Ficha Técnica do Display de Matriz de Pontos LED LTP-7357JD - Altura de 0,678 Polegadas (17,22mm) - Vermelho AlInGaP - Matriz 5x7 - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-7357JD é um módulo de display LED de matriz de pontos 5x7 de plano único, projetado para apresentação de caracteres e símbolos. Sua função principal é fornecer uma exibição alfanumérica clara e legível em vários dispositivos eletrônicos. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização de chips de LED vermelho de alta eficiência AlInGaP (Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio) ultrabrilhantes, que oferecem intensidade luminosa e confiabilidade superiores em comparação com tecnologias de LED mais antigas. O display apresenta uma face cinza com pontos brancos, aumentando o contraste para melhor legibilidade. É categorizado por intensidade luminosa, permitindo a seleção com base nos requisitos de brilho. O mercado-alvo inclui painéis de controle industrial, instrumentação, terminais de ponto de venda, sistemas embarcados e qualquer aplicação que exija uma interface de exibição de caracteres compacta e confiável.

1.1 Características Principais e Vantagens Centrais

O dispositivo incorpora vários recursos de design que contribuem para seu desempenho e versatilidade. A altura da matriz de 0,678 polegadas (17,22 mm) fornece um tamanho de caractere adequado para visualização a médio alcance. Seu baixo requisito de energia o torna adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética. A construção de plano único com amplo ângulo de visão garante visibilidade de várias posições. A confiabilidade de estado sólido da tecnologia LED garante uma longa vida útil operacional sem partes móveis. A matriz 5x7 com arquitetura de seleção X-Y permite um controle de multiplexação eficiente. A compatibilidade com os códigos de caracteres padrão USASCII e EBCDIC simplifica a integração com microcontroladores e processadores. Por fim, o design horizontal empilhável permite a criação de displays de múltiplos caracteres alinhando várias unidades lado a lado.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do LTP-7357JD é definido por um conjunto de parâmetros elétricos, ópticos e térmicos que os projetistas devem considerar para uma implementação adequada.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendado operar o dispositivo continuamente nesses limites ou próximo a eles. As especificações máximas principais incluem uma dissipação de potência média por ponto de 33 mW, uma corrente direta de pico por ponto de 90 mA e uma corrente direta média por ponto de 13 mA a 25°C. Esta corrente média é reduzida linearmente a 0,17 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. A tensão reversa máxima por segmento é de 5 V. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C e uma faixa de temperatura de armazenamento de -35°C a +85°C. A temperatura máxima de soldagem é de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida 1,6mm abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros operacionais típicos medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. A intensidade luminosa média (Iv) varia de um mínimo de 500 μcd a um máximo de 1200 μcd, com um valor típico fornecido, quando acionada com uma corrente de pico (Ip) de 32 mA em um ciclo de trabalho de 1/16. Este esquema de multiplexação é comum para reduzir o consumo de energia e a complexidade do driver. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 656 nm, situando-se dentro do espectro vermelho. A meia largura da linha espectral (Δλ) é de 22 nm, indicando a pureza espectral da luz emitida. O comprimento de onda dominante (λd) é de 640 nm. A tensão direta (Vf) para qualquer ponto varia de 2,1 V (mín.) a 2,6 V (máx.) a uma corrente direta (If) de 20 mA. A corrente reversa (Ir) para qualquer ponto é no máximo de 100 μA a uma tensão reversa (Vr) de 5 V. A taxa de correspondência de intensidade luminosa (Iv-m) entre os pontos é de 1,8:1 no máximo, garantindo um brilho relativamente uniforme em todo o display. É importante notar que a intensidade luminosa é medida usando uma combinação de sensor e filtro que se aproxima da curva de resposta fotópica do olho CIE.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o LTP-7357JD é categorizado por intensidade luminosa. Isto implica um processo de binning ou classificação baseado na saída de luz medida.

3.1 Binning por Intensidade Luminosa

Embora códigos de bin específicos não sejam listados no trecho fornecido, a especificação de uma faixa (500-1200 μcd) sugere que os dispositivos são testados e agrupados de acordo com sua intensidade real medida quando acionados sob condições de teste padrão (Ip=32mA, Duty 1/16). Isto permite que os projetistas selecionem peças que atendam a um requisito mínimo de brilho para sua aplicação, potencialmente afetando custo e disponibilidade. A consistência dentro de um bin garante aparência uniforme em um display de múltiplas unidades.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui uma seção para curvas típicas de características elétricas e ópticas. Estes gráficos são cruciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

4.1 Informação Implícita das Curvas

Embora as curvas específicas não sejam detalhadas no texto, gráficos típicos para tais dispositivos incluiriam a Curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (curva I-V), que mostra a relação não linear e ajuda no projeto do circuito limitador de corrente. As curvas de Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta demonstram como a saída de luz aumenta com a corrente, frequentemente de forma sublinear em correntes mais altas devido aos efeitos de aquecimento. As curvas de Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente mostram a redução da saída de luz à medida que a temperatura sobe, o que é crítico para ambientes de alta temperatura. Gráficos de distribuição espectral ilustrariam a concentração da luz emitida em torno dos comprimentos de onda de pico e dominante.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

A construção física do display determina sua compatibilidade de montagem e robustez geral.

5.1 Dimensões e Tolerâncias da Embalagem

As dimensões da embalagem do dispositivo são fornecidas em um desenho detalhado (referenciado, mas não mostrado no texto). Todas as dimensões são especificadas em milímetros. A tolerância geral para estas dimensões é de ±0,25 mm (equivalente a ±0,01 polegadas), a menos que uma nota de característica específica indique o contrário. Os projetistas devem consultar este desenho para obter os padrões de furos precisos, altura total e espaçamento dos terminais para criar as pegadas de PCB precisas.

5.2 Conexão dos Terminais e Polaridade

O LTP-7357JD tem uma configuração de 12 terminais. A pinagem é a seguinte: Terminal 1: Cátodo Coluna 1, Terminal 2: Ânodo Linha 3, Terminal 3: Cátodo Coluna 2, Terminal 4: Ânodo Linha 5, Terminal 5: Ânodo Linha 6, Terminal 6: Ânodo Linha 7, Terminal 7: Cátodo Coluna 4, Terminal 8: Cátodo Coluna 5, Terminal 9: Ânodo Linha 4, Terminal 10: Cátodo Coluna 3, Terminal 11: Ânodo Linha 2, Terminal 12: Ânodo Linha 1. Este arranjo facilita o esquema de multiplexação X-Y (linha-coluna). A identificação correta dos terminais ânodo e cátodo é crítica para evitar polarização reversa e garantir o funcionamento adequado.

5.3 Diagrama de Circuito Interno

O diagrama de circuito interno (referenciado) revela a organização em matriz dos 35 LEDs (5 colunas x 7 linhas). O ânodo de cada LED está conectado a uma linha, e seu cátodo está conectado a uma coluna. Para acender um ponto específico, sua linha correspondente deve ser acionada em nível alto (ânodo positivo) enquanto sua coluna é acionada em nível baixo (cátodo aterrado), com limitação de corrente apropriada. Esta arquitetura de cátodo comum por coluna é padrão para displays multiplexados.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado durante a montagem é essencial para manter a integridade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Parâmetros do Processo de Soldagem

A especificação máxima absoluta define o limite de temperatura de soldagem: 260°C no máximo por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento. Esta diretriz destina-se a processos de soldagem por onda ou de refluxo. Para soldagem por refluxo, todo o perfil de temperatura (pré-aquecimento, imersão, pico de refluxo, resfriamento) deve ser controlado para garantir que a embalagem e as ligações internas dos fios não sejam submetidas a choque térmico ou tempo excessivo acima do líquido.

6.2 Precauções de Manuseio e Armazenamento

Embora não detalhadas explicitamente, precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas ao manusear o display LED, pois as junções semicondutoras podem ser sensíveis. O armazenamento deve estar dentro da faixa de temperatura especificada de -35°C a +85°C em um ambiente de baixa umidade para evitar absorção de umidade e potencial "popcorning" durante a soldagem.

7. Sugestões de Aplicação

O LTP-7357JD é adequado para uma variedade de aplicações de display embarcado.

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Usos comuns incluem displays de status em equipamentos industriais (por exemplo, leituras de temperatura, códigos de erro), leituras de caracteres em dispositivos médicos, mensagens simples em eletrodomésticos e como parte de displays segmentados maiores em quiosques de varejo ou informação. Sua compatibilidade com códigos de caracteres padrão o torna ideal para exibir mensagens de texto de um microcontrolador.

7.2 Considerações de Projeto e Implementação de Circuito

Os projetistas devem implementar um circuito driver de multiplexação. Isto tipicamente envolve um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou circuitos integrados driver de LED dedicados capazes de drenar corrente para as colunas e fornecer corrente para as linhas. Resistores limitadores de corrente são obrigatórios para cada linha de coluna ou linha (dependendo da topologia do driver) para definir a corrente direta por segmento de LED. O ciclo de trabalho de 1/16 mencionado na condição de teste sugere um multiplexador binário de 4 bits (2^4=16 estados), que é uma abordagem comum para uma matriz 5x7, frequentemente varrendo 4 linhas de cada vez ou usando uma combinação de varredura de linha e coluna. A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível. A dissipação de calor deve ser considerada se operar próximo às especificações máximas, especialmente em altas temperaturas ambientes.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTP-7357JD oferece vantagens específicas dentro de sua categoria de produto.

8.1 Diferenciais Principais

O diferencial principal é o uso da tecnologia de LED AlInGaP. Comparado aos LEDs GaAsP ou GaP mais antigos, o AlInGaP fornece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays mais brilhantes na mesma corrente ou brilho similar com menor potência. A combinação face cinza/ponto branco oferece uma aparência profissional e alto contraste. O amplo ângulo de visão é benéfico para aplicações onde o usuário pode não estar diretamente em frente ao display. A categorização por intensidade luminosa fornece um nível de controle de qualidade e flexibilidade de seleção nem sempre presente em displays básicos.

9. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

Aqui estão respostas para perguntas comuns de projeto derivadas da ficha técnica.

P: Qual é o propósito do ciclo de trabalho de 1/16 na condição de teste de intensidade luminosa?

R: Simula um esquema de acionamento multiplexado onde cada LED é alimentado apenas por 1/16 do tempo total de varredura. A intensidade luminosa especificada é o valor médio percebido pelo olho sob esta condição. Você deve usar multiplexação ou um ciclo de trabalho similar para alcançar este brilho sem exceder as especificações de corrente média.

P: Posso acionar os LEDs com uma corrente DC contínua em vez de multiplexação?

R: Tecnicamente sim, mas você deve garantir que a corrente direta contínua por ponto não exceda a especificação média de 13 mA a 25°C (e deve ser reduzida para temperaturas mais altas). Isto exigiria 35 canais independentes limitados de corrente, o que é ineficiente. A multiplexação é o caso de uso pretendido e mais eficiente.

P: A tensão direta é de 2,1-2,6V. De que tensão de alimentação preciso?

R: A tensão de alimentação deve ser maior que a tensão direta máxima mais a queda de tensão no seu resistor limitador de corrente e circuito driver. Uma tensão de alimentação comum para tais displays é 5V, que fornece uma margem de segurança ampla.

P: O que significa "taxa de correspondência de intensidade luminosa de 1,8:1"?

R: Significa que o ponto mais brilhante na matriz não será mais de 1,8 vezes mais brilhante que o ponto mais fraco sob condições de acionamento idênticas. Isto garante uma uniformidade razoável no caractere exibido.

10. Estudo de Caso de Implementação Prática

Considere projetar um display de caractere único simples para um termostato baseado em microcontrolador. O objetivo é mostrar a temperatura definida de 0 a 9.

Etapas de Projeto:1. O microcontrolador (por exemplo, um ATmega328P) é programado com dados de fonte para dígitos 0-9 em formato bitmap 5x7. 2. Cinco pinos de I/O são configurados como drivers de coluna (conectados aos cátodos, capazes de drenar corrente). Sete pinos de I/O são configurados como drivers de linha (conectados aos ânodos, capazes de fornecer corrente). 3. Resistores limitadores de corrente são colocados nas linhas de coluna. O valor do resistor é calculado com base na tensão de alimentação (por exemplo, 5V), na tensão direta do LED (~2,5V) e na corrente de pico desejada (por exemplo, 32mA para brilho total): R = (5V - 2,5V) / 0,032A ≈ 78 ohms. Um resistor padrão de 75 ou 82 ohms pode ser usado. 4. O firmware implementa uma rotina de varredura. Ele define uma linha em nível alto (ativa os ânodos para aquela linha), então coloca o padrão para aquela linha nas cinco linhas de coluna (baixo para ligar um ponto, alta impedância ou alto para desligar). Ele aguarda um curto período (por exemplo, 1-2 ms), então passa para a próxima linha. Varrer todas as 7 linhas em ~14ms atinge uma taxa de atualização >70 Hz, eliminando cintilação. 5. O display mostra um dígito estável e brilhante indicando a temperatura.

11. Introdução ao Princípio Operacional

O LTP-7357JD opera no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de condução do diodo (aproximadamente 2,1-2,6V para este material AlInGaP) é aplicada através de um LED individual, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material (AlInGaP) determina a energia da banda proibida e, portanto, o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, vermelho (~640-656 nm). A organização da matriz 5x7 é um esquema de endereçamento que reduz o número de pinos de controle necessários de 35 (um por LED) para 12 (7 linhas + 5 colunas) através da multiplexação. Ao sequenciar rapidamente através das linhas e apresentar os dados de coluna correspondentes para cada linha, a persistência da visão do olho humano integra o padrão em uma imagem estável e aparentemente estática.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

O LTP-7357JD representa uma tecnologia madura baseada em AlInGaP, que foi um avanço significativo em relação aos materiais de LED vermelho anteriores. As tendências atuais em tecnologia de display migraram amplamente para displays de matriz de pontos de maior densidade, módulos gráficos completos OLED ou LCD e LEDs de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para matrizes soldadas diretamente. No entanto, embalagens de orifício passante como esta permanecem relevantes para prototipagem, fins educacionais, mercados de reparo e aplicações onde confiabilidade extrema e simplicidade são valorizadas em detrimento da densidade de pixels ou capacidade de cor. A tecnologia de LED subjacente continua a evoluir, com pesquisas em andamento sobre materiais como GaN-on-Si para redução de custos e melhorias de eficiência em todo o espectro, mas os princípios fundamentais de multiplexação para displays de matriz permanecem consistentes.