Folha de Dados do Display LED LTC-2621JD-01 - Dígitos de 0,28 Polegadas - Hiper Vermelho 650nm - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2621JD-01 é um módulo de display numérico triplo compacto e de alto desempenho. Foi concebido para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes num factor de forma reduzido. A tecnologia central utiliza o material semicondutor AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio) para produzir uma emissão Hiper Vermelha, oferecendo brilho e eficiência superiores em comparação com os LEDs vermelhos tradicionais. O dispositivo apresenta uma face cinzenta e segmentos de cor branca, proporcionando alto contraste e excelente legibilidade sob diversas condições de iluminação.

1.1 Vantagens Principais

• Alta Visibilidade:Altura do dígito de 0,28 polegadas (7 mm) com segmentos uniformes e contínuos garante uma definição clara dos caracteres.
• Desempenho Óptico:Alto brilho e elevada relação de contraste são alcançados através dos chips LED AlGaInP Hiper Vermelho.
• Ângulo de Visão Ampla:Proporciona luminosidade e cor consistentes numa ampla gama de ângulos de visão.
• Baixo Consumo de Energia:O design eficiente requer uma corrente de acionamento mínima para operação.
• Fiabilidade:A construção de estado sólido garante uma longa vida operacional e resistência a choques e vibrações.
• Padronização:Os dispositivos são categorizados ("binned") por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplas unidades.
• Conformidade Ambiental:O encapsulamento é livre de chumbo e está em conformidade com as diretivas RoHS.

1.2 Aplicações Alvo

Este display é adequado para uma vasta gama de equipamentos eletrónicos que requerem indicação numérica. Aplicações típicas incluem painéis de instrumentação, equipamentos de teste e medição, terminais de ponto de venda, controladores industriais e eletrodomésticos. A sua fiabilidade torna-o apropriado para uso geral onde uma apresentação clara de dados numéricos é essencial.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Isto limita o efeito combinado da corrente direta e da queda de tensão num segmento.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Apenas para operação pulsada, não para DC.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C, reduzindo linearmente a 0,28 mA/°C acima de 25°C. Este é o parâmetro chave para o projeto de corrente DC ou média.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Exceder este valor pode causar falha imediata e catastrófica.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo é classificado para gamas de temperatura industrial.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são parâmetros operacionais típicos medidos a Ta=25°C, definindo o desempenho esperado em condições normais.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):320 a 850 µcd a I_F=1mA. Esta ampla gama indica que o dispositivo está disponível em diferentes categorias de brilho (ver secção 2.3).
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (Hiper Vermelho).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):636 nm. Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,1V a 2,6V a I_F=20mA. O projeto do circuito deve acomodar esta gama para garantir uma regulação de corrente adequada.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 µA a V_R=5V.

2.3 Explicação do Sistema de Categorização (Binning)

A intensidade luminosa é categorizada em "bins" para garantir consistência. A tabela de bins fornecida mostra as classes de F a K, com gamas de intensidade desde 321-500 µcd (F) até 2101-3400 µcd (K) quando medido a uma corrente de acionamento mais elevada de 10mA. Uma tolerância de ±15% aplica-se dentro de cada bin. Para aplicações que utilizem múltiplos displays lado a lado, é fortemente recomendado especificar a mesma classe de bin para evitar diferenças notáveis no brilho (desuniformidade de tonalidade).

3. Informação Mecânica e de Encapsulamento

3.1 Dimensões do Encapsulamento

O display está conforme com uma pegada padrão de encapsulamento duplo em linha (DIP). Notas dimensionais importantes incluem: todas as dimensões primárias estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, e a tolerância de desvio da ponta do pino é de +0,4 mm. Os projetistas devem consultar o desenho dimensionado detalhado na página 3 da folha de dados para obter as medidas exatas para o layout da PCB, incluindo o plano de assentamento, altura total, largura e espaçamento dos pinos.

3.2 Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 16 pinos, embora nem todas as posições estejam ocupadas (os pinos 10, 11, 14 são \"SEM PINO\"). É um display de anodo comum multiplexado. O diagrama do circuito interno mostra três pinos de anodo comum (para o Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3) e pinos de cátodo separados para cada segmento (A-G, DP) e para os segmentos dos dois pontos (L1, L2, L3). O pino 13 serve como anodo comum para os pontos. Esta estrutura requer um esquema de acionamento multiplexado onde os anodos são energizados sequencialmente enquanto os cátodos dos segmentos correspondentes são colocados a nível baixo.

4. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

4.1 Projeto do Circuito de Acionamento

• Acionamento por Corrente:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante em vez de tensão constante para garantir intensidade luminosa e longevidade consistentes, uma vez que a tensão direta (V_F) tem uma gama de valores.
• Limitação de Corrente:O circuito deve ser projetado para nunca exceder a corrente contínua máxima absoluta, considerando a redução de classificação pela temperatura ambiente.
• Proteção contra Tensão Reversa:O circuito de acionamento deve incorporar proteção (por exemplo, resistências em série, díodos de clamp) para evitar que tensão reversa ou picos de tensão sejam aplicados aos segmentos LED durante os ciclos de energia.
• Multiplexagem:Deve ser utilizada uma frequência de multiplexagem adequada (tipicamente >100Hz) para evitar cintilação visível. A corrente de pico num esquema multiplexado pode ser superior à corrente DC média, mas deve permanecer dentro da classificação de corrente de pico.

4.2 Gestão Térmica e Ambiental

• Dissipação de Calor:Exceder a corrente operacional recomendada ou a temperatura ambiente irá acelerar a degradação da saída de luz e pode levar a uma falha prematura. Uma área de cobre adequada na PCB ou outra solução de dissipação de calor pode ser necessária em ambientes de alta temperatura.
• Condensação:Devem ser evitadas mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos, uma vez que a condensação na superfície do display pode causar problemas ópticos ou fugas elétricas.
• Tensão Mecânica:Nenhuma força anormal deve ser aplicada ao corpo do display durante a montagem. Devem ser utilizadas ferramentas adequadas.

4.3 Armazenamento e Manuseamento

Para armazenamento a longo prazo do display LED na sua embalagem original, são recomendadas condições de 5°C a 30°C e abaixo de 60% de HR. Se armazenado fora de um saco de barreira à humidade ou se o saco estiver aberto há mais de seis meses, é aconselhado cozer os componentes a 60°C durante 48 horas antes da utilização e completar a montagem dentro de uma semana para prevenir a oxidação dos pinos e garantir a soldabilidade.

5. Guia de Soldadura e Montagem

A folha de dados especifica as condições de soldadura: o componente deve ser submetido a 260°C durante 3 segundos, medido 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma referência típica de perfil de soldadura por refluxo. A temperatura do próprio corpo do componente não deve exceder a temperatura máxima de armazenamento de 105°C durante o processo de montagem. Perfis de refluxo padrão para soldadura sem chumbo podem ser utilizados com um perfil térmico cuidadoso para cumprir estes critérios.

6. Curvas de Desempenho e Análise

A folha de dados referencia curvas de desempenho típicas que normalmente incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta:Mostra a relação não linear entre a corrente de acionamento e a saída de luz.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Ilustra a curva característica do díodo.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a intensidade da luz emitida ao longo dos comprimentos de onda, centrada em torno de 650nm.

Estas curvas são cruciais para os projetistas otimizarem as condições de acionamento para um requisito de brilho específico, mantendo a eficiência e a fiabilidade ao longo da gama de temperatura operacional pretendida.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador do LTC-2621JD-01 é a sua utilização da tecnologia AlGaInP Hiper Vermelho. Comparado com os LEDs mais antigos de GaAsP ou vermelhos padrão de GaP, o AlGaInP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando num brilho superior para a mesma corrente de acionamento, ou brilho equivalente a uma potência mais baixa. A designação \"Hiper Vermelho\" indica uma cor vermelha mais profunda e saturada (pico de 650nm) em comparação com os LEDs vermelhos padrão, que frequentemente têm um comprimento de onda dominante em torno de 630-635nm. A altura do dígito de 0,28 polegadas proporciona um equilíbrio entre legibilidade e economia de espaço na placa.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. A tensão direta é apenas de 2,1-2,6V. Acioná-lo diretamente com 5V causaria corrente excessiva e destruiria o segmento. É necessária uma resistência limitadora de corrente ou, preferencialmente, um circuito de acionamento de corrente constante.

P: Qual é a diferença entre o Comprimento de Onda de Pico (650nm) e o Comprimento de Onda Dominante (636nm)?

R: O comprimento de onda de pico é onde a saída espectral é fisicamente mais forte. O comprimento de onda dominante é a cor de comprimento de onda único que seria percebida como correspondente à cor do LED pelo olho humano, sendo influenciada por toda a curva espectral. Ambas são especificações padrão.

P: Por que é importante a categorização (binning)?

R: O processo de fabrico cria variações naturais no brilho. A categorização separa os LEDs em grupos com desempenho semelhante. Utilizar displays da mesma categoria numa aplicação com múltiplas unidades garante uma aparência uniforme.

P: Como calculo a resistência limitadora de corrente necessária?

R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Utilize o V_F máximo (2,6V) da folha de dados para garantir que tensão suficiente está disponível para atingir a I_F desejada em todas as condições. Por exemplo, com uma fonte de 5V e I_F alvo de 20mA: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ω. Verifique sempre também a dissipação de potência na resistência.

9. Exemplo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário:Projetar um display simples de voltímetro de 3 dígitos para uma fonte de alimentação de bancada.

Implementação:Seria utilizado um microcontrolador com pinos de I/O suficientes. Três pinos seriam configurados como saídas digitais para acionar os anodos dos dígitos (pinos 2, 5, 8) através de pequenos transístores NPN ou MOSFETs. Outros sete ou oito pinos acionariam os cátodos dos segmentos (pinos 1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16) através de resistências limitadoras de corrente ou um circuito integrado de acionamento de LED dedicado capaz de sumidouros de corrente constante. O firmware do microcontrolador implementaria a multiplexagem: ligar o transístor para o Dígito 1, definir o padrão de cátodo para o número desejado no Dígito 1, aguardar um curto período (por exemplo, 2ms), desligar o Dígito 1 e repetir para os Dígitos 2 e 3. Este ciclo funcionaria continuamente. O brilho pode ser ajustado variando o valor das resistências limitadoras de corrente ou o ciclo de trabalho da multiplexagem.

10. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED (Díodo Emissor de Luz) é um díodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, os eletrões do material tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região de depleção. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela banda proibida do material semicondutor utilizado. O AlGaInP tem uma banda proibida correspondente à luz vermelha/laranja/âmbar. Neste display multiplexado, os segmentos individuais são LEDs. Ao energizar seletivamente o anodo comum de um dígito e aterrar os cátodos de segmentos específicos, esses segmentos acendem para formar um numeral.

11. Tendências Tecnológicas

A tendência em tecnologias de display como esta é para maior eficiência, menor consumo de energia e maior integração. Embora os displays de dígitos LED discretos permaneçam populares pela sua simplicidade, brilho e amplo ângulo de visão, são cada vez mais complementados ou substituídos em algumas aplicações por soluções mais integradas como displays OLED (LED Orgânico) ou TFT-LCD, que oferecem capacidades gráficas. No entanto, para aplicações que requerem leituras numéricas extremamente brilhantes, robustas e simples, especialmente em ambientes industriais ou exteriores, os displays de dígitos LED como o LTC-2621JD-01 continuam a ser uma escolha fiável e económica. Desenvolvimentos futuros poderão ver materiais ainda mais eficientes e talvez circuitos de acionamento integrados no próprio encapsulamento do display.