Ficha Técnica do Display LED Alfanumérico de 17 Segmentos LTP-22801JF - Altura do Dígito de 2,24 Polegadas - Laranja Amarelo AlInGaP - Tensão Direta de 5,2V - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTP-22801JF é um módulo de display alfanumérico de alto desempenho e um único dígito, projetado para aplicações que exigem apresentação de caracteres nítida, brilhante e confiável. Sua função principal é exibir caracteres alfanuméricos (letras A-Z, números 0-9 e alguns símbolos) usando uma configuração de 17 segmentos, oferecendo maior flexibilidade do que os displays tradicionais de 7 segmentos.

A vantagem central deste dispositivo reside no uso do material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips LED, especificamente na cor Laranja Amarelo. A tecnologia AlInGaP é renomada por sua alta eficiência luminosa e excelente desempenho no espectro de cores âmbar a vermelho. O display possui face preta com segmentos brancos, o que proporciona um alto contraste para legibilidade ideal mesmo em diversas condições de iluminação ambiente. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção.

O mercado-alvo inclui painéis de controle industrial, equipamentos de teste e medição, dispositivos médicos, instrumentação e qualquer sistema embarcado onde um único dígito altamente legível seja necessário para indicação de status, leitura de dados ou feedback da interface do usuário.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. Em uma corrente de teste padrão de 20mA por segmento e uma temperatura ambiente de 25°C, o dispositivo oferece uma intensidade luminosa média típica de 41,6 milicandelas (mcd). Quando acionado com uma corrente maior de 40mA, esse valor aumenta para um típico de 72,8 mcd, demonstrando boa linearidade na saída de luz com a corrente.

As características de cor são definidas por comprimentos de onda específicos. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 611 nanômetros (nm), posicionando-o firmemente na região laranja-amarela do espectro visível. O comprimento de onda dominante (λd), que se correlaciona mais de perto com a cor percebida, é tipicamente 605 nm. A meia-largura espectral (Δλ) é de 17 nm, indicando uma cor relativamente pura e saturada com dispersão espectral mínima. A correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada com uma razão máxima de 2:1, garantindo aparência uniforme no caractere.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites e condições de operação do display. As especificações absolutas máximas fornecem os limites além dos quais danos permanentes podem ocorrer. A corrente direta máxima contínua por segmento é de 24 mA, com um fator de derating linear de 0,31 mA/°C acima de 25°C. Para operação pulsada com ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 1,0ms, a corrente direta de pico pode atingir 60 mA por segmento. A dissipação de potência máxima por segmento é de 134 mW em operação contínua.

Sob condições típicas de operação (IF=20mA), a tensão direta (VF) por segmento varia de um mínimo de 4,1V a um máximo de 5,2V, com um valor típico esperado dentro desta faixa. Esta tensão direta relativamente mais alta é característica dos LEDs AlInGaP. A tensão reversa máxima (VR) que pode ser aplicada por segmento é de 10V, com uma corrente reversa (IR) máxima de 100 µA sob essa condição.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C, tornando-o adequado para uma grande variedade de ambientes, desde câmaras frias industriais até equipamentos próximos a fontes de calor. A faixa de temperatura de armazenamento é idêntica. Um parâmetro crítico para montagem é a classificação de temperatura de solda: o dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de soldagem de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida em um ponto 1,6mm abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. Esta informação é vital para definir perfis de soldagem por refluxo durante a montagem da PCB.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões Físicas e Contorno

O display possui uma altura de dígito de 2,24 polegadas (57,0 mm), o que o classifica como um display de grande formato para visualização clara à distância. As dimensões do encapsulamento são fornecidas em um desenho detalhado. Todas as dimensões críticas são especificadas em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Os engenheiros devem consultar este desenho para um projeto preciso da área de montagem na PCB, garantindo folga e alinhamento adequados.

3.2 Configuração dos Pinos e Diagrama de Circuito

O LTP-22801JF é um dispositivo de ânodo comum. Ele possui 19 pinos em uma configuração de fileira única. O diagrama de circuito interno revela que os 17 segmentos (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) e o ponto decimal (DP) são LEDs individuais. Os pinos de ânodo comum (pino 1 e pino 11) são conectados internamente, fornecendo dois pontos para conectar a tensão de alimentação positiva, o que pode auxiliar na distribuição de corrente e no layout da PCB. Cada cátodo de segmento tem seu próprio pino dedicado (pinos 2-10, 12-19). Esta configuração permite o controle de multiplexação individual de cada segmento.

4. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

4.1 Acionamento do Display

Como um display de ânodo comum, os ânodos (pinos 1 e 11) devem ser conectados à tensão de alimentação positiva através de um esquema de limitação de corrente. Cada pino de cátodo deve ser acionado individualmente, tipicamente por um pino de porta de microcontrolador ou um CI driver dedicado (como um registrador de deslocamento ou driver de segmento). O driver deve ser capaz de drenar a corrente de segmento necessária quando ativado (cátodo colocado em nível baixo). A tensão direta (4,1V-5,2V) deve ser considerada ao selecionar os níveis de tensão lógica e os CIs drivers; sistemas de 5V são comumente usados.

Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada segmento ou, mais comumente, para cada nó de ânodo comum se multiplexado. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: 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). Usar o VF máximo garante consistência de brilho mesmo com variações do dispositivo.

4.2 Considerações sobre Multiplexação

Para aplicações com múltiplos dígitos ou para reduzir a contagem de pinos do microcontrolador, este display de dígito único pode ser integrado em uma matriz multiplexada. Em uma configuração multiplexada, os ânodos comuns de múltiplos dígitos são conectados juntos (ânodo do dígito 1, ânodo do dígito 2, etc.), e os cátodos de segmento correspondentes também são conectados juntos (todos os segmentos 'A', todos os segmentos 'B', etc.). Os dígitos são iluminados um de cada vez em rápida sucessão. Ao multiplexar, a classificação de corrente de pico pulsada (60mA com ciclo de 1/10) torna-se relevante. A corrente média não deve exceder a classificação contínua, então a corrente de pulso pode ser maior. Por exemplo, acionar a 40mA com um ciclo de trabalho de 1/4 resulta em uma corrente média de 10mA.

4.3 Gerenciamento Térmico e Layout da PCB

Embora a dissipação de potência individual de cada segmento seja baixa, a potência total para um dígito totalmente aceso (todos os 17 segmentos + DP a 20mA e ~4,5V) pode se aproximar de 1,5W. Uma área de cobre adequada na PCB e possivelmente vias térmicas sob o encapsulamento podem ser necessárias para dissipar calor, especialmente em altas temperaturas ambientes ou quando acionado com correntes mais altas. Garantir uma boa solda em todos os pinos também é crucial para a condução térmica para longe dos chips LED.

5. Análise de Desempenho e Curvas

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas e ópticas, que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tais dispositivos geralmente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. Geralmente é linear em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Mostra a relação exponencial, confirmando a faixa VF especificada na tabela.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Para LEDs AlInGaP, a intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva é crítica para aplicações que operam em toda a faixa de temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade vs. comprimento de onda, mostrando o pico em ~611nm e a meia-largura.

Os projetistas devem usar essas curvas para prever o desempenho em sua aplicação específica, considerando os efeitos das variações de temperatura e corrente de acionamento.

6. Comparação e Contexto Tecnológico

6.1 AlInGaP vs. Outras Tecnologias LED

O uso de AlInGaP em um substrato GaAs não transparente é um diferencial chave. Comparado às tecnologias mais antigas GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior e melhor estabilidade térmica na faixa âmbar-vermelho. Comparado aos LEDs brancos convertidos por fósforo usados em alguns displays, o AlInGaP fornece uma cor pura e saturada sem a complexidade e perda de eficiência da conversão por fósforo, resultando em maior contraste e potencialmente maior vida útil.

6.2 Display de 17 Segmentos vs. 7 Segmentos e Matriz de Pontos

Um display de 17 segmentos (às vezes chamado de display "starburst") situa-se entre um display de 7 segmentos e um display de matriz de pontos completo. Ele pode exibir uma gama muito mais ampla de caracteres alfanuméricos de forma mais legível do que um display de 7 segmentos (ex.: distinguir 'S' de '5', exibir 'M', 'W', 'K' corretamente) enquanto requer muito menos linhas de controle e sendo mais simples de acionar do que um painel de matriz de pontos de alta resolução. O LTP-22801JF é uma solução ideal quando a aplicação requer um conjunto limitado de caracteres claros e distintos em um único dígito grande.

7. Perguntas Frequentes (FAQ)

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

R: Não, não diretamente. A tensão direta típica (4,1V-5,2V) é maior que 3,3V. Você precisaria de uma tensão de alimentação de pelo menos 5V para o lado do LED. Os sinais de controle do microcontrolador de 3,3V para os drivers de cátodo precisariam ser convertidos de nível se os drivers exigirem entradas lógicas altas de 5V, ou você deve usar drivers compatíveis com lógica de 3,3V.

P: Por que existem dois pinos de ânodo comum?

R: Os dois pinos de ânodo conectados internamente (1 e 11) permitem flexibilidade no roteamento da PCB e ajudam a distribuir a corrente total do ânodo, que pode ser significativa quando todos os segmentos estão acesos. Recomenda-se conectar ambos à alimentação.

P: Qual é o propósito da razão de correspondência de intensidade luminosa?

R: Esta razão (máx. 2:1) garante que o segmento mais fraco em um dispositivo não será menos da metade do brilho do segmento mais brilhante nas mesmas condições. Isso garante uniformidade visual no caractere, evitando que alguns segmentos pareçam visivelmente mais fracos que outros.

P: Como eu crio caracteres?

R: Você precisa de um mapa de caracteres ou tabela de fontes no código do seu microcontrolador. Esta é uma tabela de consulta que define, para cada caractere alfanumérico que você deseja exibir, qual combinação dos 17 segmentos (e DP) precisa ser ligada (cátodo colocado em nível baixo) quando o ânodo comum está em nível alto.

8. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Um Display de Temporizador Digital.Um único LTP-22801JF pode ser usado para mostrar o dígito dos segundos em um grande temporizador de contagem regressiva. O microcontrolador percorreria a exibição dos números de 9 até 0. O projeto envolveria: 1) Fornecer uma alimentação estável de 5V. 2) Colocar um único resistor limitador de corrente na linha do ânodo comum (pinos 1 e 11). 3) Conectar cada um dos 18 pinos de cátodo (17 segmentos + DP) a um pino individual de um microcontrolador ou, mais eficientemente, às saídas de dois registradores de deslocamento serial-in/parallel-out de 8 bits para economizar pinos de I/O. 4) Programar o microcontrolador com os padrões de segmento para os dígitos 0-9 e potencialmente dois pontos ou outro símbolo usando o DP. O alto brilho e o grande tamanho do dígito garantem que o tempo seja visível à distância.