Ficha Técnica do Display LED LTD-322JS - Dígito de 0,3 Polegadas - Amarelo - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-322JS é um dispositivo de exibição numérica de estado sólido, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas, brilhantes e confiáveis. Ele pertence à categoria de displays de diodo emissor de luz (LED), utilizando especificamente a tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir emissão de luz amarela. A função principal deste componente é representar visualmente dígitos numéricos (0-9) e alguns caracteres alfanuméricos através de segmentos individualmente endereçáveis.

Suas principais áreas de aplicação incluem instrumentação industrial, painéis de eletrônicos de consumo, equipamentos de teste e medição, e qualquer sistema embarcado que necessite de um display numérico compacto e de baixo consumo. O dispositivo é caracterizado pela altura do dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm), que oferece um bom equilíbrio entre legibilidade e consumo de espaço na placa. O display possui face preta com segmentos brancos, proporcionando alto contraste para uma aparência ideal dos caracteres sob diversas condições de iluminação.

A tecnologia subjacente emprega chips LED AlInGaP fabricados sobre um substrato não transparente de Arseneto de Gálio (GaAs). Este sistema de material é conhecido por sua alta eficiência e estabilidade na produção de comprimentos de onda amarelos e âmbar. O dispositivo é configurado como um display de cátodo comum duplo, o que significa que contém dois dígitos (ou duas unidades de exibição independentes) compartilhando conexões de cátodo comum, o que simplifica o circuito de acionamento multiplexado.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestes limites ou além deles não é garantida e deve ser evitada para um desempenho confiável.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima permitida que pode ser dissipada por um único segmento iluminado sem causar dano térmico. Exceder este limite corre o risco de degradar a estrutura interna do poço quântico e os fios de ligação (bonding wires) do LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA. Esta especificação aplica-se em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. Permite breves períodos de sobrecorrente para alcançar brilho instantâneo mais alto, útil para displays multiplexados ou efeitos de estroboscópio, mas deve ser gerenciada com cuidado para evitar exceder a especificação de potência média.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua. Um fator de derating linear de 0,33 mA/°C é especificado, o que significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura ambiente (Ta) sobe acima de 25°C. Por exemplo, a 50°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Os LEDs são diodos e possuem uma tensão de ruptura reversa relativamente baixa. Aplicar uma polarização reversa maior que 5V pode causar ruptura por avalanche, potencialmente destruindo o segmento.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. Isto define as condições ambientais que o dispositivo pode suportar durante a operação e o armazenamento não operacional. O desempenho dentro da tabela de características elétricas/ópticas é tipicamente especificado a 25°C.
• Temperatura de Soldagem:Máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Isto é crítico para processos de soldagem por onda ou reflow para evitar danos ao encapsulamento plástico e às ligações internas do chip (die bonds).

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições padrão de teste (Ta=25°C) e representam o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):320 μcd (Mín), 800 μcd (Típ) em I_F=1mA. A intensidade luminosa é uma medida da potência percebida da luz emitida em uma direção específica. A ampla faixa (Mín a Típ) indica um processo de classificação (binning). A medição utiliza um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho CIE (V(λ)), garantindo que o valor se correlacione com a percepção humana de brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):588 nm (Típ) em I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência da luz emitida atinge seu máximo. Para LEDs amarelos AlInGaP, isso tipicamente cai na faixa de 585-595 nm.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (Típ) em I_F=20mA. Este parâmetro, também chamado de Largura Total à Meia Altura (FWHM), descreve a largura de banda do espectro emitido. Um valor de 15 nm indica uma luz amarela relativamente monocromática, característica de semicondutores de banda direta como o AlInGaP.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):587 nm (Típ) em I_F=20mA. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da luz. Está intimamente relacionado, mas nem sempre idêntico, ao comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,05V (Mín), 2,6V (Típ) em I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando conduz a corrente especificada. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente para superar esta queda, além de quaisquer quedas em resistores em série ou transistores driver.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx) em V_R=5V. Esta é a corrente de fuga quando o diodo está polarizado reversamente em sua tensão máxima especificada.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx) em I_F=1mA. Isto especifica a taxa máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo ou entre dispositivos do mesmo lote. Uma taxa de 2:1 garante uniformidade visual em todo o display.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

A ficha técnica indica que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de classificação ou triagem com base em parâmetros-chave de desempenho.

• Classificação por Intensidade Luminosa:Os valores especificados de mínimo (320 μcd) e típico (800 μcd) para I_Vsugerem que os produtos são classificados em diferentes categorias (bins) de intensidade. Isto permite que os compradores selecionem peças adequadas para seus requisitos específicos de brilho, potencialmente afetando o custo. Os projetistas devem considerar o valor mínimo para garantir a visibilidade em sua aplicação.
• Triagem por Tensão Direta:Embora não declarado explicitamente como um parâmetro classificado, a faixa fornecida para V_F(2,05V a 2,6V) é típica da dispersão da produção. Para aplicações onde uma queda de tensão consistente é crítica (ex.: dispositivos alimentados por bateria com margem de tensão apertada), os fabricantes podem oferecer peças classificadas por tensão mediante solicitação.
• Consistência do Comprimento de Onda:As especificações rigorosas para λ_p(588 nm Típ) e λ_d(587 nm Típ) indicam um bom controle de processo, resultando em uma cor amarela consistente entre os lotes de produção. A classificação significativa por cor é menos comum para LEDs monocromáticos como este tipo amarelo, em comparação com LEDs brancos.

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, podemos inferir seu conteúdo padrão e significado.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Este gráfico mostraria a relação exponencial típica de um diodo. Para o LTD-322JS, a curva passaria pelo ponto I_F=20mA, V_F=~2,6V. A inclinação da curva na região de operação ajuda a determinar a resistência dinâmica, importante para dimerização analógica ou operação pulsada.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. Para LEDs, é geralmente linear em uma ampla faixa abaixo da saturação. A curva mostraria a intensidade em 1mA (para a especificação I_V) e ilustraria a relação até a corrente contínua máxima (25mA).
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva é crucial para o gerenciamento térmico. A saída de luz dos LEDs AlInGaP tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender este derating permite que os projetistas compensem opticamente ou eletricamente em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado em torno de 588 nm com um FWHM de aproximadamente 15 nm. Isto confirma a natureza monocromática da saída.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O contorno físico do dispositivo é definido em um desenho da embalagem. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm (0,01 polegada), salvo indicação em contrário. As dimensões-chave normalmente incluem o comprimento, largura e altura total da embalagem, o espaçamento entre dígitos (pitch), o tamanho e espaçamento dos segmentos, e o espaçamento e dimensões dos terminais (pinos). Esta informação é essencial para o projeto do footprint na PCB, garantindo o encaixe adequado e o planejamento de sobreposições ou janelas no gabinete do produto final.

5.2 Conexão dos Pinos e Polaridade

O LTD-322JS possui uma configuração de 10 pinos. É do tipocátodo comum, o que significa que os cátodos (terminais negativos) dos LEDs para cada dígito são conectados internamente.

• Pino 1:Ânodo G (Segmento G)
• Pino 2:Sem Conexão (N/C)
• Pino 3:Ânodo A (Segmento A)
• Pino 4:Ânodo F (Segmento F)
• Pino 5:Cátodo Comum para o Dígito 2
• Pino 6:Ânodo D (Segmento D)
• Pino 7:Ânodo E (Segmento E)
• Pino 8:Ânodo C (Segmento C)
• Pino 9:Ânodo B (Segmento B)
• Pino 10:Cátodo Comum para o Dígito 1

O diagrama de circuito interno mostra o layout padrão de 7 segmentos mais ponto decimal (DP) para cada dígito, com ânodos individuais para cada segmento e cátodos comuns para cada dígito. Esta configuração é ideal para multiplexação.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A adesão ao perfil de soldagem especificado é crítica para evitar danos térmicos.

• Soldagem Reflow/Onda:A temperatura máxima permitida de soldagem é 260°C, medida 1,6mm abaixo do corpo do encapsulamento (plano de assentamento). O tempo de exposição a esta temperatura de pico não deve exceder 3 segundos. Perfis de reflow sem chumbo padrão (SnAgCu) com uma temperatura de pico de 240-250°C são geralmente seguros se o tempo acima do líquidus for controlado.
• Soldagem Manual:Se a soldagem manual for necessária, deve ser usado um ferro de soldar com controle de temperatura. O tempo de contato por terminal deve ser minimizado, idealmente para menos de 3 segundos, usando uma temperatura da ponta não superior a 350°C.
• Limpeza:Após a soldagem, se a limpeza for necessária, use solventes compatíveis com o material da lente de epóxi do LED. Evite a limpeza ultrassônica, pois vibrações de alta frequência podem danificar as ligações internas dos fios (wire bonds).
• Condições de Armazenamento:Armazene em um ambiente seco e antiestático dentro da faixa de temperatura especificada (-35°C a +85°C). O Nível de Sensibilidade à Umidade (MSL) não é especificado nesta ficha técnica, mas deve ser confirmado com o fabricante para processos modernos de montagem envolvendo reflow.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A configuração de cátodo comum é projetada para acionamento multiplexado. Um circuito típico envolve o uso de um microcontrolador ou um CI driver de display dedicado.

• Multiplexação (Varredura):Os dois cátodos comuns (pinos 5 e 10) são conectados a transistores NPN ou NFETs (drenando corrente). Os ânodos dos segmentos são conectados a resistores limitadores de corrente e depois aos pinos do microcontrolador ou às saídas de segmento de um CI driver. O microcontrolador liga rapidamente o cátodo de um dígito por vez, enquanto energiza os ânodos dos segmentos apropriados para aquele dígito. Uma taxa de atualização de >60 Hz por dígito evita cintilação visível.
• Limitação de Corrente:Um resistor em série é obrigatório para cada ânodo de segmento (ou um driver com corrente regulada) para definir a corrente direta. O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V e uma I_Falvo de 20mA com V_F=2,6V, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. A potência nominal do resistor deve ser de pelo menos I_F²* R = 0,048W, portanto, um resistor padrão de 1/8W (0,125W) é suficiente.
• Controle de Brilho:O brilho pode ser ajustado variando a corrente direta (via PWM no resistor em série ou usando uma fonte de corrente variável) ou variando o ciclo de trabalho na rotina de multiplexação.

7.2 Considerações de Projeto

• Ângulo de Visão:A ficha técnica afirma um "Amplo Ângulo de Visão". Para uma legibilidade ideal, o display deve ser montado perpendicularmente à direção de visão principal. Considere a distribuição de intensidade angular se a visualização de um ângulo oblíquo for necessária.
• Melhoria de Contraste:O design de face preta/segmentos brancos fornece contraste inerente. Para uso externo ou em ambientes com muita luz ambiente, pode ser necessário um filtro de densidade neutra ou um filtro dedicado de realce de contraste.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa (máx. 70mW por segmento), na operação multiplexada, a potência média por segmento é menor. No entanto, se todos os segmentos de um dígito estiverem ligados simultaneamente em alta corrente, garanta ventilação adequada ou dissipação de calor se a temperatura ambiente for alta, respeitando a curva de derating de corrente.
• Proteção contra ESD:LEDs são suscetíveis a Descarga Eletrostática (ESD). Manipule com as devidas precauções contra ESD. A incorporação de diodos TVS ou resistores em série nas linhas de I/O conectadas ao display pode melhorar a robustez contra ESD no nível do sistema.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTD-322JS, com base em suas especificações, apresenta várias vantagens e compensações em comparação com outras tecnologias de display.

• vs. Displays LED Maiores/Menores:O dígito de 0,3 polegadas é uma opção de tamanho médio. Dígitos maiores (ex.: 0,5\"

  Terminologia de Especificação LED

  Explicação completa dos termos técnicos LED

  Desempenho Fotoeletrico

  Termo	Unidade/Representação	Explicação Simples	Por Que Importante
  Eficácia Luminosa	lm/W (lumens por watt)	Saída de luz por watt de eletricidade, maior significa mais eficiente energeticamente.	Determina diretamente o grau de eficiência energética e custo de eletricidade.
  Fluxo Luminoso	lm (lumens)	Luz total emitida pela fonte, comumente chamada de "brilho".	Determina se a luz é brilhante o suficiente.
  Ângulo de Visão	° (graus), ex., 120°	Ângulo onde a intensidade da luz cai à metade, determina a largura do feixe.	Afeta o alcance de iluminação e uniformidade.
  CCT (Temperatura de Cor)	K (Kelvin), ex., 2700K/6500K	Calor/frescor da luz, valores mais baixos amarelados/quentes, mais altos esbranquiçados/frios.	Determina a atmosfera de iluminação e cenários adequados.
  CRI / Ra	Sem unidade, 0–100	Capacidade de reproduzir cores de objetos com precisão, Ra≥80 é bom.	Afeta a autenticidade da cor, usado em locais de alta demanda como shoppings, museus.
  SDCM	Passos da elipse MacAdam, ex., "5 passos"	Métrica de consistência de cor, passos menores significam cor mais consistente.	Garante cor uniforme em todo o mesmo lote de LEDs.
  Comprimento de Onda Dominante	nm (nanômetros), ex., 620nm (vermelho)	Comprimento de onda correspondente à cor dos LEDs coloridos.	Determina a tonalidade de LEDs monocromáticos vermelhos, amarelos, verdes.
  Distribuição Espectral	Curva comprimento de onda vs intensidade	Mostra a distribuição de intensidade nos comprimentos de onda.	Afeta a reprodução de cor e qualidade.

  Parâmetros Elétricos

  Termo	Símbolo	Explicação Simples	Considerações de Design
  Tensão Direta	Vf	Tensão mínima para ligar o LED, como "limiar de partida".	A tensão do driver deve ser ≥Vf, tensões somam-se para LEDs em série.
  Corrente Direta	If	Valor de corrente para operação normal do LED.	Normalmente acionamento de corrente constante, corrente determina brilho e vida útil.
  Corrente de Pulsação Máxima	Ifp	Corrente de pico tolerável por curtos períodos, usada para dimerização ou flash.	A largura do pulso e ciclo de trabalho devem ser rigorosamente controlados para evitar danos.
  Tensão Reversa	Vr	Tensão reversa máxima que o LED pode suportar, além pode causar ruptura.	O circuito deve evitar conexão reversa ou picos de tensão.
  Resistência Térmica	Rth (°C/W)	Resistência à transferência de calor do chip para a solda, mais baixo é melhor.	Alta resistência térmica requer dissipação de calor mais forte.
  Imunidade ESD	V (HBM), ex., 1000V	Capacidade de suportar descarga eletrostática, mais alta significa menos vulnerável.	Medidas antiestáticas necessárias na produção, especialmente para LEDs sensíveis.

  Gerenciamento Térmico e Confiabilidade

  Termo	Métrica Chave	Explicação Simples	Impacto
  Temperatura de Junção	Tj (°C)	Temperatura operacional real dentro do chip LED.	Cada redução de 10°C pode dobrar a vida útil; muito alta causa decaimento da luz, deslocamento de cor.
  Depreciação do Lúmen	L70 / L80 (horas)	Tempo para o brilho cair para 70% ou 80% do inicial.	Define diretamente a "vida de serviço" do LED.
  Manutenção do Lúmen	% (ex., 70%)	Porcentagem de brilho retida após o tempo.	Indica retenção de brilho ao longo do uso de longo prazo.
  Deslocamento de Cor	Δu′v′ ou elipse MacAdam	Grau de mudança de cor durante o uso.	Afeta a consistência da cor nas cenas de iluminação.
  Envelhecimento Térmico	Degradação do material	Deterioração devido a alta temperatura a longo prazo.	Pode causar queda de brilho, mudança de cor ou falha de circuito aberto.

  Embalagem e Materiais

  Termo	Tipos Comuns	Explicação Simples	Características e Aplicações
  Tipo de Pacote	EMC, PPA, Cerâmica	Material da carcaça protegendo o chip, fornecendo interface óptica/térmica.	EMC: boa resistência ao calor, baixo custo; Cerâmica: melhor dissipação de calor, vida mais longa.
  Estrutura do Chip	Frontal, Flip Chip	Arranjo dos eletrodos do chip.	Flip chip: melhor dissipação de calor, eficácia mais alta, para alta potência.
  Revestimento de Fósforo	YAG, Silicato, Nitreto	Cobre o chip azul, converte alguns para amarelo/vermelho, mistura para branco.	Diferentes fósforos afetam eficácia, CCT e CRI.
  Lente/Óptica	Plana, Microlente, TIR	Estrutura óptica na superfície controlando a distribuição da luz.	Determina o ângulo de visão e curva de distribuição de luz.

  Controle de Qualidade e Classificação

  Termo	Conteúdo de Binning	Explicação Simples	Propósito
  Bin de Fluxo Luminoso	Código ex. 2G, 2H	Agrupado por brilho, cada grupo tem valores de lúmen mín/máx.	Garante brilho uniforme no mesmo lote.
  Bin de Tensão	Código ex. 6W, 6X	Agrupado por faixa de tensão direta.	Facilita o emparelhamento do driver, melhora a eficiência do sistema.
  Bin de Cor	Elipse MacAdam de 5 passos	Agrupado por coordenadas de cor, garantindo faixa estreita.	Garante consistência de cor, evita cor irregular dentro do dispositivo.
  Bin CCT	2700K, 3000K etc.	Agrupado por CCT, cada um tem faixa de coordenadas correspondente.	Atende aos diferentes requisitos de CCT da cena.

  Testes e Certificação

  Termo	Padrão/Teste	Explicação Simples	Significado
  LM-80	Teste de manutenção do lúmen	Iluminação de longo prazo a temperatura constante, registrando decaimento de brilho.	Usado para estimar vida do LED (com TM-21).
  TM-21	Padrão de estimativa de vida	Estima a vida sob condições reais com base nos dados LM-80.	Fornece previsão científica de vida.
  IESNA	Sociedade de Engenharia de Iluminação	Abrange métodos de teste ópticos, elétricos, térmicos.	Base de teste reconhecida pela indústria.
  RoHS / REACH	Certificação ambiental	Garante nenhuma substância nociva (chumbo, mercúrio).	Requisito de acesso ao mercado internationalmente.
  ENERGY STAR / DLC	Certificação de eficiência energética	Certificação de eficiência energética e desempenho para iluminação.	Usado em aquisições governamentais, programas de subsídios, aumenta a competitividade.