Ficha Técnica do Display LED LTS-3861JS - Altura do Dígito 0,3 Polegadas - Amarelo AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3861JS é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas ou alfanuméricas limitadas, claras e de alta visibilidade. Sua função principal é converter sinais elétricos em um padrão de luz segmentado visível, representando números e algumas letras. A tecnologia central é baseada no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), especificamente projetado para emitir luz na região do comprimento de onda amarelo. Este sistema de material é conhecido por sua alta eficiência e excelente brilho em comparação com tecnologias mais antigas, como o Fosfeto de Gálio (GaP) padrão. O dispositivo apresenta uma face frontal cinza e marcações de segmentos brancas, que trabalham em conjunto com a emissão amarela para criar um caractere de alto contraste e fácil leitura, especialmente sob várias condições de iluminação ambiente.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para uma gama de aplicações industriais e de consumo. Seu alto brilho e excelente taxa de contraste garantem legibilidade mesmo em ambientes bem iluminados. O amplo ângulo de visão permite que o display seja visto claramente de várias posições, o que é crucial para medidores de painel e instrumentação. A confiabilidade de estado sólido da tecnologia LED significa que ele tem uma longa vida operacional, é resistente a choques e vibrações e tem um tempo de resposta rápido. A baixa exigência de energia o torna compatível com circuitos lógicos digitais de baixa tensão ou alimentados por bateria. Os mercados e aplicações típicos incluem equipamentos de teste e medição (multímetros, osciloscópios), painéis de controle industrial, indicadores de painel automotivo, eletrodomésticos e qualquer dispositivo eletrônico onde seja necessário um display numérico compacto e confiável.

2. Parâmetros Técnicos e Interpretação Objetiva

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho fotométrico é central para a funcionalidade do display. A Intensidade Luminosa Média (Iv) é especificada entre 200 e 600 microcandelas (µcd) a uma corrente direta (If) de 1 mA. Esta faixa indica um processo de categorização ou 'binning' para o brilho. O valor típico provavelmente cai no meio desta faixa. O Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp) é de 588 nm, e o Comprimento de Onda Dominante (λd) é de 587 nm, ambos medidos em If=20mA. Estes valores posicionam firmemente a saída na região do amarelo puro do espectro visível. A Largura de Meia Espectral (Δλ) de 15 nm indica uma largura de banda espectral relativamente estreita, resultando em uma cor amarela saturada e pura, sem propagação significativa para comprimentos de onda adjacentes verdes ou laranjas. A Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa máxima de 2:1 especifica a variação permitida no brilho entre diferentes segmentos do mesmo dígito, garantindo uma aparência uniforme.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem a interface entre o display e o circuito de acionamento. A Tensão Direta por Segmento (Vf) tem um valor típico de 2,6V e um máximo de 2,6V em If=20mA. Este é um parâmetro crítico para projetar os resistores limitadores de corrente ou circuitos de acionamento de corrente constante. A baixa tensão direta é benéfica para o projeto de sistemas de baixa tensão. A Corrente Reversa por Segmento (Ir) é no máximo 100 µA a uma Tensão Reversa (Vr) de 5V, indicando a corrente de fuga quando o LED está polarizado reversamente, o que é importante para circuitos de multiplexação. As Especificações Absolutas Máximas fornecem limites rígidos: uma Corrente Direta Contínua por Segmento de 25 mA (derretada acima de 25°C), uma Corrente Direta de Pico de 60 mA sob condições pulsadas e uma Dissipação de Potência Máxima por Segmento de 40 mW. Exceder estas especificações pode causar degradação imediata ou gradual do chip LED.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma Faixa de Temperatura de Operação de -35°C a +85°C. Esta ampla faixa o torna adequado para uso em ambientes severos, tanto internos quanto externos. A Faixa de Temperatura de Armazenamento é idêntica. A classificação de temperatura de solda é crucial para a montagem: o dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de 260°C por no máximo 3 segundos, medida em um ponto 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. Isso define o perfil de soldagem por refluxo que deve ser usado durante a montagem da PCB para evitar danos térmicos ao 'die' interno, às ligações de fio ou ao encapsulamento plástico.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo é \"Categorizado por Intensidade Luminosa\". Isto se refere a um processo de 'binning' ou classificação realizado durante a fabricação. Devido a variações inerentes nos processos de crescimento epitaxial do semicondutor e fabricação do chip, LEDs do mesmo lote de produção podem ter saídas ópticas ligeiramente diferentes. Para garantir consistência para o usuário final, as unidades fabricadas são testadas e classificadas em diferentes \"bins\" com base em sua intensidade luminosa medida em uma corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 20mA). A faixa especificada de 200 a 600 µcd representa a dispersão entre os 'bins' oferecidos para este produto. Os projetistas devem estar cientes de que o brilho real de uma unidade específica estará dentro desta faixa pré-definida. As especificações espectrais apertadas (comprimento de onda) sugerem que o 'binning' de cor também é rigidamente controlado, garantindo um tom amarelo consistente em todas as unidades.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tal dispositivo seriam essenciais para um projeto aprofundado. Normalmente, estas incluiriam:Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V): Esta curva não linear mostra a relação entre a tensão aplicada através do LED e a corrente resultante. É crucial para determinar o valor apropriado do resistor em série para alcançar a corrente de operação desejada.Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I): Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com o aumento da corrente de acionamento. Geralmente é linear em uma faixa, mas saturará em correntes altas.Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Compreender esta derretagem é vital para aplicações que operam em altas temperaturas ambientes.Curva de Distribuição Espectral: Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, confirmando visualmente a meia-largura estreita de 15nm e o pico em 588nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo utiliza um formato padrão DIP (Dual In-line Package) de visão lateral, de um dígito e 10 pinos. As dimensões do encapsulamento são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm. A altura do dígito de 0,3 polegadas (7,62mm) refere-se ao tamanho físico do caractere iluminado. A face cinza e os segmentos brancos fazem parte da moldagem plástica. O diagrama de Conexão dos Pinos é crítico: ele mostra uma configuração de ânodo comum com dois pinos de ânodo comum (1 e 6) para redundância ou menor densidade de corrente por pino. Os outros pinos (2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10) são os cátodos para os segmentos F, G, E, D, Ponto Decimal, C, B e A, respectivamente. O diagrama do circuito interno confirma que todos os segmentos LED do dígito compartilham uma conexão positiva comum (ânodo), e cada segmento tem sua própria conexão negativa (cátodo). Esta configuração é tipicamente acionada por um CI driver do tipo \"sink\" que aterra o cátodo do segmento a ser aceso.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz de montagem chave é a especificação de temperatura de solda: 260°C no máximo por 3 segundos a 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Isto se traduz em um perfil padrão de soldagem por refluxo sem chumbo (ex.: IPC/JEDEC J-STD-020). O perfil deve garantir que o corpo do componente não exceda este limite de temperatura/tempo para evitar danos à resina epóxi, ao chip LED ou às ligações de fio internas. Para soldagem manual, deve ser usado um ferro com controle de temperatura, e o tempo de contato deve ser minimizado. Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio e montagem, pois os chips LED são sensíveis à eletricidade estática. O armazenamento deve ser em um ambiente seco e ambiente dentro da faixa especificada de -35°C a +85°C, preferencialmente em sacos para dispositivos sensíveis à umidade (MSD) se a vida útil for estendida.

7. Embalagem e Informações de Pedido

O número da peça é LTS-3861JS. O prefixo \"LTS\" provavelmente denota um produto de display da Lite-On, \"3861\" é a série/modelo específico, e \"JS\" pode indicar a cor (Amarelo) e o estilo do encapsulamento. A ficha técnica não especifica detalhes de embalagem a granel (tubos, bandejas ou bobinas), mas tais displays são comumente fornecidos em tubos antiestáticos ou 'ammo packs' para inserção automatizada, ou em bobinas para colocação automatizada 'tape-and-reel'. A etiqueta na embalagem normalmente incluiria o número da peça, quantidade, código de data e código do 'bin' de intensidade luminosa, se aplicável.

8. Recomendações de Aplicação

Circuitos de Aplicação Típicos: A configuração de ânodo comum é melhor acionada por um microcontrolador ou CI driver dedicado com saídas de dreno aberto ou coletor aberto. Um resistor limitador de corrente deve ser conectado em série com cada pino cátodo (ou cada saída do driver). O valor do resistor é calculado usando R = (Vcc - Vf) / If, onde Vcc é a tensão de alimentação, Vf é a tensão direta do LED (use 2,6V para margem de projeto) e If é a corrente direta desejada (ex.: 10-20 mA para brilho total). Para multiplexar múltiplos dígitos, os ânodos comuns são comutados sequencialmente (escaneados) enquanto os cátodos apropriados são acionados para cada dígito.Considerações de Projeto: 1)Limitação de Corrente: Sempre use resistores em série ou drivers de corrente constante. 2)Gerenciamento de Calor: Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta ventilação adequada se operar em altas temperaturas ambientes ou alta corrente contínua. 3)Ângulo de Visão: Monte o display considerando a linha de visão pretendida do usuário em relação ao amplo ângulo de visão especificado. 4)Controle de Brilho: O brilho pode ser ajustado variando a corrente direta (dentro das especificações) ou usando modulação por largura de pulso (PWM) no driver.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferencial do LTS-3861JS é o uso do material AlInGaP para emissão amarela. Comparado à tecnologia mais antiga GaP:Y (Fosfeto de Gálio dopado para amarelo), o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento, ou brilho similar com menor potência. Também fornece pureza e saturação de cor superiores. Comparado a um LED branco filtrado ou convertido por fósforo usado atrás de um filtro colorido para fazer amarelo, o amarelo de emissão direta do AlInGaP é mais eficiente e tem um ponto de cor mais estável com variações de temperatura e corrente. A altura do dígito de 0,3 polegadas é um tamanho padrão, oferecendo um bom equilíbrio entre legibilidade e consumo de espaço na placa, situando-se entre displays menores de 0,2 polegadas e maiores de 0,5 ou 0,56 polegadas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual valor de resistor devo usar para uma alimentação de 5V?R: Para uma corrente alvo de 20mA e uma Vf de 2,6V, R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Um resistor padrão de 120Ω ou 150Ω seria adequado.P: Posso acioná-lo diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?R: Não é recomendado fornecer a corrente para o ânodo comum a partir de um pino do MCU, pois a corrente total do dígito (ex.: 8 segmentos * 20mA = 160mA) excede as especificações dos pinos. Use o MCU para controlar um transistor ou CI driver. Drenar a corrente do cátodo (por segmento) via um pino do MCU pode ser possível se a capacidade de dreno de corrente do pino (ex.: 25mA) não for excedida por segmento.P: Por que existem dois pinos de ânodo comum (1 e 6)?R: Para redundância e para distribuir a corrente total do ânodo. Quando todos os segmentos estão acesos, a corrente total flui para o ânodo comum. Ter dois pinos reduz a densidade de corrente por pino, melhora a confiabilidade e fornece uma conexão de backup. Eles devem ser conectados juntos na PCB.P: O que significa a taxa de compatibilidade de intensidade luminosa de 2:1?R: Significa que o segmento mais brilhante no dígito não será mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais fraco sob as mesmas condições de teste, garantindo uniformidade visual.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando uma Leitura Simples de Voltímetro Digital: Um projetista está criando um display de voltímetro DC de 3 dígitos. Ele escolhe três displays LTS-3861JS. O ADC do microcontrolador lê a tensão, converte-a em um valor e aciona os displays. Um CI driver de 7 segmentos dedicado (como o MAX7219 ou um registrador de deslocamento multiplexador) é usado para fazer a interface entre os poucos pinos de I/O do MCU e as 24 linhas de segmento (3 dígitos * 8 segmentos) e as 3 linhas de ânodo comum. O CI driver lida com a varredura de multiplexação, atualizando cada dígito sequencialmente em alta frequência para evitar cintilação. O projetista calcula os resistores em série com base na tensão de saída do driver e no brilho desejado. O layout da PCB coloca os displays em uma linha, com roteamento cuidadoso para evitar crosstalk. A face cinza e os segmentos amarelos proporcionam uma aparência clássica e de alto contraste de instrumento. A ampla faixa de temperatura de operação garante funcionalidade em um ambiente de oficina.

12. Introdução ao Princípio de Operação

O princípio de operação fundamental é baseado na eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. O chip AlInGaP consiste em camadas de compostos de alumínio, índio, gálio e fosfeto crescidas epitaxialmente em um substrato não transparente de Arseneto de Gálio (GaAs). Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção (cerca de 2V) é aplicada, elétrons da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, eles liberam energia na forma de fótons (luz). A energia específica da banda proibida da liga AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso é amarela (~587-588 nm). O substrato GaAs não transparente absorve qualquer luz emitida para baixo, melhorando o contraste ao evitar reflexão interna que poderia desbotar os segmentos.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia AlInGaP representa um avanço significativo na eficiência de LEDs visíveis para cores vermelha, laranja, âmbar e amarela. Ela substituiu amplamente as tecnologias mais antigas GaAsP e GaP em aplicações críticas de desempenho. A tendência na tecnologia de display é em direção a maior integração e miniaturização. Embora displays discretos de 7 segmentos como o LTS-3861JS permaneçam vitais para muitas aplicações, há um uso crescente de displays LED de matriz de pontos e OLEDs para maior flexibilidade na exibição de gráficos e texto. No entanto, para leituras numéricas simples, brilhantes, de baixo custo e altamente confiáveis, LEDs dedicados de 7 segmentos como este, especialmente com materiais eficientes como o AlInGaP, continuam a ter um papel forte e duradouro no projeto eletrônico devido à sua simplicidade, robustez e excelente legibilidade.