Ficha Técnica do Display LED LTS-3861JR - Altura do Dígito 0,3 Polegadas - Tensão Direta 2,6V - Cor Vermelho Super - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3861JR é um módulo de display LED de um dígito e 7 segmentos, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes. A sua função principal é representar visualmente caracteres numéricos (0-9) e alguns símbolos alfanuméricos limitados através da iluminação seletiva dos seus sete segmentos individuais e de um ponto decimal opcional.

A tecnologia central utiliza material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED. Este sistema de material é conhecido por produzir LEDs vermelhos e âmbar de alta eficiência. Os chips são fabricados num substrato não transparente de GaAs (Arsenieto de Gálio), o que ajuda a melhorar o contraste minimizando a dispersão e reflexão interna de luz. O dispositivo apresenta um painel frontal cinza e cor dos segmentos branca, o que realça o contraste e a legibilidade dos segmentos vermelhos iluminados contra o fundo.

O display é categorizado por intensidade luminosa, o que significa que as unidades são classificadas ou testadas para garantir que cumprem critérios específicos de brilho, proporcionando consistência de desempenho para lotes de produção.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho Compacto:Apresenta uma altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm), tornando-o adequado para painéis e dispositivos com espaço limitado.
• Qualidade Ótica:Oferece segmentos uniformes e contínuos para uma aparência de carácter suave e profissional, sem lacunas ou irregularidades.
• Alto Desempenho:Proporciona alto brilho e alto contraste, garantindo uma visibilidade excelente.
• Ângulo de Visão Ampla:Oferece legibilidade clara a partir de uma ampla gama de perspetivas.
• Baixo Consumo de Energia:Projetado com requisitos de baixa potência, tornando-o energeticamente eficiente.
• Fiabilidade:Beneficia da fiabilidade do estado sólido, sem partes móveis, levando a uma longa vida operacional.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é aconselhável operar fora destes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança na forma de calor por um único segmento LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 90 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Esta corrente deve ser reduzida linearmente em 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) sobe acima de 25°C.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V. Exceder este valor pode danificar a junção PN do LED.
• Gama de Temperatura de Funcionamento:-35°C a +85°C.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Máximo de 260°C durante no máximo 3 segundos, medido a 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assento do componente.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e definem o desempenho operacional típico.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 200 μcd (mín.) a 600 μcd (máx.) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Esta é a medida do brilho percebido pelo olho humano.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):Tipicamente 639 nm a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência ótica de saída é maior.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 20 nm a I_F=20mA. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma cor mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 631 nm a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor (vermelho super).
• Tensão Direta por Segmento (V_F):Varia de 2,0 V (mín.) a 2,6 V (máx.) a I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED durante o funcionamento.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 μA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Esta é a pequena corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Máximo de 2:1 a I_F=1mA. Isto especifica a variação máxima permitida de brilho entre diferentes segmentos dentro de um único dispositivo, garantindo uma aparência uniforme.

Nota: A medição da intensidade luminosa segue a norma da curva de resposta do olho da CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).

3. Sistema de Classificação e Categorização

O LTS-3861JR emprega um sistema de categorização principalmente paraIntensidade Luminosa. Isto significa que, durante a fabricação, os dispositivos são testados e classificados em diferentes categorias com base no seu brilho medido a uma corrente de teste padrão (tipicamente 1mA ou 20mA). Isto permite aos designers selecionar peças com níveis de brilho consistentes para as suas aplicações, prevenindo variações notáveis na intensidade do display em múltiplos dígitos num display multi-dígito. A ficha técnica especifica uma gama (200-600 μcd), e os produtos são garantidos para se enquadrarem em sub-gamas especificadas dentro desta.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas que são cruciais para o design. Embora não sejam exibidas no texto fornecido, as curvas padrão para tal dispositivo incluiriam:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I_F-V_F):Mostra a relação exponencial. Essencial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I_V-I_F):Mostra como o brilho aumenta com a corrente, tipicamente numa relação quase linear dentro da gama de operação antes da eficiência diminuir.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Curva I_V-T_a):Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância da gestão térmica e da redução da corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a potência ótica relativa através dos comprimentos de onda, centrada no pico de 639 nm, com uma largura definida pela largura a meia altura de 20 nm.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O dispositivo tem um contorno de embalagem definido. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros (mm) com tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. As dimensões-chave incluem a altura total, largura e profundidade da embalagem, o tamanho da janela do dígito e o espaçamento entre os segmentos.

5.2 Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O LTS-3861JR é um dispositivo deânodo comum. Isto significa que os ânodos de todos os segmentos LED (A-G e DP) estão conectados internamente e ligados a pinos comuns (Pino 1 e Pino 6). O cátodo de cada segmento é ligado a um pino individual. Para iluminar um segmento, o seu pino de cátodo correspondente deve ser levado a um nível lógico baixo (terra) enquanto o pino de ânodo comum é mantido a uma tensão positiva (através de uma resistência limitadora de corrente).

Tabela de Ligação dos Pinos:

1: Ânodo Comum

2: Cátodo F

3: Cátodo G

4: Cátodo E

5: Cátodo D

6: Ânodo Comum

7: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)

8: Cátodo C

9: Cátodo B

10: Cátodo A

O diagrama do circuito interno mostra a interligação elétrica dos 7 segmentos (A, B, C, D, E, F, G) e do ponto decimal (DP) com os dois nós de ânodo comum.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A adesão às especificações de soldadura é crítica para prevenir danos.

• Soldadura por Refluxo:A temperatura máxima permitida da solda é de 260°C. O componente não deve ser exposto a esta temperatura de pico por mais de 3 segundos. A temperatura é medida num ponto a 1,6mm abaixo do corpo do componente (o plano de assento na PCB).
• Soldadura Manual:Se for necessária soldadura manual, deve ser usado um ferro de soldar com controlo de temperatura, e o tempo de contacto com cada pino deve ser minimizado para evitar transferência excessiva de calor para o chip LED.
• Condições de Armazenamento:Os dispositivos devem ser armazenados dentro da gama de temperatura de armazenamento especificada de -35°C a +85°C num ambiente seco para prevenir a absorção de humidade, que pode causar \"popcorning\" durante o refluxo.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Equipamento de Teste e Medição:Multímetros digitais, osciloscópios, fontes de alimentação.
• Eletrónica de Consumo:Amplificadores de áudio, rádios-despertador, eletrodomésticos de cozinha.
• Controlos Industriais:Medidores de painel, indicadores de processo, displays de temporizador.
• Automóvel (Aftermarket):Medidores e módulos de display (considerar requisitos de temperatura estendidos).

7.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Uma resistência em série é obrigatória para cada ligação de ânodo comum para limitar a corrente através dos segmentos. O valor da resistência (R) é calculado usando: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica para um design seguro.
• Multiplexagem:Para displays multi-dígitos, é usada uma técnica de multiplexagem onde os dígitos são iluminados um de cada vez rapidamente. A corrente de pico por segmento pode ser maior (até à classificação pulsada de 90mA) para compensar o ciclo de trabalho reduzido, alcançando um brilho percebido mais alto.
• Circuitos Condutores (Drivers):Use circuitos integrados condutores de LED dedicados ou pinos GPIO de microcontrolador com capacidade suficiente de sumidouro/fonte de corrente. Para ânodo comum, o condutor deve sumir corrente (ligar à terra).
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a orientação final de montagem em relação ao utilizador.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTS-3861JR diferencia-se principalmente através do uso da tecnologiaAlInGaPem comparação com LEDs mais antigos de GaAsP ou GaP padrão. As vantagens-chave incluem:

• Maior Eficiência e Brilho:Os LEDs AlInGaP proporcionam uma intensidade luminosa significativamente maior para a mesma corrente de acionamento.
• Melhor Saturação de Cor:A cor \"vermelho super\" é mais vibrante e pura em comparação com os LEDs vermelhos padrão.
• Estabilidade de Temperatura Melhorada:O AlInGaP geralmente exibe menos variação no comprimento de onda e intensidade com mudanças de temperatura em comparação com algumas tecnologias mais antigas.
• A altura do dígito de 0,3 polegadas oferece um equilíbrio entre legibilidade e espaço na placa, posicionando-se entre displays menores de 0,2 polegadas e maiores de 0,5 ou 0,56 polegadas.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Qual é a diferença entre \"comprimento de onda de pico\" e \"comprimento de onda dominante\"?

R1: O comprimento de onda de pico é onde a potência ótica de saída é fisicamente mais alta. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único que produziria a mesma perceção de cor para o olho humano. Para os LEDs, eles são frequentemente próximos, mas não idênticos, devido à forma do espetro de emissão.

P2: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?

R2: Não. Deve usar uma resistência limitadora de corrente. Ligá-lo diretamente provavelmente excederia a corrente contínua máxima (25mA) e destruiria o LED. Calcule o valor da resistência com base na sua tensão de alimentação (ex.: 5V), na tensão direta do LED (~2,6V máx.) e na sua corrente de operação desejada (ex.: 10-20mA).

P3: Por que existem dois pinos de ânodo comum (Pino 1 e Pino 6)?

R3: Este é um design comum para simetria mecânica e elétrica. Ajuda a distribuir a corrente de forma mais uniforme e proporciona flexibilidade no roteamento da PCB. Internamente, eles estão conectados. Pode usar qualquer um ou ligar ambos à sua fonte positiva.

P4: Como calculo a dissipação de potência para o design térmico?

R4: Para um único segmento: P_d= V_F* I_F. Por exemplo, a I_F=20mA e V_F=2,5V, P_d= 50mW, que está abaixo do máximo de 70mW. Num display multiplexado com múltiplos segmentos ligados, calcule para o pior cenário (ex.: dígito \"8\" com todos os 7 segmentos acesos).

10. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetar um Display de Voltímetro de 4 Dígitos.

Um designer está a criar um módulo de voltímetro compacto. Seleciona quatro displays LTS-3861JR. Para economizar pinos de I/O no microcontrolador, liga os displays numa configuração multiplexada: todos os cátodos de segmento correspondentes (A, B, C,...) são conectados entre si através dos quatro dígitos. O ânodo comum de cada dígito é controlado por um interruptor de transistor separado. O microcontrolador cicla ligando o ânodo de um dígito de cada vez enquanto envia o padrão de segmentos para esse dígito. Para manter o brilho com um ciclo de trabalho de 1/4, a corrente do segmento durante o seu tempo ativo é aumentada, mas mantida dentro da classificação de corrente pulsada. As resistências limitadoras de corrente são colocadas nas linhas de ânodo comum (antes dos transistores). A tecnologia AlInGaP garante que o display permaneça claramente legível mesmo em luz ambiente moderadamente brilhante.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

Um LED (Díodo Emissor de Luz) é um díodo semicondutor. Quando polarizado diretamente, os eletrões da região tipo-n recombinam-se com as lacunas da região tipo-p na camada ativa. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O AlInGaP é um semicondutor composto cuja banda proibida pode ser ajustada alterando as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo para produzir luz no espetro vermelho, laranja e âmbar. A designação \"vermelho super\" indica um ponto de cor vermelha específico e de alta pureza. O substrato não transparente de GaAs absorve a luz dispersa, melhorando o contraste ao impedir que ela reflita através do chip e dilua o estado escuro (apagado) dos segmentos.

12. Tendências e Evolução Tecnológica

Embora displays discretos de 7 segmentos como o LTS-3861JR permaneçam relevantes para aplicações específicas, tendências mais amplas na tecnologia de display incluem:

• Integração:Movimento em direção a módulos multi-dígitos com circuitos integrados condutores (drivers) integrados, simplificando a interface para microcontroladores (ex.: comunicação SPI ou I2C).
• Avanços em Materiais:Investigação contínua em materiais como GaN (para azul/verde/branco) e melhorias em AlInGaP e InGaN (para vermelho) continuam a aumentar a eficiência (lúmens por watt) e a fiabilidade.
• Tecnologias Alternativas:Em muitas aplicações de consumo, displays OLED ou LCD de matriz de pontos estão a substituir LEDs segmentados devido à sua flexibilidade em exibir gráficos e texto. No entanto, os LEDs segmentados mantêm fortes vantagens em aplicações que requerem brilho muito alto, ângulos de visão amplos, extrema simplicidade e baixo custo para displays apenas numéricos.
• Miniaturização:Existe uma constante procura por menores espaçamentos de pixel e maior densidade, embora o tamanho de 0,3 polegadas permaneça um padrão para muitos painéis de instrumentos devido aos requisitos de legibilidade.