Folha de Dados do Display LED LTD-323JF - Altura do Dígito de 0,3 Polegadas (7,62mm) - AlInGaP Laranja Amarelado - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O dispositivo é um display LED alfanumérico com altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm). Foi projetado para fornecer informações numéricas ou alfanuméricas limitadas de forma clara e com alta visibilidade em um fator de forma compacto. A tecnologia central utiliza o material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir uma emissão na cor laranja amarelada. O display possui uma face preta para alto contraste e segmentos brancos para difusão e aparência óptima da luz. É categorizado como um display de ânodo comum duplex, o que significa que dois dígitos compartilham conexões de ânodo comum, uma configuração comum para multiplexação em circuitos acionadores, a fim de reduzir a contagem de pinos.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos e ópticos especificados na folha de dados.

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a função do display. AIntensidade Luminosa Média (Iv)é especificada de 320 μcd (mínimo) a 800 μcd (típico) a uma corrente direta (IF) de 1 mA. Este parâmetro indica o brilho percebido dos segmentos acesos. Os projetistas devem observar aTaxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (Iv-m)máxima de 2:1. Esta taxa define a variação de brilho permitida entre diferentes segmentos do mesmo dígito ou entre dígitos, garantindo uniformidade visual. Uma taxa mais baixa indica melhor consistência.

As características de cor são definidas pelo comprimento de onda. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é de 611 nm (típico), enquanto oComprimento de Onda Dominante (λd)é de 605 nm (típico) em IF=20mA. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, que define a cor (laranja amarelado neste caso). ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)de 17 nm (típico) indica a pureza espectral ou a estreiteza da banda de luz emitida; um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem as condições de operação e os requisitos de energia. O parâmetro-chave é aTensão Direta por Segmento (VF), que é de 2,6V (típico) a uma corrente direta de 20 mA. Este valor é crucial para projetar o resistor limitador de corrente em série com cada segmento. ACorrente Reversa por Segmento (IR)é especificada como um máximo de 100 μA a uma Tensão Reversa (VR) de 5V, indicando as características de fuga do dispositivo no estado desligado.

2.3 Ratings Absolutos Máximos

Estes ratings definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes podem ocorrer. Eles não são para operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Isto limita o efeito combinado da corrente direta e da queda de tensão no segmento.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,33 mA/°C. Isto significa que a corrente contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Isto é relevante para esquemas de acionamento multiplexado.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Exceder este valor pode causar ruptura da junção do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:Máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido a 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Isto é crítico para processos de soldagem por onda ou refusão.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é"Categorizado por Intensidade Luminosa."Isto indica a presença de um sistema de binning. Na fabricação de LEDs, ocorrem variações. Binning é o processo de separar LEDs em grupos (bins) com base em parâmetros-chave como intensidade luminosa e, por vezes, tensão direta ou comprimento de onda dominante. Ao adquirir um produto com binning, os projetistas garantem maior consistência no brilho entre todos os displays utilizados em uma montagem, o que é essencial para a qualidade do produto. A faixa de Iv especificada na folha de dados (320-800 μcd) provavelmente representa a dispersão entre os diferentes bins disponíveis.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora as curvas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, folhas de dados típicas de LEDs incluem gráficos cruciais para o projeto.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva mostra a relação não linear entre corrente e tensão. A tensão direta aumenta logaritmicamente com a corrente. O valor típico de VF fornecido (2,6V @ 20mA) é um ponto nesta curva. Os projetistas usam isto para garantir que o circuito acionador possa fornecer tensão suficiente, especialmente em baixas temperaturas onde o VF aumenta.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra como o brilho escala com a corrente. Geralmente é linear em uma ampla faixa, mas satura em correntes muito altas. Ajuda a determinar a corrente de operação necessária para atingir um nível de brilho desejado.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva é vital para o projeto de gerenciamento térmico. Se o display for operado em um ambiente de alta temperatura ou com dissipação de calor inadequada, o brilho será menor do que o especificado a 25°C.

4.4 Distribuição Espectral

Um gráfico mostrando a intensidade relativa ao longo dos comprimentos de onda visualizaria o pico (611 nm) e a largura a meia altura (17 nm), confirmando o ponto de cor laranja amarelado.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo possui uma pegada física e um arranjo de pinos específicos. ODesenho das Dimensões do Pacote(referenciado, mas não mostrado no texto) fornece todas as medidas mecânicas críticas em milímetros, com uma tolerância padrão de ±0,25 mm. Este desenho é essencial para o layout da PCB, garantindo que a pegada e as áreas de exclusão sejam projetadas corretamente.

5.1 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

ATabela de Conexão dos Pinosé fornecida. É um dispositivo de 10 pinos. O diagrama do circuito interno mostra uma configuração duplex de ânodo comum. Os pinos 5 e 10 são os ânodos comuns para o Dígito 2 e o Dígito 1, respectivamente. Os outros pinos (1, 3, 4, 6, 7, 8, 9) são os cátodos para os segmentos individuais (G, A, F, D, E, C, B). O pino 2 é indicado como "Sem Pino", provavelmente significando que é um espaço reservado mecânico sem conexão elétrica. A rotulagem dos segmentos (A-G) segue a convenção padrão de display de 7 segmentos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é oRating de Temperatura de Soldagem: máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido a 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Este é um rating padrão para soldagem por onda ou refusão. A adesão é crítica para evitar danos térmicos aos chips LED, ao encapsulante epóxi ou às ligações internas de fio. A exposição prolongada a alta temperatura pode causar delaminação, descoloração ou falha catastrófica.

Notas Gerais de Manuseio:Embora não seja explicitamente declarado, precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio e montagem, pois as junções LED são sensíveis à eletricidade estática. O armazenamento deve estar dentro das faixas especificadas de temperatura e umidade para evitar a absorção de umidade, que pode causar "estouro" (popcorning) durante a soldagem.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O número da peça é claramente identificado comoLTD-323JF. Esta convenção de nomenclatura provavelmente codifica atributos-chave: "LTD" pode significar um tipo de display, "32" pode estar relacionado ao tamanho de 0,32 polegadas (aproximando 0,3 polegadas), e "JF" pode indicar a cor (laranja amarelado) e o pacote. A referência da folha de dados éNº da Especificação: DS30-2001-410. Para pedidos, o número exato da peça deve ser utilizado. Detalhes sobre embalagem em carretel, largura da fita ou orientação são tipicamente encontrados em folhas de especificação de embalagem separadas.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é adequado para aplicações que requerem indicação numérica compacta, brilhante e confiável. Usos comuns incluem:

• Equipamentos de teste e medição (multímetros, frequencímetros).
• Painéis de controle industrial e mostradores de instrumentos.
• Eletrodomésticos (micro-ondas, equipamentos de áudio).
• Mostradores de painel automotivo (aftermarket).
• Terminais de ponto de venda (PDV).

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito Acionador:Use uma fonte de corrente constante ou uma fonte de tensão com um resistor limitador de corrente em série para cada cátodo de segmento. O valor do resistor é calculado como R = (Tensão da Fonte - VF) / IF. Para uma fonte de 5V e corrente alvo de 20mA: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ω.
• Multiplexação:A estrutura de ânodo comum é ideal para multiplexação. Ao habilitar sequencialmente um ânodo comum (dígito) por vez e acionar os cátodos de segmento apropriados, múltiplos dígitos podem ser controlados com menos pinos de I/O. O rating de corrente de pico (60mA) permite correntes pulsadas mais altas para compensar o ciclo de trabalho reduzido, mantendo o brilho percebido.
• Ângulo de Visão:A folha de dados afirma um "Ângulo de Visão Ampla", o que é benéfico para aplicações onde o display pode ser visualizado de posições fora do eixo.
• Contraste:A face preta proporciona alto contraste tanto em ambientes bem iluminados quanto em ambientes com pouca luz.

9. Comparação Técnica

Comparado a outras tecnologias de display LED disponíveis na época de seu lançamento (2001), o sistema de material AlInGaP usado no LTD-323JF oferecia vantagens distintas sobre tecnologias mais antigas como GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio):

• Maior Brilho e Eficiência:LEDs AlInGaP são significativamente mais brilhantes e eficientes do que LEDs GaAsP, especialmente no espectro do vermelho ao laranja amarelado.
• Melhor Estabilidade Térmica:O AlInGaP geralmente exibe menos queda de intensidade luminosa com o aumento da temperatura em comparação com o GaAsP.
• Confiabilidade Superior:A alegação de "Confiabilidade de Estado Sólido" é apoiada pela natureza robusta dos chips AlInGaP e pela tecnologia de encapsulamento madura.
• Comparado a alternativas contemporâneas como displays fluorescentes a vácuo (VFDs), este display LED é mais simples de acionar, tem uma vida útil mais longa e opera em tensões mais baixas, mas pode ter menor brilho em algumas condições.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual resistor devo usar para acionar um segmento a 20mA a partir de uma fonte de 5V?

R: Usando o VF típico de 2,6V, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 120 Ω ou 150 Ω) e verifique a corrente real.

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

R: Possivelmente, mas você deve verificar a tensão direta. A 20mA, VF é 2,6V típico, restando apenas 0,7V para o resistor limitador de corrente. Isto requer um valor de resistor muito pequeno (35 Ω), tornando a corrente sensível a variações no VF. É melhor operar em uma corrente mais baixa (ex.: 5-10mA) ou usar um CI acionador de LED dedicado com um conversor boost.

P: O que significa a Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa de 2:1?

R: Significa que o segmento/dígito mais brilhante não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante do que o segmento/dígito mais fraco dentro da mesma unidade de display. Isto garante uniformidade visual.

P: Como interpreto o derating para a Corrente Direta Contínua?

R: A corrente contínua máxima diminui 0,33 mA para cada grau Celsius acima de 25°C. A 85°C (a temperatura máxima de operação), o derating é (85-25)*0,33mA ≈ 19,8 mA. Portanto, a corrente contínua máxima permitida a 85°C é 25 mA - 19,8 mA = 5,2 mA por segmento.

11. Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetando um mostrador de voltímetro simples de 2 dígitos usando um microcontrolador.

1. Projeto do Circuito:Conecte os dois ânodos comuns (pinos 5 e 10) a dois pinos de I/O separados do microcontrolador configurados como chaves de dreno aberto/lado baixo. Conecte todos os sete cátodos de segmento (pinos 1,3,4,6,7,8,9) a outros sete pinos de I/O via resistores limitadores de corrente de 120 Ω (para um sistema de 5V).
2. Software (Multiplexação):Em uma rotina de interrupção de timer (ex.: a 100Hz):
   
   a. Desligue ambos os pinos de ânodo comum (coloque em alta impedância ou lógica alta se usar um transistor PNP).
   
   b. Configure os pinos de cátodo de segmento para o padrão do Dígito 1.
   
   c. Habilite (acionando em nível baixo) o ânodo comum para o Dígito 1 (pino 10).
   
   d. Aguarde um pequeno atraso (ex.: 5ms).
   
   e. Desligue o ânodo do Dígito 1.
   
   f. Configure os pinos de cátodo de segmento para o padrão do Dígito 2.
   
   g. Habilite o ânodo comum para o Dígito 2 (pino 5).
   
   h. Aguarde 5ms.
   
   i. Repita. O olho humano percebe ambos os dígitos como continuamente acesos.
3. Cálculo da Corrente:Cada segmento fica ligado com um ciclo de trabalho de 50% (um dígito por vez). Para alcançar uma corrente média de 10mA por segmento, a corrente pulsada durante seu tempo ativo deve ser de 20mA. Isto está dentro do rating de pico de 60mA.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio daeletroluminescênciaem uma junção p-n semicondutora. O material ativo é o AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Lá, eles se recombinam, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, laranja amarelado (~605-611 nm). A face preta absorve a luz ambiente para melhorar o contraste, enquanto o material branco dos segmentos ajuda a espalhar e distribuir uniformemente a luz emitida pelo chip LED subjacente.

13. Tendências de Desenvolvimento

Embora este seja um produto legado, entender seu contexto destaca tendências na tecnologia de displays. Desde sua introdução, várias tendências-chave surgiram:

• Mudança para Pacotes SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície):Equivalentes modernos são quase exclusivamente do tipo SMD, permitindo montagem automatizada pick-and-place, pegadas menores e perfis mais baixos em comparação com displays de furo passante como o LTD-323JF.
• Maior Densidade e Cor Completa:Os displays evoluíram para maior densidade de pixels (matriz de pontos, OLED) e capacidade de cor completa (LEDs RGB), permitindo gráficos e uma gama de cores mais ampla.
• Eficiência Aprimorada:Novos materiais de LED e sistemas de fósforo (como os usados em LEDs brancos) oferecem eficácia luminosa significativamente maior (lúmens por watt), reduzindo o consumo de energia para o mesmo brilho.
• Acionadores Integrados:Muitos módulos de display modernos vêm com CIs acionadores integrados (interface I2C, SPI), simplificando a interface para microcontroladores e reduzindo o número de pinos de I/O necessários.
• Tecnologias Alternativas:Para displays numéricos pequenos e de baixa potência, segmentos feitos com tecnologia OLED (LED Orgânico) oferecem perfis ultra finos, contraste muito alto e amplos ângulos de visão, embora considerações de vida útil e custo variem.

O LTD-323JF representa uma solução confiável e madura para aplicações onde seu fator de forma específico, brilho e interface simples são perfeitamente adequados, especialmente em projetos sensíveis a custos ou com ciclo de vida longo.