Ficha Técnica do Display LED de 7 Segmentos LTC-2723JF - Dígitos de 0,28 Polegadas - Cor Laranja Amarelada - Tensão Direta de 2,6V - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2723JF é um módulo de display alfanumérico de 7 segmentos e 4 dígitos de alto desempenho. A sua função principal é fornecer leituras numéricas e alfanuméricas limitadas, claras e brilhantes, numa vasta gama de equipamentos eletrónicos. A aplicação principal é em dispositivos que requerem um display numérico compacto e multi-dígito com excelente visibilidade, como instrumentos de teste e medição, painéis de controlo industrial, terminais de ponto de venda e eletrónica de consumo.

O posicionamento chave do dispositivo reside no seu equilíbrio entre tamanho, brilho e eficiência energética. Com uma altura de dígito de 0,28 polegadas (7 mm), oferece um display legível sem ocupar espaço excessivo no painel. A utilização da tecnologia LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) é uma vantagem significativa, proporcionando uma eficiência luminosa superior e uma cor laranja-amarelada distinta e saturada, em comparação com tecnologias mais antigas como os LEDs GaAsP padrão. Isto resulta nos benefícios principais de alto brilho, excelente contraste e um amplo ângulo de visão, garantindo legibilidade mesmo em ambientes muito iluminados ou a partir de ângulos oblíquos.

O mercado-alvo inclui projetistas e engenheiros de sistemas embebidos, instrumentação e hardware industrial que necessitam de uma solução de display fiável e de fácil interface. O seu design de cátodo comum multiplexado simplifica o circuito de acionamento, reduzindo o número de pinos de I/O do microcontrolador e componentes externos necessários, o que é uma vantagem crítica para aplicações sensíveis ao custo e com restrições de espaço.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. A métrica principal é a Intensidade Luminosa Média (I_V), que tem um valor típico de 600 µcd (microcandelas) quando acionada a uma corrente direta (I_F) de 1 mA por segmento. A especificação fornece uma gama desde um mínimo de 200 µcd até um máximo, garantindo um nível de brilho base. Esta intensidade é medida usando um sensor e filtro calibrados para a função de luminosidade fotópica CIE, que aproxima a sensibilidade espectral do olho humano.

As características de cor são definidas por parâmetros de comprimento de onda. O Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p) é tipicamente 611 nm, que se situa na região laranja-amarelada do espectro visível. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d), uma medida de cor mais relevante perceptualmente, é tipicamente 605 nm. A Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ) de 17 nm indica uma banda de emissão relativamente estreita, contribuindo para a pureza e saturação da cor laranja-amarelada. A Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m) é especificada como 2:1 no máximo, o que significa que a diferença de brilho entre segmentos não deve exceder um fator de dois, garantindo uma aparência uniforme em todo o display.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

As características elétricas são cruciais para o projeto do circuito. A Tensão Direta por Segmento (V_F) é tipicamente 2,6V a uma corrente de teste padrão de 20 mA. O mínimo é listado como 2,05V. Este parâmetro é essencial para calcular os valores das resistências limitadoras de corrente e os requisitos da fonte de alimentação. A Corrente Reversa por Segmento (I_R) é no máximo 100 µA a uma Tensão Reversa (V_R) de 5V, indicando as características de fuga do dispositivo no estado desligado.

Os Valores Absolutos Máximos definem os limites operacionais. A Corrente Direta Contínua por Segmento é classificada em 25 mA, mas esta deve ser reduzida linearmente acima de 25°C a uma taxa de 0,33 mA/°C. Para operação pulsada, é permitida uma Corrente Direta de Pico de 60 mA sob condições específicas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). A Dissipação de Potência Máxima por Segmento é de 70 mW. O dispositivo é classificado para uma Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento de -35°C a +85°C, tornando-o adequado para aplicações industriais e em ambientes alargados. A classificação de temperatura de soldadura especifica que o dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento, o que é informação crítica para os processos de montagem de PCB.

3. Sistema de Categorização e Binning

A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto indica um processo de binning na produção, onde as unidades são classificadas com base na sua saída de luz medida numa condição de teste padrão (provavelmente I_F=1mA). Embora os códigos de bin específicos não sejam detalhados neste excerto, tal sistema permite aos compradores selecionar componentes com níveis mínimos de brilho garantidos, assegurando consistência na aparência visual dos produtos finais, especialmente quando múltiplos displays são usados lado a lado. Esta categorização é uma característica fundamental de controlo de qualidade e diferenciação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui uma secção para "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora as curvas específicas não sejam apresentadas no texto fornecido, as curvas padrão para tais dispositivos incluem tipicamente:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I_F-V_F):Esta relação não linear mostra como a tensão aumenta com a corrente. É vital para projetar o circuito de acionamento, garantindo que o LED opera dentro da sua região segura e eficiente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I_V-I_F):Esta curva demonstra a dependência da saída de luz com a corrente de acionamento. É geralmente linear numa determinada gama, mas satura a correntes mais elevadas. Isto informa decisões sobre o acionamento do display para otimizar o brilho versus consumo de energia e longevidade.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Compreender esta derating é crítico para aplicações que operam a altas temperaturas ambientes.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada no pico de 611 nm, ilustrando a pureza da cor.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo vem numa embalagem padrão de display LED. A secção "Dimensões da Embalagem" fornece o desenho do contorno mecânico, embora as dimensões específicas em milímetros não estejam listadas no excerto de texto. A nota especifica que todas as dimensões estão em milímetros com tolerâncias de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Este desenho é essencial para o projeto da footprint da PCB, garantindo que o corte no painel frontal tem o tamanho correto e que os pinos se alinham com as almofadas da PCB.

A embalagem apresenta uma aparência de "face cinza e segmentos brancos", o que melhora o contraste ao reduzir reflexos das áreas não iluminadas (a face), enquanto fornece uma superfície limpa e difusora para os segmentos iluminados. O ponto decimal à direita está integrado na embalagem. A polaridade é claramente definida pelo pinout e pela arquitetura de cátodo comum.

6. Ligações dos Pinos e Circuito Interno

O LTC-2723JF utiliza uma configuração decátodo comum multiplexado. Este é um aspeto crítico do design. O diagrama do circuito interno (referenciado mas não mostrado) revelaria que cada um dos quatro dígitos partilha a sua ligação de cátodo. Os ânodos para os segmentos correspondentes (A, B, C, D, E, F, G, DP) em todos os dígitos estão ligados internamente.

A ligação detalhada dos pinos é a seguinte: Pino 1 é o Cátodo Comum para o Dígito 1, Pino 8 para o Dígito 4, Pino 11 para o Dígito 3 e Pino 14 para o Dígito 2. O Pino 12 é um Cátodo Comum especial para os segmentos de dois pontos inferiores esquerdo, central e direito (L1, L2, L3), que são provavelmente usados para separação de tempo (ex.: 12:34). Os ânodos dos segmentos estão distribuídos por outros pinos (ex.: Pino 13 para Ânodo A e L1, Pino 15 para Ânodo B e L2, Pino 2 para Ânodo C e L3, Pino 3 para DP, etc.). Os Pinos 4, 9 e 10 estão marcados como "Sem Ligação" ou "Sem Pino". Este pinout deve ser seguido precisamente para que o esquema de multiplexagem funcione corretamente.

7. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal de montagem fornecida é a especificação de temperatura de soldadura: o dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma classificação padrão para processos de soldadura por onda ou reflow. Os projetistas devem garantir que o perfil de montagem da sua PCB não exceda este stress térmico. Para soldadura manual, deve ser usado um ferro com controlo de temperatura com tempo de contacto mínimo por pino.

Aplicam-se as precauções gerais de manuseamento para LEDs: evitar stress mecânico na lente de epóxi, proteger contra descargas eletrostáticas (ESD) durante o manuseamento e armazenar em ambientes antiestáticos e controlados de humidade, se não for usado imediatamente após abrir a embalagem selada.

8. Considerações de Projeto de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A aplicação mais comum é acionada por um microcontrolador. Devido ao design de cátodo comum multiplexado, o microcontrolador deve usar uma técnica de varrimento. Ele define o padrão para um único dígito nas linhas de ânodo comum (segmentos A-G, DP) e depois ativa (drena corrente para terra) o pino de cátodo comum correspondente para esse dígito. Após um curto período (ex.: 1-5 ms), passa para o próximo dígito, percorrendo rapidamente todos os quatro dígitos. O olho humano percebe isto como um display continuamente aceso devido à persistência da visão. Este método reduz os pinos de I/O necessários de (7 segmentos + 1 DP) * 4 dígitos = 32 pinos para 7 pinos de segmento + 4 pinos de dígito + 3 pinos de dois pontos = 14 pinos, uma poupança significativa.

Os componentes externos incluem tipicamente resistências limitadoras de corrente em série com cada linha de ânodo de segmento. O valor da resistência é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, um V_Ftípico de 2,6V e um I_Fdesejado de 10 mA, a resistência seria (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Como o display é multiplexado, a corrente instantânea durante o tempo ativo de cada dígito pode ser maior para alcançar o mesmo brilho médio; por exemplo, acionar a 40 mA de pico durante um ciclo de trabalho de 25% resulta numa média de 10 mA.

8.2 Notas de Projeto e Melhores Práticas

• Seleção do Acionador:Certifique-se de que o microcontrolador ou o CI acionador dedicado pode drenar corrente suficiente para os pinos de cátodo comum (a soma das correntes de todos os segmentos acesos num dígito).
• Taxa de Atualização:Mantenha uma taxa de atualização total acima de 60 Hz para evitar cintilação visível. Com 4 dígitos, o tempo de varrimento de cada dígito deve ser inferior a ~4 ms.
• Controlo de Brilho:O brilho pode ser facilmente controlado em software, ajustando o ciclo de trabalho da multiplexagem ou a corrente de acionamento de pico (dentro dos limites absolutos).
• Sequenciamento de Energia:Evite aplicar sinais aos ânodos dos segmentos quando nenhum cátodo está ativo, pois isto pode causar estados indefinidos e potencial latch-up.
• Ângulo de Visão:Aproveite o amplo ângulo de visão montando o display perpendicularmente à linha de visão principal esperada do utilizador.

9. Comparação Técnica e Vantagens

Comparado com displays LED vermelhos GaAsP mais antigos, a tecnologia AlInGaP no LTC-2723JF oferece uma eficiência luminosa significativamente maior. Isto significa que produz mais luz (maior saída em candela) para a mesma corrente de entrada elétrica, levando a um menor consumo de energia para um determinado brilho ou a um brilho máximo mais elevado. A cor laranja-amarelada (605-611 nm) é frequentemente percecionada subjetivamente como mais brilhante e chamativa do que o vermelho padrão, e pode oferecer melhor desempenho em ambientes com luz ambiente vermelha.

Comparado com displays de dígitos maiores, o tamanho de 0,28 polegadas oferece uma pegada compacta, ideal para instrumentos portáteis ou densamente compactados. Comparado com displays de cristais líquidos (LCDs), este display LED oferece brilho superior, ângulos de visão mais amplos e tempos de resposta mais rápidos, e não requer retroiluminação, simplificando o design. A sua principal desvantagem é o consumo de energia mais elevado do que um LCD, especialmente quando múltiplos segmentos estão iluminados.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Como calculo o valor correto da resistência limitadora de corrente?

R: Use a fórmula R = (V_CC- V_F) / I_F. Use o V_Ftípico da ficha técnica (2,6V) para o cálculo inicial. Escolha um I_Fcom base no brilho desejado, mantendo-se abaixo do máximo contínuo de 25 mA. Lembre-se que isto é por segmento. Para um design multiplexado, o I_Finstantâneo será maior para alcançar o mesmo brilho médio.

P: Posso acionar este display com uma corrente constante (não multiplexada)?

R: Tecnicamente sim, ligando o cátodo de cada dígito independentemente à terra e acionando os segmentos diretamente. No entanto, isto requer muitos mais pinos de I/O (32+) e é altamente ineficiente em termos de recursos do microcontrolador e consumo de energia. O design multiplexado é o caso de uso pretendido e ideal.

P: Qual é o propósito da "Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa"?

R: Esta taxa de 2:1 garante uniformidade visual. Garante que nenhum segmento dentro de um dispositivo é mais do que duas vezes mais brilhante do que qualquer outro segmento quando acionado nas mesmas condições. Isto impede que alguns dígitos ou segmentos pareçam visivelmente mais escuros ou mais brilhantes, o que seria visualmente perturbador.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação normal dentro dos limites de corrente e temperatura especificados, não é necessário um dissipador de calor. A dissipação de potência máxima de 70 mW por segmento é facilmente gerida pela embalagem do dispositivo e pelos traços da PCB em condições típicas. Garanta ventilação adequada se operar a altas temperaturas ambientes próximas do valor máximo.

11. Exemplo Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar a Leitura de um Multímetro Digital.O LTC-2723JF é uma excelente escolha para um display de multímetro de 4 dígitos. O projeto envolveria um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) a medir tensão, corrente ou resistência. O microcontrolador processa a leitura e converte-a nos códigos de 7 segmentos apropriados para os quatro dígitos, tratando da posição do ponto decimal com base na gama.

O firmware implementa uma interrupção de temporizador para gerir o varrimento de multiplexagem. Quatro pinos do microcontrolador são configurados como saídas de dreno aberto ou forte dreno, ligados aos quatro cátodos de dígito (Pinos 1, 14, 11, 8). Sete outros pinos são configurados como saídas push-pull ligadas através de resistências limitadoras de corrente de 180 ohm aos ânodos dos segmentos (A, B, C, D, E, F, G). O ânodo DP (Pino 3) seria ligado a um oitavo pino, se necessário.

A cada 2,5 ms (para uma taxa de atualização total de 100 Hz), a interrupção do temporizador é acionada. O firmware desliga todos os cátodos de dígito, atualiza as saídas dos ânodos dos segmentos para exibir o padrão para o próximo dígito na sequência e depois ativa apenas o pino de cátodo desse dígito. Este processo repete-se continuamente. A cor laranja-amarelada proporciona alto contraste contra a face cinza, garantindo legibilidade em várias condições de iluminação encontradas num multímetro portátil.

12. Princípio de Funcionamento

O princípio fundamental é a eletroluminescência numa junção P-N de semicondutor. O material AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) é um semicondutor de banda proibida direta. Quando polarizado diretamente (tensão positiva no ânodo em relação ao cátodo), os eletrões da região tipo N e as 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 da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, laranja-amarelada (~605-611 nm). A face cinza e o material dos segmentos brancos atuam como um difusor e realçador de contraste, moldando e direcionando a luz dos minúsculos chips LED para os segmentos reconhecíveis.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia LED AlInGaP representa um avanço significativo em relação aos materiais LED anteriores, como o GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio) para cores vermelhas, laranja e amarelas. Oferece uma eficiência quântica interna e estabilidade térmica vastamente superiores, o que significa que mais energia elétrica é convertida em luz e o brilho é mantido melhor numa ampla gama de temperaturas. Esta tecnologia permitiu o desenvolvimento de LEDs de alto brilho e alta eficiência adequados para aplicações exteriores e automóveis, muito antes da adoção generalizada dos LEDs brancos de alta potência.

Embora os displays modernos usem frequentemente OLEDs de matriz de pontos ou TFT LCDs para gráficos completos, o display LED de 7 segmentos mantém-se altamente relevante devido à sua extrema simplicidade, robustez, baixo custo e perfeita adequação para leituras puramente numéricas. A sua tendência de desenvolvimento foca-se em aumentar a eficiência (lúmens por watt), melhorar as taxas de contraste (faces mais escuras, segmentos mais brilhantes) e oferecer uma variedade mais ampla de tamanhos de embalagem e cores dentro dos sistemas de materiais AlInGaP e InGaN (para azul/verde/branco). A técnica de multiplexagem usada em dispositivos como o LTC-2723JF é uma solução clássica e duradoura para o problema de controlar múltiplos elementos de display com um número limitado de linhas de controlo.