Folha de Dados do Display LED LTP-3362JD - Altura do Dígito de 0,3 Polegadas - AlInGaP Vermelho Hiper - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um display de díodo emissor de luz (LED) alfanumérico de 17 segmentos e dois dígitos, com altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm). O dispositivo foi projetado para fornecer uma representação de caracteres clara e legível para aplicações que requerem a exibição de informações numéricas e alfabéticas limitadas. A sua construção central utiliza chips de LED AS-AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) Vermelho Hiper avançados, cultivados sobre um substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs). Esta escolha tecnológica é fundamental para alcançar as características específicas de cor e desempenho descritas nesta folha de dados. O design visual apresenta uma face preta com segmentos brancos, uma combinação otimizada para alto contraste e excelente aparência dos caracteres sob várias condições de iluminação.

1.1 Vantagens Principais e Aplicações Alvo

O display oferece vários benefícios-chave que o tornam adequado para uma variedade de produtos eletrónicos. O seu baixo requisito de energia é uma vantagem significativa para dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética. O alto brilho e a alta taxa de contraste garantem legibilidade tanto em ambientes com pouca luz como em ambientes muito iluminados. Um amplo ângulo de visão permite que a informação exibida seja vista claramente de várias posições, o que é crucial para eletrónica de consumo, instrumentação e displays de informação pública. A fiabilidade de estado sólido inerente à tecnologia LED garante uma longa vida operacional e resistência a choques e vibrações, em comparação com outras tecnologias de exibição, como as fluorescentes a vácuo ou as incandescentes. Este display é categorizado por intensidade luminosa, o que significa que as unidades são agrupadas ou classificadas com base na sua saída de luz, permitindo consistência nas séries de produção. As aplicações típicas incluem medidores de painel digital, equipamentos de teste, dispositivos médicos, terminais de ponto de venda, painéis de controlo industrial e displays de tablier automóvel, onde é necessária uma saída alfanumérica clara e fiável.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, óticos e físicos que definem o desempenho e os limites do display.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada no design do circuito.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que um único segmento de LED pode dissipar como calor sem risco de dano.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Esta corrente é permitida apenas sob condições de pulso específicas (frequência de 1 kHz, ciclo de trabalho de 10%) para alcançar um brilho instantâneo mais elevado sem sobreaquecimento. Não é para operação DC contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta é a corrente máxima recomendada para operação em estado estacionário. O fator de derating de 0,33 mA/°C indica que esta corrente máxima deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C para evitar sobreaquecimento.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. A aplicação de uma tensão de polarização reversa superior a esta pode causar a ruptura da junção do LED.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo está classificado para funcionar e ser armazenado dentro deste intervalo de temperatura.
• Condição de Soldadura:260°C durante 3 segundos, com a ponta do ferro pelo menos 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento do componente. Esta é uma diretriz crítica para soldadura por onda ou manual, para evitar danos térmicos nos chips de LED ou na embalagem plástica.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste especificadas. São os valores que os designers devem usar para cálculos de circuito e expectativas de desempenho.

• Intensidade Luminosa Média por Segmento (I_V):200 μcd (mín), 600 μcd (típ) a I_F= 1 mA. Esta é uma medida da saída de luz. A ampla gama indica um processo de binning; os designers devem considerar o valor mínimo para garantir brilho suficiente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (típ) a I_F= 20 mA. Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte, colocando a cor na região do vermelho hiper do espectro.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (típ). Isto indica a pureza espectral ou a dispersão dos comprimentos de onda emitidos em torno do pico. Um valor de 20 nm é típico para LEDs vermelhos de AlInGaP.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm (típ). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor do LED, ligeiramente diferente do comprimento de onda de pico devido à curva de sensibilidade do olho.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,0 V (mín), 2,6 V (típ) a I_F= 20 mA. Esta é a queda de tensão através de um segmento de LED durante a operação. Os resistores limitadores de corrente devem ser calculados usando o V_Fmáximo esperado para garantir que a corrente não exceda os limites.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (máx) a V_R= 5 V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado inversamente dentro da sua classificação máxima.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (máx). Isto especifica a relação máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo, garantindo uma aparência uniforme.

2.3 Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é \"categorizado por intensidade luminosa.\" Isto implica um processo de binning ou classificação pós-fabricação. Embora códigos de bin específicos não sejam listados aqui, a prática normalmente envolve agrupar displays com base na saída de luz medida (por exemplo, um bin \"brilhante\" e um bin \"standard\") para garantir consistência dentro de um lote de produção. Os designers que procuram este componente devem perguntar sobre os bins disponíveis se uma uniformidade de brilho rigorosa entre várias unidades for crítica para a sua aplicação. A gama de tensão direta (V_F) (2,0V a 2,6V) também indica um possível binning de tensão direta, o que pode afetar o design da fonte de alimentação.

3. Informações Mecânicas, de Interface e de Montagem

3.1 Dimensões do Pacote e Pinagem

O display está alojado num pacote LED padrão de dois dígitos. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Os designers devem integrar a pegada precisa e a altura nos seus designs de PCB e invólucro. A tabela de ligação dos pinos é essencial para uma interface correta. O dispositivo utiliza uma configuração de cátodo comum multiplexado: o Pino 4 é o cátodo comum para o Dígito 1, e o Pino 10 é o cátodo comum para o Dígito 2. Os pinos restantes (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20) são ânodos para os segmentos individuais (A a U, incluindo DP para o ponto decimal). O Pino 14 é indicado como \"Sem Ligação\" (NC). Esta configuração permite que os dois dígitos sejam acionados independentemente usando multiplexação por divisão de tempo, reduzindo o número total de pinos de acionamento necessários.

3.2 Diagrama de Circuito Interno e Método de Acionamento

O diagrama de circuito interno mostra o arranjo de cátodo comum multiplexado. Todos os ânodos de segmento correspondentes (por exemplo, todos os segmentos 'A') entre os dois dígitos estão internamente ligados. Para iluminar um segmento num dígito específico, o seu pino ânodo deve ser colocado em nível alto (com limitação de corrente apropriada), enquanto o cátodo do dígito alvo é colocado em nível baixo. Ao alternar rapidamente qual cátodo de dígito está ativo e definindo os ânodos para o padrão desejado, ambos os dígitos parecem estar continuamente acesos. Este método requer um microcontrolador ou um CI de acionamento dedicado capaz de fazer multiplexação.

3.3 Diretrizes de Soldadura e Montagem

A adesão estrita à condição de soldadura (260°C durante 3 segundos) é fundamental. Exceder este tempo ou temperatura pode danificar as ligações internas dos fios, degradar a epóxi do LED ou delaminar o pacote. Para soldadura por reflow, deve ser usado um perfil que corresponda a este limite térmico. A nota sobre manter a ponta do ferro abaixo do plano de assentamento ajuda a evitar a transferência direta de calor para o chip do LED através dos terminais. As precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante a manipulação e montagem para proteger as junções semicondutoras.

4. Análise de Desempenho e Considerações de Aplicação

4.1 Curvas Características Típicas

Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos em texto, as curvas típicas para tal dispositivo incluiriam:Corrente Direta (I_F) vs. Tensão Direta (V_F):Esta curva exponencial mostra a relação entre corrente e tensão. A tensão de joelho é cerca de 2,0V, após a qual a corrente aumenta rapidamente com pequenos aumentos de tensão, destacando a necessidade de circuitos limitadores de corrente.Intensidade Luminosa (I_V) vs. Corrente Direta (I_F):Esta curva é geralmente linear a correntes mais baixas, mas pode saturar a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos. Ajuda os designers a escolher uma corrente de operação para alcançar o brilho desejado de forma eficiente.Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Isto mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura aumenta, o que é crucial para designs que operam em ambientes quentes.Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a intensidade da luz emitida através dos comprimentos de onda, centrada em torno de 650 nm com uma largura a meia altura de ~20 nm.

4.2 Considerações de Design e Sugestões de Aplicação

Limitação de Corrente:Um resistor em série é obrigatório para cada linha de ânodo (ou um driver de corrente constante) para definir a corrente direta. O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo (2,6V) da folha de dados para garantir que a corrente nunca exceda a I_Fescolhida (por exemplo, 20 mA) em todas as condições.Driver de Multiplexação:É necessário um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou um CI de acionamento de LED dedicado (como um MAX7219 ou HT16K33) para gerir a sequência de multiplexação, a taxa de atualização e o controlo de brilho. A taxa de atualização deve ser suficientemente alta (>60 Hz) para evitar cintilação visível.Dissipação de Potência:Calcule a potência total: Para um segmento a 20 mA e 2,6V, P = 52 mW. Com vários segmentos ligados, garanta que os limites térmicos do pacote não são excedidos, especialmente a altas temperaturas ambientes.Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a direção de visualização principal ao montar o display num invólucro para evitar sombras da moldura.

4.3 Comparação e Perguntas Comuns

Comparação com Outras Tecnologias:Comparado com displays de 7 segmentos, o formato de 17 segmentos permite uma representação mais legível de caracteres alfabéticos (A-Z), embora não tão abrangente como um display de matriz de pontos. A tecnologia AlInGaP oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica do que os LEDs vermelhos mais antigos de GaAsP ou GaP.Perguntas Típicas dos Utilizadores: P: Posso acionar este display com uma fonte de tensão constante sem resistores?R: Não. A tensão direta tem uma gama (2,0-2,6V). Uma tensão constante definida para um V_Fmédio poderia sobrecarregar um LED com um V_Fbaixo, levando a uma falha prematura. Use sempre limitação de corrente.P: Por que a corrente de pico (90 mA) é maior que a corrente contínua (25 mA)?R: O LED pode suportar pulsos curtos de alta corrente para brilho de pico (por exemplo, para realce) porque a energia térmica não tem tempo para se acumular e danificar a junção. A potência média ainda deve estar dentro dos limites.P: Qual é o propósito do pino \"Sem Ligação\"?R: É frequentemente um marcador de posição mecânico para padronizar a contagem de pinos com outros produtos da mesma família ou para fornecer simetria estrutural. Não deve ser ligado a nenhum circuito.

5. Princípios Técnicos e Contexto

5.1 Tecnologia Subjacente: AlInGaP sobre GaAs

A estrutura emissora de luz central é uma heterojunção de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivada epitaxialmente sobre um substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs). Ao ajustar as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo na rede cristalina, a energia da banda proibida - e, portanto, o comprimento de onda emitido - pode ser sintonizado com precisão. Este sistema de materiais é particularmente eficiente para produzir LEDs vermelhos, laranja e amarelos de alto brilho. A designação \"Vermelho Hiper\" refere-se tipicamente a uma composição específica que produz uma cor vermelha profunda com alta eficácia luminosa. O substrato de GaAs é opaco à luz emitida, pelo que a estrutura do dispositivo é projetada para emissão pela parte superior através da lente de epóxi do pacote.

5.2 Contexto e Tendências da Indústria

Na época do lançamento desta folha de dados (2003), a tecnologia AlInGaP representava um avanço significativo em relação aos materiais de LED anteriores para cores vermelhas/laranjas. A tendência nos displays alfanuméricos desde então mudou para painéis de matriz de pontos de maior densidade e, mais recentemente, para displays de LED orgânico (OLED) ou micro-LED para maior flexibilidade e capacidade de cor total. No entanto, displays de LED segmentados como este permanecem altamente relevantes para aplicações que requerem extrema fiabilidade, longa vida útil, alto brilho, simplicidade e baixo custo em funções monocromáticas ou de cor limitada. A sua natureza de estado sólido, baixo consumo de energia e excelente legibilidade garantem o seu uso contínuo nos campos industrial, automóvel e de instrumentação, onde estes atributos são primordiais.