Ficha Técnica do Display LED Matricial 8x8 LTP-2088AKD - Altura de 2,3 Polegadas - Vermelho Hiper AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-2088AKD é um módulo de display LED matricial 8x8 de plano único, projetado para apresentação de informação alfanumérica e simbólica. A sua função principal é fornecer uma interface de saída visual fiável e de baixo consumo em sistemas eletrónicos. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização de chips LED Vermelho Hiper de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que oferecem um equilíbrio entre desempenho e eficiência. O display apresenta uma face cinza com segmentos brancos, melhorando o contraste e a legibilidade. É categorizado por intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho entre lotes de produção. O dispositivo é empilhável horizontalmente, permitindo a criação de displays multi-caracter mais amplos sem interface complexa. A sua compatibilidade com códigos de caracteres padrão como USASCII e EBCDIC torna-o versátil para integração em vários sistemas digitais que requerem saída de texto simples.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é definido a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. O parâmetro chave, Intensidade Luminosa Média (I_V), tem um valor típico de 3500 µcd (microcandelas) sob uma condição de teste de I_p=32mA e um ciclo de trabalho de 1/16. O valor mínimo especificado é 1650 µcd, e não há um limite máximo listado, indicando um foco em cumprir um limiar mínimo de brilho. O dispositivo emite no espectro vermelho com um Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p) de 650 nm e um Comprimento de Onda Dominante (λ_d) de 639 nm, medidos a I_F=20mA. A pureza espectral é indicada por uma Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ) de 20 nm. Um parâmetro crítico para displays multi-ponto é a Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m), especificada como máxima de 2:1. Isto significa que o ponto mais brilhante na matriz não será mais do que duas vezes mais brilhante que o ponto mais fraco sob as mesmas condições operacionais, garantindo uma aparência uniforme.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos também são especificados a T_A=25°C. A Tensão Direta (V_F) para qualquer ponto LED individual é tipicamente 2,6V a I_F=20mA, com um máximo de 2,8V a uma corrente de pulso mais alta de I_F=80mA. O V_Fmínimo é 2,1V a 20mA. A Corrente Reversa (I_R) é limitada a um máximo de 100 µA quando uma Tensão Reversa (V_R) de 5V é aplicada, indicando boas características de díodo.

2.3 Ratings Absolutos Máximos

Estes ratings definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. A Dissipação de Potência Média por ponto não deve exceder 40 mW. A Corrente Direta de Pico por ponto é classificada em 90 mA. A Corrente Direta Média por ponto é de 15 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,2 mA/°C, significando que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C. A Tensão Reversa máxima por ponto é 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 idêntica. A soldabilidade é especificada para um processo de onda ou reflow: o dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos num ponto 1/16 de polegada (aproximadamente 1,59 mm) abaixo do plano de assento do encapsulamento.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

O display tem uma altura de matriz de 2,3 polegadas (58,42 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas num desenho detalhado com todas as medidas em milímetros. A tolerância de fabrico para estas dimensões é de ±0,25 mm (ou ±0,01 polegadas) salvo indicação em contrário no desenho. Este nível de precisão é importante para o encaixe mecânico em painéis ou invólucros.

4. Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo utiliza uma configuração de 16 pinos para interface. A pinagem é projetada para acionamento de matriz X-Y. Os pinos 1-4 e 9-12 são os Ânodos para as Colunas 1-4 e 8-5, respetivamente. Os pinos 5-8 e 13-16 são os Cátodos para as Linhas 5-8 e 4-1, respetivamente. Este arranjo específico é crucial para projetar o circuito de acionamento correto. O diagrama do circuito interno mostra que os 64 LEDs (8 linhas x 8 colunas) estão dispostos numa configuração de cátodo comum para as linhas. Isto significa que, para iluminar um ponto específico, o seu ânodo de coluna correspondente deve ser levado a nível alto (tensão positiva aplicada) enquanto o seu cátodo de linha é levado a nível baixo (aterrado). Técnicas de multiplexagem são usadas para varrer as linhas ou colunas para exibir padrões.

5. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto indica um processo de binning no qual as unidades fabricadas são classificadas com base na sua saída de luz medida (em µcd) sob condições de teste padrão. As unidades que se enquadram em intervalos específicos de intensidade são agrupadas. Isto permite aos projetistas selecionar displays com brilho consistente para uma determinada aplicação, prevenindo variações perceptíveis entre diferentes unidades num produto. Embora não detalhado neste documento, o binning típico para tais displays pode envolver vários graus de intensidade (por exemplo, alto brilho, brilho padrão).

6. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Estes gráficos, tipicamente incluídos em versões mais completas da ficha técnica, representariam visualmente a relação entre parâmetros chave. As curvas esperadas incluem: Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V), mostrando a relação exponencial e permitindo o cálculo da tensão do driver; Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta, mostrando como a saída de luz aumenta com a corrente, frequentemente de forma sub-linear a correntes mais altas; Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente, mostrando a diminuição da saída à medida que a temperatura sobe; e possivelmente a curva de Distribuição Espectral, descrevendo a potência relativa através dos comprimentos de onda centrados em torno de 650 nm. Analisar estas curvas é essencial para otimizar as condições de acionamento e compreender o desempenho sob temperaturas não padrão.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é o Rating Absoluto Máximo para temperatura de solda: 260°C durante 3 segundos, medido a 1,59mm (1/16") abaixo do plano de assento do encapsulamento. Este é um rating padrão para processos de solda por onda ou reflow. Os projetistas devem garantir que o seu perfil de soldagem não exceda este limite para prevenir danos aos chips LED internos, ligações por fio ou ao encapsulamento plástico. Para soldagem manual, deve ser usado um ferro com controlo de temperatura com tempo de contacto mínimo. Procedimentos adequados de manuseamento de ESD (Descarga Eletrostática) devem ser sempre seguidos durante a montagem, uma vez que os LEDs são sensíveis à eletricidade estática.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Esta matriz de pontos 8x8 é ideal para aplicações que requerem texto compacto de baixa resolução ou gráficos simples. Usos comuns incluem: painéis de controlo industrial para exibir códigos de estado ou mensagens simples; equipamento de teste e medição para mostrar valores numéricos ou unidades; eletrónica de consumo como placas de pontuação simples ou displays de informação; e kits educativos para aprender sobre interface com microcontroladores e multiplexagem.

8.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento:É necessário um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou circuitos integrados dedicados a driver de LED (como registos de deslocamento com saídas de corrente constante). O circuito deve implementar multiplexagem para percorrer ciclicamente as 8 linhas (ou colunas).
Limitação de Corrente:Resistências ou drivers de corrente constante são obrigatórios para cada coluna de ânodo (ou cada ponto, dependendo do projeto) para definir a corrente direta e prevenir a excedência dos Ratings Absolutos Máximos.
Dissipação de Potência:Os limites de 40mW por ponto e 15mA de corrente média devem ser respeitados no esquema de multiplexagem. Por exemplo, com um ciclo de trabalho de multiplexagem de 1/8, a corrente instantânea por ponto pode ser superior a 15mA, mas a corrente *média* ao longo do ciclo completo deve ser calculada para se manter dentro dos limites.
Ângulo de Visão:A característica de "ângulo de visão amplo" é benéfica, mas a distribuição angular exata da luz não é especificada. Para aplicações de visão ampla, é recomendada a avaliação de protótipo.
Empilhamento:A funcionalidade de empilhamento horizontal simplifica a criação de displays multi-dígito. O alinhamento mecânico e a conexão elétrica entre módulos precisam de ser planeados.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial chave do LTP-2088AKD é a sua utilização da tecnologia Vermelho Hiper AlInGaP. Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior. Isto significa que pode produzir mais luz (maior intensidade luminosa) para a mesma quantidade de corrente elétrica, contribuindo diretamente para a sua característica de "baixo requisito de potência". Também oferece tipicamente melhor estabilidade do comprimento de onda em função da temperatura e da vida útil. O design de face cinza/segmento branco melhora o contraste em comparação com encapsulamentos totalmente vermelhos ou verdes, especialmente sob condições de luz ambiente elevada. A categorização explícita de intensidade luminosa (binning) é uma vantagem para aplicações que requerem uniformidade.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre o Comprimento de Onda de Emissão de Pico (650nm) e o Comprimento de Onda Dominante (639nm)?
R: O comprimento de onda de pico é o ponto de potência máxima na saída espectral. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que produziria a mesma cor percebida (matiz) que a saída do LED. A diferença deve-se à forma da curva espectral do LED, que tem alguma largura.

P: Como calculo o resistor em série necessário para um ponto?
R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, V_Ftípica de 2,6V, e I_Fdesejada de 20mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Use o V_Fmáximo (2,8V) para um projeto conservador que garanta que a corrente nunca excede o alvo.

P: Posso acioná-lo com uma tensão constante sem limitação de corrente?
R: Não. A tensão direta do LED tem tolerância e diminui com a temperatura. Uma tensão constante próxima de V_Fpode causar fuga térmica, onde o aumento da corrente aquece o LED, baixando V_F, causando mais corrente, levando à falha. Use sempre limitação de corrente.

P: O que significa uma Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa de 2:1 para o meu projeto?
R: Garante uniformidade visual. No pior caso, um ponto pode ser duas vezes mais brilhante que outro. Para a maioria dos displays alfanuméricos, esta taxa é aceitável e não é distrativa. Para gráficos que requerem níveis de cinza precisos, pode ser uma consideração.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Construir um display alfanumérico de 4 caracteres para um controlador de temperatura.
Projeto:Quatro módulos LTP-2088AKD são empilhados horizontalmente. Um único microcontrolador (por exemplo, um ATmega328P) é usado. Devido ao I/O limitado, dois registos de deslocamento série-paralelo de 8 bits (como 74HC595) são usados para acionar os 32 ânodos de coluna (8 colunas x 4 displays). Os 8 cátodos de linha (comuns a todos os displays devido ao empilhamento) são acionados diretamente por 8 pinos do microcontrolador configurados como saídas de dreno aberto/sumidouro, cada um com um transistor para maior capacidade de corrente.
Software:O firmware implementa uma rotina de multiplexagem. Define o padrão para uma linha (via os registos de deslocamento) e depois ativa (aterra) apenas o cátodo da linha correspondente. Percorre ciclicamente todas as 8 linhas rapidamente (por exemplo, taxa de varrimento de 1-2 kHz). A persistência da visão cria a ilusão de uma imagem estável.
Cálculo de Corrente:Para exibir todos os pontos numa linha com brilho máximo, a corrente instantânea por ponto pode ser definida para 25mA. Com um ciclo de trabalho de 1/8, a corrente média por ponto é 25mA / 8 = 3,125mA, bem abaixo da classificação média de 15mA. A corrente total da fonte atinge o pico quando uma linha completa está acesa: 8 pontos/display * 4 displays * 25mA = 800mA. A fonte de alimentação e os transistores de acionamento de linha devem ser dimensionados em conformidade.

12. Princípio de Funcionamento

O LTP-2088AKD baseia-se no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. O sistema de material AlInGaP é um semicondutor de banda proibida direta. Quando polarizado diretamente (tensão positiva no ânodo em relação ao cátodo), eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A composição específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho a aproximadamente 650 nm. O substrato de GaAs não transparente ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência de extração de luz externa a partir do topo do chip. A matriz 8x8 é formada ligando individualmente 64 destes minúsculos chips LED num padrão de grelha de linhas-colunas dentro do único encapsulamento.

13. Tendências Tecnológicas

Displays matriciais de pontos discretos como o LTP-2088AKD representam uma tecnologia madura. As tendências atuais na tecnologia de display estão a mover-se para maior integração e diferentes fatores de forma. Módulos integrados de matriz de pontos LED com controladores incorporados (interface I2C ou SPI) estão a tornar-se mais comuns, simplificando o esforço de projeto para o utilizador final. Para novos projetos que requerem displays alfanuméricos pequenos, LCDs segmentados ou OLEDs frequentemente oferecem menor consumo de energia e formatação mais flexível. No entanto, as matrizes de pontos LED tradicionais mantêm vantagens em nichos específicos: brilho extremamente alto para visualização exterior ou em luz ambiente elevada, amplas faixas de temperatura de operação, longa vida útil e robustez em ambientes industriais agressivos. A tecnologia subjacente de chip LED AlInGaP continua a melhorar, com investigação contínua para aumentar a eficiência (lúmens por watt) e melhorar a pureza da cor, o que beneficia todas as aplicações de LED vermelho, incluindo displays matriciais.