Folha de Dados do Display LED LTS-3861JF - Altura do Dígito 0,3 Polegadas (7,62mm) - Laranja Amarelo AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3861JF é um módulo de display LED de um dígito, com 7 segmentos mais ponto decimal à direita. A sua função principal é fornecer uma saída numérica e alfanumérica limitada, clara e altamente visível, em dispositivos eletrónicos. A tecnologia central utiliza o material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips LED, conhecido por produzir luz de alta eficiência na região laranja-amarela do espetro. O dispositivo apresenta uma face cinza com segmentos brancos, melhorando o contraste e a legibilidade. É concebido com uma configuração de ânodo comum, simplificando o circuito de acionamento em muitas aplicações baseadas em microcontroladores.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display derivam da sua construção e design em AlInGaP. Oferece alto brilho e excelente contraste, tornando-o adequado para aplicações onde a visibilidade em várias condições de iluminação é crítica. O amplo ângulo de visão garante que o display permaneça legível a partir de posições fora do eixo. A sua baixa exigência de potência e fiabilidade de estado sólido tornam-no ideal para uso a longo prazo em eletrónica de consumo e industrial. Os mercados-alvo principais incluem painéis de instrumentação, equipamentos de ponto de venda, eletrodomésticos, unidades de controlo industrial e dispositivos de comunicação onde é necessária uma leitura numérica simples e fiável.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada das características elétricas e óticas especificadas na folha de dados.

2.1 Características Fotométricas e Óticas

A intensidade luminosa é categorizada, com um valor típico de 600 microcandelas (ucd) a uma corrente direta de 1mA. Este parâmetro é medido usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que o valor se correlaciona com a perceção humana do brilho. O comprimento de onda dominante é de 605 nanómetros (nm), colocando a saída firmemente na gama de cores laranja-amarelo. A meia-largura espectral é de 17 nm, indicando uma cor relativamente pura e saturada com dispersão espectral mínima. A relação de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada em 2:1, garantindo uma aparência uniforme em todo o dígito.

2.2 Parâmetros Elétricos

A tensão direta por chip LED é tipicamente de 2,60 Volts a 20mA. Os projetistas devem considerar a gama de tensão direta (2,05V a 2,60V) ao projetar o circuito limitador de corrente para garantir um brilho consistente entre lotes de produção. A corrente reversa é especificada como um máximo de 100 microamperes a 5V de polarização reversa. É de extrema importância notar que esta condição de tensão reversa é apenas para fins de teste; o dispositivo não foi concebido para operação contínua sob polarização reversa. As classificações absolutas máximas definem os limites operacionais: dissipação de potência de 70mW por segmento, uma corrente direta de pico de 90mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, pulso de 0,1ms) e uma corrente direta contínua de 25mA a 25°C, reduzindo linearmente 0,33 mA/°C acima dessa temperatura.

2.3 Classificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo está classificado para uma gama de temperatura de operação de -35°C a +85°C, com uma gama de temperatura de armazenamento idêntica. Esta ampla gama suporta a implementação em ambientes sujeitos a variações significativas de temperatura. A classificação de temperatura de soldadura é crucial para a montagem: a temperatura do corpo do componente não deve exceder a sua classificação máxima durante a soldadura, com uma diretriz de 260°C durante 5 segundos para os terminais a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento.

3. Sistema de Categorização e Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa. Isto significa que as unidades são testadas e classificadas em diferentes "bins" com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (tipicamente 1mA ou 20mA). Isto permite aos projetistas selecionar componentes com brilho consistente para uma determinada aplicação. Embora códigos de bin específicos não sejam detalhados neste excerto, a especificação da relação de correspondência de intensidade 2:1 garante que os segmentos dentro de um único dispositivo terão um brilho razoavelmente uniforme. Os projetistas devem consultar o fabricante para obter informações detalhadas sobre o binning se for necessária uma uniformidade de brilho rigorosa em vários displays.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas de desempenho típicas são referenciadas na folha de dados. Estes gráficos são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo para além das especificações de ponto único a 25°C. Eles normalmente incluem:

• Curva IV (Corrente vs. Tensão):Mostra a relação entre a tensão direta e a corrente direta. Esta curva é não linear e crucial para projetar o resistor limitador de corrente ou o driver de corrente constante correto.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente. Ajuda a determinar a corrente de acionamento ideal para um nível de brilho desejado, considerando a dissipação de potência e a vida útil.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto é crítico para aplicações que operam a altas temperaturas ambientes ou altas correntes de acionamento.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico a 611nm e a largura espectral.

Estas curvas permitem aos engenheiros prever o desempenho em condições reais e não ideais.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O display tem uma altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm). O desenho das dimensões da embalagem fornece dados mecânicos críticos para o design da pegada na PCB e encaixe no invólucro. As tolerâncias-chave são anotadas: ±0,25mm para a maioria das dimensões e uma tolerância de desvio da ponta do pino de ±0,4 mm. O diâmetro recomendado do furo na PCB para os pinos é de 1,40 mm. A folha de dados também inclui notas de controlo de qualidade relativas aos níveis aceitáveis de material estranho, bolhas no segmento, curvatura do refletor e contaminação da tinta da superfície.

5.1 Pinagem e Diagrama de Circuito

O dispositivo tem uma configuração de 10 pinos em fila única. O diagrama de circuito interno mostra um design de ânodo comum, onde os ânodos de todos os LEDs para um determinado dígito estão ligados em conjunto. A tabela de ligação dos pinos é essencial para uma ligação correta:
Pino 1: Ânodo Comum
Pino 2: Cátodo F (segmento)
Pino 3: Cátodo G (segmento)
Pino 4: Cátodo E (segmento)
Pino 5: Cátodo D (segmento)
Pino 6: Ânodo Comum (ligado internamente ao Pino 1)
Pino 7: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)
Pino 8: Cátodo C (segmento)
Pino 9: Cátodo B (segmento)
Pino 10: Cátodo A (segmento)
Os dois pinos de ânodo (1 e 6) ajudam na distribuição de corrente e podem ser ligados em conjunto na PCB.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Reflow e Soldadura Manual

Para processos de soldadura automatizados, a condição especificada é de 260°C durante 5 segundos, medidos a 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Para soldadura manual, é permitida uma temperatura do ferro mais alta de 350°C ±30°C, mas o tempo de contacto deve ser limitado a 5 segundos. Exceder estes perfis tempo-temperatura pode danificar a resina epóxi interna, os chips LED ou as ligações por fio.

6.2 Armazenamento e Manuseamento

Embora não detalhado explicitamente no excerto, as precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) aplicam-se a dispositivos LED. Devem ser armazenados em embalagem antiestática num ambiente controlado dentro da gama de temperatura de armazenamento especificada (-35°C a +85°C) para prevenir a absorção de humidade e outras degradações.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Sendo um display de ânodo comum, os ânodos são tipicamente ligados a uma tensão de alimentação positiva (Vcc) através de um resistor limitador de corrente ou, preferencialmente, acionados por uma fonte de corrente constante ou um pino de microcontrolador configurado como fonte de corrente (se dentro das suas capacidades). Os pinos do cátodo são ligados ao terra (para drenar corrente) para ligar um segmento. Isto é o oposto de um display de cátodo comum. A multiplexagem de vários dígitos é uma técnica comum para economizar pinos de I/O, onde os ânodos são comutados rapidamente enquanto os padrões de cátodo correspondentes são apresentados.

7.2 Avisos Críticos de Projeto

A secção de "Cuidados" destaca vários pontos vitais:
1. Limitação de Corrente é Obrigatória:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor em série ou um circuito ativo de corrente constante é sempre necessário para prevenir fuga térmica e destruição.
2. Considere a Variação da Tensão Direta:O circuito deve ser projetado para fornecer a corrente de acionamento pretendida em toda a gama de VF (2,05V-2,60V).
3. Evite Polarização Reversa:O circuito de acionamento deve incorporar proteção (como um diodo em paralelo) para prevenir picos de tensão reversa durante os ciclos de energia.
4. Gestão Térmica:A corrente de acionamento deve ser reduzida para altas temperaturas ambientes. Corrente excessiva ou alta temperatura de operação leva à degradação acelerada da saída de luz e falha prematura.
5. Âmbito de Aplicação:O dispositivo destina-se a equipamentos eletrónicos padrão. Para aplicações críticas de segurança (aviação, médicas, etc.), consulta e qualificação específicas são necessárias.

8. Fiabilidade e Testes

O dispositivo é submetido a uma série abrangente de testes de fiabilidade baseados em normas militares (MIL-STD), japonesas (JIS) e internas. Estes incluem:
- Teste de Vida Operacional (RTOL):1000 horas à corrente máxima nominal.
- Testes de Stress Ambiental:Armazenamento em Alta Temperatura/Humidade, Armazenamento em Alta/Baixa Temperatura, Ciclagem de Temperatura e Choque Térmico.
- Testes de Robustez do Processo:Testes de Resistência à Soldadura e Soldabilidade.
Estes testes validam a capacidade do dispositivo para suportar os rigores da fabricação, armazenamento e operação a longo prazo.

9. Comparação e Diferenciação

A principal diferenciação do LTS-3861JF reside no uso da tecnologia AlInGaP para emissão laranja-amarela. Comparado com tecnologias mais antigas como o GaAsP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior e melhor estabilidade térmica, resultando numa saída mais brilhante e consistente. O design de face cinza/segmento branco proporciona um contraste superior em comparação com embalagens totalmente difusas. O seu tamanho de dígito de 0,3 polegadas visa um nicho específico entre displays menores e menos legíveis e displays maiores e de maior potência.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre ânodo comum e cátodo comum?
R: Num display de ânodo comum, todos os ânodos dos LEDs estão ligados em conjunto ao Vcc, e os segmentos são ligados drenando corrente (colocando o cátodo em nível baixo). No cátodo comum, todos os cátodos estão ligados ao terra, e os segmentos são ligados fornecendo corrente (colocando o ânodo em nível alto). O circuito de acionamento deve corresponder ao tipo.

P: Como calculo o valor do resistor limitador de corrente?
R: Use a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - VF_LED) / I_desejada. Use o VF máximo da folha de dados (2,60V) para garantir corrente suficiente na extremidade inferior da gama VF. Para uma alimentação de 5V e corrente desejada de 20mA: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Verifique sempre a potência nominal do resistor: P = I^2 * R.

P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?
R: Depende da capacidade do pino do MCU para fornecer/drenar corrente. Muitos MCUs podem drenar mais corrente do que fornecer. Para um display de ânodo comum (drenar corrente), poderá ser possível acioná-lo diretamente se a corrente do segmento (ex., 10-20mA) estiver dentro da especificação de corrente de dreno do MCU por pino e do limite total do encapsulamento. Um CI driver (ex., registo de deslocamento 74HC595 com driver de dreno TPIC6B595, ou um driver LED dedicado) é frequentemente usado para multiplexagem e para fornecer corrente mais elevada.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetar um display simples de temporizador digital.
Quatro dígitos LTS-3861JF são usados para mostrar minutos e segundos (MM:SS). É escolhido um microcontrolador com um número limitado de pinos de I/O.Implementação:Usar multiplexagem. Ligar todos os cátodos de segmento correspondentes (A, B, C, D, E, F, G, DP) dos quatro dígitos em conjunto. Estas oito linhas ligam-se a oito pinos do microcontrolador configurados como saídas (para drenar corrente). O pino de ânodo comum de cada dígito é ligado a um pino separado do microcontrolador através de um pequeno transistor NPN (ex., 2N3904) que pode lidar com a corrente total do dígito (até 8 segmentos * 20mA = 160mA). O microcontrolador cicla rapidamente ligando um transistor (ativando um dígito) enquanto envia o padrão de segmento para esse dígito nas linhas do cátodo. Uma taxa de atualização >100Hz previne cintilação visível. Os resistores limitadores de corrente são colocados nas linhas do cátodo ou nos caminhos do ânodo.

12. Princípio Tecnológico

AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) é um semicondutor composto III-V. Quando polarizado diretamente, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. A proporção específica de Al, In, Ga e P na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para luz laranja-amarela (~605nm), é usada uma composição específica. O AlInGaP é cultivado num substrato de GaAs. É conhecido pela alta eficiência quântica interna e bom desempenho a temperaturas elevadas em comparação com outros sistemas de materiais para cores vermelho-amarelo.

13. Tendências da Indústria

A tendência nos displays LED discretos é para maior eficiência, gamas de cores mais amplas e integração com tecnologia de montagem em superfície (SMT). Embora o AlInGaP permaneça dominante para âmbar e vermelho de alto desempenho, dispositivos baseados em AllnGaN estão a avançar ainda mais no espetro verde e amarelo. Há também uma mudança geral da indústria para módulos LED de visão direta com pitch mais fino para grandes displays, reduzindo a procura por dígitos segmentados discretos em algumas aplicações. No entanto, para leituras numéricas simples, de baixo custo e altamente fiáveis em dispositivos industriais e de consumo, os displays LED segmentados como o LTS-3861JF permanecem uma solução robusta e prática devido à sua simplicidade, durabilidade e facilidade de interface.