Ficha Técnica do Display LED LTC-3698KF - Altura do Dígito 0,39 Polegadas - Cor Laranja Amarelada - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-3698KF é um módulo de display alfanumérico de dígito único e estado sólido. Sua função principal é fornecer uma saída clara e altamente visível de caracteres numéricos e alfabéticos limitados em dispositivos eletrónicos. A tecnologia central é baseada no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), conhecido por produzir emissão de luz de alta eficiência no espectro do laranja-amarelado ao vermelho. Este dispositivo específico utiliza chips LED laranja-amarelados fabricados sobre um substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs). O display apresenta um painel frontal cinza claro com segmentos brancos, uma combinação projetada para maximizar o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Sua altura compacta de dígito de 0,39 polegadas torna-o adequado para aplicações onde o espaço é limitado, mas a legibilidade é crítica.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O dispositivo oferece várias vantagens-chave que definem sua posição no mercado. Ele proporciona alto brilho e excelente contraste, garantindo visibilidade mesmo em ambientes muito iluminados. O amplo ângulo de visão é um benefício significativo, permitindo que o display seja lido de várias posições sem perda significativa de clareza. Como um dispositivo de estado sólido, oferece confiabilidade e longevidade superiores em comparação com tecnologias mais antigas, como displays baseados em filamento, sem partes móveis para desgastar. Sua baixa exigência de energia torna-o ideal para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa e é oferecido em uma embalagem sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS, atendendo às regulamentações ambientais. Os mercados-alvo típicos incluem instrumentação industrial (por exemplo, medidores de painel, equipamentos de teste), eletrodomésticos (por exemplo, fornos de micro-ondas, cafeteiras), displays auxiliares automotivos e vários sistemas embarcados que requerem uma leitura numérica confiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Os parâmetros elétricos e ópticos definem os limites operacionais e o desempenho do display. Uma compreensão completa é essencial para o projeto e integração adequados do circuito.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não são para operação contínua.

• Dissipação de Potência por Chip:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um chip de segmento LED individual na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico por Chip:60 mA. Esta corrente é permitida apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. É útil para esquemas de multiplexação ou para alcançar brilho momentaneamente mais alto.
• Corrente Direta Contínua por Chip:A especificação é de 25 mA a 25°C. Crucialmente, esta especificação é reduzida linearmente a uma taxa de 0,28 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) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA. Esta redução é crítica para o gerenciamento térmico e a confiabilidade a longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo pode suportar e operar dentro desta ampla faixa de temperatura.
• Temperatura de Soldagem:Máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Isto define as restrições do perfil de soldagem por refluxo.

2.2 Características Ópticas e Elétricas (Típicas @ 25°C)

Estes parâmetros descrevem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):500 (Mín), 1300 (Típ), μcd (Microcandelas) a uma corrente direta (IF) de 1 mA. Esta é a medida da saída de luz percebida. A ampla faixa indica um processo de binning; os projetistas devem considerar o valor mínimo para a pior visibilidade possível.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):611 nm (Típico) a IF=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima.
• Largura à Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm (Típico) a IF=20mA. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):605 nm (Típico) a IF=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor laranja-amarelada.
• Tensão Direta por Segmento (VF):2,05 (Mín), 2,6 (Típico) Volts a IF=20mA. Isto é crítico para projetar o circuito limitador de corrente. O driver deve fornecer tensão suficiente para superar esta queda.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):100 μA (Máx) a uma Tensão Reversa (VR) de 5V. A ficha técnica observa explicitamente que este parâmetro é apenas para fins de teste, e o dispositivo não deve ser operado continuamente sob polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (Iv-m):1,6:1 (Máx) a IF=1mA. Esta é uma especificação crucial para a uniformidade do display. Significa que o segmento mais brilhante não será mais de 1,6 vezes mais brilhante que o segmento mais fraco dentro do mesmo dígito, garantindo uma aparência consistente.
• Crosstalk (Interferência):≤ 2,5%. Especifica a quantidade máxima de vazamento de luz não intencional de um segmento não energizado quando um segmento adjacente está iluminado.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa." Isto implica um processo de binning onde as unidades fabricadas são classificadas com base na saída de luz medida (Iv) a uma corrente de teste padrão (1mA). A faixa especificada de 500 a 1300 μcd provavelmente representa a dispersão entre os diferentes bins disponíveis. Os projetistas podem selecionar um bin específico para aplicações que requerem correspondência precisa de brilho entre múltiplos displays. A taxa de correspondência de intensidade de 1,6:1 dentro de uma única unidade é um parâmetro de desempenho garantido separado para uniformidade entre segmentos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o PDF faça referência a curvas características típicas, o texto fornecido não inclui os gráficos reais. Com base no comportamento padrão do LED, essas curvas normalmente incluiriam:

• Corrente vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial. A tensão direta (VF) aumenta com a corrente e tem um coeficiente de temperatura negativo (diminui à medida que a temperatura aumenta).
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I):Mostra que a saída de luz é aproximadamente linear com a corrente em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido ao afundamento térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto está ligado ao requisito de redução de corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando o pico em ~611nm e a largura à meia altura de ~17nm.

Os projetistas devem consultar a ficha técnica completa para estes gráficos para modelar com precisão o desempenho em condições não padrão.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias da Embalagem

O display tem uma altura de dígito de 0,39 polegadas (9,8 mm). Todas as tolerâncias dimensionais são ±0,25mm, salvo indicação em contrário. As notas mecânicas-chave incluem: tolerância de deslocamento da ponta do pino de ±0,4mm, limites para material estranho e contaminação por tinta na superfície do segmento, um limite para a flexão do refletor (≤1% do comprimento) e um limite para bolhas dentro do material do segmento. A ficha técnica recomenda um diâmetro de furo na PCB de 1,0 mm para os terminais.

5.2 Conexão dos Pinos e Diagrama de Circuito

O dispositivo tem um padrão de 16 pinos, embora nem todas as posições tenham pinos físicos ou conexões elétricas. Ele é configurado como um display deÂnodo Comum. O diagrama de circuito interno mostra que os ânodos para cada dígito (Dígito 1, 2, 3) são conectados internamente por dígito. Cada cátodo de segmento (A, B, C, D, E, F, G, e L/L1/L2 para os pontos/indicadores decimais) é trazido para um pino separado. Esta arquitetura é ideal para acionamento multiplexado, onde um microcontrolador energiza sequencialmente o ânodo comum de cada dígito enquanto apresenta o padrão para aquele dígito nas linhas de cátodo compartilhadas.

Resumo da Pinagem:Pino 2: Ânodo Comum Dígito 1; Pino 6: Ânodo Comum Dígito 2; Pino 8: Ânodo Comum Dígito 3. Cátodos: Pino 3 (E), 4 (C), 5 (D), 7 (L/L1/L2), 9 (G), 12 (B), 15 (A), 16 (F). Os pinos 1, 10, 11, 13, 14 são observados como "Sem Conexão e Sem Pino."

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A especificação de montagem chave é o perfil de temperatura de soldagem: um máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento do pacote. Este é um requisito padrão de soldagem por refluxo sem chumbo. Os projetistas devem garantir que seu processo de montagem de PCB adira a este limite para evitar danos aos chips LED internos ou ao pacote de plástico. O diâmetro de furo de PCB recomendado de 1,0mm auxilia na inserção adequada dos terminais e na ascensão da solda. Precauções padrão de ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio. Para armazenamento, aplica-se a faixa de temperatura especificada de -35°C a +105°C.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é a multiplexação. Um microcontrolador ou um CI driver de display dedicado teria três linhas de saída para controlar os três ânodos comuns (via transistores, pois a corrente para um dígito inteiro pode ser significativa) e oito linhas de saída para controlar os cátodos dos segmentos (normalmente via resistores limitadores de corrente ou um driver de corrente constante). O microcontrolador percorre rapidamente cada dígito, ligando seu ânodo e habilitando os cátodos para os segmentos que devem ser acesos para aquele dígito. A persistência da visão cria a ilusão de um display estável de três dígitos.

7.2 Considerações Críticas de Projeto

• Limitação de Corrente:Resistores externos são obrigatórios para cada linha de cátodo (ou um driver de corrente constante) para definir a corrente direta (IF) para os segmentos. O valor é calculado com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta do LED (VF ~2,6V) e na corrente desejada (por exemplo, 10-20 mA para um bom brilho, respeitando a curva de redução).
• Gerenciamento Térmico:A redução de corrente com a temperatura é vital. Em ambientes de alta temperatura ambiente ou em gabinetes com ventilação precária, a corrente contínua máxima deve ser reduzida de acordo para evitar superaquecimento e degradação acelerada.
• Frequência de Multiplexação:Deve ser alta o suficiente para evitar cintilação visível (normalmente >60 Hz por dígito). O ciclo de trabalho afeta o brilho percebido; a corrente média deve ser considerada para cálculos de potência e térmicos.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é uma vantagem, mas a posição de montagem ainda deve ser considerada em relação ao usuário pretendido.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como displays fluorescentes a vácuo (VFDs) ou displays incandescentes, o LED AlInGaP oferece consumo de energia significativamente menor, maior confiabilidade e insensibilidade à vibração. Comparado com LEDs vermelhos padrão GaAsP, a tecnologia AlInGaP fornece eficiência luminosa muito maior (mais luz por mA) e melhor estabilidade ao longo da temperatura e do tempo. A combinação específica de um painel cinza claro com segmentos brancos neste dispositivo melhora o contraste em comparação com displays totalmente vermelhos ou verdes com face preta, potencialmente melhorando a legibilidade em certas condições.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito das posições "Sem Conexão e Sem Pino"?

R: Isto é frequentemente feito para manter um padrão físico ou espaçamento de pinos que pode ser compartilhado com outras variantes de display em uma família de produtos, mesmo que alguns pinos não sejam usados eletricamente neste modelo específico. Garante compatibilidade mecânica.

P: Como interpreto a Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa de 1,6:1?

R: Isto garante uniformidade visual. Se você medir todos os segmentos de um dígito na mesma corrente, o segmento mais fraco terá uma intensidade de "X", e o segmento mais brilhante terá uma intensidade não maior que "1,6 * X". Uma proporção mais baixa indica melhor uniformidade.

P: Posso acionar este display diretamente com um microcontrolador de 5V?

R: Não. Você deve usar componentes externos. Os pinos GPIO do microcontrolador não podem fornecer/absorver corrente suficiente para os LEDs (especialmente a corrente de ânodo comum para um dígito inteiro). Além disso, você precisa de resistores limitadores de corrente em série com cada cátodo. O circuito requer transistores (por exemplo, NPN/PNP ou MOSFETs) para comutar a corrente mais alta para os ânodos comuns.

10. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetando um display simples de voltímetro de 3 dígitos.Um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) mede uma tensão. O firmware converte esta leitura em três dígitos decimais. Usando uma rotina de multiplexação, o microcontrolador faria: 1) Desligar todos os drivers de ânodo de dígito. 2) Enviar o padrão de segmentos para o dígito das "centenas" nas linhas de cátodo (por exemplo, para exibir "1"