Ficha Técnica do Display LED LTP-3862JF - Dígito de 0,3 Polegadas - Laranja Amarelo AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-3862JF é um módulo de display de díodo emissor de luz (LED) alfanumérico de dois dígitos e 17 segmentos. A sua função principal é fornecer uma saída de caracteres numéricos e alfabéticos limitados, clara e de alta visibilidade, em dispositivos eletrónicos. A tecnologia central baseia-se no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), especificamente concebido para emitir luz no espectro de comprimento de onda laranja-amarelo. Este dispositivo é categorizado como um display de ânodo comum multiplexado, o que significa que os ânodos de cada dígito estão ligados internamente para simplificar o circuito de acionamento quando se utilizam técnicas de multiplexagem por divisão de tempo.

O display apresenta uma face preta com contornos de segmentos brancos, o que aumenta significativamente o contraste e a legibilidade ao minimizar a luz ambiente refletida nas áreas não iluminadas. A altura do dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm) estabelece um equilíbrio entre ser suficientemente grande para uma visualização clara a uma distância moderada e suficientemente compacta para integração em painéis e instrumentos com espaço limitado.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido em condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. O parâmetro chave, Intensidade Luminosa Média (I_V), é especificado com um mínimo de 320 µcd, um valor típico de 800 µcd, e sem máximo declarado, quando acionado a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Isto indica uma saída brilhante adequada para ambientes interiores e muitos ambientes bem iluminados. A relação de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada com um máximo de 2:1, garantindo um brilho uniforme em todo o display para uma aparência consistente.

As características espectrais estão centradas na região laranja-amarela. O Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p) é tipicamente 611 nm, enquanto o Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é tipicamente 605 nm, medido a I_F=20mA. A Largura a Meia Altura Espectral (Δλ) é tipicamente 17 nm, descrevendo a banda estreita da luz emitida, o que é característico da tecnologia AlInGaP e contribui para uma cor saturada e pura.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

As Especificações Absolutas Máximas definem os limites operacionais além dos quais pode ocorrer dano permanente. A Corrente Direta Contínua por segmento é classificada em 25 mA, com um fator de derating de 0,33 mA/°C acima de 25°C. Este derating é crucial para a gestão térmica, uma vez que exceder a temperatura máxima da junção pode degradar o desempenho e a vida útil. A Corrente Direta de Pico por segmento, para operação pulsada (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms), é superior, de 60 mA, permitindo uma sobrecarga breve para alcançar um pico de brilho mais elevado em aplicações multiplexadas.

A Dissipação de Potência por segmento está limitada a 70 mW. A Tensão Direta por segmento (V_F) varia de 2,0V (mín.) a 2,6V (máx.) a I_F=20mA. Os projetistas devem ter em conta esta queda de tensão ao calcular os valores das resistências limitadoras de corrente em série. A classificação de Tensão Reversa é modesta, de 5V, destacando a necessidade de um design de circuito adequado para evitar polarização inversa acidental. A Corrente Reversa (I_R) é especificada com um máximo de 100 µA a V_R=5V.

3. Informação Mecânica e de Embalagem

O dispositivo está conforme com a pegada padrão de embalagem LED de dois dígitos e 17 segmentos. O desenho dimensional fornecido especifica o layout físico exato, incluindo o comprimento, largura e altura totais, bem como o espaçamento e diâmetro precisos dos 20 pinos. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. A pinagem está disposta numa única fila ao longo da borda inferior da embalagem. O plano de assento e a geometria recomendada da almofada de solda também são tipicamente indicados para orientar o layout da PCB para uma fixação mecânica e soldadura fiáveis.

3.1 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O display tem 20 pinos. O diagrama do circuito interno revela uma configuração de ânodo comum multiplexado. O Pino 4 é o Ânodo Comum para o Dígito 1, e o Pino 10 é o Ânodo Comum para o Dígito 2. Todos os outros pinos (1-3, 5-9, 11-13, 15-20) estão ligados aos cátodos de segmentos específicos (identificados de A a U, DP, e outros conforme a convenção de nomenclatura de segmentos). O Pino 14 é indicado como "Sem Ligação" (N/C). Esta pinagem é essencial para projetar o circuito de acionamento correto, que deve energizar sequencialmente o ânodo comum de cada dígito enquanto drena corrente através dos pinos de cátodo de segmento apropriados para formar o caráter desejado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

As curvas de desempenho típicas ilustram graficamente a relação entre parâmetros chave em condições variáveis. Embora sejam referenciadas curvas específicas, estas geralmente incluem:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva não linear mostra como V_Faumenta com I_F. É crítica para determinar o ponto de operação e o valor da resistência limitadora de corrente necessária para alcançar um nível de brilho desejado sem exceder a classificação de corrente máxima.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Esta curva demonstra a saída de luz relativa em função da corrente de acionamento. É tipicamente sub-linear, o que significa que a eficiência (lúmens por watt) pode diminuir a correntes muito elevadas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Para LEDs AlInGaP, a intensidade luminosa geralmente diminui com o aumento da temperatura, o que deve ser considerado em projetos para ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico característico próximo de 611 nm e a meia largura estreita.

5. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A ficha técnica especifica parâmetros críticos de soldadura para prevenir danos térmicos nos chips LED e na embalagem de epóxi. A temperatura máxima de soldadura permitida é definida como 260°C medida a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assento do componente. O tempo de exposição a esta temperatura não deve exceder 3 segundos. Estes parâmetros estão alinhados com perfis típicos de soldadura por refluxo por infravermelhos ou convecção. É imperativo seguir estas diretrizes para evitar comprometer as ligações internas por fio, degradar o material de epóxi ou induzir tensão térmica que possa levar a uma falha prematura. Condições de armazenamento adequadas também são implícitas, tipicamente num ambiente seco e antiestático para prevenir absorção de humidade e danos por descarga eletrostática.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é bem adequado para aplicações que requerem leituras numéricas compactas e de baixo consumo. Usos comuns incluem:

• Equipamento de teste e medição (multímetros, contadores de frequência).
• Eletrónica de consumo (amplificadores de áudio, rádios-despertador, displays de eletrodomésticos).
• Painéis de controlo industrial (indicadores de processo, displays de temporizadores).
• Dispositivos automóveis do mercado de reposição (monitores de tensão, medidores simples).

A cor laranja-amarela oferece excelente visibilidade e menor fadiga ocular em condições de iluminação variadas, comparativamente a algumas outras cores.

6.2 Considerações de Projeto e Circuito de Acionamento

Projetar com o LTP-3862JF requer atenção a várias áreas chave:

1. Limitação de Corrente:Resistências externas são obrigatórias para cada cátodo de segmento ou ânodo de dígito (dependendo da topologia do acionador) para definir a corrente de operação. O valor da resistência (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_FONTE- V_F- V_{SAT_ACIONADOR}) / I_F. Utilize o V_Fmáximo da ficha técnica para um projeto conservador.
2. Acionadores de Multiplexagem:Para controlar 34 segmentos (17 por dígito x 2) com apenas 20 pinos, é utilizado um esquema de acionamento multiplexado. Isto requer um microcontrolador ou um CI acionador de display dedicado capaz de fornecer/drenar corrente suficiente e fornecer o timing de multiplexagem correto. O acionador deve alternar entre ativar o Dígito 1 e o Dígito 2 a uma frequência suficientemente alta para evitar cintilação visível (tipicamente >60 Hz).
3. Gestão Térmica:Certifique-se de que a dissipação de potência média por segmento, especialmente quando acionado a correntes mais elevadas ou em temperaturas ambientes elevadas, não excede a classificação de 70 mW. Pode ser necessária uma área de cobre adequada na PCB ou ventilação.
4. Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas a posição de montagem no painel frontal deve ser considerada para alinhar o cone de visão ótimo com a linha de visão típica do utilizador.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTP-3862JF derivam do seu sistema de material AlInGaP e do design específico da embalagem.

• vs. LEDs Tradicionais de GaAsP ou GaP:A tecnologia AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente mais elevada e melhor estabilidade térmica, resultando numa saída mais brilhante e consistente. A cor laranja-amarelo do AlInGaP também é mais saturada e pura comparativamente a tecnologias mais antigas.
• vs. LEDs Vermelhos Padrão:A emissão laranja-amarela proporciona uma acuidade visual e legibilidade superiores em muitos ambientes e pode ser preferida para certos requisitos estéticos ou funcionais.
• vs. Displays Maiores ou Menores:A altura do dígito de 0,3 polegadas posiciona-o entre displays mais pequenos e densos e displays maiores para visualização a longo alcance. É um tamanho comum para instrumentação de bancada e portátil.
• vs. Configurações de Cátodo Comum:A configuração de ânodo comum é frequentemente preferida ao interligar com portas de microcontrolador configuradas como drenos de corrente (acionadores ativos em nível baixo), o que é uma configuração comum.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com uma corrente DC constante sem multiplexagem?

R: Sim, mas é ineficiente em termos de utilização de pinos. Precisaria de ligar todos os cátodos de segmento para ambos os dígitos de forma independente, exigindo muito mais linhas de I/O. A multiplexagem é o método padrão e recomendado.

P: Qual é o propósito da especificação "Relação de Correspondência de Intensidade Luminosa"?

R: Garante que a diferença de brilho entre o segmento mais escuro e o mais brilhante no mesmo display não excederá uma relação de 2:1. Isto assegura uniformidade visual, impedindo que alguns segmentos pareçam visivelmente mais escuros do que outros.

P: A Corrente Direta de Pico é 60mA, mas a Contínua é apenas 25mA. Posso usar 60mA continuamente?

R: Absolutamente não. A classificação de 60mA é para pulsos muito curtos (0,1ms) a um baixo ciclo de trabalho (10%). Exceder a classificação de corrente contínua causará aquecimento excessivo, levando a degradação luminosa rápida e potencial falha catastrófica.

P: Como calculo a resistência limitadora de corrente necessária para um projeto multiplexado?

R: Num projeto multiplexado com um ciclo de trabalho de 1/2 (para dois dígitos), para alcançar uma corrente média efetiva de I_{F_media}, tipicamente definiria a corrente de pico durante o intervalo de tempo ativo para 2 * I_{F_media}. Depois calcule a resistência usando a corrente de pico e a tensão da fonte. Por exemplo, para um alvo médio de 10mA por segmento, use um pico de 20mA no cálculo: R = (V_CC- V_F) / 0,020A.

9. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar uma Leitura de Voltímetro Simples de Dois Dígitos.

Um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) mede uma tensão (0-99V escalonada para 0-5V). O firmware converte o valor digital para dois dígitos decimais. Usando uma rotina de multiplexagem, o microcontrolador:

1. Ativa o ânodo comum para o Dígito 1 (coloca o pino em nível alto ou liga-o a V_CCatravés de um transistor).
2. Define o padrão apropriado nas linhas de cátodo de segmento (drenando corrente para terra) para exibir o dígito das "dezenas".
3. Mantém este estado por um curto período (ex.: 5ms).
4. Desativa o Dígito 1 e ativa o ânodo comum para o Dígito 2.
5. Define o padrão de segmentos para o dígito das "unidades" (e opcionalmente o ponto decimal, Pino 5).
6. Mantém por 5ms, depois repete o ciclo. O período total de 10ms resulta numa taxa de atualização de 100 Hz, eliminando a cintilação.

Resistências limitadoras de corrente são colocadas em série com cada linha de cátodo de segmento. A fonte de alimentação deve ser regulada para garantir brilho consistente.

10. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTP-3862JF opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. O material ativo é o AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o potencial intrínseco da junção (aproximadamente 2,0-2,6V) é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados através da junção. Estes portadores de carga recombinam-se na região ativa, libertando energia sob a forma de fotões. A energia específica da banda proibida da liga AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso está na gama laranja-amarelo (605-611 nm). Cada segmento do display contém um ou mais destes minúsculos chips LED. A face preta absorve a luz dispersa, enquanto os contornos brancos dos segmentos ajudam a difundir a luz emitida uniformemente pela área do segmento.

11. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora tecnologias de display mais recentes, como LEDs orgânicos (OLEDs) e LCDs de matriz de pontos de alta resolução, sejam prevalentes na eletrónica de consumo, displays de segmentos LED discretos como o LTP-3862JF permanecem altamente relevantes em nichos específicos industriais, automóveis e de instrumentação. As suas vantagens incluem extrema fiabilidade, ampla gama de temperaturas de operação, alto brilho, baixo custo para leituras numéricas simples e facilidade de interface. A tendência dentro deste segmento é para materiais de maior eficiência (como AlInGaP melhorado e InGaN para outras cores), tensões de operação mais baixas e potencialmente circuitos acionadores integrados dentro da embalagem. Os princípios fundamentais de projeto e multiplexagem, no entanto, permanecem estáveis e amplamente compreendidos, garantindo a longevidade de tais componentes nas bibliotecas de projeto de engenharia.