Folha de Dados do Display de Matriz de Pontos LED LTP-7188KE - Altura de 0,764 Polegadas (19,4mm) - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-7188KE é um módulo de display de estado sólido, de plano único, com matriz de pontos 8x8. A sua função principal é fornecer um meio compacto e fiável para exibir caracteres alfanuméricos, símbolos ou gráficos simples. A tecnologia central utiliza chips LED vermelhos de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) crescidos epitaxialmente num substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs). Este sistema de materiais é conhecido pela sua alta eficiência e excelente intensidade luminosa no espectro vermelho-alaranjado. O dispositivo apresenta um painel frontal cinzento com segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. O seu design é otimizado para aplicações que requerem comunicação visual clara num factor de forma compacto, com a capacidade de empilhamento permitindo a criação de displays multi-carácter maiores.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display oferece várias vantagens-chave que definem o seu espaço de aplicação. O seu baixo requisito de potência torna-o adequado para dispositivos alimentados a bateria ou sensíveis ao consumo energético. A construção de estado sólido garante alta fiabilidade e longa vida operacional, uma vez que não existem partes móveis ou filamentos que possam falhar. O amplo ângulo de visão proporcionado pelo design de plano único permite uma visibilidade clara a partir de várias posições, o que é crítico para displays de informação pública ou instrumentação. A compatibilidade com códigos de caracteres padrão como USASCII e EBCDIC simplifica a integração com microcontroladores e sistemas digitais. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, permitindo aos designers selecionar unidades com brilho consistente. Os mercados-alvo primários incluem painéis de controlo industrial, equipamentos de teste e medição, eletrónica de consumo com displays de estado e sinalização informativa onde a fiabilidade e clareza são primordiais.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do LTP-7188KE é definido por um conjunto abrangente de parâmetros elétricos e ópticos, que devem ser cuidadosamente considerados durante o design do circuito para garantir desempenho ótimo e longevidade.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

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

• Dissipação de Potência Média por Ponto:40 mW. Esta é a potência contínua máxima que pode ser dissipada com segurança por um único elemento LED, principalmente na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico por Ponto:90 mA. Esta é a corrente instantânea máxima permitida, especificada sob uma condição pulsada de frequência de 1 kHz e um ciclo de trabalho de 18%. Exceder este valor, mesmo que brevemente, pode causar falha catastrófica.
• Corrente Direta Média por Ponto:15 mA. Esta é a corrente contínua DC máxima recomendada para um único LED para manter a fiabilidade ao longo da sua vida útil.
• Derating da Corrente Direta:A partir de 25°C, a corrente máxima permitida diminui 0,2 mA por cada aumento de 1°C na temperatura ambiente. Isto é crucial para a gestão térmica.
• Tensão Reversa por Ponto:5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a este valor pode causar a ruptura da junção PN do LED.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo está classificado para funcionar e ser armazenado dentro desta gama completa de temperatura.
• Condição de Soldadura:260°C durante 3 segundos, com a ponta do ferro posicionada pelo menos 1/16 de polegada (aprox. 1,6mm) abaixo do plano de assento do encapsulamento. Isto previne danos térmicos nos chips LED durante a montagem.

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

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas, representando o comportamento operacional normal do dispositivo.

• Intensidade Luminosa Média por Ponto (I_V):630 μcd (Mín.), 1650 μcd (Típ.). Medida com uma corrente de pico (I_p) de 32 mA a um ciclo de trabalho de 1/16. Este parâmetro define o brilho percebido.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):632 nm (Típ.). O comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior. Isto coloca a emissão na região vermelha do espectro visível.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (Típ.). Uma medida da pureza espectral; um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):624 nm (Típ.). O comprimento de onda único percebido pelo olho humano, que pode diferir ligeiramente do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F) Qualquer Ponto:
  • 2,05V (Mín.), 2,6V (Típ.), 2,8V (Máx.) a I_F= 20mA.
  • 2,3V (Mín.), 2,8V (Típ.) a I_F= 80mA (pulsada).
  Esta é a queda de tensão no LED quando conduz corrente. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R) Qualquer Ponto:100 μA (Máx.) a V_R= 5V. A pequena corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.
• Razão de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx.). Especifica a razão máxima permitida entre os pontos LED mais brilhantes e mais fracos na matriz, garantindo uma aparência uniforme.

Nota: A medição da intensidade luminosa utiliza um sensor e filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo relevância para a visão humana.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que o dispositivo é \"categorizado por intensidade luminosa.\" Isto implica que um sistema de binning é aplicado, embora códigos de bin específicos não sejam listados neste documento. Tipicamente, tal categorização envolve:

• Binning por Intensidade Luminosa:LEDs de um lote de produção são classificados em grupos (bins) com base na sua intensidade luminosa medida a uma corrente de teste padrão. Isto permite aos clientes adquirir displays com níveis de brilho consistentes e previsíveis, o que é crítico para montagens multi-unidade para evitar variações perceptíveis.
• Binning por Comprimento de Onda (Implícito):Embora não explicitamente declarado como binned, as especificações apertadas no comprimento de onda de pico (632 nm) e dominante (624 nm) sugerem um controlo de processo apertado. Em muitos produtos LED, os chips também são binned por comprimento de onda (ou coordenadas de cromaticidade para LEDs brancos) para garantir consistência de cor num display.
• Binning por Tensão Direta:A gama V_Fespecificada (ex., 2,05V a 2,8V a 20mA) mostra a variação natural. Para designs que requerem correspondência precisa de tensão, as unidades podem ser selecionadas com base na V_F.

medida.

4. Análise das Curvas de Desempenho

• A folha de dados referencia \"Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas.\" Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos tipicamente incluiriam:Curva Corrente vs. Tensão (Curva I-V):
• Mostra a relação exponencial entre a corrente direta e a tensão direta. A tensão de \"joelho\" é cerca de 1,8-2,0V para LEDs vermelhos AlInGaP. A curva é essencial para selecionar o resistor limitador de corrente apropriado ou projetar drivers de corrente constante.Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I):
• Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. É geralmente linear numa ampla gama, mas saturará a correntes muito altas devido ao droop térmico e de eficiência. O ponto de medição de ciclo de trabalho 1/16 (pico de 32mA) é escolhido para representar uma corrente média equivalente enquanto evita efeitos de auto-aquecimento durante a medição.Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:
• Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Os LEDs AlInGaP exibem menos quenching térmico do que tecnologias mais antigas como GaAsP, mas a saída ainda diminui com a temperatura. Esta curva informa designs para ambientes de alta temperatura.Distribuição Espectral:

Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando uma curva em forma de sino centrada em torno de 632 nm com uma largura a meia altura típica de 20 nm.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo tem uma altura de matriz de 0,764 polegadas (19,4 mm). O desenho das dimensões do encapsulamento (referenciado mas não detalhado no texto) mostraria tipicamente o comprimento total, largura e espessura do módulo, o espaçamento entre os 16 pinos e o plano de assento. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm salvo indicação em contrário. A construção física permite o empilhamento horizontal para formar displays multi-carácter mais longos.

5.2 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

• O display tem um encapsulamento dual in-line (DIP) de 16 pinos. O diagrama do circuito interno mostra uma matriz 8x8 onde os ânodos dos LEDs estão ligados em linhas e os cátodos estão ligados em colunas. Esta configuração de ânodo comum é confirmada pelo pinout:
• Pinos 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 são Linhas de Ânodo (para as linhas 5, 7, 8, 6, 3, 1, 4, 2 respetivamente).

Pinos 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16 são Colunas de Cátodo (para as colunas 2, 3, 5, 4, 6, 1, 7, 8 respetivamente).

Esta arquitetura de seleção X-Y permite controlar 64 LEDs com apenas 16 pinos através de multiplexagem. Para iluminar um ponto específico, o seu ânodo de linha correspondente deve ser ativado em nível alto (ou fornecido com corrente), e o seu cátodo de coluna deve ser colocado em nível baixo.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação adequada é crítica para prevenir danos. A especificação chave é a condição de soldadura: 260°C por um máximo de 3 segundos, com a ponta do ferro pelo menos 1,6mm abaixo do corpo do encapsulamento. Isto evita que calor excessivo suba pelos pinos e danifique os sensíveis chips LED ou as ligações internas por fio. Os perfis de soldadura por onda ou reflow devem ser projetados para não exceder esta carga térmica localizada. Durante o armazenamento, o dispositivo deve ser mantido na sua bolsa de barreira à humidade original com dessecante num ambiente controlado (dentro da gama de -35°C a +85°C) para prevenir a absorção de humidade, que pode causar \"popcorning\" durante a soldadura.

7. Sugestões de Aplicação

• 7.1 Cenários de Aplicação TípicosPainéis de Controlo Industrial:
• Para exibir estado da máquina, códigos de erro ou dados numéricos simples.Equipamentos de Teste e Medição:
• Como leitura para multímetros, contadores de frequência ou fontes de alimentação.Eletrónica de Consumo:
• Em equipamentos de áudio (medidores VU), eletrodomésticos ou brinquedos para indicação de estado.Displays de Informação:
• Sinalização pública simples para hora, temperatura ou números de fila, especialmente quando múltiplas unidades são empilhadas.Prototipagem e Educação:

Ideal para aprender sobre interface com microcontroladores, multiplexagem e drivers de display.

• 7.2 Considerações de DesignCircuito de Acionamento:
• Deve usar multiplexagem. É necessário um microcontrolador com pinos I/O suficientes ou um CI driver de LED dedicado (como o MAX7219) para varrer as linhas e colunas.Limitação de Corrente:_FCada linha de coluna (cátodo) tipicamente requer um resistor limitador de corrente em série. O valor é calculado com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (V
• ), e na corrente média desejada (não excedendo 15mA por ponto). Para operação multiplexada, a corrente de pico será maior, mas a média deve permanecer dentro dos limites.Dissipação de Potência:
• Calcule a potência total para todos os pontos iluminados para garantir que não excede a capacidade térmica do módulo. Considere o derating com a temperatura.Ângulo de Visão:
• O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a orientação de montagem relativa ao visualizador pretendido.Taxa de Atualização:

A taxa de varredura de multiplexagem deve ser suficientemente alta (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

• Comparado com displays de matriz de pontos 8x8 mais antigos que usam LEDs discretos ou diferentes materiais semicondutores (como GaAsP), o LTP-7188KE oferece vantagens distintas:Material (AlInGaP vs. GaAsP):
• O AlInGaP fornece eficiência luminosa significativamente maior e melhor desempenho a temperaturas elevadas, resultando em displays mais brilhantes para a mesma potência de entrada.Integração:
• Como um módulo monolítico com face cinzenta/segmentos brancos, oferece melhor contraste, alinhamento de pontos mais consistente e montagem mais fácil do que construir um display a partir de 64 LEDs individuais.Fiabilidade:
• A construção de estado sólido oferece resistência superior a choques e vibrações comparada com displays baseados em filamento ou displays fluorescentes a vácuo (VFDs).Baixa Potência:_FEmbora números de eficiência específicos não sejam dados, a baixa V

e a boa intensidade luminosa indicam uma boa conversão de potência para luz comparada com alternativas incandescentes ou VFD.

• 9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)P: Posso acionar este display com um microcontrolador de 5V?
• R: Sim, mas não pode ligar os LEDs diretamente aos pinos GPIO. Deve usar resistores limitadores de corrente e provavelmente drivers de transístor para as linhas/colunas, pois os pinos GPIO não podem fornecer/absorver as correntes de pico necessárias (até 80mA por ponto em multiplexagem).P: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Emissão de Pico e Comprimento de Onda Dominante?
• R: O comprimento de onda de pico é o pico físico do espectro de luz emitido. O comprimento de onda dominante é o ponto de cor percebido no diagrama de cromaticidade CIE. Eles diferem frequentemente ligeiramente; o comprimento de onda dominante é mais relevante para a perceção de cor.P: Por que a Intensidade Luminosa Média é medida a um ciclo de trabalho de 1/16?
• R: Esta condição de teste simula um LED ativo numa matriz 8x8 totalmente multiplexada (1 linha ativa de cada vez). Permite a medição a uma corrente de pico mais alta e facilmente mensurável (32mA) enquanto representa a corrente média muito mais baixa (2mA) que estaria presente no uso real, evitando erros de medição por auto-aquecimento.P: Como calculo o valor do resistor para uma fonte de alimentação de tensão constante?_{R: Use R = (V}alimentação_F- V_F) / I_F. Para uma alimentação de 5V, uma V_Ftípica de 2,6V, e uma I_Fdesejada de 10mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. Use a V

máxima para um design conservador para garantir que a corrente não excede os limites.

10. Estudo de Caso de Aplicação Prática

1. Cenário: Projetar uma Leitura Simples de Voltímetro de 4 Dígitos.Configuração de Hardware:
2. Quatro displays LTP-7188KE são empilhados horizontalmente. Um microcontrolador (ex., um Arduino ou PIC) lê uma tensão analógica através do seu ADC.Interface:
3. Os 8 pinos de linha de cada display são ligados em paralelo. Os 8 pinos de coluna de cada display são ligados a linhas I/O separadas ou a um registo de deslocamento, permitindo o controlo individual das colunas de cada display. Isto cria uma matriz de 32 colunas (4 displays * 8 cols) por 8 linhas.Software:
4. O microcontrolador converte a leitura do ADC para quatro dígitos decimais. Usa uma rotina de multiplexagem: ativa a Linha 1, depois define os padrões de coluna para o primeiro segmento de todos os quatro dígitos, espera um curto tempo, desativa a Linha 1, ativa a Linha 2, define os novos padrões de coluna, e assim por diante através de todas as 8 linhas. Este ciclo repete-se rapidamente.Design de Corrente:
5. Se o objetivo for uma corrente média de 5mA por ponto aceso, e assumindo um pior caso de 8 pontos acesos por linha (um por dígito), a corrente de pico por driver de coluna seria 8 * 5mA = 40mA, o que está dentro da especificação de pico do dispositivo. Drivers apropriados (ex., ULN2003 para colunas, transístores para linhas) são selecionados para lidar com esta corrente.Resultado:

Um display estável, brilhante, de 4 dígitos mostrando o valor da tensão, com todos os dígitos a aparecerem simultaneamente devido ao efeito de persistência da visão.

11. Princípio de Operação

O LTP-7188KE opera no princípio da eletroluminescência numa junção PN de semicondutor. Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de ligação do díodo (aproximadamente 1,8-2,0V para AlInGaP) é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa (os poços quânticos na camada de AlInGaP). Aqui, eles recombinam-se radiativamente, libertando energia na forma de fotões. O comprimento de onda específico de 632 nm é determinado pela energia da banda proibida da composição da liga AlInGaP. O arranjo de matriz 8x8 e a fiação de ânodo comum são implementados internamente através de traços metálicos no substrato, permitindo o controlo externo via multiplexagem para minimizar o número de pinos de ligação necessários.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

• Embora esta peça específica represente uma tecnologia de display madura, ela existe dentro de tendências em evolução. O uso de AlInGaP representa um avanço sobre os LEDs GaAsP mais antigos, oferecendo melhor eficiência e estabilidade térmica. As tendências atuais em displays indicadores e de matriz simples incluem:Maior Densidade e Pitch Mais Pequeno:
• Módulos modernos podem empacotar mais LEDs numa área menor para maior resolução.Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT):
• Designs mais recentes usam frequentemente encapsulamentos SMT para montagem automatizada, enquanto esta peça DIP é adequada para montagem através de orifício.Drivers Integrados:
• Alguns displays de matriz contemporâneos vêm com CIs driver incorporados, simplificando a interface para uma simples ligação de dados série (SPI/I2C).Tecnologias Alternativas:

Para aplicações que requerem maior brilho, cores diferentes ou flexibilidade, tecnologias como OLED (LED Orgânico) ou micro-LED estão a emergir. No entanto, para muitas aplicações robustas, sensíveis ao custo e simples que requerem alta fiabilidade e um display vermelho padrão, os módulos tradicionais de matriz de pontos LED como o LTP-7188KE permanecem uma solução prática e eficaz.