Ficha Técnica do Display LED de Matriz de Pontos 5x7 LTP-1557KF - Altura de 1,2 Polegadas - Cor Laranja-Amarela - Corrente de Acionamento de 20mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-1557KF é um módulo de exibição alfanumérica de dígito único, construído numa configuração de matriz de pontos 5x7. A sua função principal é exibir caracteres, símbolos ou gráficos simples através da iluminação seletiva de pontos LED individuais. A tecnologia central utiliza material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma emissão de luz laranja-amarela. Este dispositivo caracteriza-se por um painel frontal cinza com coloração branca nos pontos, melhorando o contraste para uma legibilidade superior. Foi concebido para operação de baixo consumo e oferece um amplo ângulo de visão, tornando-o adequado para diversas aplicações de indicação e exibição de informação onde é necessária uma saída de caracteres monocromática e clara.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display incluem a sua fiabilidade de estado sólido, baixo requisito de potência e compatibilidade com códigos de caracteres padrão como USASCII e EBCDIC. O design de plano único e o amplo ângulo de visão garantem boa visibilidade a partir de diferentes perspetivas. É também categorizado por intensidade luminosa, permitindo a correspondência de brilho em aplicações com múltiplas unidades, e é oferecido num encapsulamento sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS. Os mercados-alvo primários incluem painéis de controlo industrial, instrumentação, terminais de ponto de venda, displays de informação básicos e sistemas embebidos onde é necessário um display de caracteres simples, fiável e de baixo custo.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos e ópticos especificados na ficha técnica, explicando a sua importância para os engenheiros de projeto.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Isto limita o efeito combinado da corrente direta (I_F) e da tensão direta (V_F) em qualquer ponto LED individual.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 60 mA, mas apenas em condições pulsadas (1 kHz, ciclo de trabalho de 10%). Isto permite pulsos de corrente mais elevados e breves para multiplexagem ou para alcançar um brilho instantâneo superior.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Este é o parâmetro chave para operação em estado estacionário, não pulsada. O fator de derating de 0,28 mA/°C indica que a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C para evitar sobreaquecimento.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V. Exceder este valor pode causar a ruptura da junção PN do LED.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. Isto define os limites ambientais para operação fiável e armazenamento não operacional.
• Condição de Soldadura:260°C durante 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assento. Isto é crítico para processos de soldadura por onda ou por refluxo para evitar danos térmicos no encapsulamento plástico e nas ligações internas.

2.2 Características Elétricas e Ópticas (a Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos e garantidos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):55 a 170 μcd (mín.), 99 a 200 μcd (típ.) a I_F=20mA. Esta ampla gama indica que o dispositivo é categorizado ("binned"). Os projetistas devem ter em conta esta variação no planeamento do brilho do sistema. A condição de teste foi revista de 1mA para 20mA, alinhando a especificação com uma corrente de acionamento mais padrão.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):611 nm (típ.). Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):17 nm (típ.). Isto mede a dispersão do espectro emitido; um valor menor indica uma luz mais monocromática (cor pura).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):605 nm (típ.). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor como laranja-amarela.
• Tensão Direta por Ponto (V_F):2,05V (mín.), 2,6V (típ.) a I_F=20mA. Isto é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. A tensão de alimentação do driver deve ser superior a V_F para regular a corrente corretamente.
• Corrente Reversa por Ponto (I_R):Máximo de 100 μA a V_R=5V. Uma corrente reversa baixa é desejável.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para área de luz semelhante. Isto significa que o ponto mais brilhante numa matriz não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante que o ponto mais fraco, garantindo uma aparência uniforme.

3. Explicação do Sistema de Categorização (Binning)

A ficha técnica indica que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica que é aplicado um sistema de binning, embora os códigos de bin específicos não sejam listados aqui.

• Categorização por Intensidade Luminosa:A gama I_V especificada (55-170 μcd mín., 99-200 μcd típ.) sugere que os produtos são classificados em grupos com base na saída de luz medida a 20mA. Os projetistas que adquiram múltiplas unidades devem especificar ou estar cientes da categoria para garantir um brilho consistente num display multi-dígito.
• Categorização por Comprimento de Onda/Cor:Embora não explicitamente declarado, a fabricação típica de LEDs inclui categorização por comprimento de onda dominante (cor) para garantir consistência visual. As especificações apertadas em λ_d (605nm) e λ_p (611nm) indicam um processo controlado.
• Categorização por Tensão Direta:Menos comummente destacada para displays, mas a gama V_F (2,05-2,6V) define a dispersão do parâmetro elétrico.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica refere "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas" na página final. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos incluiriam tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A tensão de joelho é de cerca de 2V, consistente com a tecnologia AlInGaP.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_V vs. I_F):Mostraria que a saída de luz aumenta aproximadamente de forma linear com a corrente até um certo ponto, após o qual a eficiência diminui.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V vs. T_a):Demonstraria a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância da gestão térmica e do derating da corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando um pico próximo de 611nm e uma largura de cerca de 17nm a metade da intensidade de pico.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões e Desenho do Encapsulamento

O dispositivo tem um encapsulamento padrão de dupla linha (DIP). Notas dimensionais chave da ficha técnica: todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm salvo indicação em contrário. Uma nota específica menciona uma tolerância de desvio da ponta do pino de ±0,4 mm, o que é importante para a colocação dos furos na PCB e o rendimento da soldadura.

5.2 Diagrama de Circuito Interno e Ligação dos Pinos

O circuito interno é uma matriz padrão 5x7. As linhas (ânodos) e colunas (cátodos) são multiplexadas. A tabela de pinos é essencial para o layout correto da PCB e o projeto do circuito driver:

• Os pinos 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 ligam-se às Linhas de Ânodo (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
• Os pinos 3, 4, 6, 10, 11, 13 ligam-se às Colunas de Cátodo (1, 2, 3, 4, 5).

Note-se que algumas funções estão duplicadas em pinos diferentes (ex., Linha de Ânodo 4 nos pinos 5 & 12, Coluna de Cátodo 3 nos pinos 4 & 11), o que pode oferecer flexibilidade de layout. A numeração dos pinos segue provavelmente uma orientação específica em relação ao lado de visualização da matriz de pontos.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal fornecida é o valor máximo absoluto para soldadura: 260°C durante 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assento. Este é um perfil padrão de soldadura por onda. Para soldadura por refluxo, deve ser usado um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico não excedendo 260°C. É crítico evitar stress térmico excessivo para prevenir fissuras no encapsulamento ou delaminação. Os dispositivos devem ser armazenados na bolsa de barreira à humidade original até à utilização, especialmente se não tiverem uma classificação de nível de sensibilidade à humidade (MSL), embora a ficha técnica não especifique um MSL.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem uma única linha de caracteres alfanuméricos: displays de estado de equipamento industrial (ex., códigos de erro, setpoints), eletrodomésticos, equipamento de teste básico portátil, atualizações de sistemas legados e kits de eletrónica educacionais.

7.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento (Driver):Requer um driver de multiplexagem (ex., um CI dedicado para displays ou um microcontrolador com I/O suficiente). Cada ânodo de linha é acionado sequencialmente enquanto os dados são aplicados aos cátodos das colunas.
• Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada linha de coluna (cátodo) para definir o I_F para um valor seguro, tipicamente 20mA ou menos, dependendo dos requisitos de brilho e potência. Valor do resistor R = (V_alimentação - V_F) / I_F.
• Fonte de Alimentação:Deve fornecer uma tensão superior à V_F máxima (2,6V) mais a queda de tensão de quaisquer transístores do driver. Uma alimentação de 5V é comum.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas deve considerar-se a posição de montagem em relação ao utilizador.
• Consistência de Brilho:Especifique a categoria de intensidade se a uniformidade entre múltiplas unidades for crítica.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com matrizes LED mais antigas de GaAsP ou GaP, a tecnologia AlInGaP no LTP-1557KF oferece maior eficiência e melhor pureza de cor (laranja-amarelo mais saturado). Comparado com matrizes SMD contemporâneas de brilho lateral ou alta densidade, este é um dispositivo tradicional DIP de orifício passante que oferece facilidade de prototipagem e reparação. A sua principal diferenciação é a altura de caractere específica de 1,2 polegadas, o formato 5x7 e a cor laranja-amarela, que podem ser escolhidos por compatibilidade com sistemas legados, requisitos específicos de visibilidade (o amarelo/laranja pode ser distintivo) ou custo-eficácia para aplicações simples onde a capacidade a cores ou gráfica não é necessária.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Tecnicamente sim, mas exigiria 35 fontes de corrente independentes (5x7). Isto é altamente ineficiente. A multiplexagem (varredura) é o método padrão e pretendido, reduzindo drasticamente os pinos de driver necessários e a dissipação de potência no CI driver.

P: Por que é que a Corrente Direta de Pico (60mA) é muito superior à Corrente Contínua (25mA)?

R: Isto permite a multiplexagem por divisão de tempo. Um ponto está ligado apenas durante uma fração do ciclo de varredura (ex., 1/7 para uma varredura de 7 linhas). Pode pulsar uma corrente mais elevada durante o seu breve tempo "ligado" para alcançar um brilho médio percebido superior sem exceder os limites de potência média (térmicos) do chip LED.

P: A intensidade luminosa tem uma gama muito ampla (55-200 μcd). Como posso garantir um brilho consistente no meu produto?

R: Deve: 1) Comprar dispositivos de um único lote de produção ou de uma categoria de intensidade especificada, 2) Implementar calibração ou ajuste de brilho por software no seu driver, ou 3) Usar ajuste de corrente por hardware por unidade (impraticável em volume). Discuta a disponibilidade de códigos de categoria com o distribuidor ou fabricante.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação normal a 20mA ou menos por ponto e dentro da gama de temperatura ambiente, um dissipador de calor não é tipicamente necessário para o próprio display. No entanto, um layout adequado da PCB para dissipação de calor dos componentes do driver é importante. Cumpra a curva de derating da corrente se operar em ambientes de alta temperatura.

10. Exemplos Práticos de Projeto e Utilização

Estudo de Caso 1: Interface Simples com Microcontrolador.Um microcontrolador básico de 8 bits pode acionar este display diretamente se tiver pelo menos 12 pinos de I/O (7 para linhas, 5 para colunas). As linhas são ligadas através de resistências limitadoras de corrente a pinos do microcontrolador configurados como saídas que fornecem corrente (ânodos). As colunas são ligadas a pinos configurados como saídas de dreno aberto ou ativas em nível baixo (cátodos). O firmware implementa uma interrupção de temporizador para varrer as linhas, ativando uma linha de cada vez enquanto define os padrões das colunas para essa linha a partir de uma tabela de fontes armazenada na ROM.

Estudo de Caso 2: Utilização de um CI Driver de Display Dedicado.Para sistemas com pinos de microcontrolador limitados ou para descarregar o processamento, pode ser usado um CI driver como o MAX7219 ou HT16K33. Estes CIs tratam de toda a multiplexagem, descodificação e controlo de brilho através de uma interface serial simples (SPI ou I2C), exigindo apenas 2-4 pinos do controlador principal. Também incluem frequentemente funcionalidades como piscar dígitos e cascateamento multi-dígito, o que se alinha com a funcionalidade "empilhável horizontalmente" deste display.

11. Introdução ao Princípio de Operação

O LTP-1557KF é uma matriz de 35 chips LED independentes de AlInGaP dispostos numa grelha de 5 colunas e 7 linhas, montados atrás de uma máscara cinza com 35 aberturas (pontos). O ânodo de cada LED está ligado a uma linha comum, e o seu cátodo está ligado a uma coluna comum. Para iluminar um ponto específico, a sua linha correspondente é levada a uma tensão positiva (através de uma limitação de corrente), e a sua coluna é ligada a uma tensão inferior (terra). Este arranjo em matriz reduz os pinos de ligação necessários de 35 (um por ponto) para 12 (7 linhas + 5 colunas). Exibir um caractere envolve varrer rapidamente as linhas (1-7) e, para cada linha, ligar os LEDs de coluna apropriados (1-5) que fazem parte da forma do caractere desejado. Esta multiplexagem ocorre mais rapidamente do que o olho humano consegue perceber, criando uma imagem de caractere completa e estável.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Displays como o LTP-1557KF representam uma tecnologia madura e estabelecida. As tendências atuais em displays indicadores e alfanuméricos estão a mover-se para encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, módulos multi-dígito de maior densidade e a integração de controladores diretamente na PCB do display (displays "inteligentes"). Além disso, matrizes LED RGB a cores completas e displays OLED estão a tornar-se mais competitivos em custo para aplicações que requerem cor ou contraste superior. No entanto, matrizes de pontos LED monocromáticas simples como esta permanecem altamente relevantes devido à sua extrema fiabilidade, simplicidade, baixo custo, alto brilho, ampla gama de temperatura de operação e longevidade - atributos críticos em aplicações industriais, automóveis e exteriores. A mudança para AlInGaP a partir de materiais mais antigos, como visto neste dispositivo, foi um passo chave na melhoria da eficiência e do desempenho de cor dentro deste formato clássico.