Ficha Técnica do Display LED LTP-2058AKD - Altura de 2,3 Polegadas (58,42mm) - Matriz de Pontos 5x8 - Vermelho Hiper (650nm) - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-2058AKD 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 ou EBCDIC através de uma grade de diodos emissores de luz (LEDs) individualmente endereçáveis.

Vantagens Principais e Mercado-Alvo:As principais vantagens do dispositivo incluem uma altura de caractere substancial de 2,3 polegadas (58,42 mm) para excelente visibilidade, um amplo ângulo de visão proporcionado pelo seu design de plano único e a confiabilidade de estado sólido inerente à tecnologia LED. Sua baixa exigência de potência e compatibilidade com códigos de caracteres padrão o tornam adequado para painéis de controle industrial, instrumentação, terminais de ponto de venda e outros sistemas embarcados onde são necessários displays duráveis, de baixa manutenção e de fácil leitura.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

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

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a função do display. O dispositivo utiliza material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para seus chips LED, que são fabricados em um substrato de GaAs não transparente. Esta tecnologia é conhecida por sua alta eficiência no espectro vermelho-alaranjado.

• Intensidade Luminosa (I_V):A intensidade luminosa média por ponto é especificada com um mínimo de 1650 µcd, típico de 3500 µcd, sob uma condição de teste de I_p=32mA e ciclo de trabalho de 1/16. Este parâmetro define o brilho de cada ponto LED individual.
• Características de Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (nanômetros). Este é o comprimento de onda no qual o LED emite a maior potência óptica.
  • Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor como "Vermelho Hiper".
  • Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm. Isto indica a dispersão do comprimento de onda da luz emitida, com um valor menor representando uma cor mais pura e saturada.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (I_V-m):Máximo de 2:1. Este é um parâmetro crítico para a uniformidade do display, especificando que o brilho do ponto mais fraco em uma matriz não será inferior à metade do brilho do ponto mais brilhante sob as mesmas condições de acionamento.

2.2 Parâmetros Elétricos

Compreender os limites elétricos e os pontos de operação é essencial para um projeto de circuito confiável.

• Classificações Absolutas Máximas:Estes são limites de estresse que não devem ser excedidos, nem mesmo momentaneamente.
  • Dissipação de Potência Média por Ponto:40 mW.
  • Corrente Direta de Pico por Ponto:90 mA.
  • Corrente Direta Média por Ponto:15 mA a 25°C, reduzindo linearmente a 0,2 mA/°C.
  • Tensão Reversa por Ponto:5 V. Exceder este valor pode danificar a junção do LED.
• Características Elétricas/Ópticas (a T_A=25°C):Estes são os parâmetros típicos de operação.
  • Tensão Direta (V_F):Varia de 2,1V (mín.) a 2,8V (máx.) dependendo da corrente. O valor típico é 2,6V a 20mA e 2,8V a 80mA.
  • Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA a V_R=5V.

2.3 Características Térmicas

O gerenciamento térmico é indicado através das especificações de redução de classificação e faixas de temperatura.

• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +85°C. O dispositivo foi projetado para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Redução de Classificação de Corrente:A classificação de corrente direta média diminui linearmente em 0,2 mA para cada grau Celsius acima de 25°C. Esta é uma limitação térmica direta para evitar superaquecimento.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento durante a montagem.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa". Isto se refere a um processo de binning onde as unidades fabricadas são classificadas (agrupadas em bins) com base na intensidade luminosa medida. Isto garante que os projetistas possam selecionar peças com níveis de brilho consistentes para sua aplicação, o que é crucial para displays de múltiplos dígitos onde se deseja uma aparência uniforme. Embora códigos de bin específicos não sejam listados neste documento, os bins típicos agrupariam LEDs com I_V values.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, tais curvas normalmente incluem:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a tensão direta (V_F) e a corrente direta (I_F). É não linear, com uma tensão de limiar (em torno de 1,8-2,0V para o vermelho AlInGaP) abaixo da qual muito pouca corrente flui.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente em uma relação quase linear dentro da faixa de operação recomendada, antes que a eficiência caia em correntes muito altas.
• Dependência da Temperatura:Curvas mostrando como a tensão direta diminui e o comprimento de onda pode mudar ligeiramente com o aumento da temperatura da junção.

Estas curvas são vitais para projetar drivers de corrente constante eficientes e entender o desempenho sob diferentes condições térmicas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

A construção física define o fator de forma e a interface de montagem.

• Tipo de Embalagem:Uma embalagem de orifício passante com 14 pinos.
• Descrição da Matriz:5 colunas por 8 linhas de pontos LED, criando uma grade capaz de formar todos os caracteres alfanuméricos e alguns símbolos.
• Design Visual:Apresenta uma face cinza (provavelmente a resina epóxi da embalagem) com segmentos brancos (as áreas dos pontos iluminados), proporcionando bom contraste quando desligado e uma aparência limpa quando aceso.
• Empilhabilidade:O dispositivo foi projetado para ser empilhado horizontalmente, permitindo a criação de displays de múltiplos caracteres colocando unidades lado a lado.
• Dimensões:Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. O desenho dimensional exato é referenciado na ficha técnica.

5.1 Conexão dos Pinos e Polaridade

A interface de 14 pinos utiliza um esquema de matriz multiplexada de ânodo-coluna e cátodo-linha para endereçamento, o que reduz os pinos do driver necessários de 40 (5x8) para 13 (5+8).

Pinagem:Pino 1: Cátodo Linha 6 Pino 2: Cátodo Linha 8 Pino 3: Ânodo Coluna 2 Pino 4: Ânodo Coluna 3 Pino 5: Cátodo Linha 5 Pino 6: Ânodo Coluna 5 Pino 7: Cátodo Linha 7 Pino 8: Cátodo Linha 3 Pino 9: Cátodo Linha 1 Pino 10: Ânodo Coluna 4 Pino 11: Ânodo Coluna 3 (Nota: Função duplicada do Pino 4, provavelmente um erro de digitação ou conexão interna específica) Pino 12: Cátodo Linha 4 Pino 13: Ânodo Coluna 1 Pino 14: Cátodo Linha 2

Circuito Interno:O diagrama interno mostra uma configuração de matriz comum onde cada ponto LED é formado na interseção de uma linha de coluna de ânodo e uma linha de linha de cátodo. Para iluminar um ponto específico, seu pino de ânodo correspondente deve ser acionado em nível alto (com limitação de corrente) enquanto seu pino de cátodo correspondente é acionado em nível baixo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A principal especificação de montagem fornecida é o perfil de temperatura de soldagem: o dispositivo pode suportar uma temperatura de pico de 260°C por 3 segundos, medida a 1/16 de polegada (1,6mm) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma condição padrão de soldagem por onda ou refusão. Os projetistas devem garantir que seu processo de montagem de PCB adira a este limite para evitar danos à embalagem ou degradação do LED.

Condições de Armazenamento:Os componentes devem ser armazenados dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada de -35°C a +85°C em um ambiente seco, tipicamente em sacos para dispositivos sensíveis à umidade (MSD), se necessário.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• IHMs Industriais:Displays de status em máquinas, painéis de operador de CLP.
• Equipamentos de Teste e Medição:Leituras digitais para multímetros, contadores de frequência, fontes de alimentação.
• Varejo e Hospitalidade:Displays de preço, sistemas de gerenciamento de filas, quadros de informações simples.
• Sistemas Embarcados:Onde é necessária uma saída de caractere simples, robusta e de baixa potência.

7.2 Considerações de Projeto

• Circuito Driver:Requer um CI driver de varredura de matriz ou microcontrolador com pinos GPIO suficientes e capacidade de fornecimento/consumo de corrente. O acionamento por corrente constante é recomendado para brilho consistente.
• Limitação de Corrente:Resistores externos ou um driver de corrente constante são obrigatórios para limitar a corrente através de cada segmento do LED dentro dos limites médios e de pico especificados.
• Multiplexação:Como se trata de um display de matriz, ele opera no princípio de multiplexação (varredura). A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (tipicamente >60Hz) para evitar cintilação visível. O ciclo de trabalho afeta o brilho percebido e os requisitos de corrente de pico.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico para aplicações onde o operador pode não estar diretamente em frente ao display.
• Fonte de Alimentação:Certifique-se de que a tensão de alimentação seja suficiente para superar a tensão direta do LED (V_F) mais a queda de tensão em quaisquer componentes limitadores de corrente e circuitos do driver.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como displays incandescentes ou fluorescentes a vácuo (VFDs), esta matriz LED oferece:

• Confiabilidade e Vida Útil Superiores:Construção de estado sólido sem filamentos ou envelopes de vidro, levando a uma vida operacional muito mais longa e resistência a vibrações.
• Consumo de Energia Mais Baixo:Especialmente em níveis de brilho mais baixos.
• Tempo de Resposta Mais Rápido:Capacidade de ligar/desligar instantaneamente.
• Faixa de Temperatura de Operação Mais Ampla:Adequado para ambientes severos.

Comparado com módulos gráficos OLED ou TFT modernos, ele é:

• Mais Simples de Interfacear:Requer menos linhas de controle e software mais simples.
• Mais Robusto e Custo-Efetivopara aplicações simples apenas de caracteres.
• Altamente Legívelem condições de alta luz ambiente devido ao seu alto contraste e natureza emissiva.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Como calculo o resistor limitador de corrente apropriado para um único ponto?R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um V_Ftípico de 2,6V a 20mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Sempre use o V_Fmáximo da ficha técnica para um projeto conservador, garantindo que a corrente não exceda os limites.

P2: O que significa "1/16 DUTY" na condição de teste para intensidade luminosa?R: Significa que a medição foi feita com o LED pulsado ligado por 1/16 do tempo total do ciclo de varredura. Em uma matriz multiplexada 5x8, um esquema de varredura comum ativa uma linha por vez. Se todas as 8 linhas são varridas, cada linha fica ativa por um ciclo de trabalho de 1/8. O ciclo de 1/16 sugere um padrão de varredura diferente ou uma condição de medição onde a corrente de pulso de pico é maior, e a potência média é mantida dentro dos limites. O ciclo de trabalho operacional real depende do projeto do driver.

P3: Posso conectar esses displays em paralelo para fazer uma unidade de múltiplos dígitos?R: Eles são projetados para serem empilhadoshorizontalmente, o que significa que você coloca várias unidades lado a lado em uma PCB. Você não pode simplesmente conectar os pinos em paralelo porque cada unidade contém uma matriz completa 5x8. Cada display requer seu próprio conjunto de drivers de coluna, enquanto os drivers de linha podem frequentemente ser compartilhados entre todas as unidades em um projeto de múltiplos dígitos para simplificar o circuito de varredura.

P4: Por que o comprimento de onda dominante (639nm) é diferente do comprimento de onda de pico (650nm)?R: Isto se deve à resposta espectral do olho humano. O LED emite luz através de uma faixa de comprimentos de onda centrada em 650nm (pico). No entanto, o olho humano é mais sensível a comprimentos de onda em torno de 555nm (verde) e menos sensível ao vermelho profundo. O comprimento de onda dominante é calculado encontrando o comprimento de onda único da luz monocromática pura que pareceria ter a mesma cor que a saída de espectro amplo do LED para um observador humano padrão. É o ponto de cor "percebido".

10. Introdução ao Princípio de Operação

O LTP-2058AKD é um display LED de matriz ativa. Seu princípio fundamental é a eletroluminescência de uma junção P-N semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limiar do diodo é aplicada através de um ânodo (coluna) e um cátodo (linha), elétrons e lacunas se recombinam na camada ativa de AlInGaP, liberando energia na forma de fótons (luz) em um comprimento de onda determinado pela banda proibida do material. O arranjo de matriz 5x8 permite que qualquer um dos 40 pontos seja individualmente endereçado selecionando a combinação correta de uma coluna (fonte de energia) e uma linha (caminho de terra). A multiplexação varre as linhas rapidamente, ligando as colunas necessárias para cada linha, para criar a ilusão de um caractere estável e totalmente iluminado.

11. Tendências Tecnológicas

Embora displays de matriz de pontos LED discretos como o LTP-2058AKD permaneçam relevantes para aplicações específicas robustas ou sensíveis ao custo, a tendência mais ampla na tecnologia de displays é em direção a maior integração e funcionalidade. Matrizes de LED de dispositivo de montagem em superfície (SMD) e módulos integrados de driver LED estão se tornando mais comuns. Além disso, para aplicações que requerem gráficos ou caracteres mais complexos, displays LED segmentados, OLEDs e pequenos LCDs TFT oferecem maior flexibilidade. O princípio do endereçamento por matriz permanece fundamental, mas a implementação se move em direção a designs chip-on-board (COB) e interfaces como I2C ou SPI, reduzindo a contagem de componentes e simplificando o projeto do sistema em comparação com o acionamento direto de matriz por GPIO.