Folha de Dados Técnicos do Display LED LTC-2623JF - Dígito de 0,28 Polegadas - Laranja Amarelo AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 70mW

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2623JF é um módulo de display de sete segmentos quádruplo de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem leitura numérica clara. Sua função principal é fornecer uma saída numérica visual em dispositivos eletrônicos. A tecnologia central por trás deste display é o uso do material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips LED, que são montados sobre um substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs). Esta escolha específica de material é crucial para alcançar a cor de emissão característica Laranja Amarelo do dispositivo, com alta eficiência e brilho. O display apresenta face cinza e segmentos brancos, uma combinação projetada para maximizar o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Ele é categorizado com base na intensidade luminosa, permitindo consistência na seleção de lotes de produção.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O dispositivo oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para uma gama de aplicações profissionais e industriais. Seu baixo consumo de energia é um benefício significativo para dispositivos operados por bateria ou com consciência energética. A excelente aparência dos caracteres, alto brilho e alto contraste garantem que os números exibidos sejam facilmente legíveis à distância e sob luz ambiente. Um amplo ângulo de visão expande a usabilidade do dispositivo, permitindo que seja lido de várias posições sem perda significativa de nitidez. A confiabilidade de estado sólido inerente à tecnologia LED se traduz em longa vida operacional e resistência a choques e vibrações em comparação com tipos de display mecânicos ou outros. Os mercados-alvo primários para este display incluem painéis de instrumentação, equipamentos de teste e medição, sistemas de controle industrial, dispositivos médicos e eletrônicos de consumo onde é necessário um display numérico confiável, claro e eficiente.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

A folha de dados fornece um conjunto abrangente de parâmetros elétricos e ópticos que definem os limites operacionais e o desempenho do display LTC-2623JF. Compreender estes parâmetros é essencial para o projeto adequado do circuito e para garantir a confiabilidade a longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a quantidade máxima de potência que pode ser dissipada com segurança na forma de calor por um segmento LED individual sob operação DC contínua. Exceder este limite corre o risco de dano térmico à junção semicondutora.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA. Esta especificação aplica-se sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. Permite breves períodos de corrente mais alta para alcançar picos momentâneos de brilho, útil para esquemas de multiplexação.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta é a corrente máxima recomendada para operação contínua à temperatura ambiente. A folha de dados especifica um fator de derating de 0,33 mA/°C acima de 25°C, significando que a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta para evitar superaquecimento.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa maior que este valor pode causar ruptura e danificar o LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para funcionar e ser armazenado dentro desta faixa de temperatura.
• Temperatura de Soldagem:Máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Este é um parâmetro crítico para o processo de soldagem por refluxo durante a montagem da PCB.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C, fornecendo o comportamento esperado sob condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):320 a 800 μcd em I_F=1mA. Este parâmetro mede a saída de luz. A ampla faixa indica um processo de binning; os dispositivos são categorizados com base em sua intensidade medida real.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):611 nm (típico) em I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior. Para este dispositivo AlInGaP, ele cai na região laranja-amarela do espectro visível.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):17 nm (típico). Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida. Um valor menor significa uma saída mais monocromática (cor pura).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):605 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da fonte de luz, intimamente relacionado ao comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,05V a 2,6V em I_F=20mA. Esta é a queda de tensão através do LED durante a operação. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente. A faixa considera as variações normais de fabricação.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (máx.) em V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado reversamente dentro de sua especificação máxima.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (máx.). Isto especifica a taxa máxima permitida entre os segmentos ou dígitos mais brilhantes e mais fracos dentro de um único dispositivo, garantindo aparência uniforme.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

A construção física e as dimensões do display são críticas para a integração mecânica em um produto final.

3.1 Dimensões do Pacote

O LTC-2623JF possui um encapsulamento padrão de dupla linha (DIP) adequado para montagem em PCB com furos passantes. A característica dimensional principal é a altura do dígito de 0,28 polegadas (7,0 mm). Todas as dimensões no desenho fornecido estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Os projetistas devem consultar o desenho dimensional exato para o posicionamento preciso dos furos de montagem e folga para o corpo do display.

3.2 Conexão dos Pinos e Identificação de Polaridade

O dispositivo possui uma configuração de 16 pinos. Ele utiliza uma arquitetura de ânodo comum multiplexado. Isto significa que os ânodos dos LEDs para cada dígito são conectados internamente (ex.: pino 1 é ânodo comum para o dígito 1, pino 14 para o dígito 2, etc.), enquanto os cátodos para cada segmento (A-G, DP e os segmentos de dois pontos L1-L3) são compartilhados entre os dígitos. Este projeto reduz drasticamente o número de pinos de acionamento necessários de 32 (4 dígitos * 8 segmentos) para 16, permitindo multiplexação eficiente. A tabela de pinagem identifica claramente a função de cada pino, incluindo vários pinosSem Conexão(NC) e uma posição (pino 10) sem pino físico. A identificação correta dos pinos de ânodo comum e dos pinos de cátodo de segmento é essencial para o projeto adequado do circuito e controle de software.

3.3 Diagrama de Circuito Interno

O diagrama de circuito interno representa visualmente a arquitetura de ânodo comum multiplexado. Ele mostra os quatro nós de ânodo comum (um por dígito) e como cada um dos cátodos de segmento e de dois pontos se conecta aos LEDs correspondentes em todos os quatro dígitos. Este diagrama é inestimável para entender a topologia elétrica necessária para acionar o display corretamente, confirmando que para iluminar um segmento específico em um dígito específico, seu pino de ânodo comum correspondente deve ser ativado em nível alto (ou conectado a Vcc via uma fonte de corrente), enquanto o pino de cátodo do segmento desejado deve ser ativado em nível baixo (conduzido para o terra).

4. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado durante a montagem é crucial para a confiabilidade.

4.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

A folha de dados declara explicitamente o perfil térmico máximo permitido para soldagem: uma temperatura de pico de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento (tipicamente na superfície da PCB). Este parâmetro deve ser estritamente seguido durante a definição do perfil do forno de refluxo. Exceder estes limites pode danificar as ligações internas dos fios, degradar a lente de epóxi do LED ou delaminar o pacote.

4.2 Precauções e Condições de Armazenamento

• ESD (Descarga Eletrostática):Embora não declarado explicitamente, LEDs são dispositivos semicondutores e podem ser sensíveis à ESD. Procedimentos padrão de manuseio ESD (uso de pulseiras aterradas, tapetes antiestáticos e embalagens condutivas) são recomendados.
• Limpeza:Se a limpeza for necessária após a soldagem, use métodos e solventes compatíveis com o pacote plástico e a lente de epóxi. Evite limpeza ultrassônica que pode causar microtrincas.
• Armazenamento:O dispositivo deve ser armazenado dentro de sua faixa de temperatura especificada de -35°C a +85°C, preferencialmente em um ambiente de baixa umidade e antiestático para prevenir absorção de umidade e oxidação dos terminais.

5. Sugestões de Aplicação

5.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTC-2623JF é ideal para qualquer aplicação que requeira um display numérico multi-dígito, brilhante e confiável. Usos comuns incluem: multímetros digitais e alicates-amperímetros, contadores de frequência, temporizadores e contadores de processo, controladores de temperatura, balanças, equipamentos de monitoramento médico (ex.: medidores de pressão arterial), ferramentas de diagnóstico automotivo e leituras de painéis de controle industrial.

5.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente (ou um circuito driver de corrente constante) deve ser usado em série com cada caminho de ânodo comum ou cátodo de segmento (dependendo da topologia de acionamento) para definir a corrente de operação. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da folha de dados (2,6V) para um projeto conservador.
• Circuito de Acionamento por Multiplexação:Para controlar 4 dígitos com apenas 16 pinos, uma técnica de multiplexação é usada. Um microcontrolador ativa sequencialmente o ânodo comum de um dígito por vez enquanto envia o padrão de segmentos para aquele dígito. Isto acontece em uma alta frequência (tipicamente >100Hz) para criar a ilusão de todos os dígitos estarem ligados simultaneamente. O driver deve ser capaz de fornecer a corrente de pico para os segmentos iluminados de um dígito.
• Ângulo de Visão e Montagem:Considere a posição de visualização pretendida do usuário. O amplo ângulo de visão é benéfico, mas o display deve ser montado perpendicularmente à direção de visualização para brilho ideal.
• Gerenciamento de Calor:Embora a dissipação de potência seja baixa, em ambientes de alta temperatura ambiente ou ao acionar com correntes mais altas, garanta ventilação adequada ao redor do display para permanecer dentro dos limites de corrente com derating.

6. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTC-2623JF se diferencia principalmente pelo uso da tecnologia AlInGaP e características de desempenho específicas.

• vs. LEDs Padrão GaAsP ou GaP:A tecnologia AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento. Também fornece melhor estabilidade térmica e maior vida útil.
• vs. Displays com Dígitos Maiores ou Menores:A altura do dígito de 0,28 polegadas oferece um equilíbrio entre legibilidade e compactação, posicionando-se entre displays menores de 0,2 polegadas para dispositivos portáteis e displays maiores de 0,5 ou 1 polegada para montagem em painel.
• vs. Displays Monocromáticos vs. Multicoloridos:Este é um display monocromático Laranja Amarelo. Para aplicações que requerem indicação de status (ex.: vermelho para alarme, verde para normal), um display multicolorido ou bicolor seria mais adequado.
• vs. Configuração de Cátodo Comum:A escolha do ânodo comum é frequentemente ditada pelo circuito de acionamento. Microcontroladores com capacidades de dreno aberto/sumidouro são mais comuns, tornando os displays de ânodo comum uma escolha frequente, pois permitem que o MCU conduza a corrente do segmento diretamente para o terra.

7. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

P: Por que há uma faixa para a Intensidade Luminosa (320-800 μcd)?

R: Isto indica que o dispositivo é vendido em bins de intensidade luminosa. Os fabricantes testam e classificam os LEDs com base em sua saída real. Você pode especificar um bin mais restrito para displays mais uniformes em uma linha de produção.

P: Posso acionar este display com uma fonte de 5V?

R: Sim, mas você deve usar um resistor limitador de corrente. Por exemplo, para acionar um segmento em I_F=20mA com um V_Fde 2,4V usando uma fonte de 5V: R = (5V - 2,4V) / 0,02A = 130 Ohms. Um resistor padrão de 120 ou 150 Ohms seria apropriado.

P: O que significa "Ânodo Comum Multiplexado" para o meu software?

R: Seu software deve implementar uma rotina de atualização do display. Em um loop, ele irá: 1) Desligar todos os acionamentos de ânodo dos dígitos. 2) Enviar o padrão de segmentos (dados de cátodo) para o Dígito 1. 3) Ligar o acionamento de ânodo para o Dígito 1. 4) Aguardar um curto período (ex.: 2-5ms). 5) Repetir os passos 1-4 para o Dígito 2, depois Dígito 3, depois Dígito 4, e então voltar ao loop para o Dígito 1.

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

R: Não. A especificação de 60mA é para pulsos muito curtos (largura de 0,1ms) com um ciclo de trabalho baixo (10%). Usar 60mA continuamente excederia em muito a especificação de dissipação de potência de 70mW e destruiria rapidamente o segmento LED.

8. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando uma Leitura de Voltímetro Digital de 4 Dígitos

Um projetista está criando uma fonte de alimentação de bancada e precisa de uma leitura de tensão clara. Ele seleciona o LTC-2623JF por seu brilho e legibilidade. O microcontrolador tem 16 pinos de I/O disponíveis, que correspondem perfeitamente à contagem de pinos do display. O projetista usa 8 pinos configurados como saídas para conduzir a corrente para os segmentos (A, B, C, D, E, F, G, DP). Quatro outros pinos são configurados como saídas de dreno aberto para fornecer corrente aos quatro ânodos comuns (cada um via um pequeno transistor para lidar com a corrente cumulativa dos segmentos). Os 4 pinos restantes são pinos NC não utilizados. O software é escrito para multiplexar o display, lendo um valor do ADC e convertendo-o em padrões de 7 segmentos. Resistores limitadores de corrente são colocados nas linhas de ânodo comum (ou linhas de segmento, dependendo da topologia escolhida). O design de face cinza/segmentos brancos proporciona excelente contraste contra o painel metálico da fonte de alimentação.

9. Introdução ao Princípio

O princípio de operação do LTC-2623JF é baseado na eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do diodo (aproximadamente 2,0-2,6V para este material AlInGaP) é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados através da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam na região ativa do semicondutor, energia é liberada na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O AlInGaP tem uma banda proibida correspondente à luz no espectro do vermelho ao amarelo-esverdeado; a composição exata neste dispositivo é ajustada para emissão Laranja Amarelo (605-611 nm). O formato de sete segmentos é criado dispondo múltiplos chips LED individuais (ou seções de chip) no clássico padrão "8", com cada segmento eletricamente isolado para que possa ser controlado independentemente ou via o esquema de multiplexação.

10. Tendências de Desenvolvimento

A evolução de displays como o LTC-2623JF segue tendências mais amplas na optoeletrônica. Há um impulso contínuo em direção amaior eficiência, produzindo mais luz (lúmens) por watt de entrada elétrica, o que é crucial para vida da bateria e economia de energia.Melhor reprodução de cor e saturaçãotambém são áreas de desenvolvimento, embora menos críticas para displays numéricos monocromáticos. Para aplicações alfanuméricas ou multicoloridas, a tendência é em direção amaior densidade de pixels(mais segmentos ou elementos de matriz de pontos na mesma área) e a integração demúltiplas cores ou capacidade RGB completaem um único pacote. Outra tendência significativa é a mudança de pacotes com furos passantes (como este DIP) para pacotes dedispositivos de montagem em superfície (SMD), que permitem montagem menor, mais leve e mais automatizada. Além disso, há uma integração crescente daeletrônica de acionamento(como drivers de corrente constante, multiplexadores e até controladores simples) diretamente com o módulo de display, simplificando a tarefa de projeto para o engenheiro final e reduzindo a contagem de componentes na PCB principal.