Ficha Técnica do Display de Matriz de Pontos LED LTP-22157M - Altura de 2,2 Polegadas (57,22mm) - Matriz 5x7 - Laranja-Vermelho e Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-22157M é um módulo de display monocromático de matriz de pontos de plano único, projetado para apresentação de caracteres alfanuméricos. Sua função principal é fornecer uma interface de saída visual acendendo um padrão específico de LEDs dentro de uma grade de 5 colunas por 7 linhas. O dispositivo integra duas tecnologias distintas de chips LED em um único encapsulamento: LEDs laranja-vermelho e LEDs verdes. Esta capacidade de duas cores, embora não permita múltiplas cores por ponto, possibilita a seleção de cor a nível de módulo ou esquemas simples de indicação de dois estados. O display possui um painel frontal cinza com pontos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Sua aplicação principal é em equipamentos industriais, instrumentação, terminais de ponto de venda e outros sistemas embarcados que requerem uma leitura de caracteres simples e confiável.

A vantagem fundamental deste display reside na sua construção de estado sólido, oferecendo alta confiabilidade e longa vida operacional em comparação com tecnologias legadas, como displays baseados em filamento. Ele requer potência relativamente baixa e é projetado para fácil integração elétrica, sendo compatível com os códigos de caracteres padrão ASCII e EBCDIC. O design mecânico permite empilhamento horizontal, possibilitando a criação de displays multi-caracteres.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é especificado separadamente para os elementos LED verde e laranja-vermelho. Para osLEDs Verdes, a intensidade luminosa média típica é de 4800 µcd quando acionados com uma corrente de pico (Ip) de 80mA em um ciclo de trabalho de 1/16. O comprimento de onda dominante (λd) é tipicamente 569 nm, e o comprimento de onda de emissão de pico (λp) é 565 nm, posicionando-o na região do verde puro do espectro. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 30 nm, indicando uma banda de emissão moderadamente estreita.

Para osLEDs Laranja-Vermelho, a intensidade luminosa média típica também é de 4800 µcd sob as mesmas condições de acionamento de 80mA e ciclo de trabalho de 1/16. O comprimento de onda dominante é tipicamente 621 nm, e a emissão de pico está em 630 nm, caracterizando sua cor laranja-vermelho. A meia-largura da linha espectral é mais ampla, de 40 nm. Um parâmetro chave para a uniformidade do display é a Razão de Correspondência de Intensidade Luminosa (IV-m), especificada como máxima de 2:1. Isto significa que a intensidade do ponto mais fraco na matriz não será inferior à metade da intensidade do ponto mais brilhante sob as mesmas condições de teste (IF=10mA), garantindo uma consistência visual aceitável através do caractere.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites operacionais e o desempenho típico. AsEspecificações Absolutas Máximassão idênticas para ambas as cores: a dissipação de potência média por ponto é de 36 mW, a corrente direta de pico por ponto é de 100 mA, e a corrente direta média por ponto deve ser reduzida linearmente de 13 mA a 25°C por 0,17 mA/°C. A tensão reversa máxima por segmento é de 5V. Exceder estas especificações pode causar danos permanentes.

AsCaracterísticas Elétricas Típicasmostram a tensão direta (VF). Para os LEDs Verdes, VF é tipicamente 2,6V a 20mA e 3,7V a 80mA. Para os LEDs Laranja-Vermelho, VF é tipicamente 2,6V a 20mA e 3,4V a 80mA. A corrente reversa (IR) para qualquer ponto é no máximo 100 µA a VR=5V. Estes valores são críticos para projetar o circuito limitador de corrente e a fonte de alimentação.

3. Características Térmicas

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 curva de redução da corrente direta média é uma especificação térmica direta; à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, a corrente contínua permitida deve ser reduzida para evitar superaquecimento e degradação acelerada. A temperatura de soldagem é especificada como máxima de 260°C por no máximo 3 segundos, medida 1,6mm abaixo do plano de assentamento, o que é crucial para os processos de montagem de PCB.

4. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo écategorizado por intensidade luminosa. Isto implica que as unidades são classificadas ("binned") com base na sua saída de luz medida. Embora códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste documento, tal sistema garante que os projetistas possam selecionar displays com um brilho mínimo garantido ou uma faixa de brilho estreita, o que é importante para a consistência do produto, especialmente quando múltiplos displays são usados lado a lado. Não há menção a binning de tensão ou comprimento de onda nesta ficha técnica; os comprimentos de onda dominante/de pico são fornecidos como valores típicos.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência aCurvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas. Embora as curvas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, tais gráficos tipicamente incluídos em fichas técnicas completas ilustrariam a relação entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF), a relação entre a corrente direta e a intensidade luminosa, e a variação destes parâmetros com a temperatura ambiente. Analisar estas curvas permite aos projetistas otimizar a corrente de acionamento para o brilho e eficiência desejados, e entender como o desempenho mudará ao longo da faixa de temperatura de operação.

6. Informações Mecânicas e de Embalagem

O display tem uma altura de matriz de 2,2 polegadas (57,22 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas em um desenho com todas as unidades em milímetros e tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. O dispositivo apresenta uma configuração de 18 pinos. A pinagem é claramente definida: os pinos 1-4 e 9-12 são as linhas de ânodo (1-7). Os pinos 5-9 são as colunas de cátodo para os LEDs Verdes (colunas 1-5). Os pinos 13-17 são as colunas de cátodo para os LEDs Laranja-Vermelho (colunas 5-1, em ordem inversa). O pino 18 não tem conexão. Este arranjo facilita o acionamento multiplexado, onde um controlador ativa sequencialmente cada linha (ânodo) enquanto fornece os dados da coluna (cátodo) para aquela linha.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz de montagem chave é o perfil de temperatura de soldagem: o corpo do componente não deve ser exposto a temperaturas superiores a 260°C por mais de 3 segundos durante a soldagem por refluxo ou por onda. O ponto de medição é 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento, o que corresponde aproximadamente à superfície da PCB. Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio, pois os LEDs são sensíveis à eletricidade estática. Para armazenamento, a faixa recomendada é de -35°C a +85°C em um ambiente de baixa umidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem leituras alfanuméricas simples e de baixo custo. Exemplos incluem: displays de status em painéis de controle industrial, leituras básicas em equipamentos de teste e medição, mensagens simples em eletrodomésticos e indicadores baseados em caracteres em sistemas legados ou sensíveis ao custo. A funcionalidade de empilhamento horizontal permite a criação de displays multi-dígitos para contadores, temporizadores ou apresentação básica de dados.

8.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento:O display requer um circuito externo de driver multiplexado. Cada ponto LED é endereçado por sua linha (ânodo) e coluna (cátodo). O driver deve fornecer corrente de pico suficiente (até os 80mA nominais para brilho total) em pulsos curtos, pois a corrente média é limitada pelo ciclo de trabalho. Resistores limitadores de corrente adequados ou drivers de corrente constante são essenciais para cada linha de cátodo para definir a corrente e proteger os LEDs.

Interface com Microcontrolador:A multiplexação pode ser gerenciada por um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou via circuitos integrados de driver de display dedicados (ex.: MAX7219). A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (tipicamente >60Hz) para evitar cintilação visível.

Seleção de Cor:O projetista deve escolher usar os LEDs verdes ou laranja-vermelho conectando-se aos pinos de cátodo correspondentes. Eles não podem ser misturados no nível de ponto individual.

Ângulo de Visão:A ficha técnica menciona um "ângulo de visão amplo", mas não especifica um valor. Para aplicações críticas quanto ao ângulo de visão, isto deve ser verificado ou testado.

9. Comparação Técnica

Comparado com displays gráficos OLED ou TFT modernos, esta matriz de pontos é severamente limitada em resolução, capacidade de cor e densidade de informação. Suas vantagens sãoextrema simplicidade, robustez, ampla faixa de temperatura de operação, baixo custo e alto brilho. Comparado a outros displays de matriz de pontos LED da mesma época, seu diferencial chave é a inclusão de duas cores distintas de LED em um único encapsulamento, oferecendo flexibilidade de projeto. A altura de caractere de 2,2 polegadas é relativamente grande, tornando-o adequado para aplicações onde a legibilidade à distância é importante.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar os LEDs vermelho e verde ao mesmo tempo para criar amarelo?

R: Não. Os LEDs laranja-vermelho e verdes são chips separados conectados a pinos de cátodo diferentes para cada coluna. Você só pode habilitar um conjunto de cores para todo o display por vez. Não é possível misturar cores por ponto.

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 total do ciclo. A intensidade luminosa especificada (4800 µcd) é a intensidade média ao longo do ciclo completo. A intensidade instantânea de pico durante o tempo ligado é muito maior. Isto é padrão para displays multiplexados.

P: Como calculo o resistor limitador de corrente necessário?

R: Use a fórmula: R = (Vcc - VF - Vqueda) / IF. Onde Vcc é a sua tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED da ficha técnica (use o valor máximo por segurança, ex.: 3,7V para verde a 80mA), Vqueda é qualquer queda de tensão no transistor de acionamento, e IF é a sua corrente direta desejada (ex.: 20mA para brilho mais baixo). Certifique-se de que a potência nominal do resistor seja suficiente: P = IF^2 * R.

P: A pinagem mostra que as colunas de cátodo para vermelho e verde estão em ordem inversa. Isto é um erro?

R: Não. Esta é a conexão de pinos documentada. O diagrama do circuito interno (referenciado na ficha técnica) mostraria como os ânodos e cátodos estão interconectados. O projetista deve seguir esta pinagem precisamente ao projetar a PCB e escrever o software de acionamento.

11. Caso de Uso Prático

Caso: Leitura de Controlador de Temperatura Industrial.Um sistema monitora a temperatura de um forno e precisa exibi-la em um painel visível a vários metros de distância. Dois displays LTP-22157M são usados, empilhados horizontalmente. O microcontrolador lê um sensor de temperatura, converte o valor para caracteres ASCII e aciona os displays através de uma rotina de multiplexação. Os LEDs laranja-vermelho são escolhidos por sua alta visibilidade. A corrente de acionamento é definida para 60mA por ponto em um ciclo de trabalho de 1/8, fornecendo números brilhantes e claros que atendem ao requisito de intensidade. O projeto utiliza a ampla faixa de temperatura de operação para garantir confiabilidade dentro do invólucro industrial.

12. Introdução ao Princípio

Um display de matriz de pontos 5x7 é uma grade de 35 LEDs endereçáveis independentemente. Para exibir um caractere, um padrão específico destes pontos é aceso. Devido às limitações de pinos, os LEDs não são ligados individualmente. Em vez disso, eles são dispostos em umaconfiguração de matriz. Todos os LEDs na mesma linha compartilham uma conexão de ânodo comum, e todos os LEDs na mesma coluna compartilham uma conexão de cátodo comum (para uma dada cor). Para acender um ponto específico, sua linha correspondente é levada a nível alto (ânodo ativado), e sua linha de coluna é levada a nível baixo (cátodo ativado). Para exibir um caractere completo, o controlador percorre rapidamente cada linha (1-7), ativando-a enquanto fornece os dados do padrão para aquela linha nas cinco linhas de coluna. Esta técnica de multiplexação permite controlar 35 pontos com apenas 12 pinos (7 linhas + 5 colunas).

13. Tendências de Desenvolvimento

Displays como o LTP-22157M representam uma tecnologia legada e madura. A tendência em displays alfanuméricos tem se movido em direção amaior integração e inteligência. Módulos modernos frequentemente incluem o CI driver, controlador e, às vezes, até uma biblioteca de fontes dentro do encapsulamento do display, comunicando-se via interfaces seriais simples (I2C, SPI). Isto reduz drasticamente a complexidade de projeto para o engenheiro de sistemas. Além disso, há uma mudança em direção acapacidades multi-cor e gráficas completasem encapsulamentos de tamanho similar, como displays OLED, que podem mostrar gráficos personalizados, múltiplas linhas de texto e cores variadas. No entanto, para aplicações que demandam brilho muito alto, robustez ambiental extrema, o menor custo possível ou substituição simples em projetos existentes, displays tradicionais de matriz de pontos LED como este permanecem uma solução viável e confiável.