazendo isso rápido o suficiente (tipicamente >60 Hz), o olho humano percebe um caractere estável e completamente formado devido à persistência da visão. Este método reduz drasticamente o número de linhas de controle necessárias de 35 para 12.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora displays LED discretos de matriz 5x7 PTH como o LTP-2557KS representem uma tecnologia madura, eles ainda são relevantes em nichos específicos que requerem alta confiabilidade, amplos ângulos de visão e simplicidade. A tendência na tecnologia de display em geral tem se movido para módulos integrados com controladores embutidos (por exemplo, LCDs baseados em HD44780), displays gráficos de maior densidade (OLED, TFT LCD) e dispositivos de montagem em superfície (SMD) para miniaturização. No entanto, a vantagem fundamental dos LEDs — seu brilho, longevidade e robustez — garante seu uso contínuo em aplicações industriais, externas e de alta visibilidade onde outras tecnologias podem falhar. A mudança para AlInGaP em relação a materiais mais antigos como GaAsP reflete a melhoria contínua na eficiência e desempenho dos LEDs, mesmo dentro desta categoria de produto estabelecida.