Ficha Técnica do Display LED Alfanumérico de 16 Segmentos LTP-15801KD - Altura do Dígito de 1,5 Polegadas - Vermelho Hiper (650nm) - Tensão Direta de 2,6V - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-15801KD é um módulo de display de díodo emissor de luz (LED) alfanumérico de 16 segmentos e um único dígito. A sua função principal é fornecer uma saída clara e de alta visibilidade de caracteres numéricos e alfabéticos limitados para dispositivos eletrónicos e instrumentação. A tecnologia central utiliza o material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma emissão Vermelha Hiper, conhecida pela sua alta eficiência e intensidade luminosa. O dispositivo apresenta uma face preta com marcações de segmentos brancas, melhorando o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. É categorizado com base na sua intensidade luminosa, permitindo consistência no brilho entre lotes de produção para aplicações onde uma aparência uniforme é crítica.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido numa condição de teste padrão de temperatura ambiente (Ta) de 25°C e uma corrente direta (IF) de 20mA por segmento. O parâmetro chave, Intensidade Luminosa Média (Iv), tem um valor típico de 27,3 milicandelas (mcd). Este valor representa o brilho percebido dos segmentos acesos. O dispositivo emite luz num Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp) de 650 nanómetros (nm), que se situa na porção vermelha profunda do espectro visível. O Comprimento de Onda Dominante (λd) é especificado em 639 nm. A Largura a Meia Altura Espectral (Δλ) é de 20 nm, indicando a pureza espectral ou a estreiteza da banda de luz emitida. É especificada uma Proporção de Correspondência de Intensidade Luminosa de 2:1 (máxima), o que significa que a diferença de brilho entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de uma única unidade não deve exceder esta proporção, garantindo uniformidade visual.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites e condições de operação para uso fiável. As Classificações Absolutas Máximas estabelecem os limites: uma Dissipação de Potência máxima de 70 mW por segmento, uma Corrente Direta de Pico de 90 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10), e uma Corrente Direta Contínua máxima de 25 mA por segmento a 25°C, reduzindo linearmente a 0,33 mA/°C acima dessa temperatura. A Tensão Reversa máxima (VR) por segmento é de 5V. Sob condições normais de operação (IF=20mA), a Tensão Direta típica (VF) por segmento é de 2,6V, com um máximo de 5,2V. A Corrente Reversa (IR) é no máximo de 100 µA a VR=5V. Estes parâmetros são cruciais para projetar o circuito limitador de corrente e garantir que o LED não seja submetido a condições que possam causar falha prematura.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma Faixa de Temperatura de Operação de -35°C a +85°C e uma Faixa de Temperatura de Armazenamento idêntica. Esta ampla gama torna-o adequado para uso tanto em ambientes de consumo como industriais. Uma especificação de manuseamento crítica é a Temperatura Máxima de Soldadura de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida num ponto a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do componente. O cumprimento deste perfil de soldadura por refluxo é essencial para evitar danos térmicos nos chips LED, nas ligações internas e na embalagem plástica.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto refere-se a um processo de binning de produção, onde as unidades fabricadas são classificadas (agrupadas em bins) com base na sua saída luminosa medida numa corrente de teste padrão. Embora os códigos de bin específicos não sejam detalhados neste documento, tal sistema garante que os projetistas possam obter displays com níveis de brilho consistentes. Isto é particularmente importante em displays multi-dígitos ou produtos onde várias unidades são usadas lado a lado, pois evita variações perceptíveis na intensidade entre dígitos ou dispositivos individuais.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas", que são padrão para componentes LED. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto fornecido, estas curvas tipicamente ilustram a relação entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF), a relação entre a intensidade luminosa (Iv) e a corrente direta (IF), e a variação da intensidade luminosa com a temperatura ambiente. Estas curvas são inestimáveis para os projetistas. A curva VF-IF ajuda na seleção da tensão de acionamento e do resistor em série apropriados. A curva Iv-IF mostra como o brilho aumenta com a corrente, mas também destaca o ponto de retornos decrescentes e aumento de calor. A curva Iv-Ta demonstra o coeficiente de temperatura negativo dos LEDs, onde a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, informando decisões de gestão térmica.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Contorno

A embalagem é um display do tipo furo passante (DIP). Todas as dimensões críticas são fornecidas em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25 mm salvo indicação em contrário. A característica principal é a altura do dígito de 1,5 polegadas (38 mm), que define o tamanho físico do caráter exibido. O desenho detalha o layout dos segmentos (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) e a pegada geral do dispositivo numa placa de circuito impresso (PCB).

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O dispositivo tem uma configuração de 17 pinos. O Pino 1 é identificado como o ÂNODO COMUM. Este é um identificador de polaridade crítico; todos os outros pinos (2 a 17) são CÁTODOS para segmentos individuais ou o ponto decimal. O diagrama de circuito interno confirma uma configuração de ânodo comum, o que significa que todos os ânodos dos segmentos LED estão ligados internamente ao pino comum (Pino 1). Para acender um segmento, o pino do ânodo comum deve ser ligado a uma tensão positiva (através de um resistor limitador de corrente), e o pino do cátodo correspondente deve ser ligado ao terra (nível lógico baixo). A tabela de ligação de pinos mapeia explicitamente cada número de pino de cátodo ao seu segmento correspondente (ex.: Pino 2 = G1, Pino 3 = E, etc.). Um ponto decimal à direita também está integrado na embalagem.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A instrução de montagem primária diz respeito ao processo de soldadura. Como observado nas Classificações Absolutas Máximas, o componente pode suportar uma temperatura máxima de soldadura (refluxo) de 260°C por não mais de 3 segundos. Este é um perfil padrão para processos de soldadura por onda ou refluxo usando solda sem chumbo. É imperativo controlar o tempo e a temperatura durante a montagem para evitar que o invólucro plástico se deforme, descolore ou rache, e para proteger as ligações internas de fio e os dies semicondutores do stress térmico. A soldadura manual com ferro também deve ser realizada rapidamente e com calor controlado para evitar sobreaquecimento localizado.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

O número de peça específico é LTP-15801KD. O prefixo "LTP" provavelmente denota a família de produtos (display LED), "15801" pode indicar o tamanho de 1,5 polegadas e o tipo de 16 segmentos, e "KD" pode ser um sufixo que denota a cor (Vermelho Hiper) e talvez a configuração de ânodo comum. A ficha técnica não fornece detalhes sobre a embalagem a granel (ex.: tubos, bandejas ou bobinas) ou quantidades mínimas de encomenda. Para produção, seria necessário consultar as especificações de embalagem do fabricante ou distribuidor.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é adequado para aplicações que requerem um único dígito ou caráter altamente visível. Usos comuns incluem: medidores de painel para leituras de tensão, corrente ou temperatura; relógios ou temporizadores digitais; painéis de controlo industrial; equipamento de teste e medição; e eletrodomésticos como fornos micro-ondas ou amplificadores de áudio onde um único parâmetro é exibido.

8.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento:Um display de ânodo comum requer um driver de sumidouro de corrente. Cada cátodo de segmento deve ser ligado a um driver capaz de sumir a corrente necessária (ex.: 20mA) quando ativo. O ânodo comum é tipicamente ligado à alimentação positiva através de um resistor limitador de corrente. Alternativamente, pode ser usado um driver de corrente constante para melhor uniformidade de brilho e estabilidade com a temperatura.
Multiplexagem:Embora este seja um display de um dígito, o princípio aplica-se se forem usados múltiplos dígitos. Os segmentos de todos os dígitos podem ser ligados em paralelo, e o ânodo comum de cada dígito é acionado sequencialmente a uma alta frequência. Isto reduz significativamente o número de pinos de driver necessários.
Limitação de Corrente:Um resistor externo em série com o ânodo comum é obrigatório para definir a corrente direta. O valor do resistor é calculado como R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use o valor máximo para segurança), e IF é a corrente direta desejada (ex.: 20mA).
Ângulo de Visão:A ficha técnica afirma um "Ângulo de Visão Ampla", o que é benéfico para aplicações onde o display pode ser visto a partir de posições fora do eixo.

9. Comparação Técnica

O diferenciador chave do LTP-15801KD é o uso da tecnologia AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para a emissão Vermelha Hiper. Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos padrão GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), os LEDs AlInGaP oferecem uma eficiência luminosa significativamente maior, o que significa que produzem mais luz (mais mcd) para a mesma quantidade de corrente elétrica. Geralmente também têm melhor estabilidade térmica e maior tempo de vida operacional. O design de 16 segmentos, em oposição a um display de 7 segmentos mais simples, permite a representação de um conjunto de caracteres alfanuméricos mais completo (A-Z, 0-9 e alguns símbolos), aumentando a sua versatilidade em relação a displays puramente numéricos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre o Comprimento de Onda de Pico (650nm) e o Comprimento de Onda Dominante (639nm)?
R: O Comprimento de Onda de Pico é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem a sua intensidade máxima. O Comprimento de Onda Dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que produziria a mesma cor percebida que a saída real de espectro largo do LED. Para LEDs vermelhos, o comprimento de onda dominante é frequentemente ligeiramente mais curto que o comprimento de onda de pico.

P: Por que a corrente contínua máxima é 25mA mas a corrente pulsada de pico é 90mA?
R: A corrente contínua é limitada pela capacidade do dispositivo de dissipar calor. A 25mA, a dissipação de potência (VF * IF) está dentro do limite de 70mW. A corrente pulsada (90mA com ciclo de trabalho 1/10) permite um brilho instantâneo mais alto (uma vez que a intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente) porque a potência média ao longo do tempo é menor, evitando sobreaquecimento. A junção do LED tem tempo para arrefecer entre pulsos.

P: Como ligo este display a um microcontrolador?
R: Não pode ligar os 17 pinos diretamente a um MCU padrão devido ao número de pinos e limitações de corrente. Deve usar circuitos de driver externos. Uma abordagem comum é usar um CI driver de LED dedicado com sumidouros de corrente constante (como o MAX7219 ou similar) ou um conjunto de arrays de transístores (como o ULN2003) controlados pelos pinos GPIO do MCU. O driver trata do sumidouro de corrente para os cátodos, enquanto o ânodo comum é alimentado através de um resistor.

11. Caso de Uso Prático

Projetando um Voltímetro DC de Um Dígito:Uma aplicação prática é construir um voltímetro de 0-9,9V. O LTP-15801KD pode exibir o dígito das dezenas (0-9). Seria acionado por um microcontrolador (ex.: um Arduino ou PIC). O MCU lê uma tensão analógica através do seu ADC, escala-a e determina quais segmentos acender para formar o dígito correto. Os 16 segmentos permitem uma renderização clara dos números. O circuito de driver, como descrito acima, faz a interface entre as saídas digitais de baixa corrente do MCU e os requisitos de corrente mais alta do LED. A cor Vermelha Hiper proporciona excelente visibilidade. Deve ter-se cuidado no layout do PCB para colocar os resistores limitadores de corrente perto do display e garantir linhas de alimentação limpas para evitar que o ruído afete a leitura analógica.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um LED é um díodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua tensão direta característica (VF) é aplicada através do ânodo e do cátodo, os eletrões do material semicondutor tipo n recombinam-se com as lacunas do material tipo p na região ativa (a junção). Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela banda proibida do material semicondutor. O AlInGaP tem uma banda proibida que corresponde à luz vermelha/laranja/amarela. Neste display de 16 segmentos, múltiplos chips LED AlInGaP individuais são montados dentro da embalagem, cada um formando um segmento do caráter. Estão ligados eletricamente numa configuração de ânodo comum para um acionamento simplificado.

13. Tendências Tecnológicas

Embora displays de furo passante como o LTP-15801KD permaneçam relevantes para prototipagem, projetos de hobby e certas aplicações industriais, a tendência mais ampla na tecnologia de displays é para embalagens de dispositivo de montagem em superfície (SMD). Os LEDs SMD oferecem pegadas menores, perfis mais baixos e são mais adequados para montagem automatizada pick-and-place, reduzindo custos de fabrico. Para displays alfanuméricos, painéis de matriz de pontos (usando muitos LEDs menores numa grelha) tornaram-se mais prevalentes, pois oferecem maior flexibilidade na exibição de gráficos e um conjunto de caracteres mais amplo. Além disso, displays de LED orgânico (OLED) são agora comuns em eletrónica de consumo, oferecendo contraste, ângulos de visão e espessura superiores, embora difiram significativamente em tecnologia e aplicação dos displays de segmentos LED discretos. O próprio sistema de material AlInGaP representa um avanço em relação aos materiais LED mais antigos, oferecendo maior eficiência e fiabilidade.