Folha de Dados do Display LED de 7 Segmentos LTS-3361JG - Altura do Dígito 0,3 Polegadas (7,62mm) - Tensão Direta 2,6V - Verde (572nm) - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3361JG é um módulo de display alfanumérico de um dígito e 7 segmentos que utiliza a tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). A função principal deste dispositivo é fornecer uma saída numérica e alfanumérica limitada altamente legível em equipamentos eletrónicos. A sua aplicação central está em instrumentação, eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial e qualquer dispositivo que necessite de uma leitura numérica clara e brilhante.

O dispositivo caracteriza-se por uma altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm), que oferece um excelente equilíbrio entre o tamanho do visor e a compacidade. Apresenta uma face cinzenta com segmentos brancos, uma combinação projetada para proporcionar alto contraste e uma legibilidade ótima sob várias condições de iluminação. A utilização do material AlInGaP cultivado num substrato de GaAs não transparente é fundamental para o seu desempenho, permitindo um alto brilho e eficiência no espectro de comprimento de onda verde.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O LTS-3361JG oferece várias vantagens distintas que definem a sua posição no mercado:

• Alto Brilho e Contraste:Os chips AlInGaP produzem uma intensidade luminosa que varia de 200 a 800 µcd a uma baixa corrente de acionamento de 1mA, garantindo visibilidade mesmo em ambientes muito iluminados.
• Baixo Consumo de Energia:Projetado para eficiência, requer energia mínima, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou sensíveis ao consumo de energia.
• Excelente Aparência e Uniformidade do Carácter:Os segmentos são contínuos e uniformes, proporcionando um dígito limpo e de aspeto profissional, sem falhas ou irregularidades.
• Ângulo de Visão Ampla:O design óptico permite uma legibilidade clara a partir de uma ampla gama de ângulos, melhorando a experiência do utilizador.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Como um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e uma fiabilidade superior a tecnologias mais antigas, como os displays baseados em filamento.
• Intensidade Luminosa Categorizada:Os dispositivos são classificados por intensidade, permitindo aos projetistas selecionar componentes para um brilho consistente em várias unidades num produto.

O mercado-alvo inclui projetistas de equipamentos de teste e medição, painéis de instrumentos automóveis (displays secundários), eletrodomésticos, dispositivos médicos e sistemas de controlo industrial onde é necessário um display numérico fiável, claro e eficiente.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos especificados na folha de dados.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

Estes parâmetros definem a saída de luz e as propriedades de cor do display.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 200 µcd (Mín.) a 800 µcd (Típ.) a uma corrente direta (I_F) de 1mA. Este é o brilho percebido, medido por um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE). A ampla gama indica um processo de classificação; os projetistas devem ter em conta esta variação ou especificar uma classificação mais restrita para uma aparência uniforme.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):572 nm. Esta é a cor percebida da luz, situando-a na região verde do espectro. É um parâmetro chave para aplicações específicas de cor.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):571 nm (Típ.). Este é o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima, muito próximo do comprimento de onda dominante, indicando uma saída verde espectralmente pura.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm (Típ.). Isto mede a largura de banda espectral. Um valor de 15 nm é relativamente estreito, confirmando uma boa pureza de cor para um LED verde.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx.). Esta é a taxa máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo. Uma taxa de 2:1 ou menos garante uma uniformidade aceitável ao longo do dígito.

2.2 Características Elétricas

Estes parâmetros são críticos para o design do circuito e gestão de energia.

• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,6V (Máx.) a I_F=20mA. O valor típico é cerca de 2,05V. Esta queda de tensão deve ser considerada ao projetar o circuito limitador de corrente. O circuito de acionamento deve fornecer pelo menos 2,6V para garantir a iluminação adequada do segmento à corrente nominal.
• Corrente Direta Contínua por Segmento (I_F):25 mA (Máx.) a 25°C. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente a um único segmento sem risco de danos.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA (Máx.) em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Isto permite esquemas de multiplexagem ou sobreacionamento breve para um brilho percebido mais alto.
• Redução da Corrente (Derating):A corrente contínua máxima deve ser reduzida linearmente em 0,33 mA/°C para temperaturas ambientes (T_a) acima de 25°C. Esta é uma consideração crucial de gestão térmica.
• Tensão Reversa por Segmento (V_R):5V (Máx.). Exceder esta tensão em polarização reversa pode danificar permanentemente a junção do LED.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 µA (Máx.) a V_R=5V. Esta é a corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.
• Dissipação de Potência por Segmento (P_D):70 mW (Máx.). Calculada como V_F* I_F, este limite governa a carga térmica de cada segmento.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

• Gama de Temperatura de Funcionamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é adequado para ambientes industriais e comerciais alargados.
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Suporta um máximo de 260°C por até 3 segundos, medido 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento. Isto é compatível com perfis padrão de soldadura por refluxo sem chumbo.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

A folha de dados indica que o dispositivo é "Categorizado para Intensidade Luminosa." Isto implica um processo de classificação.

• Classificação por Intensidade Luminosa:A ampla gama de I_V(200-800 µcd) sugere que os LEDs são classificados em diferentes categorias de intensidade após a produção. Para aplicações que requerem brilho consistente em vários displays (ex.: um painel multi-dígito), especificar componentes da mesma categoria de intensidade é essencial.
• Classificação por Tensão Direta:Embora não seja explicitamente declarado como classificado, a gama fornecida (2,05V Típ., 2,6V Máx.) indica variação natural. Em aplicações de precisão ou grandes matrizes, a correspondência de tensão também pode ser uma consideração para uma distribuição uniforme de corrente.
• Classificação por Comprimento de Onda:O comprimento de onda dominante é especificado como um único valor típico (572 nm). Para este produto, a classificação por comprimento de onda é provavelmente muito restrita ou não é um critério de ordenação primário, uma vez que é especificada uma única cor verde.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados refere "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas." Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tais dispositivos normalmente incluiriam:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva não linear mostra a relação entre a tensão aplicada e a corrente resultante. A tensão do "joelho" é cerca de 2,0V, após a qual a corrente aumenta rapidamente com pequenos aumentos de tensão, necessitando de acionamento de corrente constante para um brilho estável.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Esta curva é geralmente linear numa ampla gama. A intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta, permitindo que o brilho seja controlado via PWM (Modulação por Largura de Pulso) ou ajuste analógico de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Para LEDs AlInGaP, a saída de luz tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A especificação de redução da corrente direta está diretamente ligada à gestão deste efeito térmico para manter o brilho e a longevidade.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando um pico perto de 571-572 nm com a largura a meia altura declarada de 15 nm.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

A embalagem é um contorno padrão de display LED de 7 segmentos de um dígito. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. As dimensões-chave incluem a altura, largura e profundidade total da embalagem, a altura do dígito (7,62mm) e o espaçamento entre segmentos. A pegada exata é crítica para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso).

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O LTS-3361JG é um dispositivo deCátodo Comum. Isto significa que todos os cátodos dos segmentos LED estão ligados internamente a pinos comuns (Pino 1 e Pino 6), enquanto cada ânodo de segmento tem o seu próprio pino. Para iluminar um segmento, o seu pino de ânodo correspondente deve ser acionado em nível ALTO (tensão positiva através de uma resistência limitadora de corrente), e o(s) pino(s) de cátodo comum devem ser ligados ao TERRA (nível BAIXO).

Ligação dos Pinos:

1. Cátodo Comum

2. Ânodo F (Segmento superior direito)

3. Ânodo G (Segmento central)

4. Ânodo E (Segmento inferior direito)

5. Ânodo D (Segmento inferior)

6. Cátodo Comum

7. Ânodo DP (Ponto Decimal)

8. Ânodo C (Segmento inferior esquerdo)

9. Ânodo B (Segmento superior esquerdo)

10. Ânodo A (Segmento superior)

Nota: Os pinos 1 e 6 são ambos cátodos comuns e devem ser ligados juntos na PCB para garantir uma distribuição uniforme da corrente.

5.3 Diagrama de Circuito Interno

O diagrama interno mostra dez pinos ligados aos oito elementos LED (segmentos A-G mais DP). Os dois pinos de cátodo comum (1 e 6) estão ligados internamente. Esta configuração é padrão para um display de um dígito com cátodo comum.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

• Soldadura por Refluxo:Compatível com processos padrão de refluxo SMT. A temperatura máxima de soldadura especificada é de 260°C durante 3 segundos. Recomenda-se um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico entre 245-250°C para se manter dentro deste limite.
• Soldadura Manual:Se for necessária soldadura manual, use um ferro com controlo de temperatura ajustado para um máximo de 350°C e limite o tempo de contacto a menos de 3 segundos por pino para evitar danos térmicos na embalagem de plástico e nas ligações internas.
• Limpeza:Use apenas agentes de limpeza compatíveis com epóxi de LED e materiais plásticos. Evite a limpeza ultrassónica, a menos que seja verificado como segura para a embalagem específica.
• Precauções contra ESD (Descarga Eletrostática):Embora não seja explicitamente declarado, os LEDs são geralmente sensíveis à ESD. Manipule com as precauções apropriadas contra ESD (postos de trabalho aterrados, pulseiras).
• Condições de Armazenamento:Armazene num ambiente seco e antiestático dentro da gama de temperatura especificada (-35°C a +85°C).

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é amultiplexagem. Para displays multi-dígitos, um microcontrolador ativa sequencialmente o cátodo comum de cada dígito enquanto envia o padrão de segmentos para esse dígito nas linhas de ânodo comuns. Isto reduz significativamente o número necessário de pinos de acionamento. Um CI de acionamento de corrente constante ou um array de transístores é frequentemente usado para fornecer corrente suficiente para os segmentos.

Cálculo da Resistência Limitadora de Corrente:Essencial para acionamento direto. Fórmula: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Exemplo: Para uma fonte de 5V, V_F=2,2V, e I_F=10mA: R = (5 - 2,2) / 0,01 = 280 Ω. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 270 Ω ou 330 Ω). É necessária uma resistência por ânodo de segmento se for acionado diretamente.

7.2 Considerações de Design

• Controlo de Brilho:Use PWM nos acionadores de cátodo ou ânodo para escurecer o display. Isto é mais eficaz e eficiente do que variar a corrente DC.
• Ângulo de Visão:Posicione o display considerando o seu amplo ângulo de visão para garantir uma visibilidade ótima para o utilizador final.
• Gestão Térmica:Cumpra as diretrizes de redução de corrente para aplicações de alta temperatura ambiente. Garanta área de cobre adequada na PCB ou ventilação se estiver a acionar nas correntes máximas ou próximas delas.
• Desacoplamento:Coloque um pequeno condensador cerâmico (ex.: 100nF) perto dos pinos de alimentação do display para suprimir ruído, especialmente em designs multiplexados.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, comoLEDs Vermelhos de GaAsP, o LTS-3361JG baseado em AlInGaP oferece um brilho e eficiência significativamente mais altos para uma dada corrente. Comparado com algunsLEDs brancos ou azuis modernos com fósforo, fornece uma cor verde pura e saturada sem a complexidade e perda de eficiência da conversão por fósforo.

A sua diferenciação principal reside na sua combinação específica:altura de dígito de 0,3 polegadas, configuração de cátodo comum, emissão verde pura de AlInGaP e categorias de intensidade caracterizadas. Produtos concorrentes podem usar diferentes tecnologias de chip (ex.: InGaN para azul/verde), ter cores de embalagem diferentes (ex.: face preta) ou ser de ânodo comum.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V?

R: Possivelmente, mas com cautela. O V_Ftípico é 2,05V, e a tensão de saída alta de um pino GPIO (V_OH) pode ser tão baixa quanto 2,64V com alimentação de 3,3V. A margem de tensão (3,3V - 2,6V = 0,7V) é mínima para uma resistência limitadora de corrente. É mais seguro usar um transístor ou um CI de acionamento para interfacear com o microcontrolador.

P2: Porque existem dois pinos de cátodo comum (1 e 6)?

R: Isto é para simetria mecânica e melhor distribuição de corrente. Ligar ambos os pinos ao terra na sua PCB ajuda a equilibrar a carga de corrente, potencialmente melhorando a uniformidade do brilho dos segmentos e a fiabilidade a longo prazo.

P3: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Emissão de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: O Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p) é o pico físico do espectro de luz emitido. O Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é o único comprimento de onda percebido pelo olho humano que corresponde à cor da fonte de luz. Para uma fonte monocromática como este LED verde, eles estão muito próximos.

P4: Como consigo um brilho consistente num design multi-dígitos?

R: 1) Use um circuito de acionamento de corrente constante. 2) Implemente calibração de software ou ajuste PWM por dígito, se necessário. 3) Mais importante, especifique e use LEDs da mesma categoria de intensidade luminosa do seu fornecedor.

10. Estudo de Caso de Integração no Design

Cenário: Projetar um display simples de voltímetro de 4 dígitos.

1. Seleção de Componentes:Quatro displays LTS-3361JG são selecionados pela sua legibilidade e cor verde, que é frequentemente associada ao estado "ligado" ou "normal".
2. Esquema de Acionamento:É escolhido um esquema de multiplexagem. Um microcontrolador com 12 pinos de I/O (8 para ânodos de segmentos A-G, DP, e 4 para cátodos de dígitos) pode acionar todo o display.
3. Design do Circuito:As linhas de ânodo de segmentos são ligadas em paralelo através dos quatro dígitos. Os pinos de cátodo comum de cada dígito (1 e 6) são ligados juntos e depois a um coletor de transístor NPN. O microcontrolador liga um transístor (dígito) de cada vez enquanto envia o código de 7 segmentos correspondente nas linhas de ânodo. A taxa de atualização é definida acima de 60 Hz para evitar cintilação.
4. Cálculo da Corrente:Para um display multiplexado, a corrente instantânea por segmento pode ser mais alta para alcançar o mesmo brilho médio. Se o ciclo de trabalho for 1/4 (4 dígitos), para obter uma I_{F_méd}média de 5mA, a corrente instantânea durante o seu tempo ativo deve ser I_{F_inst}= I_{F_méd}/ Ciclo de Trabalho = 5mA / 0,25 = 20mA. Isto está dentro da especificação contínua, mas deve ser verificado em relação à especificação de pico para a frequência de multiplexagem escolhida.
5. Layout da PCB:Os displays são colocados com espaçamento preciso de acordo com o desenho dimensional. Os traços para as ligações de cátodo comum são feitos mais largos para lidar com a corrente cumulativa dos segmentos quando um dígito está totalmente iluminado (ex.: número '8').

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-3361JG é baseado no material semicondutorAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Este é um semicondutor composto III-V onde os átomos de alumínio, índio, gálio e fósforo estão dispostos numa rede cristalina. Quando polarizado diretamente, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa da junção PN, libertando energia na forma de fotões (luz). A proporção específica de Al, In, Ga e P no cristal determina a energia da banda proibida, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para a emissão verde por volta de 572 nm, é necessária uma composição precisa.

Os chips são fabricados numsubstrato de GaAs (Arsenieto de Gálio) não transparente. Este substrato absorve parte da luz gerada, mas o sistema de material AlInGaP em si é altamente eficiente. A luz é emitida a partir da superfície superior do chip. A face cinzenta e o difusor de segmento branco da embalagem ajudam a melhorar o contraste absorvendo a luz ambiente e dispersando eficientemente a luz verde emitida pelo chip, respetivamente.

12. Tendências Tecnológicas

Embora este produto específico use a tecnologia AlInGaP madura e fiável, as tendências mais amplas do mercado de displays LED incluem:

• Maior Eficiência:A investigação contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna (IQE) e a eficiência de extração de luz (LEE) de todas as cores de LED, reduzindo o consumo de energia para o mesmo brilho.
• Miniaturização:Existe uma tendência para passos de pixel mais pequenos e displays de maior densidade, embora para dispositivos de 7 segmentos independentes, o tamanho de 0,3 polegadas permaneça um padrão popular para legibilidade.
• Integração:Mais displays estão a integrar o CI de acionamento diretamente no módulo da embalagem, simplificando o circuito externo para os projetistas.
• Tecnologias Alternativas:Para aplicações a cores completas ou de alta resolução, tecnologias como MicroLED e OLEDs avançados estão a evoluir. No entanto, para displays numéricos de um dígito simples, robustos, brilhantes e de baixo custo, os LEDs baseados em AlInGaP e InGaN permanecem dominantes devido à sua fiabilidade, longevidade e simplicidade.

O LTS-3361JG representa uma solução bem otimizada dentro do seu nicho, equilibrando desempenho, custo e fiabilidade com base na física de semicondutores estabelecida e técnicas de embalagem.