Ficha Técnica do Display de Dígito LED Amarelo LTD-323JS 0,3 Polegadas - Altura do Dígito 7,62mm - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O dispositivo é um módulo de display com altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm). Foi projetado para fornecer saída numérica clara e de alta visibilidade em um fator de forma compacto. A tecnologia central utiliza chips de LED Amarelo de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Estes chips são fabricados em um substrato não transparente de GaAs (Arseneto de Gálio), o que contribui para o contraste e desempenho do display. O design visual apresenta uma face preta com segmentos brancos, otimizando a legibilidade ao realçar o contraste entre as áreas iluminadas e não iluminadas.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display oferece vários benefícios-chave que o tornam adequado para uma gama de aplicações. Suas principais vantagens incluem baixa exigência de potência, essencial para dispositivos operados por bateria ou energeticamente eficientes. Ele fornece alto brilho e alto contraste, garantindo legibilidade mesmo em ambientes bem iluminados. O amplo ângulo de visão permite que a informação exibida seja lida de várias posições. O dispositivo possui confiabilidade de estado sólido, significando sem partes móveis e, tipicamente, vida operacional mais longa em comparação com outras tecnologias de display. Ele é categorizado por intensidade luminosa, indicando desempenho e controle de qualidade consistentes. Os segmentos uniformes e contínuos contribuem para uma excelente aparência dos caracteres. Esta combinação de características torna o display ideal para aplicações como painéis de instrumentação, equipamentos de teste, eletrônicos de consumo, controles industriais e qualquer dispositivo que necessite de uma leitura numérica confiável, clara e eficiente.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotoelétricas

O desempenho fotométrico e colorimétrico é definido sob condições de teste específicas. A intensidade luminosa média (Iv) é especificada com um mínimo de 320 µcd, um valor típico de 800 µcd, e sem máximo declarado, quando medida a uma corrente direta (IF) de 1mA. Este parâmetro indica o brilho percebido dos segmentos acesos. O pico do comprimento de onda de emissão (λp) é de 588 nm, medido em IF=20mA, posicionando a saída firmemente na região amarela do espectro visível. A meia-largura espectral (Δλ) é de 15 nm (em IF=20mA), descrevendo a pureza espectral ou a estreiteza da banda de comprimento de onda da luz emitida; um valor menor indica uma cor mais monocromática. O comprimento de onda dominante (λd) é de 587 nm (em IF=20mA), que é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para corresponder à cor da luz. A intensidade luminosa é medida usando uma combinação de sensor e filtro que se aproxima da curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que a medição se correlacione com a visão humana.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação. A tensão direta por segmento (VF) tem um valor típico de 2,6V e um máximo de 2,6V quando a corrente direta é de 20mA. Esta é a queda de tensão através de um segmento de LED quando ele está conduzindo. A corrente reversa por segmento (IR) tem um máximo de 100 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando o nível de fuga quando o LED está polarizado reversamente. A taxa de correspondência de intensidade luminosa (IV-m) é especificada como 2:1 (em IF=1mA). Esta taxa define a variação máxima permitida no brilho entre diferentes segmentos do mesmo dígito ou entre dígitos, garantindo uniformidade visual.

2.3 Ratings Absolutos Máximos e Características Térmicas

Estes ratings especificam os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A dissipação de potência máxima por segmento é de 70 mW. A corrente direta de pico por segmento é de 60 mA, mas isto só é permitido sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). A corrente direta contínua por segmento é de 25 mA a 25°C. Importante, esta corrente deve ser reduzida linearmente em 0,33 mA para cada grau Celsius acima de 25°C. Por exemplo, a 50°C, a corrente contínua máxima seria 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA. Esta redução é crucial para operação confiável em temperaturas elevadas. A tensão reversa máxima por segmento é de 5 V. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +85°C. A temperatura máxima de soldagem é de 260°C por no máximo 3 segundos, medida 1,6mm abaixo do plano de assentamento do dispositivo.

3. Explicação do Sistema de Classificação

A ficha técnica indica que o dispositivo é categorizado por intensidade luminosa. Isto implica um processo de binning ou classificação onde as unidades são classificadas com base em sua saída de luz medida em uma corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 20mA). Isto garante que os clientes recebam displays com níveis de brilho consistentes. Embora códigos ou faixas de bins específicos não sejam detalhados neste documento, tal sistema tipicamente envolve agrupar dispositivos em categorias (ex.: alto brilho, brilho padrão) para atender diferentes requisitos de aplicação ou garantir um nível mínimo de desempenho. A taxa de correspondência de intensidade luminosa de 2:1 é uma especificação relacionada que controla a variação dentro de um único dispositivo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a curvas típicas de características elétricas/ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos tipicamente incluiriam:Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V): Esta mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a tensão sobre ele. É não linear, com uma tensão característica de "joelho" (em torno da Vf típica de 2,6V) acima da qual a corrente aumenta rapidamente com pequenos aumentos de tensão.Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I): Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com o aumento da corrente de acionamento. É geralmente linear em uma faixa, mas pode saturar em correntes muito altas.Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente sobe, destacando a importância do gerenciamento térmico e da redução de corrente.Distribuição Espectral: Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em 588 nm e a meia-largura de 15 nm, confirmando a emissão de cor amarela.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Desenho Dimensional

As dimensões do encapsulamento são fornecidas em um desenho (referenciado, mas não detalhado no texto). Todas as dimensões são especificadas em milímetros (mm). A tolerância padrão para estas dimensões é ±0,25 mm (o que equivale a ±0,01 polegadas), a menos que uma nota de característica específica indique o contrário. Este desenho é crítico para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso), garantindo que a pegada e os padrões de furos correspondam ao dispositivo físico.

5.2 Conexão dos Pinos e Identificação de Polaridade

O dispositivo possui uma configuração de 10 pinos. É um display duplex (dois dígitos) de ânodo comum. A pinagem é a seguinte: Pino 1: Cátodo G; Pino 2: Sem Pino (provavelmente um marcador mecânico ou não utilizado); Pino 3: Cátodo A; Pino 4: Cátodo F; Pino 5: Ânodo Comum (Dígito 2); Pino 6: Cátodo D; Pino 7: Cátodo E; Pino 8: Cátodo C; Pino 9: Cátodo B; Pino 10: Ânodo Comum (Dígito 1). A configuração "ânodo comum" significa que os ânodos dos LEDs para cada dígito são conectados internamente. Para acender um segmento, seu pino de cátodo correspondente deve ser levado a um nível baixo (conectado ao terra ou a um sumidouro de corrente) enquanto o pino de ânodo comum do seu dígito é levado a um nível alto (conectado à fonte positiva através de um resistor limitador de corrente).

5.3 Diagrama de Circuito Interno

Um diagrama de circuito interno é referenciado. Para um display de 7 segmentos, dois dígitos, ânodo comum, este diagrama tipicamente mostraria: Dois nós de ânodo comum, um para cada dígito (pinos 10 e 5). Sete linhas de cátodo (A, B, C, D, E, F, G), cada uma conectada ao segmento de LED correspondente em ambos os dígitos. Cada segmento de LED (ex.: segmento "A" do dígito 1 e segmento "A" do dígito 2) compartilha o mesmo pino de cátodo, mas tem seu ânodo conectado ao respectivo ânodo comum do seu dígito. Este arranjo de multiplexação reduz o número total de pinos necessários para controlar o display.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A principal especificação de montagem fornecida é para o processo de soldagem. O dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de soldagem de 260°C. Esta exposição deve ser limitada a uma duração máxima de 3 segundos. A temperatura é medida 1,6mm abaixo do plano de assentamento do componente na PCB. Esta diretriz é crítica para processos de soldagem por onda ou de refluxo para evitar danos térmicos aos chips de LED ou ao encapsulamento plástico. Para soldagem manual, um ferro com controle de temperatura deve ser usado com tempo de contato mínimo. Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio e montagem para proteger as junções semicondutoras.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é bem adequado para qualquer aplicação que requeira indicação numérica clara e confiável. Exemplos incluem: Multímetros digitais e osciloscópios. Medidores de painel para tensão, corrente ou temperatura. Eletrodomésticos como fornos de micro-ondas, relógios digitais ou equipamentos de áudio. Painéis de controle e automação industrial. Equipamentos de teste e medição. Medidores automotivos do mercado de reposição (considerando a faixa de temperatura de operação). Dispositivos portáteis alimentados por bateria devido à sua baixa exigência de potência.

7.2 Considerações de Projeto e Implementação do Circuito

Ao projetar um circuito de acionamento, vários fatores são cruciais:Limitação de Corrente: Cada segmento deve ter um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor é calculado com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta do LED (Vf, tip. 2,6V) e na corrente direta desejada (If). Por exemplo, para acionar um segmento a 20mA com uma alimentação de 5V: R = (Vcc - Vf) / If = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms.Multiplexação: Para displays de múltiplos dígitos com ânodo comum, a multiplexação é usada. O microcontrolador ativa sequencialmente o ânodo comum de um dígito por vez enquanto envia o padrão de segmentos para aquele dígito nas linhas de cátodo. A comutação deve ser rápida o suficiente (tipicamente >60Hz) para evitar cintilação visível.ICs Acionadores: Usar circuitos integrados acionadores de display LED dedicados (ex.: MAX7219, TM1637) simplifica o controle, fornece acionamento de corrente constante e lida com a multiplexação internamente.Gerenciamento Térmico: Aderir à curva de redução de corrente acima de 25°C. Garanta ventilação adequada se o display estiver em um espaço fechado ou próximo a outros componentes geradores de calor.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a outras tecnologias de display numérico, este display LED amarelo de AlInGaP oferece vantagens distintas:vs. LEDs Vermelhos GaAsP/GaP: A tecnologia AlInGaP geralmente oferece maior eficiência e brilho, e melhor estabilidade térmica do que os materiais mais antigos de LED vermelho. A cor amarela pode oferecer melhor visibilidade ou preferência estética em algumas aplicações.vs. LCDs (Displays de Cristal Líquido): LEDs são emissores (produzem sua própria luz), tornando-os facilmente visíveis em condições de pouca luz sem uma luz de fundo, enquanto LCDs reflexivos requerem luz ambiente. LEDs têm um ângulo de visão muito mais amplo e tempo de resposta mais rápido. No entanto, LCDs tipicamente consomem significativamente menos energia para displays estáticos.vs. VFDs (Displays Fluorescentes a Vácuo): LEDs são de estado sólido, mais robustos, têm vida útil mais longa e requerem eletrônica de acionamento mais simples e de baixa tensão em comparação com VFDs, que precisam de uma tensão de ânodo relativamente alta. Os principais diferenciadores deste dispositivo específico são sua altura de dígito de 0,3 polegadas, material AlInGaP para emissão amarela, configuração de ânodo comum e seu desempenho especificado em brilho, contraste e ângulo de visão.

9. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

P: Qual é a finalidade do "sem pino" no pino 2?

R: Isto é tipicamente um marcador mecânico usado para alinhamento durante o processo de fabricação ou para garantir que o encapsulamento tenha uma contagem de pinos simétrica para estabilidade na PCB. Ele não está conectado eletricamente.

P: Como calculo o resistor limitador de corrente apropriado?

R: Use a Lei de Ohm: R = (Tensão de Alimentação - Tensão Direta do LED) / Corrente Direta Desejada. Sempre use a tensão direta máxima da ficha técnica (2,6V) em seu cálculo para garantir que a corrente não exceda os limites seguros, especialmente em temperaturas mais baixas.

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

R: Sim, mas a margem é pequena. Com uma Vf de 2,6V, restam apenas 0,7V para o resistor limitador de corrente. A 20mA, isto requer um resistor de apenas 35 Ohms. O brilho pode ser ligeiramente menor. Muitas vezes é melhor usar uma corrente de acionamento mais baixa (ex.: 10-15mA) ou usar um CI acionador que possa fornecer uma fonte de tensão mais alta.

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

R: Significa que os displays são testados e classificados por brilho. Ao comprar, você pode receber unidades de um "bin" de brilho específico. Para uma aparência consistente em um produto, é importante especificar se você precisa de uma determinada classe de brilho ou obter todas as unidades para uma produção do mesmo lote do fabricante.

P: Por que a redução de corrente é necessária?

R: A eficiência do LED diminui à medida que a temperatura aumenta. Acionar um LED na mesma corrente a uma temperatura de junção mais alta produz mais calor, não mais luz, potencialmente levando à fuga térmica e falha. Reduzir a corrente diminui a dissipação de potência e a geração de calor em altas temperaturas ambientes, garantindo confiabilidade de longo prazo.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando uma Leitura de Voltímetro de Dois Dígitos

Um projetista está criando um display simples de voltímetro DC de 0-99V. Ele seleciona este display por sua clareza e tamanho. O sistema usa um microcontrolador com um ADC para medir a tensão. Os pinos de I/O do microcontrolador não podem fornecer/absorver corrente suficiente para os LEDs. O projetista escolhe um CI acionador de LED dedicado com saídas de corrente constante e suporte a multiplexação. O acionador é conectado ao display: as saídas de segmento do acionador conectam-se aos pinos de cátodo do display (A-G), e os dois acionadores de dígito do acionador conectam-se aos pinos de ânodo comum (10 e 5). O microcontrolador comunica-se com o CI acionador via uma interface serial (ex.: SPI ou I2C), enviando os valores dos dígitos. O CI acionador lida com a multiplexação, atualizando cada dígito a 500Hz para evitar cintilação. A limitação de corrente é definida dentro do CI acionador para 15mA por segmento para equilibrar brilho e consumo de energia, permanecendo bem dentro do rating contínuo de 25mA na temperatura de operação esperada. O layout da PCB inclui a pegada exata do desenho dimensional, com alívio térmico nas almofadas para os pinos de ânodo comum que podem carregar uma corrente média mais alta.

11. Introdução ao Princípio

O dispositivo opera no princípio da eletroluminescência em materiais semicondutores. A estrutura de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) forma uma junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o potencial de barreira da junção (a tensão direta, Vf) é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, eles liberam energia. Em um semicondutor de banda direta como o AlInGaP, esta energia é liberada principalmente na forma de fótons (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para este dispositivo, a composição é ajustada para produzir fótons com um comprimento de onda em torno de 588 nm, que é percebido como luz amarela. O substrato não transparente de GaAs ajuda a absorver luz dispersa, melhorando o contraste ao prevenir reflexões internas que poderiam fazer segmentos apagados parecerem fracamente iluminados.

12. Tendências de Desenvolvimento

A evolução da tecnologia de display LED como esta segue várias tendências da indústria:Aumento da Eficiência: A pesquisa contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna (IQE) e a eficiência de extração de luz dos materiais de AlInGaP e outros LEDs, levando a maior brilho em correntes mais baixas.Miniaturização: Há uma constante busca por menores espaçamentos de pixel/dígito e encapsulamentos de perfil mais baixo, mantendo ou melhorando o desempenho óptico.Confiabilidade e Vida Útil Aprimoradas: Melhorias em materiais de encapsulamento, métodos de fixação do chip e tecnologia de fósforo (para LEDs brancos) continuam a estender a vida operacional e a estabilidade ao longo da temperatura e do tempo.Integração: As tendências incluem integrar circuitos de acionamento, limitadores de corrente ou até microcontroladores diretamente com o módulo de display, simplificando o processo de projeto do usuário final.Gamuts de Cor Mais Ampla e Novos Materiais: Embora este dispositivo use AlInGaP para amarelo, a pesquisa em materiais como GaN (Nitreto de Gálio) e suas ligas (InGaN, AlGaN) permitiu LEDs azuis, verdes e brancos altamente eficientes. A busca por LEDs vermelhos e âmbar eficientes usando outros sistemas de materiais permanece ativa. Para displays numéricos, a tendência é para módulos mais planos e versáteis que possam ser facilmente integrados em projetos de produtos modernos.