Ficha Técnica do Display LED LTP-537JD - Altura do Dígito de 0,5 Polegadas - Cor Vermelho Hiper - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-537JD é um módulo de display alfanumérico de alto desempenho e um único dígito, projetado para aplicações que requerem representação clara e brilhante de caracteres numéricos e alfabéticos limitados. A sua função principal é fornecer saída visual através de segmentos endereçáveis individualmente que formam os caracteres. O dispositivo é projetado com foco na confiabilidade e desempenho óptico para interfaces de eletrônicos industriais, de instrumentação e de consumo.

O display utiliza o material semicondutor avançado AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os seus elementos emissores de luz. Esta tecnologia de material é escolhida especificamente pela sua eficiência na produção de luz vermelha de alto brilho. Os chips são fabricados num substrato não transparente de GaAs (Arseneto de Gálio), que melhora o contraste ao evitar a dispersão e reflexão interna de luz, direcionando mais luz emitida para a frente através dos segmentos. A apresentação visual apresenta uma face preta, que aumenta significativamente a taxa de contraste ao absorver a luz ambiente, combinada com áreas de segmentos brancos que permitem a passagem da luz vermelha emitida, resultando em caracteres nítidos e bem definidos contra um fundo escuro.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As vantagens primárias deste display derivam do seu design e construção optoeletrônicos. O uso de LEDs AlInGaP proporcionaalta intensidade luminosae excelente eficiência no espectro vermelho. O design deface preta e segmentos brancosé uma característica crítica para alcançar alto contraste, tornando o display facilmente legível sob várias condições de iluminação, incluindo luz ambiente intensa. Ossegmentos uniformes e contínuosgarantem uma aparência consistente e profissional dos caracteres formados, sem lacunas visíveis ou irregularidades nas áreas iluminadas.

O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, o que significa que as unidades são classificadas ou testadas para garantir que atendem a limiares de brilho específicos, proporcionando consistência nas séries de produção. O seuângulo de visão amplogarante legibilidade a partir de posições fora do eixo, o que é crucial para equipamentos montados em painéis. Abaixa exigência de potênciapor segmento torna-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética. Finalmente, a suaconfiabilidade de estado sólidoimplica uma longa vida operacional sem partes móveis, resistente a choques e vibrações.

O mercado-alvo para este componente inclui painéis de controle industrial, equipamentos de teste e medição, dispositivos médicos, painéis de automóveis (para displays auxiliares), sistemas de ponto de venda e eletrodomésticos onde é necessária uma leitura de um único dígito para configurações, contadores ou indicadores de estado.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Os parâmetros elétricos e ópticos definem os limites operacionais e as características de desempenho do display. Compreendê-los é essencial para o design e integração adequados do circuito.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima permitida que pode ser dissipada como calor por um único segmento LED sob qualquer condição. Excedê-la pode levar a superaquecimento e degradação acelerada ou falha.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Isto é permitido apenas sob 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 Segmento:25 mA a 25°C. Esta é a corrente máxima recomendada para operação constante. É especificado um fator de derating de 0,33 mA/°C, o que significa que a corrente contínua máxima permitida diminui linearmente à medida que a temperatura ambiente (Ta) sobe acima de 25°C para evitar sobrecarga térmica.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa superior a esta pode romper a junção PN do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para funcionar e ser armazenado dentro desta ampla faixa de temperatura, adequada para a maioria dos ambientes não extremos.
• Temperatura de Soldagem:260°C por 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Isto fornece diretrizes para processos de soldagem por onda ou reflow para evitar danificar o encapsulamento plástico ou as ligações internas.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os valores típicos e máximos/mínimos sob condições de teste especificadas (geralmente a Ta=25°C). Eles descrevem o desempenho do dispositivo durante a operação normal.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):320 μcd (Mín), 700 μcd (Típ) a I_F=1mA. Esta é uma medida da saída de luz. A categorização mencionada nas características provavelmente agrupa os dispositivos com base neste parâmetro (ex.: classificações padrão e de alto brilho).
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (Típ) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte, colocando-o na região do vermelho hiper do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm (Típ) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor. A diferença entre o comprimento de onda de pico e o dominante deve-se à forma do espectro de emissão.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (Típ) a I_F=20mA. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática. 20 nm é típico para LEDs vermelhos AlInGaP.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,1V (Mín), 2,6V (Típ) a I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está conduzindo. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente. A tensão de alimentação do driver deve ser superior a este valor.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx) a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado reversamente dentro da sua especificação máxima.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx). Isto especifica a taxa máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo quando acionado nas mesmas condições (I_F=1mA). Uma taxa de 2:1 garante uma uniformidade razoável na aparência.

Nota de Medição:A intensidade luminosa é medida usando um sensor e um filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho da CIE, garantindo que os valores correspondam à percepção visual humana.

3. Explicação do Sistema de Classificação

A ficha técnica indica que o produto é"categorizado por intensidade luminosa."Isto implica um processo de classificação ou triagem.

• Classificação por Intensidade Luminosa:Após a fabricação, os displays individuais são testados quanto à sua saída de luz numa corrente padrão (provavelmente 1mA ou 20mA). Eles são então agrupados em diferentes classificações ou categorias com base na sua I_V medida. Por exemplo, uma classificação pode conter dispositivos com I_V entre 320-500 μcd, e uma classificação premium pode conter dispositivos de 500-700 μcd. Isto permite que os clientes selecionem um nível de consistência adequado para a sua aplicação, garantindo brilho uniforme em múltiplos dígitos num sistema. A ficha técnica fornece a faixa mínima/típica geral, mas códigos de classificação específicos seriam tipicamente parte da informação completa de pedido.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tal dispositivo incluiriam:

• Corrente vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial. A tensão direta (V_F) aumenta com a corrente (I_F). A curva é dependente da temperatura, com V_F diminuindo à medida que a temperatura da junção sobe para uma dada corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_V vs. I_F):Geralmente mostra um aumento linear ou ligeiramente sub-linear na saída de luz com o aumento da corrente até um certo ponto, após o qual a eficiência cai devido a efeitos térmicos.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente (e, portanto, da junção) aumenta. Os LEDs AlInGaP têm um coeficiente de temperatura negativo relativamente forte para a saída de luz.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando um pico em torno de 650 nm e uma largura a meia altura de cerca de 20 nm, confirmando a cor vermelho hiper.

Estas curvas são essenciais para projetar drivers que compensam mudanças de temperatura e para entender o comportamento do brilho sob diferentes condições operacionais.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento e Montagem

O dispositivo apresenta um encapsulamento padrão de display LED. Notas dimensionais importantes da ficha técnica incluem que todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,25 mm (0,01") salvo indicação em contrário. A pegada exata, o espaçamento dos terminais, a altura do dígito (12,7mm) e o tamanho total do encapsulamento são definidos no desenho dimensional, o que é crítico para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso) para garantir o encaixe e alinhamento adequados no recorte.

5.2 Conexão dos Terminais e Polaridade

O LTP-537JD é um display decátodo comum. Isto significa que todos os 18 segmentos (16 segmentos de caracteres mais um ponto decimal à direita) compartilham uma conexão negativa comum (Cátodo) no Terminal 18. Cada segmento individual tem o seu próprio terminal de ânodo dedicado (Terminais 1-17). Esta configuração é comum e simplifica os circuitos drivers de multiplexação, onde o cátodo comum é comutado para o terra enquanto os ânodos desejados são acionados em alto através de resistores limitadores de corrente.

O diagrama de pinos lista explicitamente a conexão para cada terminal, mapeando números físicos de terminais para funções de segmento (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, e D.P. para ponto decimal). Um diagrama de circuito interno mostraria tipicamente este arranjo de cátodo comum.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é para o processo de soldagem em si:260°C por 3 segundos, medido num ponto a 1/16 de polegada (1,6 mm) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. Este é um parâmetro de perfil de reflow padrão. É crucial aderir a isto para evitar:

• Danos térmicos ao epóxi plástico do encapsulamento, o que pode causar descoloração ou rachaduras.
• Superaquecimento das ligações internas de fio que conectam os chips LED aos terminais.
• Expor o chip semicondutor a temperatura excessiva.

Precauções gerais de manuseio também devem ser observadas: evitar tensão mecânica nos terminais, usar precauções contra ESD (Descarga Eletrostática) durante o manuseio e armazenar em condições antiestáticas e secas apropriadas dentro da faixa de armazenamento especificada de -35°C a +85°C.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é amultiplexação. Por ser um dispositivo de cátodo comum, um microcontrolador ou driver IC dedicado pode drenar corrente através do terminal de cátodo comum (Terminal 18) enquanto fornece corrente aos terminais de ânodo específicos para os segmentos que precisam ser iluminados. Múltiplos dígitos podem ser multiplexados alternando rapidamente qual cátodo de dígito está ativo enquanto apresenta os dados de segmento correspondentes nas linhas de ânodo compartilhadas. Isto reduz muito o número de pinos de I/O do microcontrolador necessários.

A Um resistor limitador de corrente é obrigatóriopara cada linha de ânodo (ou um driver com regulação de corrente). O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Usando o V_F típico de 2,6V a 20mA e uma alimentação de 5V: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms. Um resistor padrão de 120Ω seria usado. A potência nominal do resistor deve ser verificada: P = I²² * R = (0,02)²²* 120 = 0,048W, portanto, um resistor padrão de 1/8W (0,125W) é suficiente.

7.2 Considerações de Projeto

• Gestão de Calor:Embora segmentos individuais dissipem pouca potência (máx. 70mW), o calor coletivo de múltiplos segmentos iluminados ou operação em alta temperatura ambiente deve ser considerado. Garanta ventilação adequada e considere o derating de corrente acima de 25°C.
• Ângulo de Visão e Contraste:O amplo ângulo de visão e o design de alto contraste tornam-no adequado para painéis onde o utilizador pode não estar diretamente em frente ao dispositivo. A face preta é particularmente benéfica em ambientes com muita luz ambiente.
• Software para Geração de Caracteres:É necessária uma tabela de consulta no firmware do microcontrolador driver para mapear caracteres alfanuméricos (ex.: '0'-'9', 'A', 'C', 'E', 'F') para a combinação correta dos 16 segmentos.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V?

R: Possivelmente, mas com brilho reduzido. O V_F típico é 2,6V. Com alimentação de 3,3V, a margem de tensão para o resistor limitador de corrente é de apenas 0,7V (3,3V - 2,6V). Para alcançar 20mA, você precisaria de um resistor de 35Ω (0,7V / 0,02A). No entanto, o V_F real pode ser tão baixo quanto 2,1V, o que resultaria numa corrente mais alta com o mesmo resistor, potencialmente excedendo os limites. Um driver de corrente constante ou caracterização cuidadosa é recomendado para sistemas de 3,3V.

P2: Qual é a diferença entre comprimento de onda "de pico" e "dominante"?

R: O comprimento de onda de pico é o pico físico do espectro de emissão de luz. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática pura que pareceria ter a mesma cor que a saída do LED para o olho humano. Devido à forma espectral, eles geralmente diferem ligeiramente.

P3: Como alcanço o brilho máximo?

R: Opere na correntecontínua máxima nominal de 25mA por segmento (a 25°C ambiente), garantindo dissipação de calor adequada. Não exceda o limite de dissipação de potência de 70mW. Para pulsos curtos, você poderia usar a corrente de pico de 90mA sob o ciclo de trabalho especificado.

P4: Por que existe uma taxa de correspondência de intensidade luminosa?

R: Variações de fabricação causam pequenas diferenças na saída de luz entre segmentos, mesmo na mesma corrente. A taxa de 2:1 garante que, dentro de uma unidade, nenhum segmento será mais do que duas vezes mais brilhante que outro, assegurando uniformidade visual do caractere.

9. Introdução Tecnológica e Tendências

9.1 Tecnologia LED AlInGaP

O LTP-537JD utiliza o material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os seus chips LED. Este sistema de material é particularmente eficiente para produzir luz nos comprimentos de onda âmbar, vermelho e vermelho hiper (aproximadamente 590-650 nm). Comparado com tecnologias mais antigas como GaAsP (Fosfeto de Arsênio de Gálio), o AlInGaP oferece eficácia luminosa significativamente maior (mais saída de luz por watt elétrico), melhor estabilidade térmica e maior vida útil. O crescimento das camadas epitaxiais num substrato não transparente de GaAs, como usado aqui, é uma abordagem comum que melhora a eficiência de extração de luz ao refletir a luz emitida que de outra forma seria perdida no substrato de volta para o topo do chip.

9.2 Contexto e Tendências da Tecnologia de Display

Embora displays OLED e LCD de matriz de pontos multidígito sejam agora comuns para gráficos complexos, displays LED segmentados como o LTP-537JD permanecem altamente relevantes para aplicações que requerem extrema confiabilidade, operação em ampla faixa de temperatura, alto brilho, simplicidade e baixo custo para exibir números de formato fixo e letras simples. A tendência nesses displays não é necessariamente em direção a uma resolução mais alta, mas sim para eficiência melhorada (corrente operacional mais baixa para o mesmo brilho), taxas de contraste aprimoradas, ângulos de visão mais amplos e, por vezes, a integração de eletrônica de acionamento dentro do encapsulamento. O princípio fundamental da eletroluminescência numa junção PN semicondutora permanece inalterado, mas a ciência dos materiais e as técnicas de encapsulamento continuam a avançar o seu desempenho.