Folha de Dados do Display de Matriz de Pontos LED LTP-1557AKY - Altura de 1,2 Polegadas (30,42 mm) - Âmbar Amarelo AlInGaP - Matriz 5x7 - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-1557AKY é um módulo de display alfanumérico de um dígito, projetado para aplicações que requerem uma saída de caracteres clara e legível. A sua função principal é representar visualmente informações através de uma grade de diodos emissores de luz (LEDs) endereçáveis individualmente.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este dispositivo oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para uma gama de aplicações industriais e comerciais. As suas características principais incluem uma altura de caractere de 1,2 polegadas (30,42 mm), que proporciona excelente visibilidade à distância. A utilização da tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED âmbar amarelo resulta numa boa eficiência luminosa e numa cor distinta e facilmente reconhecível. O display opera com baixos requisitos de energia, melhorando a eficiência energética na aplicação final. Oferece um amplo ângulo de visão devido à sua construção em plano único, garantindo que a informação exibida seja legível a partir de várias posições. O design de estado sólido dos LEDs garante alta confiabilidade e longa vida operacional, sem partes móveis. O dispositivo é compatível com códigos de caracteres padrão, como USASCII e EBCDIC, simplificando a integração em sistemas digitais. Além disso, as unidades são projetadas para serem empilháveis horizontalmente, permitindo a criação de displays multi-caractere. O display também é categorizado por intensidade luminosa, proporcionando consistência no brilho entre lotes de produção. Os mercados-alvo para este componente incluem painéis de controle industrial, instrumentação, terminais de ponto de venda, equipamentos médicos e qualquer sistema embarcado que necessite de uma interface de display de caracteres robusta e confiável.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

O desempenho do LTP-1557AKY é definido por um conjunto de parâmetros elétricos, ópticos e ambientais, que são críticos para o projeto e aplicação corretos do circuito.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a sua função. A intensidade luminosa média típica (Iv) por ponto é de 3800 µcd (microcandelas) sob uma condição de teste de corrente de pico (Ip) de 80mA com um ciclo de trabalho de 1/16. O valor mínimo especificado é de 2100 µcd. A relação de correspondência de intensidade luminosa entre pontos é especificada no máximo de 2:1, garantindo uniformidade de brilho em todo o display. A cor é definida pelo seu comprimento de onda. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 595 nanómetros (nm), situando-o na região âmbar-amarela do espectro visível. O comprimento de onda dominante (λd) é tipicamente 592 nm. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é tipicamente 15 nm, indicando a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida. É importante notar que a intensidade luminosa é medida usando uma combinação de sensor e filtro que se aproxima da curva de resposta do olho fotópico (CIE), garantindo que os valores se correlacionem com a perceção visual humana.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem as condições operacionais e os limites. A tensão direta (Vf) para qualquer ponto LED individual (a uma corrente de entrada de 20mA) tem um valor típico de 2,6V, com um máximo de 2,6V e um mínimo de 2,05V. A corrente reversa (Ir) para qualquer ponto, quando uma tensão reversa (Vr) de 5V é aplicada, tem um valor máximo de 100 µA. Estes parâmetros são essenciais para projetar o circuito limitador de corrente apropriado e garantir a integridade do sinal.

2.3 Valores Nominais Absolutos e Considerações Térmicas

Estes valores especificam os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A dissipação de potência média por ponto não deve exceder 25 mW. A corrente direta de pico por ponto é nominal de 60 mA, mas apenas sob condições de pulso específicas: um ciclo de trabalho de 1/10 com uma largura de pulso de 0,1 ms. A corrente direta média por ponto tem um fator de derating; é de 13 mA a 25°C e diminui linearmente 0,17 mA para cada grau Celsius de aumento na temperatura ambiente. A tensão reversa máxima que pode ser aplicada a qualquer ponto é de 5V. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C, e uma faixa de temperatura de armazenamento semelhante. Para montagem, a temperatura máxima de solda é de 260°C, mas esta deve ser aplicada por no máximo 3 segundos num ponto a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do componente para evitar danos térmicos.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa. Esta é uma prática comum de binning na fabricação de LEDs para agrupar componentes com base no desempenho medido. Embora os códigos de bin específicos não sejam detalhados neste excerto, a prática normalmente envolve testar a saída de luz de cada unidade a uma corrente padrão e classificá-los em bins com faixas de intensidade mínima e máxima definidas (por exemplo, Bin A: 3000-3500 µcd, Bin B: 3500-4000 µcd). Isto permite que os projetistas selecionem peças que garantam brilho consistente num display com múltiplas unidades. A especificação rigorosa da relação de correspondência de intensidade luminosa (máx. 2:1) apoia ainda mais este objetivo de uniformidade visual.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a curvas típicas de características elétricas/ópticas, embora não sejam exibidas no texto fornecido. Com base no comportamento padrão do LED, seria de esperar ver curvas que ilustram a relação entre a corrente direta (If) e a tensão direta (Vf), que é exponencial. Outra curva crucial mostraria a intensidade luminosa (Iv) em função da corrente direta (If), tipicamente mostrando uma relação quase linear dentro da faixa de operação. Uma terceira curva importante descreveria a variação da intensidade luminosa com a temperatura ambiente (Ta), mostrando uma diminuição na saída à medida que a temperatura aumenta. Estas curvas são vitais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão e para otimizar o circuito de acionamento para eficiência e longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LTP-1557AKY vem numa embalagem padrão de display LED. O conteúdo fornecido menciona um diagrama de dimensões da embalagem (não mostrado) com todas as dimensões especificadas em milímetros e tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. A descrição física afirma que o dispositivo tem uma face cinza e cor de ponto branca, o que se refere, respetivamente, à cor do invólucro de plástico e da lente difusa sobre cada LED, melhorando o contraste.

5.1 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 14 pinos. A pinagem é claramente definida: os pinos são atribuídos como ânodos para linhas específicas (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) e cátodos para colunas específicas (1, 2, 3, 4, 5). É uma configuração de ânodo comum para as linhas, o que significa que, para acender um ponto específico, o cátodo da coluna correspondente deve ser levado a um nível baixo (sink current) enquanto o ânodo da linha correspondente é levado a um nível alto (source current). Um diagrama de circuito interno (referenciado mas não mostrado) ilustraria tipicamente este arranjo de matriz 5x7, mostrando como cada LED está conectado na interseção de uma linha (ânodo) e uma coluna (cátodo). Esta estrutura de matriz reduz significativamente o número de pinos de acionamento necessários de 35 (para pontos endereçados individualmente) para 12 (5 colunas + 7 linhas).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A principal diretriz de montagem fornecida está relacionada com a temperatura de solda. O valor nominal absoluto especifica que a temperatura de solda não deve exceder 260°C, e esta temperatura deve ser aplicada por uma duração máxima de 3 segundos. O ponto de medição para esta temperatura é crítico: é a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do componente. Esta diretriz destina-se a evitar a transferência de calor excessivo para os chips LED e as ligações internas dos fios, o que poderia causar degradação ou falha. Para montagem moderna, isto sugere que o dispositivo é adequado para processos de soldagem por refluxo, desde que o perfil de temperatura seja cuidadosamente controlado para permanecer dentro destes limites. As precauções padrão contra descarga eletrostática (ESD) devem ser observadas durante a manipulação. A faixa de temperatura de armazenamento (-35°C a +85°C) também deve ser respeitada quando os dispositivos não estiverem em uso.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTP-1557AKY é ideal para aplicações que requerem a exibição de caracteres alfanuméricos, símbolos ou gráficos simples. Usos comuns incluem: displays de estado em máquinas industriais (mostrando códigos de erro, estado da máquina ou contagens simples), leituras em equipamentos de teste e medição, painéis de display em sistemas de ponto de venda, displays de informação em dispositivos médicos e como parte de sistemas embarcados em eletrodomésticos ou eletrônicos de consumo. A sua capacidade de empilhamento permite que seja usado para displays multi-dígito, como relógios, contadores ou quadros de mensagens simples.

7.2 Considerações de Projeto e Interface do Circuito

Projetar com este display requer um microcontrolador ou um CI driver dedicado capaz de multiplexação. Como se trata de um display de matriz, tipicamente apenas uma linha é ativada de cada vez numa varredura sequencial. A persistência da visão cria a ilusão de uma imagem estável. O circuito driver deve ser capaz de fornecer corrente suficiente para o ânodo da linha ativa e absorver a corrente necessária para os cátodos da coluna ativa. Resistores limitadores de corrente são obrigatórios para cada linha de cátodo de coluna (ou para cada LED, dependendo da arquitetura do driver) para definir a corrente de operação, tipicamente cerca de 20mA por ponto para operação contínua, mas ajustável com base no brilho desejado e no ciclo de trabalho de multiplexação. As classificações de corrente de pico devem ser respeitadas ao projetar o esquema de multiplexação. Por exemplo, com um ciclo de trabalho de 1/7 (ativando uma das sete linhas de cada vez), a corrente instantânea por ponto pode ser maior para alcançar o mesmo brilho médio, mas não deve exceder a classificação de corrente de pico de 60mA sob condições de pulso. A dissipação de calor deve ser considerada se operar perto dos valores nominais máximos ou em altas temperaturas ambientes.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outras tecnologias de display, como LCDs ou displays fluorescentes a vácuo (VFDs), esta matriz de pontos LED oferece vantagens distintas: brilho e visibilidade superiores tanto em condições de pouca luz como de alta luz ambiente, uma faixa de temperatura de operação mais ampla, tempo de resposta mais rápido e maior confiabilidade devido à sua natureza de estado sólido. Dentro da categoria de matriz de pontos LED, o uso da tecnologia AlInGaP para âmbar amarelo proporciona melhor eficiência e estabilidade de cor em comparação com tecnologias mais antigas, como GaAsP. A altura específica de 1,2 polegadas, a matriz 5x7 e a cor âmbar diferenciam-no de displays menores ou maiores, ou daqueles com cores diferentes (por exemplo, vermelho, verde) ou configurações de matriz diferentes (por exemplo, 5x8, 8x8).

9. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

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

R: O ciclo de trabalho de 1/16 (um pulso curto) é usado durante o teste para evitar o aquecimento da junção do LED, o que reduziria a saída. Permite medir o brilho intrínseco a uma corrente específica sem efeitos térmicos. Na operação multiplexada real, é usado um acionamento por pulso semelhante.

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

R: Tecnicamente, sim, ligando cada ponto desejado continuamente. No entanto, isso exigiria 35 canais de acionamento individuais e consumiria significativamente mais energia. A multiplexação é o método padrão e eficiente.

P: A lista de pinos mostra dois pinos para "Ânodo Linha 4" (pinos 5 e 12) e dois para "Cátodo Coluna 3" (pinos 4 e 11). Isto é um erro?

R: Provavelmente não é um erro, mas uma característica de projeto. Múltiplos pinos para o mesmo nó elétrico (linha ou coluna) são comuns em displays de matriz. Eles servem para reduzir a densidade de corrente através de um único pino/conector, melhorar a confiabilidade e proporcionar simetria mecânica na embalagem. Internamente, estes pinos estão conectados entre si.

P: Como calculo o valor apropriado do resistor limitador de corrente?

R: Precisa da tensão de alimentação (Vcc), da corrente direta desejada por ponto (If, por exemplo, 20mA) e da tensão direta típica do LED (Vf, por exemplo, 2,6V). A fórmula é R = (Vcc - Vf) / If. Lembre-se de que num circuito multiplexado, Vcc é a tensão aplicada ao ânodo da linha ativa, e o resistor é colocado no lado do cátodo da coluna.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Considere projetar um contador simples de 4 dígitos usando quatro displays LTP-1557AKY. Os displays seriam empilhados horizontalmente. Um microcontrolador seria programado para gerir a multiplexação. Ele teria 7 pinos de saída conectados em paralelo aos ânodos das linhas de todos os displays. Ele teria 4 conjuntos de 5 pinos de cátodo de coluna (20 pinos no total), mas estes podem ser geridos por registos de deslocamento externos ou expansores de porta para economizar I/O do microcontrolador. O firmware ativaria sequencialmente cada uma das 7 linhas. Para cada linha, ele enviaria o padrão para essa linha para todos os quatro dígitos para os drivers de coluna. Isto acontece tão rapidamente (por exemplo, varrendo todas as 7 linhas 100 vezes por segundo) que o olho humano percebe um número estável de quatro dígitos. A corrente para cada coluna seria definida por resistores para alcançar o brilho desejado, considerando o ciclo de trabalho de 1/7 por ponto. O projeto deve garantir que a corrente de pico por ponto durante o seu pulso ativo não exceda a classificação de 60mA.

11. Introdução ao Princípio de Operação

O LTP-1557AKY opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor, especificamente usando materiais AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica das camadas de AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, âmbar amarelo. O arranjo de matriz 5x7 é uma configuração elétrica eficiente. Cada LED está conectado entre uma das sete linhas (ânodos) e uma das cinco colunas (cátodos). Ao aplicar seletivamente uma tensão positiva a uma linha específica e aterrar uma coluna específica, apenas o LED nessa interseção se acende. Um controlador percorre rapidamente este processo para todos os pontos desejados para formar caracteres.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora os displays de matriz de pontos LED discretos, como o LTP-1557AKY, permaneçam relevantes para aplicações específicas, muitas vezes industriais, que requerem alto brilho e robustez, a tecnologia de display em geral evoluiu. Matrizes de LED de dispositivo de montagem em superfície (SMD) e módulos de display LED integrados com controladores incorporados (I2C, SPI) são agora comuns, oferecendo integração mais fácil e maior resolução em embalagens menores. Além disso, as tecnologias de LED orgânico (OLED) e micro-LED estão a avançar para displays de alta densidade e flexíveis. No entanto, para necessidades simples, confiáveis e de baixo custo de exibição de caracteres em ambientes adversos, as matrizes de pontos LED tradicionais de orifício passante, como esta, continuam a ser uma solução viável e confiável. A tecnologia AlInGaP usada aqui representa um avanço em relação aos materiais LED mais antigos, oferecendo melhor eficiência e desempenho de cor.