Ficha Técnica do Display de Matriz de Pontos LED LTP-14088KD-J - Altura de 1,50 Polegadas - Vermelho Hiper 650nm - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-14088KD-J é um módulo de display de matriz de pontos LED 8x8, de estado sólido e plano único. Sua função principal é fornecer capacidades de exibição de caracteres alfanuméricos e simbólicos em um formato compacto e confiável. A vantagem central deste dispositivo reside no uso de chips LED avançados de Vermelho Hiper AS-AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que são crescidos epitaxialmente em um substrato de GaAs. Esta tecnologia oferece eficiência luminosa e pureza de cor superiores para a emissão vermelha, comparada a tecnologias mais antigas como o GaAsP padrão. O display apresenta face preta com cor de ponto branca, proporcionando excelente contraste para legibilidade. Foi projetado para baixo consumo de energia e oferece um amplo ângulo de visão, tornando-o adequado para várias aplicações de exibição de informações onde a visibilidade clara é primordial. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho entre as unidades, e é embalado em um formato sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. Em uma condição de teste padrão de uma corrente direta média de 32mA com um ciclo de trabalho de 1/16, a intensidade luminosa média típica por ponto é de 2475 µcd (microcandelas), com um valor mínimo especificado de 1020 µcd. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente de 650 nanômetros (nm), situando-se dentro do espectro vermelho profundo. O comprimento de onda dominante (λd) é especificado em 639 nm. A meia largura da linha espectral (Δλ) é de 20 nm, indicando uma largura de banda relativamente estreita e uma emissão de cor pura. Um parâmetro crítico para a uniformidade do display é a Razão de Correspondência de Intensidade Luminosa, especificada como máxima de 2:1 para pontos dentro de uma área de luz similar. Isto significa que o ponto mais brilhante em um grupo não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante que o mais fraco, garantindo uma consistência visual aceitável em toda a matriz.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites operacionais e os requisitos de energia. A tensão direta (VF) para qualquer ponto LED individual está entre 2,1V e 2,8V, dependendo da corrente de acionamento. Em uma corrente de teste padrão de 20mA, VF varia de 2,1V (mín.) a 2,6V (máx.). Em uma corrente de pico mais alta de 80mA, esta faixa muda para 2,3V a 2,8V. A corrente reversa (IR) para qualquer segmento é no máximo de 100 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. Estes parâmetros são cruciais para projetar o circuito de acionamento por corrente constante ou multiplexado apropriado.

2.3 Especificações Máximas Absolutas e Considerações Térmicas

A adesão às especificações máximas absolutas é essencial para a confiabilidade e longevidade do dispositivo. A dissipação de potência média por ponto não deve exceder 70 miliwatts (mW). A corrente direta de pico por ponto é classificada em 90 mA, mas isto é especificado sob condições pulsadas com uma frequência de 1 kHz e um ciclo de trabalho de 18%. A corrente direta média por ponto possui uma curva de derating; é de 25 mA a 25°C e diminui linearmente em 0,28 mA para cada grau Celsius de aumento na temperatura ambiente. O dispositivo pode operar e ser armazenado dentro de uma faixa de temperatura de -35°C a +105°C. Para montagem, as condições de soldagem são especificadas como 260°C por 3 segundos em um ponto 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento.

3. Sistema de Categorização e Binning

O LTP-14088KD-J emprega um sistema de categorização principalmente para intensidade luminosa. Como indicado nas características e características elétricas, as unidades são categorizadas com base em sua saída luminosa média medida. A ficha técnica fornece um valor mínimo (1020 µcd) e típico (2475 µcd), sugerindo que as peças de produção são testadas e agrupadas de acordo com sua intensidade real, provavelmente em diferentes graus ou categorias de saída. Isto permite que os projetistas selecionem peças com brilho consistente para sua aplicação. Embora o documento não especifique bins explícitos para comprimento de onda ou tensão direta, as faixas mín/máx fornecidas para estes parâmetros (ex., VF, λp) definem os limites aceitáveis para todas as unidades enviadas, garantindo que caiam dentro de uma janela funcionalmente compatível.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia uma seção para Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no excerto de texto, tais curvas normalmente incluídas em fichas técnicas completas são vitais para o projeto. Estas normalmente incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, ajudando a otimizar a corrente de acionamento para o brilho e eficiência desejados.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Essencial para calcular a dissipação de potência e projetar fontes de tensão para o circuito acionador.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui com o aumento da temperatura, o que é crítico para aplicações em ambientes térmicos variáveis.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrado em torno do pico de 650nm.

Os projetistas devem consultar estas curvas para entender as relações não lineares entre corrente, tensão, temperatura e saída de luz, permitindo um projeto de sistema robusto.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas e Tolerâncias

O dispositivo possui uma altura de matriz de 1,50 polegadas (37,0 mm). O desenho da embalagem (referenciado mas não detalhado no texto) forneceria dimensões críticas para o projeto da área de montagem na PCB, incluindo comprimento total, largura, altura e espaçamento dos pinos. As tolerâncias-chave observadas incluem: ±0,25mm para a maioria das dimensões, uma tolerância de deslocamento da ponta do pino de ±0,4mm, e limites para material estranho, contaminação por tinta, dobra e bolhas dentro dos segmentos LED (especificados em mils). Isto garante confiabilidade mecânica e aparência óptica consistente.

5.2 Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O display possui uma configuração de 16 pinos. A pinagem é claramente definida: Os pinos 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12 e 14 estão conectados aos cátodos de linhas específicas (ex., Cátodo Linha 1, 2, 3...8). Os pinos 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15 e 16 estão conectados aos ânodos de colunas específicas (ex., Ânodo Coluna 1, 2, 3...8). O diagrama do circuito interno mostra uma configuração padrão de cátodo comum para uma matriz 8x8. Cada um dos 64 LEDs (pontos) é formado na interseção de uma linha de coluna de ânodo e uma linha de linha de cátodo. Para acender um ponto específico, seu pino de ânodo correspondente deve ser levado a um nível alto (com um resistor limitador de corrente), e seu pino de cátodo correspondente deve ser levado a um nível baixo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A instrução de montagem primária fornecida é para o processo de soldagem. O dispositivo pode suportar soldagem por onda ou por refluxo com a condição de que a temperatura de solda em um ponto 1/16 de polegada (1,6mm) abaixo do plano de assentamento não exceda 260°C por mais de 3 segundos. Este é um perfil padrão compatível com IPC para soldagem sem chumbo. Os projetistas devem garantir que seu processo de montagem de PCB adira a este perfil térmico para evitar danos aos chips LED ou à embalagem plástica. A ampla faixa de temperatura de armazenamento e operação (-35°C a +105°C) proporciona flexibilidade para manuseio e uso em vários ambientes, mas precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem sempre ser observadas durante o manuseio.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display de matriz de pontos 8x8 é ideal para aplicações que requerem exibições alfanuméricas ou gráficas simples de baixa a média resolução e compactas. Usos comuns incluem: indicadores de status de painéis de controle industrial, quadros de mensagens simples, leituras de equipamentos de teste e medição, kits eletrônicos educacionais e dispositivos de protótipo. Sua compatibilidade com códigos de caracteres padrão (ASCII) torna direta a interface com microcontroladores para exibição de texto.

7.2 Considerações de Projeto Principais

• Circuito de Acionamento:O display requer acionamento multiplexado devido à sua estrutura de matriz. Um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou CIs acionadores de LED dedicados (como MAX7219 ou HT16K33) devem ser usados para escanear sequencialmente as linhas e colunas. As classificações de corrente de pico (90mA pulsada) devem ser respeitadas no projeto do acionador.
• Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada coluna de ânodo (ou integrados no CI acionador) para definir a corrente direta para os LEDs, tipicamente entre 20-32mA para brilho médio, com base no ciclo de trabalho.
• Dissipação de Potência:O limite de 70mW por ponto e o derating de corrente com a temperatura devem ser calculados para a pior condição operacional, especialmente se múltiplos pontos estiverem acesos simultaneamente por períodos prolongados.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas deve ser considerado durante o projeto do invólucro mecânico para garantir que o display esteja orientado corretamente para o usuário final.
• Empilhamento:A característica de ser empilhável horizontalmente implica compatibilidade mecânica para criar displays multi-caracteres mais amplos, exigindo alinhamento cuidadoso e interconexão no projeto da PCB.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O fator diferenciador chave do LTP-14088KD-J é o uso da tecnologia LED Vermelho Hiper AlInGaP. Comparada a tecnologias de LED vermelho mais antigas como GaAsP ou GaP padrão, o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior. Isto significa que pode produzir a mesma ou maior saída de luz (medida em µcd) com uma corrente de acionamento mais baixa, contribuindo diretamente para a característica de "baixo requisito de energia". Também geralmente fornece uma cor vermelha mais saturada e pura (em torno de 650nm) com melhor consistência. Quando comparado a outros displays 8x8 de tamanho físico similar, sua intensidade luminosa categorizada e conformidade RoHS são vantagens competitivas adicionais para mercados conscientes da qualidade e regulamentados ambientalmente.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (650nm) e comprimento de onda dominante (639nm)?

R: O comprimento de onda de pico é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é maior. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida da luz emitida. A ligeira diferença é normal e explica a forma do espectro de emissão do LED.

P: Posso acionar este display com um microcontrolador de 5V sem um CI acionador?

R: Conexão direta não é recomendada. A tensão direta é ~2,6V, mas você deve usar resistores limitadores de corrente. Mais importante, acionar uma matriz 8x8 diretamente a partir dos pinos do MCU é ineficiente e excederá as capacidades de fornecimento/absorção de corrente do MCU. Um acionador de multiplexação dedicado é quase sempre necessário.

P: O que significa "Ciclo de 1/16" na condição de teste de intensidade luminosa?

R: Significa que o LED é pulsado ligado por 1/16 do tempo e desligado por 15/16. A intensidade luminosa especificada é um valor médio medido sob esta condição. Em um display multiplexado 8x8, cada linha é tipicamente ativa por 1/8 do tempo (ciclo de 1/8), então a corrente de acionamento pode precisar de ajuste para alcançar o brilho médio desejado.

P: Como interpreto a Razão de Correspondência de Intensidade Luminosa de 2:1?

R: Esta é uma especificação de uniformidade. Significa que dentro de um grupo de LEDs (ex., todos os pontos na matriz), o ponto mais brilhante não será mais do que duas vezes mais brilhante que o ponto mais fraco quando medido sob condições idênticas. Isto garante uma aparência razoavelmente uniforme.

10. Exemplo Prático de Projeto e Uso

Considere projetar um display de caractere único para um monitor de temperatura. Um microcontrolador lê um sensor e precisa mostrar um número de 0 a 99. Dois displays LTP-14088KD-J podem ser empilhados horizontalmente. O microcontrolador, via um CI acionador de LED SPI ou I2C, multiplexaria os displays. O CI acionador lida com a varredura das linhas e o deslocamento dos dados das colunas, puxando as linhas de cátodo sequencialmente para baixo enquanto fornece o padrão correto de correntes de ânodo para cada coluna com base na fonte de caracteres armazenada na memória do microcontrolador. A corrente de acionamento seria definida via um resistor externo para, por exemplo, 25mA por ponto em média, garantindo operação dentro do limite de dissipação de potência de 70mW. A face preta proporciona bom contraste em um painel interno. O projeto deve incluir gerenciamento térmico se o invólucro puder atingir altas temperaturas ambientes, pois a saída de luz diminuirá e a corrente pode precisar ser reduzida (derating).

11. Introdução ao Princípio de Operação

O LTP-14088KD-J opera no princípio fundamental de um diodo emissor de luz (LED). Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo (aproximadamente 2,1-2,6V) é aplicada através de uma junção LED individual (ânodo para cátodo), elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do chip semicondutor de AlInGaP. Esta recombinação libera energia na forma de fótons, produzindo luz em um comprimento de onda característico da banda proibida do material semicondutor — neste caso, luz vermelha em torno de 650nm. A estrutura de matriz 8x8 é formada conectando 64 chips LED individuais em um padrão de grade. A eletrônica externa usa uma técnica de multiplexação para controlar esta grade. Ao alternar rapidamente (escaneando) qual cátodo de linha está ativo (conectado ao terra) e quais ânodos de coluna são supridos com corrente, a ilusão de uma imagem estável é criada através da persistência da visão. Este método reduz drasticamente o número de pinos de controle necessários de 64 (um por LED) para apenas 16 (8 linhas + 8 colunas).

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Displays discretos de matriz de pontos LED como o LTP-14088KD-J representam uma tecnologia madura e confiável. Embora tecnologias de display mais novas como OLEDs ou LCDs de alta resolução ofereçam detalhes mais finos e cores completas, as matrizes de pontos LED mantêm posições fortes em aplicações que requerem alto brilho, amplos ângulos de visão, extrema confiabilidade, longa vida útil, simplicidade e operação em uma ampla faixa de temperatura — frequentemente a um custo menor. A tendência dentro deste segmento é em direção a LEDs de maior eficiência (como o AlInGaP usado aqui), menor consumo de energia, embalagens sem chumbo e ecologicamente corretas, e às vezes em direção a embalagens de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, embora tipos de furo passante como este permaneçam populares para prototipagem e certos usos industriais. O princípio central de acionamento por multiplexação permanece padrão, mas os chips acionadores integrados modernos oferecem mais recursos como fontes de caracteres embutidas, controle de brilho e interfaces digitais mais simples (SPI/I2C).