Ficha Técnica do Display LED de Dois Dígitos LTD-4608JG 0,4 Polegadas - Altura do Dígito 10,0mm - Cor Verde - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-4608JG é um display compacto e de alto desempenho de sete segmentos e dois dígitos, projetado para aplicações que requerem leitura numérica clara com baixo consumo de energia. A sua função principal é fornecer uma saída visual numérica em dispositivos eletrónicos, como painéis de instrumentação, equipamentos de teste, eletrónica de consumo e controlos industriais. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização do material semicondutor avançado AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED, que oferece eficiência e pureza de cor superiores em comparação com tecnologias mais antigas. O mercado-alvo inclui designers e engenheiros que trabalham em dispositivos portáteis, equipamentos alimentados por bateria e qualquer aplicação onde o espaço, a eficiência energética e a legibilidade sejam restrições críticas.

1.1 Características Principais e Vantagens Essenciais

• Altura do Dígito de 0,4 Polegadas (10,0 mm):Fornece um tamanho de caráter adequado para distâncias de visualização médias, equilibrando visibilidade e pegada do componente.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Garante uma aparência suave e profissional dos algarismos exibidos, sem lacunas visíveis ou irregularidades na emissão de luz.
• Baixo Requisito de Energia:Projetado para eficiência energética, tornando-o ideal para dispositivos operados por bateria. Opera com uma corrente direta típica de 1mA para medição padrão de intensidade luminosa.
• Alto Brilho e Alto Contraste:O material AlInGaP e a face cinza com segmentos brancos criam uma excelente luminosidade e um contraste nítido, garantindo legibilidade mesmo em condições ambientais bem iluminadas.
• Ângulo de Visão Ampla:Oferece saída de luz e cor consistentes num amplo ângulo de visão, melhorando a usabilidade a partir de várias perspetivas.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Sendo um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e tempos de comutação rápidos em comparação com tecnologias mecânicas ou outros tipos de display.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:As unidades são classificadas de acordo com a sua saída de luz, permitindo uma correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplos dígitos ou múltiplos dispositivos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta secção fornece uma análise detalhada das características elétricas e óticas definidas na ficha técnica, explicando a sua importância para o design e aplicação.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes são os limites de stress que não devem ser excedidos em nenhuma condição para evitar danos permanentes no dispositivo.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um único segmento LED na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Esta classificação é para operação pulsada breve, útil para multiplexagem ou para alcançar brilho instantâneo mais elevado.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA (a 25°C). Esta é a corrente DC máxima para operação contínua. A ficha técnica especifica um fator de derating de 0,33 mA/°C acima de 25°C, o que significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta para gerir a carga térmica.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode danificar a junção LED.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para ambientes de temperatura de grau industrial.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 3 segundos, medidos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento. Isto define o perfil de soldadura por refluxo para evitar danos térmicos durante a montagem.

2.2 Características Elétricas e Óticas (a Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):320 a 850 µcd (mín. a máx.) a uma corrente direta (IF) de 1mA. Esta ampla gama indica o processo de categorização (binning); os designers devem considerar esta variação ou selecionar peças categorizadas para uma aparência uniforme. O valor típico provavelmente situa-se no meio desta gama.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):571 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta, situando-o na região do verde puro do espetro visível.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (típico). Isto mede a pureza espetral. Uma meia-largura mais estreita indica uma cor verde mais monocromática e saturada.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):572 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, correspondendo de perto ao comprimento de onda de pico para este dispositivo.
• Tensão Direta por Segmento (VF):2,05V a 2,6V (típico) a IF=20mA. Esta é a queda de tensão através de um segmento LED quando está a conduzir. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente. A variação deve-se às tolerâncias normais de fabrico de semicondutores.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):100 µA (máx.) a VR=5V. Esta é a pequena corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente na sua classificação máxima.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (Iv-m):2:1 (máx.). Isto especifica a relação máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo ou entre dispositivos da mesma categoria, garantindo uniformidade visual.

3. Explicação do Sistema de Categorização (Binning)

A ficha técnica indica que o dispositivo é \"Categorizado por Intensidade Luminosa\". Isto refere-se a um processo de triagem pós-produção (binning).

• Categorização por Intensidade Luminosa:Como mostrado pela gama Iv (320-850 µcd @1mA), os LEDs são classificados em grupos com base na sua saída de luz medida. Isto permite aos fabricantes oferecer peças com brilho mínimo garantido ou vender peças dentro de intervalos de intensidade mais apertados por um preço premium. Os designers devem especificar a categoria necessária ou estar preparados para variações de brilho na sua lista de materiais.
• Categorização por Comprimento de Onda/Cor:Embora não detalhado explicitamente com múltiplos códigos, as especificações típicas apertadas para λp (571nm) e λd (572nm) sugerem um processo de fabrico controlado. Para aplicações críticas de cor, as peças podem estar disponíveis em categorias específicas de comprimento de onda.
• Categorização por Tensão Direta:A gama VF (2,05-2,6V) representa a dispersão natural. Para aplicações onde o design da fonte de alimentação é extremamente sensível, selecionar peças de uma categoria de tensão específica pode ser benéfico.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a \"Curvas Típicas de Características Elétricas / Óticas\". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos normalmente incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. Geralmente é linear a correntes mais baixas, mas pode saturar a correntes mais altas devido a efeitos térmicos. O ponto de teste de 1mA para Iv indica operação na região linear e eficiente.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Mostra a relação exponencial, crítica para projetar drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui com o aumento da temperatura. Esta é uma consideração chave para ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espetral:Um gráfico da intensidade da luz versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~571nm e a meia-largura estreita, confirmando a cor verde pura.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem e Desenho

O dispositivo tem uma embalagem padrão de dupla linha (DIP) de 10 pinos. Notas dimensionais chave da ficha técnica: todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,25mm (0,01\") salvo indicação em contrário. O desenho detalharia o comprimento total, largura, altura, espaçamento dos dígitos, dimensões dos segmentos e espaçamento dos pinos (provavelmente um passo padrão de 0,1\" / 2,54mm).

5.2 Ligação dos Pinos e Identificação de Polaridade

O dispositivo utiliza uma configuração deânodo comumpara multiplexagem. O diagrama de circuito interno mostra dois ânodos comuns (um para cada dígito) e cátodos individuais para cada segmento (A-G e DP).

Pinagem:

1: Cátodo C

2: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)

3: Cátodo E

4: Ânodo Comum (Dígito 2)

5: Cátodo D

6: Cátodo F

7: Cátodo G

8: Cátodo B

9: Ânodo Comum (Dígito 1)

10: Cátodo A

A polaridade está claramente marcada pela designação \"Ânodo Comum\". A embalagem física provavelmente tem um entalhe ou ponto perto do pino 1 para orientação.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

• Parâmetros de Soldadura por Refluxo:De acordo com os Valores Máximos Absolutos, o perfil de soldadura recomendado é de 260°C durante 3 segundos, medido num ponto a 1,6mm abaixo do corpo da embalagem. Esta é uma condição padrão de refluxo sem chumbo.
• Precauções:
  • Evitar stress mecânico nos pinos durante a inserção.
  • Garantir que a temperatura da ponta do ferro de soldar é controlada para evitar exceder a temperatura máxima da embalagem.
  • Utilizar fluxo apropriado e procedimentos de limpeza, se necessário.
• Condições de Armazenamento:Armazenar num ambiente seco e antiestático dentro do intervalo de temperatura especificado (-35°C a +85°C). Evitar exposição a alta humidade ou gases corrosivos.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

• Especificação de Embalagem:Normalmente, estes displays são fornecidos em tubos ou bandejas antiestáticas para proteger os pinos e a lente de danos e descargas eletrostáticas (ESD).
• Regra de Numeração do Modelo:O número de peça LTD-4608JG provavelmente segue um sistema de codificação interno onde \"LTD\" significa a família de produtos (display LED), \"4608\" indica o tamanho e tipo (0,4\" 2 dígitos), e \"JG\" especifica a cor (Verde) e possivelmente outras variantes como ponto decimal à direita (como observado na descrição).

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Multímetros digitais e amperímetros de pinça
• Fontes de alimentação de bancada e cargas eletrónicas
• Indicadores de controlo de processos
• Displays de equipamentos de fitness
• Medidores automóveis do mercado de reposição (para uso interior)
• Temporizadores e contadores de eletrodomésticos de consumo

8.2 Considerações de Design

• Circuito de Acionamento:Utilizar drivers de corrente constante ou resistências limitadoras de corrente para cada linha de cátodo. Para multiplexar os dois dígitos, comutar os ânodos comuns (pinos 4 e 9) sequencialmente a uma frequência suficientemente alta para evitar cintilação (tipicamente >60Hz).
• Cálculo da Corrente:Baseado no brilho desejado e na curva VF. Por exemplo, para alcançar o brilho típico a 1mA com uma alimentação de 5V e uma VF de 2,3V, a resistência limitadora de corrente seria R = (V_alimentação - VF) / I_F = (5 - 2,3) / 0,001 = 2700 Ω.
• Interface com Microcontrolador:Os cátodos podem ser acionados diretamente pelos pinos GPIO do microcontrolador (corrente de sumidouro) se a corrente por segmento estiver dentro da capacidade de sumidouro do MCU, ou através de matrizes de transístores/MOSFETs para correntes mais altas.
• Ângulo de Visão:Aproveitar o amplo ângulo de visão montando o display perpendicularmente à linha de visão principal do utilizador.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs verdes GaP (Fosfeto de Gálio) padrão ou LEDs vermelhos GaAsP, o LTD-4608JG baseado em AlInGaP oferece:

• Maior Eficiência e Brilho:Mais saída de luz por miliampere de corrente.
• Saturação de Cor Superior:Uma meia-largura espetral mais estreita resulta numa cor verde mais pura e visualmente distinta.
• Melhor Estabilidade Térmica:O AlInGaP geralmente mantém o seu desempenho melhor ao longo de intervalos de temperatura do que alguns materiais mais antigos.
• Comparado com LCDs modernos retroiluminados por LED branco, este dispositivo oferece maior contraste à luz solar direta, menor consumo de energia para leituras numéricas simples e extrema simplicidade de interface (acionamento direto vs. controlador LCD).

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é o propósito da \"Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa\" de 2:1?

R1: Esta taxa garante consistência visual. Significa que dentro de uma unidade de display, nenhum segmento será mais do que duas vezes mais brilhante do que o segmento mais fraco. Isto evita números iluminados de forma desigual, que poderiam ser confundidos com um dígito diferente (por exemplo, um \"8\" com um segmento fraco parecendo um \"0\").

P2: Posso acionar este display com um sistema de microcontrolador de 3,3V?

R2: Sim, mas é necessário um design cuidadoso. A VF típica é de 2,05-2,6V. Com uma alimentação de 3,3V, a margem de tensão para uma resistência limitadora de corrente é muito pequena (3,3 - 2,6 = 0,7V). Deve calcular o valor da resistência com precisão (por exemplo, para 1mA: R = 0,7V / 0,001A = 700Ω). Garantir que o pino do MCU pode absorver a corrente necessária. Um driver de corrente constante é frequentemente uma solução mais fiável para fontes de baixa tensão.

P3: Por que existem duas classificações de corrente diferentes (Contínua 25mA e Pico 60mA)?

R3: A classificação contínua de 25mA é para operação DC, limitada pela dissipação média de calor. A classificação de pico de 60mA permite um brilho instantâneo mais elevado num sistema multiplexado. Na multiplexagem, cada dígito só é alimentado durante uma fração do tempo (ciclo de trabalho). A corrente de pico mais alta durante o seu tempo \"ligado\" cria um brilho médio percebido mais brilhante, enquanto a corrente média mais baixa mantém o dispositivo dentro dos seus limites térmicos.

11. Estudo de Caso Prático de Design e Utilização

Caso: Projetar uma Leitura de Voltímetro Simples de 2 Dígitos

Um designer está a criar um voltímetro compacto para exibir 0,0V a 9,9V. Seleciona o LTD-4608JG pelo seu tamanho reduzido, baixo consumo e display verde claro. O sistema utiliza um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) para medir a tensão.

• Design do Circuito:Os pinos da porta do microcontrolador estão ligados aos cátodos dos segmentos (A-G, DP) através de resistências limitadoras de corrente de 220Ω (calculadas para ~3mA por segmento a 5V). Outros dois pinos GPIO acionam transístores PNP (ou MOSFETs de canal P) que comutam os ânodos comuns (Dígito 1 e Dígito 2) para a alimentação de 5V.
• Software:O firmware lê o ADC, converte o valor para dois dígitos BCD e utiliza uma tabela de pesquisa para determinar quais segmentos iluminar para cada dígito (0-9). Em seguida, multiplexa: liga o transístor para o Dígito 1, define os padrões de cátodo para o primeiro dígito, espera 5ms, desliga o Dígito 1, liga o transístor para o Dígito 2, define os padrões de cátodo para o segundo dígito, espera 5ms e repete. Esta taxa de atualização de 100Hz elimina a cintilação visível.
• Resultado:Uma leitura clara e estável de dois dígitos, consumindo recursos e energia mínimos do microcontrolador.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTD-4608JG opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção (aproximadamente 2V para AlInGaP) é aplicada, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p recombinam-se na região ativa. Nos LEDs AlInGaP, esta recombinação liberta energia principalmente na forma de fotões com um comprimento de onda correspondente à parte verde do espetro (~571nm). A composição específica da liga de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto determina a energia da banda proibida e, portanto, a cor da luz emitida. O substrato de GaAs não transparente ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência geral de extração de luz da superfície superior. Os sete segmentos são chips LED individuais ligados no padrão de um dígito, permitindo formar qualquer número de 0 a 9 (e algumas letras) ao energizar seletivamente combinações destes segmentos.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

Embora os displays LED de sete segmentos permaneçam uma solução robusta e económica para leituras numéricas, o campo mais amplo da tecnologia de display está em evolução. As tendências relevantes para o domínio deste produto incluem:

• Aumento da Eficiência:A investigação contínua em materiais semicondutores, incluindo mais refinamentos no AlInGaP e desenvolvimento de materiais como o InGaN para outras cores, continua a aumentar a eficiência de lúmens por watt, permitindo displays mais brilhantes a correntes mais baixas.
• Miniaturização:Existe uma procura constante por menores distâncias entre pixels e maior densidade, embora para displays de sete segmentos padrão, o tamanho de 0,4\" represente um ponto ideal bem estabelecido para muitas aplicações.
• Integração:Alguns displays modernos integram o driver IC e até uma interface de microcontrolador (como I2C ou SPI) diretamente na embalagem, simplificando o design do circuito externo. O LTD-4608JG representa a abordagem tradicional e discreta, que oferece máxima flexibilidade e menor custo para designs de alto volume e sensíveis ao custo.
• Concorrência de Tecnologias Alternativas:Os displays OLED (LED Orgânico) oferecem excelente contraste e ângulos de visão e estão a tornar-se mais acessíveis para displays pequenos e de forma personalizada. No entanto, para indicadores numéricos simples, de alto brilho e baixo consumo, os displays de segmentos LED tradicionais, como o LTD-4608JG, mantêm vantagens significativas em longevidade, robustez e legibilidade à luz solar.