Folha de Dados Técnicos do Display LED de 7 Segmentos Amarelo LTS-3361JS 0,3 Polegadas - Altura do Dígito 7,62mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 40mW

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3361JS é um módulo de display LED alfanumérico de 7 segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem indicação numérica ou alfanumérica limitada, clara e brilhante. A sua função principal é fornecer uma saída visual altamente legível num formato compacto.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este dispositivo é projetado para confiabilidade e desempenho em eletrônicos de consumo, instrumentação industrial e leituras digitais básicas. As suas vantagens principais, conforme derivadas da folha de dados, incluem umaaltura de dígito de 0,3 polegadas (7,62mm)que oferece um bom equilíbrio entre tamanho e legibilidade. Apresentasegmentos contínuos e uniformespara uma aparência de caractere limpa e profissional, sem quebras visíveis nos segmentos acesos. O display possuialto brilho e alto contraste, facilitados pelo uso da tecnologia de semicondutor AlInGaP num substrato não transparente, garantindo uma saída vívida mesmo em condições de boa iluminação. Umângulo de visão amplomelhora a visibilidade a partir de várias perspectivas. Além disso, é categorizado por intensidade luminosa, permitindo a seleção por lote e consistência nas séries de produção. Os mercados-alvo primários incluem medidores de painel, eletrodomésticos, equipamentos de teste e qualquer dispositivo que necessite de um display numérico simples e eficiente.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

A seguinte secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos especificados na folha de dados.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a função deste display. O dispositivo utilizachips LED amarelos de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Este sistema de material é conhecido pela sua alta eficiência e estabilidade no espectro amarelo-laranja-vermelho. Os chips são fabricados numsubstrato de GaAs não transparente, o que ajuda a melhorar o contraste, impedindo que a luz escape pela parte de trás do chip, direcionando assim mais luz para a frente. O encapsulamento tem umaface cinza com segmentos brancos, o que aumenta ainda mais o contraste quando os segmentos estão apagados. Os principais parâmetros medidos a Ta=25°C incluem:

• Intensidade Luminosa Média (I_V): Varia de 200 μcd (mín.) a 600 μcd (máx.) a uma corrente direta (I_F) de 1mA. O valor típico está implícito dentro desta gama. Esta intensidade é medida usando um filtro que se aproxima da curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p): Tipicamente 588 nm, situando-o na região amarela do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): Tipicamente 587 nm, muito próximo do comprimento de onda de pico, indicando uma cor amarela relativamente pura.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ): Aproximadamente 15 nm, o que define a pureza espectral ou largura de banda de cor da luz emitida.
• Razão de Correspondência de Intensidade Luminosa: Especificada como 2:1 máximo. Isto significa que a intensidade do segmento mais brilhante não deve ser mais do que o dobro da do segmento mais fraco dentro do mesmo dígito, à mesma corrente de acionamento, garantindo uniformidade.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação para uso confiável.

• Valores Máximos Absolutos:
  • Dissipação de Potência por Segmento: 40 mW.
  • Corrente Direta de Pico por Segmento: 60 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
  • Corrente Direta Contínua por Segmento: 25 mA a 25°C, reduzindo linearmente a 0,33 mA/°C acima de 25°C.
  • Tensão Reversa por Segmento: 5 V.
  • Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento: -35°C a +85°C.
  • Temperatura de Soldadura: Máximo de 260°C por até 3 segundos a 1,6mm abaixo do plano de assentamento.
• Características Elétricas/Ópticas a Ta=25°C:
  • Tensão Direta por Segmento (V_F): Tipicamente 2,6V, com um máximo de 2,6V a I_F=20mA. O mínimo é 2,05V.
  • Corrente Reversa por Segmento (I_R): Máximo de 100 μA a V_R=5V.

2.3 Características Térmicas

A gestão térmica é abordada indiretamente através da especificação de redução da corrente direta contínua. A corrente deve ser reduzida em 0,33 mA para cada grau Celsius acima da temperatura ambiente de 25°C. Isto é crucial para manter a confiabilidade a longo prazo e prevenir a depreciação acelerada do lúmen ou falha catastrófica. A ampla gama de temperatura de operação de -35°C a +85°C indica robustez para várias condições ambientais.

3. Explicação do Sistema de Categorização

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é"categorizado por intensidade luminosa."Isto refere-se a um processo de categorização ou seleção pós-fabricação. Devido a variações inerentes no crescimento epitaxial do semicondutor e na fabricação do chip, LEDs do mesmo lote de produção podem ter saídas ópticas ligeiramente diferentes. A categorização envolve medir a intensidade luminosa de cada unidade e agrupá-las em intervalos específicos de intensidade (categorias). Isto permite aos projetistas selecionar displays com níveis de brilho consistentes para a sua aplicação, garantindo uma aparência uniforme em múltiplos dígitos num display multi-dígito. A folha de dados fornece a gama geral mínima (200 μcd) e máxima (600 μcd); os códigos de categoria específicos seriam tipicamente definidos em documentação ou informação de encomenda separada.

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 detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tais dispositivos tipicamente incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão): Mostra a relação entre a tensão direta (V_F) e a corrente direta (I_F). Esta curva é não linear, com uma tensão de ligação de cerca de 2V para o AlInGaP, após a qual a corrente aumenta rapidamente com pequenos aumentos na tensão. Isto destaca a importância de resistências limitadoras de corrente ou drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_Vvs. I_F): Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É geralmente linear numa gama, mas saturará a correntes muito altas devido ao afundamento térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva mostraria a diminuição na saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, enfatizando a necessidade de um projeto térmico adequado, especialmente quando operando perto dos valores máximos.
• Distribuição Espectral: Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado em torno de 587-588 nm com uma largura a meia altura de ~15 nm, confirmando o ponto de cor amarela.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões e Contorno

O encapsulamento é um display LED de 7 segmentos de dígito único padrão. A folha de dados inclui um desenho de "DIMENSÕES DO ENCAPSULAMENTO" (detalhes não totalmente extraídos aqui). Notas críticas afirmam que todas as dimensões estão em milímetros e as tolerâncias são de ±0,25 mm (0,01") salvo indicação em contrário. Esta tolerância é importante para o design da pegada da PCB para garantir um encaixe e alinhamento adequados.

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O dispositivo tem uma configuração decátodo comum. Isto significa que todos os cátodos (terminais negativos) dos segmentos LED estão ligados internamente. A ligação dos pinos está claramente definida:

1. Cátodo Comum
2. Ânodo F
3. Ânodo G
4. Ânodo E
5. Ânodo D
6. Cátodo Comum (Nota: Os pinos 1 e 6 são ambos cátodo comum, provavelmente para flexibilidade de layout ou menor resistência)
7. Ânodo DP (Ponto Decimal)
8. Ânodo C
9. Ânodo B
10. Ânodo A

O diagrama de circuito interno mostra a ligação do cátodo comum aos pinos 1 e 6, com ânodos individuais para os segmentos A-G e DP. A nota "RT. HANDE DECIMAL" na descrição do número da peça sugere uma colocação do ponto decimal à direita.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A folha de dados fornece uma especificação crítica de soldadura: o encapsulamento pode suportar uma temperatura máxima de soldadura de260°C por um máximo de 3 segundos, medida a 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma restrição padrão do perfil de soldadura por refluxo. Os projetistas devem garantir que o seu processo de montagem da PCB, seja por soldadura por onda ou por refluxo, cumpra este limite para prevenir danos aos chips LED internos, ligações por fio ou ao encapsulamento plástico. A gama de temperatura de armazenamento (-35°C a +85°C) também deve ser observada antes e após a montagem.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem um único dígito altamente visível: leituras de tensão/corrente em fontes de alimentação, displays de temperatura em termostatos ou fornos, contadores de temporizador, placas de pontuação simples ou indicadores de estado em equipamentos de rede e eletrodomésticos.

7.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento: Como um dispositivo de cátodo comum, os cátodos (pinos 1/6) devem ser ligados à terra ou a um sumidouro de corrente. Cada ânodo de segmento deve ser acionado através de umaresistência limitadora de corrente. O valor da resistência é calculado com base na tensão de alimentação (V_CC), na tensão direta do LED (V_F, use o máximo de 2,6V para confiabilidade), e na corrente direta desejada (I_F). Por exemplo, com uma alimentação de 5V e visando I_F=10mA: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ω. Uma resistência de 220 Ω ou 270 Ω seria adequada.
• Multiplexagem: Para displays multi-dígitos, este dígito pode ser multiplexado. Como tem ânodos independentes e um cátodo comum, é bem adequado para designs multiplexados onde os cátodos de diferentes dígitos são comutados rapidamente.
• Controlo de Brilho: O brilho pode ser ajustado variando a corrente direta (dentro dos limites absolutos) ou usando modulação por largura de pulso (PWM) nos sinais de acionamento.
• Ângulo de Visão: O amplo ângulo de visão deve ser considerado durante o projeto da carcaça mecânica para garantir que o display seja visível para o utilizador final.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs padrão de GaP ou GaAsP, a tecnologia AlInGaP no LTS-3361JS ofereceeficiência luminosa e brilho significativamente superiores. Comparado com alguns LEDs brancos ou azuis que usam conversão por fósforo, o AlInGaP fornece umacor pura e saturada diretamente do semicondutor, frequentemente com melhor estabilidade ao longo do tempo e da temperatura. O substrato não transparente é um diferenciador chave face a displays mais baratos que podem usar um substrato transparente, levando a um contraste mais pobre à medida que a luz escapa em todas as direções. A categorização (seleção por lote) por intensidade é uma marca de um componente de qualidade destinado a aplicações que requerem consistência.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito de ter dois pinos de cátodo comum (1 e 6)?

R: Isto fornece flexibilidade de design para o roteamento da PCB. Pode ajudar a reduzir a densidade de corrente através de um único pino se todos os segmentos forem acionados simultaneamente a alta corrente, e pode facilitar o layout da placa ao oferecer dois pontos de ligação à terra.

P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?

R: Sim, mas com ressalvas importantes. Um pino típico de um MCU pode fornecer/absorver até 20-25mA, o que está dentro da classificação de corrente contínua. No entanto, DEVE usar uma resistência limitadora de corrente em série para cada segmento. Não ligue o LED diretamente ao pino. Além disso, garanta que a corrente total da fonte de alimentação ou do pino de terra do MCU não exceda os limites do seu encapsulamento quando múltiplos segmentos estão acesos.

P: A tensão direta está listada como "2.05 2.6 V". O que isto significa?

R: Isto indica a gama de tensão direta. O V_Fmínimo esperado é 2,05V, e o máximo é 2,6V quando medido a I_F=20mA. Deve projetar o seu circuito de acionamento assumindo o pior caso (mais alto) V_Fpara garantir margem de tensão suficiente para atingir a corrente desejada em todas as unidades.

P: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu projeto?

R: Significa que pode solicitar peças de uma categoria de brilho específica ao encomendar. Se estiver a construir um instrumento multi-dígito, especificar o mesmo código de categoria para todos os displays garantirá que todos tenham brilho quase idêntico, resultando numa aparência profissional e uniforme.

10. Introdução ao Princípio Operacional

O princípio operacional baseia-se na eletroluminescência de semicondutores. O chip de AlInGaP consiste em múltiplas camadas epitaxiais formando uma junção p-n. Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de ligação da junção (~2V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados através da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam na região ativa do semicondutor, a energia é libertada na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarela (~587 nm). O substrato de GaAs não transparente absorve em vez de transmitir luz, melhorando a extração de luz para a frente e o contraste. A luz emitida pelo chip passa pela lente de epóxi de encapsulamento, que é moldada para melhorar o ângulo de visão, e ilumina o padrão de segmentos brancos impresso na face cinza, criando o caráter reconhecível de 7 segmentos.

11. Tendências de Desenvolvimento

Embora este seja um produto maduro, as tendências na tecnologia de display continuam a evoluir. Existe uma tendência geral para displays de maior densidade e endereçáveis por matriz completa (como matriz de pontos ou OLED) para maior conteúdo de informação. No entanto, para leituras numéricas simples, os LEDs de 7 segmentos permanecem populares devido à suasimplicidade, robustez, baixo custo e excelente legibilidade. Iterações futuras de tais dispositivos podem focar-se em eficiência ainda maior, permitindo menor consumo de energia para dispositivos alimentados por bateria, ou na integração de circuitos integrados de acionamento dentro do encapsulamento ("displays inteligentes"). O uso de materiais avançados como GaN-on-Si ou fósforos melhorados também pode alargar a gama de cores disponível e a eficiência para displays monocromáticos. No entanto, o design fundamental e a aplicação de displays de 7 segmentos baseados em AlInGaP de cátodo comum, como o LTS-3361JS, espera-se que permaneçam relevantes em aplicações sensíveis ao custo e de alta confiabilidade num futuro previsível.