Folha de Dados do Display LED LTC-2621JD-04 - Altura do Dígito 0,28 Polegadas - Vermelho Hiper (650nm) - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2621JD-04 é um módulo de display de sete segmentos triplo-dígito, compacto e de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras. Sua função principal é fornecer uma saída numérica visual em dispositivos eletrônicos. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio Índio Gálio) para os chips LED, que são fabricados sobre um substrato de GaAs não transparente. Esta combinação resulta na emissão característica "Vermelho Hiper". O display apresenta uma face cinza com segmentos brancos, melhorando o contraste e a legibilidade. O mercado-alvo inclui instrumentação industrial, eletrônicos de consumo, equipamentos de teste e medição, e qualquer sistema embarcado onde seja necessário um display numérico confiável e de baixo consumo.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Altura do Dígito:0,28 polegadas (7,0 mm), oferecendo um bom equilíbrio entre tamanho e visibilidade.
• Design dos Segmentos:Segmentos uniformes e contínuos para excelente aparência e estética dos caracteres.
• Eficiência Energética:Baixa exigência de potência, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética.
• Desempenho Óptico:Alto brilho e alto contraste garantem legibilidade sob várias condições de iluminação.
• Ângulo de Visão:Amplo ângulo de visão permite que o display seja lido a partir de posições fora do eixo.
• Confiabilidade:Confiabilidade de estado sólido sem partes móveis, levando a uma longa vida operacional.
• Controle de Qualidade:Os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho entre lotes de produção.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos do dispositivo, conforme definido na folha de dados.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Isto limita a potência contínua máxima que pode ser dissipada como calor em um único segmento.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 90 mA, mas apenas sob condições de pulso específicas: ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1 ms. Esta classificação é para multiplexação ou pulsos de alta luminosidade de curta duração.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a uma taxa de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima permitida seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V. Exceder este valor pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +85°C. O dispositivo é projetado para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:Máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Isto é crítico para processos de soldagem por onda ou refusão para evitar danos térmicos.

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

Estes são os parâmetros operacionais típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 200 μcd (mín.) a 600 μcd (máx.), com um valor típico implícito. Medido a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Este é o parâmetro chave para o brilho percebido.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte, definindo a cor "Vermelho Hiper".
• Largura de Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática. 20nm é típico para LEDs vermelhos AlInGaP.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor do LED, frequentemente ligeiramente diferente do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):Varia de 2,1 V (mín.) a 2,6 V (máx.), com um valor típico de 2,6 V em I_F=20 mA. Isto é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 μA a uma tensão reversa (V_R) de 5V.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (I_V-m):Máximo de 2:1. Isto especifica a taxa máxima permitida entre o segmento/dígito mais brilhante e o mais fraco dentro de um dispositivo, garantindo uniformidade.

Nota sobre Medição:A intensidade luminosa é medida usando um sensor e filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho da CIE, garantindo que a medição se correlacione com a percepção humana de brilho.

3. Sistema de Categorização e Binning

A folha de dados afirma explicitamente que os dispositivos são "categorizados por intensidade luminosa". Isto implica um processo de binning.

• Binning por Intensidade Luminosa:A ampla faixa especificada para I_V(200-600 μcd) sugere que as peças de produção são testadas e classificadas em diferentes bins de intensidade. Os projetistas podem selecionar bins para aplicações que requerem níveis de brilho específicos ou uniformidade rigorosa entre múltiplos displays.
• Tensão Direta:A faixa especificada (2,1-2,6V) também pode levar a um binning de tensão, o que pode ser importante para o projeto da fonte de alimentação em grandes arranjos.
• Comprimento de Onda:Embora valores típicos sejam fornecidos para λ_pe λ_d, bins de tolerância estreita para coordenadas de cor específicas podem estar disponíveis, embora não detalhados nesta folha de dados resumida.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir seu conteúdo padrão e importância.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear, destacando a queda de eficiência em correntes altas.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Mostra a característica I-V do diodo, essencial para calcular os valores do resistor em série ou projetar drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui com o aumento da temperatura, um fator crítico para o gerenciamento térmico.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando o pico em ~650nm e a largura de meia altura de 20nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo possui uma embalagem padrão de display LED. Todas as dimensões estão em milímetros (mm). A tolerância geral é de ±0,25 mm (≈±0,01 polegadas), a menos que uma característica específica tenha uma indicação diferente. O desenho dimensional exato é referenciado na folha de dados, mas não detalhado aqui. Aspectos-chave incluiriam comprimento, largura e altura totais, espaçamento dos dígitos, espaçamento dos terminais e dimensões dos terminais.

5.2 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O LTC-2621JD-04 é um dispositivomultiplexado de ânodo comum. Isto significa que os ânodos de cada dígito são conectados internamente por dígito, enquanto os cátodos para cada tipo de segmento (A-G, DP) são comuns entre os dígitos.

Pinagem (embalagem de 16 pinos):

• Pino 1: Cátodo D
• Pino 2: Ânodo Comum (Dígito 1)
• Pino 3: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)
• Pino 4: Cátodo E
• Pino 5: Ânodo Comum (Dígito 2)
• Pino 6: Cátodo C
• Pino 7: Cátodo G
• Pino 8: Ânodo Comum (Dígito 3)
• Pino 9: Sem Conexão
• Pino 10: Sem Pino
• Pino 11: Sem Pino
• Pino 12: Cátodo B
• Pino 13: Ânodo Comum para L1, L2, L3 (provavelmente dois pontos ou outros marcadores)
• Pino 14: Sem Pino
• Pino 15: Cátodo A
• Pino 16: Cátodo F

Diagrama do Circuito Interno:O esquema mostra três nós de ânodo comum (um por dígito) conectados aos pinos 2, 5 e 8. Cada cátodo de segmento (A-G, DP) é um único nó conectado ao seu respectivo pino, com o LED para aquele segmento em cada dígito conectado entre o ânodo comum do dígito e o cátodo de segmento compartilhado. Esta estrutura é ideal para acionamento multiplexado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é o valor máximo absoluto para soldagem:260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento.

• Soldagem por Refusão:Um perfil padrão de refusão sem chumbo com temperatura de pico não excedendo 260°C e tempo acima de 240°C mantido muito curto deve ser compatível. O ponto de medição de 1,6mm é crítico para a verificação do perfil.
• Soldagem por Onda:Possível, mas o tempo de contato e a temperatura devem ser cuidadosamente controlados para atender ao limite de 260°C/3s.
• Soldagem Manual:Use um ferro de solda com controle de temperatura. Aplique calor na trilha da PCB, não diretamente no terminal do LED, e complete a junta rapidamente.
• Condições de Armazenamento:Armazene em ambiente seco e antiestático dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada (-35°C a +85°C). Dispositivos sensíveis à umidade podem exigir secagem antes do uso se expostos a ambientes úmidos.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A configuração multiplexada de ânodo comum requer um circuito de acionamento. Um projeto típico utiliza:

• Microcontrolador ou CI Driver:Para controlar temporização e dados.
• Drivers de Dígito:Transistores PNP ou interruptores de lado alto dedicados para drenar corrente para os pinos de ânodo comum (2, 5, 8, 13).
• Drivers de Segmento:As portas do microcontrolador ou CIs drivers de lado baixo (como um registrador de deslocamento 74HC595 com saídas dreno aberto ou um driver LED dedicado) para fornecer corrente a partir dos pinos de cátodo de segmento (1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16).
• Resistores Limitadores de Corrente:Um resistor é necessário por linha de cátodo de segmento (não por LED de segmento) ao usar acionamento de tensão constante. O valor do resistor é calculado usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V e I_F=10 mA com V_F=2,6V, R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. Drivers de corrente constante são preferidos para melhor uniformidade.

7.2 Considerações de Projeto

• Frequência de Multiplexação:Use uma taxa de atualização alta o suficiente para evitar cintilação visível (tipicamente >60 Hz por dígito, então >180 Hz de taxa de varredura para 3 dígitos).
• Corrente de Pico vs. Brilho:Para alcançar alto brilho médio enquanto permanece dentro da classificação de corrente contínua, use multiplexação com uma corrente de pico mais alta (até a classificação de pulso de 90mA). Por exemplo, acionar com ciclo de trabalho de 1/3 (3 dígitos) com pico de 30mA dá uma média de 10mA por segmento.
• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que o layout da PCB permita dissipação de calor, especialmente se operar próximo aos valores máximos. Altas temperaturas ambientes exigirão redução da corrente.
• Proteção contra ESD:LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. Manipule com as devidas precauções de ESD durante a montagem.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos GaP padrão ou displays de dígitos maiores, o LTC-2621JD-04 oferece vantagens específicas:

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP:A tecnologia AlInGaP fornece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho e melhor visibilidade sob luz ambiente. A cor "Vermelho Hiper" também é mais vibrante.
• Pequena Altura do Dígito (0,28"):Oferece uma solução que economiza espaço comparada a dígitos de 0,5" ou maiores, adequada para dispositivos compactos, enquanto permanece maior e mais legível do que módulos de sete segmentos SMD muito pequenos.
• Face Cinza/Segmentos Brancos:Este acabamento fornece uma alta taxa de contraste quando os segmentos estão apagados, melhorando a estética geral do display e a legibilidade comparado a faces totalmente pretas ou cinza.
• Intensidade Categorizada:Este binning fornece um nível de controle de qualidade e previsibilidade nem sempre presente em displays de baixo custo.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é o propósito da configuração "ânodo comum"?

R1: O ânodo comum simplifica a multiplexação. Você liga um dígito por vez aplicando uma tensão positiva ao seu pino de ânodo enquanto aterra os cátodos dos segmentos que deseja acender. Isto reduz o número de pinos de acionamento necessários de (7 segmentos + 1 DP) * 3 dígitos = 24 para 3 ânodos + 8 cátodos = 11.

P2: Como calculo o valor do resistor para acionar este display?

R2: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo (2,6V) da folha de dados para garantir queda de tensão suficiente no resistor mesmo para peças com alto V_F. Escolha I_Fcom base no brilho desejado, mantendo-se dentro das classificações contínuas (25mA a 25°C) ou de pulso.

P3: Posso acionar este display com um microcontrolador de 3,3V?

R3: Possivelmente, mas com limitações. Se V_Ffor 2,6V, apenas 0,7V permanece para o resistor limitador de corrente em 3,3V. Para uma corrente de 10mA, R=70Ω. Este valor de resistência baixo é viável, mas variações em V_Fcausarão variação significativa no brilho. Um driver de corrente constante ou um conversor elevador para fornecer uma tensão de alimentação mais alta (como 5V) é recomendado para desempenho estável.

P4: O que significa "Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa 2:1"?

R4: Significa que dentro de uma única unidade LTC-2621JD-04, o segmento ou dígito mais brilhante não será mais do que duas vezes mais brilhante do que o segmento ou dígito mais fraco quando medido sob as mesmas condições (I_F=1mA). Isto garante uniformidade visual.

10. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um Display para um Multímetro Digital Portátil

O LTC-2621JD-04 é um excelente candidato. Seus dígitos de 0,28" são altamente legíveis. A baixa exigência de potência é crítica para a vida da bateria. O design multiplexado minimiza a contagem de pinos do microcontrolador. Um projeto usaria o temporizador do microcontrolador para alternar entre os dígitos 1, 2 e 3 a ~200 Hz. Os dados dos segmentos seriam buscados de uma tabela. Para conservar energia, o brilho do display (I_F) poderia ser ajustado dinamicamente com base na luz ambiente detectada por um fototransistor. A face cinza/branca de alto contraste garante legibilidade tanto em ambientes escuros quanto em oficinas claras. Os LEDs Vermelho Hiper AlInGaP fornecem uma leitura clara e que chama a atenção.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTC-2621JD-04 é baseado no material semicondutorAlInGaP (Fosfeto de Alumínio Índio Gálio)crescido epitaxialmente sobre um substrato deGaAs (Arseneto de Gálio). O substrato de GaAs "não transparente" é usado porque absorve a luz emitida, mas a camada ativa de AlInGaP tem eficiência interna alta o suficiente para que luz suficiente escape do topo do chip. Elétrons e lacunas são injetados na região ativa quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n. Sua recombinação libera energia na forma de fótons. A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, aproximadamente 650 nm (vermelho). O formato de sete segmentos é criado colocando múltiplos minúsculos chips LED (ou um único chip com múltiplas junções isoladas) sob uma lente/difusor óptico padronizado para formar os segmentos numéricos reconhecíveis.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora este dispositivo específico use tecnologia de montagem em furo, o sistema de material AlInGaP subjacente permanece altamente relevante. As tendências na tecnologia de display incluem:

• Miniaturização:Uma mudança para embalagens de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, mesmo para displays multi-dígitos.
• Integração:Combinar o arranjo de LED com o CI driver em um único pacote ou módulo para simplificar o projeto.
• Materiais Avançados:Pesquisa contínua em materiais como os baseados em GaN (para azul/verde/branco) e AlInGaP para maior eficiência e novas cores. Para vermelho/laranja/amarelo, o AlInGaP é a tecnologia de alto desempenho dominante.
• Mudança de Aplicação:Embora os displays de sete segmentos discretos sejam maduros, eles permanecem vitais em aplicações onde simplicidade, custo, confiabilidade e alta visibilidade são primordiais (controles industriais, eletrodomésticos, instrumentação). Eles coexistem com tecnologias mais novas, como OLEDs e LCDs, cada uma servindo a diferentes nichos de mercado com base em fatores como ângulo de visão, legibilidade sob luz solar, consumo de energia e custo.

O LTC-2621JD-04 representa uma solução robusta e bem estabelecida dentro deste cenário em evolução, oferecendo um equilíbrio comprovado de desempenho, confiabilidade e custo para suas aplicações pretendidas.