Folha de Dados do Display LED LTP-4323JD - Altura do Dígito 0,4 Polegadas - Cor Vermelho Hiper - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-4323JD é um módulo de display alfanumérico de dois caracteres de alto desempenho, projetado para aplicações que exigem leituras numéricas e alfabéticas limitadas, claras, brilhantes e confiáveis. Sua tecnologia central é baseada no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), especificamente projetado para emitir luz no espectro Vermelho Hiper. Esta escolha de material, cultivado em um substrato não transparente de Arseneto de Gálio (GaAs), proporciona eficiência e brilho superiores para emissões vermelhas em comparação com tecnologias mais antigas. O dispositivo apresenta uma face cinza com segmentos brancos, oferecendo alto contraste para excelente legibilidade sob várias condições de iluminação. É categorizado por intensidade luminosa, garantindo desempenho consistente entre lotes de produção, e está disponível em um pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Compacto e Legível:Apresenta uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10,0 mm), tornando-o adequado para painéis com espaço limitado, mantendo excelente definição de caractere.
• Desempenho Óptico Superior:Oferece alto brilho, alto contraste e amplo ângulo de visão devido aos chips LED AlInGaP e ao design de segmento uniforme e contínuo.
• Eficiente em Energia:Possui baixos requisitos de potência, contribuindo para um menor consumo geral de energia do sistema.
• Flexibilidade de Projeto:Disponível em configuração de cátodo comum (conforme esta folha de dados), simplificando o projeto do circuito driver para muitos sistemas baseados em microcontrolador.
• Construção Robusta:Oferece confiabilidade de estado sólido com excelente aparência dos caracteres e é fácil de montar em placas de circuito impresso (PCBs) padrão.
• Conformidade Ambiental:Embalado como um componente sem chumbo, aderindo aos padrões ambientais modernos.

1.2 Aplicações Alvo e Mercado

Este display destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos comuns em vários setores. Aplicações típicas incluem painéis de instrumentação, equipamentos de teste e medição, sistemas de ponto de venda, interfaces de controle industrial, eletrodomésticos e dispositivos de comunicação. É projetado para aplicações onde é necessária indicação alfanumérica confiável, clara e brilhante. A folha de dados alerta explicitamente contra o uso deste componente comercial padrão em sistemas críticos de segurança (por exemplo, aviação, suporte à vida médico, controle de transporte) sem consulta prévia, destacando seu mercado principal em eletrônicos industriais e de consumo de uso geral.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

A seção a seguir fornece uma análise objetiva e detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo, conforme definido na folha de dados.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um único segmento LED sem risco de superaquecimento.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Esta corrente é permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) por breves períodos, não para operação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 5,2 mA.
• Faixa de Temperatura:A faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +85°C.
• Condição de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem a 260°C por 5 segundos, medido 1/16 de polegada (≈1,59 mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos e máximos/mínimos medidos sob condições de teste especificadas (Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa Média (Iv):Varia de 200 μcd (Mín) a 650 μcd (Máx), com um valor típico fornecido, testado em IF=1mA. Isto indica a saída de brilho.
• Tensão Direta por Segmento (VF):Tipicamente 2,6V, com um máximo especificado, em IF=20mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente para alcançar a corrente desejada em todas as unidades, considerando esta faixa de VF.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):650 nm. Este é o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta, definindo a cor \"Vermelho Hiper\".
• Comprimento de Onda Dominante (λd):639 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para corresponder à cor da luz, crucial para a especificação de cor.
• Largura de Meia Espectral (Δλ):20 nm. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 100 μA em VR=5V. A folha de dados observa fortemente que esta condição de tensão reversa é apenas para fins de teste e o dispositivo não pode operar continuamente sob polarização reversa.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa:2:1 máximo para segmentos dentro da mesma \"área de luz similar\". Isto especifica a variação de brilho permitida entre segmentos em um caractere.
• Interferência (Crosstalk):Especificado como ≤ 2,5%, referindo-se à interferência óptica indesejada entre segmentos adjacentes.

3. Sistema de Categorização e Binning

O LTP-4323JD emprega um sistema de categorização para intensidade luminosa. Isto significa que as unidades são testadas e classificadas em diferentes bins de desempenho com base em sua saída de luz medida. A marcação do módulo inclui um identificador \"Z: CÓDIGO BIN\". Isto permite que os projetistas selecionem displays com níveis de brilho consistentes para uma aparência uniforme em aplicações com múltiplas unidades. A folha de dados não detalha os valores específicos do código bin ou as faixas de intensidade associadas a cada código, que normalmente seriam definidos em um documento de binning separado ou acordados durante a compra.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência às \"Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas\". Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, tais curvas normalmente incluem:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação não linear, crítica para projetar drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, muitas vezes tornando-se sublinear em correntes mais altas devido a efeitos de aquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura aumenta, o que é vital para aplicações em ambientes não controlados climaticamente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em 650nm e a meia largura de 20nm.

Estas curvas são essenciais para entender o comportamento do dispositivo sob condições não padrão (correntes, temperaturas diferentes) e para otimizar o projeto para eficiência e longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O display possui um padrão de encapsulamento duplo em linha (DIP). Notas dimensionais principais incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de 0,4 mm.
• Limites de qualidade específicos são definidos para material estranho nos segmentos (≤10 mils), contaminação por tinta (≤20 mils), curvatura do refletor (≤1/100 do seu comprimento) e bolhas no segmento (≤10 mils).
• O diâmetro recomendado do furo na PCB para os terminais é Ø1,30mm.

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O dispositivo possui 20 pinos. O diagrama de circuito interno e a tabela de conexão de pinos mostram que é um tipo decátodo comumpara este número de peça específico (LTP-4323JD). Cada segmento (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, DP) tem seu próprio pino de ânodo. Os dois caracteres compartilham pinos de cátodo comum (Pino 4 para Caractere 1, Pino 10 para Caractere 2). O Pino 14 é listado como \"Sem Conexão\". A identificação correta dos pinos de cátodo comum é crucial para o projeto adequado do circuito para drenar a corrente corretamente.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem Automatizada

Para soldagem por onda ou refusão, a condição é especificada como 260°C por 5 segundos, medido 1,59mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento do componente. A temperatura do corpo do componente durante a montagem não deve exceder a classificação máxima de temperatura.

.2 Manual Soldering Instructions

Para soldagem manual, a ponta do ferro deve ser aplicada 1,59mm abaixo do plano de assentamento. O tempo de soldagem deve ser de até 5 segundos a uma temperatura de 350°C ±30°C. Exceder estes limites de tempo ou temperatura pode danificar as ligações internas dos fios ou os chips LED.

7. Testes de Confiabilidade

O dispositivo passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade baseados em padrões militares (MIL-STD), industriais japoneses (JIS) e internos. Estes testes validam sua robustez e longevidade:

• Teste de Vida Operacional (RTOL):1000 horas de operação contínua na corrente máxima nominal para testar degradação luminosa de longo prazo e falhas.
• Testes de Estresse Ambiental:Inclui Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (500 hrs a 65°C/90-95% UR), Armazenamento em Alta Temperatura (1000 hrs a 105°C) e Armazenamento em Baixa Temperatura (1000 hrs a -35°C).
• Ciclagem Térmica & Choque Térmico:Ciclagem de Temperatura (30 ciclos entre -35°C e 105°C) e Choque Térmico (30 ciclos entre -35°C e 105°C com transições rápidas) para testar falhas mecânicas devido a incompatibilidades no coeficiente de expansão térmica (CET).
• Testes de Soldabilidade:Resistência à Soldagem (10 seg a 260°C) e Soldabilidade (5 seg a 245°C) garantem que os terminais possam suportar os processos de montagem.

8. Notas de Aplicação Críticas e Considerações de Projeto

8.1 Avisos de Projeto e Implementação

• Corrente de Acionamento e Gerenciamento Térmico:Exceder a corrente direta contínua recomendada ou a temperatura de operação acelerará a degradação da saída de luz (depreciação de lúmens) e pode levar a falhas catastróficas prematuras. A curva linear de redução de corrente deve ser respeitada.
• Proteção do Circuito:O circuito de acionamento deve incorporar proteção contra tensões reversas e transientes de tensão durante as sequências de ligar ou desligar, pois os LEDs têm baixas tensões de ruptura reversa.
• Acionamento por Corrente Constante:Este é o método recomendado para acionar LEDs. Garante brilho consistente entre unidades e com variações de temperatura, pois compensa o coeficiente de temperatura negativo da tensão direta do LED.
• Consideração da Tensão Direta:A fonte de alimentação ou circuito driver deve ser projetado para acomodar toda a faixa de tensão direta (VF, tip. 2,6V, máx. conforme especificação) para garantir que a corrente de acionamento alvo seja entregue a todos os segmentos sob todas as condições.

8.2 Conceitos de Circuito de Aplicação Típico

Para um display de cátodo comum como o LTP-4323JD, um esquema de multiplexação típico é frequentemente usado para controlar os 16 segmentos entre dois caracteres. Os pinos de cátodo comum (4 e 10) seriam alternados para o terra sequencialmente (por exemplo, por um transistor), enquanto os pinos de ânodo do segmento apropriado são ativados em nível alto (com resistores limitadores de corrente ou um CI driver de corrente constante) para iluminar os segmentos desejados para aquele caractere. Isto reduz o número necessário de pinos de I/O do microcontrolador. O projeto deve garantir que a corrente de pico por segmento durante o pulso multiplexado não exceda a classificação absoluta máxima, e que a corrente média ao longo do tempo atinja o nível de brilho desejado.

9. Vantagens Comparativas e Contexto Tecnológico

O uso da tecnologia AlInGaP para LEDs vermelhos representa um avanço significativo em relação a tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Arseneto de Gálio (GaAsP). O AlInGaP oferece uma eficiência quântica externa substancialmente maior, resultando em uma saída mais brilhante para a mesma corrente de entrada. A emissão \"Vermelho Hiper\" (pico de 650nm) também é visualmente mais distinta e pode oferecer melhor desempenho em aplicações onde o display pode ser visualizado através de filtros ou sob luz solar ambiente. O design de face cinza/segmento branco maximiza o contraste. Comparado aos displays simples de 7 segmentos, o formato de 16 segmentos permite uma representação mais completa do alfabeto (embora limitada), aumentando a utilidade do dispositivo em aplicações que requerem mensagens de texto curtas junto com números.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display diretamente com um pino de microcontrolador de 5V?

R: Não. A tensão direta típica é de 2,6V, mas um resistor limitador de corrente em série é sempre necessário para definir a corrente correta (por exemplo, 20mA). Usar apenas um pino de 5V causaria corrente excessiva e destruiria o segmento LED. Calcule o valor do resistor usando R = (Vcc - Vf) / If.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (650nm) é o pico físico do espectro de luz emitido. O comprimento de onda dominante (639nm) é o ponto de cor percebido pelo olho humano, que pode diferir devido à forma do espectro de emissão. Ambos são importantes para especificação.

P: Por que o acionamento por corrente constante é recomendado em vez de tensão constante?

R: A tensão direta (Vf) de um LED diminui à medida que a temperatura aumenta. Com uma fonte de tensão constante, isto faria com que a corrente aumentasse, levando a mais aquecimento e fuga térmica. Uma fonte de corrente constante mantém uma corrente estável independentemente das variações de Vf, garantindo brilho estável e protegendo o LED.

P: Como interpreto a \"Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa\" de 2:1?

R: Isto significa que o segmento mais brilhante em uma \"área de luz similar\" definida (provavelmente dentro de um caractere) não será mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais fraco nessa mesma área. É uma medida de uniformidade.

11. Exemplo Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando uma leitura de voltímetro simples de dois dígitos.O LTP-4323JD seria ideal. O ADC do microcontrolador lê uma tensão, converte-a para um número decimal e aciona o display. O firmware lidaria com a multiplexação: ele define o padrão de segmentos para o dígito das dezenas nas linhas de ânodo, coloca o cátodo comum Pino 4 no terra por um curto período (por exemplo, 5ms), depois define o padrão de segmentos para o dígito das unidades e coloca o cátodo comum Pino 10 no terra pelo mesmo período, repetindo rapidamente. A persistência da visão cria a ilusão de ambos os dígitos estarem ligados continuamente. É necessário um cálculo cuidadoso dos resistores limitadores de corrente com base na tensão de alimentação e na corrente média de segmento desejada (considerando o ciclo de trabalho da multiplexação). O projeto deve incluir diodos de proteção se o circuito de acionamento puder submeter os LEDs a tensão reversa.

12. Princípio de Operação

O dispositivo opera no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limite de ligação do diodo é aplicada, elétrons da camada de AlInGaP tipo n se recombinam com buracos da camada tipo p. Este evento de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga da rede cristalina de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, na região vermelha em torno de 650 nm. O substrato não transparente de GaAs absorve qualquer luz emitida para baixo, melhorando a eficiência geral ao refleti-la para cima. Cada segmento no display contém um ou mais desses chips LED microscópicos.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Os LEDs baseados em AlInGaP representam uma tecnologia madura e altamente otimizada para emissões âmbar, vermelha e vermelho hiper. Embora materiais mais novos como o Nitreto de Gálio (GaN) dominem os mercados de LED azul, verde e branco, o AlInGaP permanece o líder em eficiência para comprimentos de onda mais longos. As tendências atuais em tecnologia de display focam na miniaturização (dígitos menores que 0,4 polegadas), maior densidade de pixels (avançando para matriz de pontos ou OLED para gráficos completos) e eficiência aprimorada (correntes de acionamento mais baixas para o mesmo brilho). No entanto, para indicadores alfanuméricos dedicados, de alta confiabilidade e alto brilho em ambientes severos (ampla faixa de temperatura), displays LED segmentados como o LTP-4323JD continuam sendo uma solução robusta e econômica. Desenvolvimentos futuros podem envolver a integração de eletrônica de acionamento diretamente no pacote ou o refinamento adicional do pacote para um gerenciamento térmico ainda melhor.