LTD-6402JS-02 LED Display Datasheet - Altura do Dígito de 0,56 Polegadas - AlInGaP Amarelo - Tensão Direta de 2,6V - Baixo Consumo - Documentação Técnica em Inglês

1. Visão Geral do Produto

O LTD-6402JS-02 é um módulo de display de sete segmentos de alto desempenho e baixo consumo, projetado para aplicações que requerem leitura numérica clara. Sua função principal é fornecer uma solução de display altamente legível, confiável e energeticamente eficiente. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da avançada tecnologia de semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips LED, que oferece brilho e eficiência superiores em comparação com tecnologias mais antigas, como o Fosfeto de Gálio (GaP) padrão. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção. Seu mercado-alvo inclui instrumentação industrial, eletrônicos de consumo, equipamentos de teste e medição, e qualquer sistema embarcado que requeira um display numérico compacto, brilhante e de baixa potência.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Optoeletrônicas

O desempenho optoeletrônico é definido a uma temperatura ambiente padrão (Ta) de 25°C. O parâmetro chave, Intensidade Luminosa Média (Iv), tem um valor típico de 700 µcd a uma corrente direta (IF) de apenas 1mA por segmento, destacando sua excepcional capacidade de baixa corrente. O Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp) é tipicamente 588 nm, e o Comprimento de Onda Dominante (λd) é 587 nm, posicionando firmemente a luz emitida na região amarela do espectro visível. A Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ) é de 15 nm, indicando uma emissão de cor relativamente pura. Um parâmetro crítico para a uniformidade de múltiplos dígitos ou segmentos é a Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (IV-m), que é especificada no máximo de 2:1 quando os segmentos são acionados a 10mA, garantindo uma consistência visual aceitável.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites e condições de operação. As Especificações de Máximos Absolutos estabelecem uma Corrente Contínua Direta por segmento de 25 mA, com derating linear a partir de 25°C. O dispositivo pode suportar uma Corrente de Pico Direta de 100 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). A Tensão Reversa máxima por segmento é de 5V. Em condições típicas de operação, a Tensão Direta por segmento (VF) varia de 2,05V a 2,6V com IF=20mA. A Corrente Reversa (IR) é no máximo de 100 µA com VR=5V. A Dissipação de Potência por segmento é especificada em 75 mW.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma Faixa de Temperatura de Operação de -35°C a +105°C, com uma Faixa de Temperatura de Armazenamento idêntica. Esta ampla faixa o torna adequado para ambientes severos. Para montagem, a temperatura máxima de solda é de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do componente, o que é uma diretriz padrão para processos de soldagem por onda ou por refluxo.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto indica um processo de binning ou classificação baseado na saída de luz medida. Embora códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste documento, esta prática garante que os clientes recebam displays com níveis de brilho consistentes. Tipicamente, tal categorização envolve testar cada unidade em uma corrente especificada (ex.: 10mA ou 20mA) e agrupá-las em bins com base em faixas de intensidade predefinidas (ex.: 400-600 µcd, 600-800 µcd). Isto permite que os projetistas selecionem um bin que atenda aos seus requisitos específicos de brilho e garanta uniformidade visual em displays com múltiplos dígitos.

4. Análise da Curva de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas de desempenho típicas para tal dispositivo incluiriam vários gráficos-chave. O Current vs. Forward Voltage (I-V) Curve mostraria a relação exponencial, ajudando os designers a entender os requisitos de tensão em diferentes correntes de acionamento. O Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I) é crucial, mostrando como a saída de luz aumenta com a corrente, frequentemente em uma relação quase linear dentro da faixa de operação, antes de potencialmente saturar. Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente As curvas demonstrariam a redução da potência luminosa com o aumento da temperatura, o que é vital para aplicações em alta temperatura. Finalmente, um Spectral Distribution Curve representaria visualmente o comprimento de onda de pico e a largura espectral, confirmando o ponto de cor amarela.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo apresenta um pacote padrão de display de sete segmentos de dois dígitos. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm (0,01"). A dimensão chave é a altura do dígito, especificada como 0,56 polegadas (14,22 mm). O desenho mecânico detalhado incluiria o comprimento, largura e altura total do pacote, o espaçamento entre os dígitos, as dimensões dos segmentos e a posição e diâmetro dos pinos de montagem.

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O LTD-6402JS-02 é um Ânodo Comum Dispositivo de configuração. Possui dois pinos de ânodo comum independentes: Pino 12 para o Dígito 1 e Pino 9 para o Dígito 2. Isso permite a multiplexação separada de cada dígito. Os cátodos dos segmentos (A a G, mais o Ponto Decimal) são compartilhados entre os dois dígitos. Por exemplo, o Pino 11 é o cátodo para o segmento 'A' tanto para o Dígito 1 quanto para o Dígito 2. Os pinos 6 e 8 são indicados como "Sem Conexão" (NC). O ponto decimal do lado direito (D.P.) está incluído e é controlado via Pino 3. A identificação correta do ânodo comum é crítica para o projeto adequado do circuito, a fim de fornecer uma fonte de corrente para o pino comum e drenar corrente através dos pinos individuais dos segmentos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é o limite de temperatura de solda: no máximo 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Esta é uma recomendação padrão JEDEC para componentes de orifício passante, para evitar danos ao chip LED, às ligações de fio ou ao encapsulamento plástico. Para montagem, processos padrão de soldagem por onda ou soldagem seletiva são aplicáveis. Recomenda-se seguir as diretrizes padrão IPC para limpeza, a fim de evitar resíduos de fluxo na face cinza-claro, o que poderia afetar o contraste e a aparência. Também é aconselhado o manuseio adequado para evitar tensão mecânica nos pinos.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O número da peça é LTD-6402JS-02. O sufixo "JS" geralmente denota características específicas, como cor e estilo de encapsulamento. O "02" pode indicar uma revisão ou um lote específico. O dispositivo provavelmente é fornecido em tubos ou bandejas antiestáticas padrão para montagem automatizada. A referência da folha de dados é Spec No.: DS30-2000-040. Os projetistas devem sempre verificar a embalagem exata (por exemplo, quantidade por tubo, tubos por caixa) com o fornecedor ou distribuidor no momento do pedido.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer aplicação que exija um ou dois dígitos brilhantes e de fácil leitura. Usos comuns incluem: medidores de painel para tensão, corrente ou temperatura; relógios e temporizadores digitais; módulos de placar; painéis de controle de eletrodomésticos (por exemplo, fornos de micro-ondas, máquinas de lavar); leituras de equipamentos de teste; e indicadores de status de sistemas de controle industrial.

8.2 Considerações de Projeto

Current Limiting: Como um dispositivo de ânodo comum, os pinos do ânodo devem ser conectados a uma fonte de tensão positiva através de um esquema de limitação de corrente. Cada pino do cátodo do segmento deve ser conectado a um sumidouro de corrente, tipicamente um pino de I/O de um microcontrolador ou um driver IC. Resistores externos de limitação de corrente são absolutamente obrigatórios para cada segmento ou ânodo comum para evitar corrente excessiva e destruição dos LEDs. O valor do resistor pode ser calculado usando R = (Vcc - Vf) / If, onde Vf é a tensão direta (use no máximo 2.6V para confiabilidade) e If é a corrente direta desejada (ex., 10-20mA para brilho total, 1-5mA para baixo consumo).

Multiplexagem: Para operação de dois dígitos, os ânodos comuns (Pinos 9 e 12) são alternados rapidamente enquanto os dados de segmento correspondentes são aplicados aos pinos de cátodo compartilhados. Isso reduz o número de pinos de acionamento necessários de 15 (7 segmentos + DP por dígito) para apenas 9 (7 segmentos + DP + 2 comuns). É recomendada uma taxa de atualização superior a 60Hz para evitar cintilação visível.

Ângulo de Visão: A folha de dados afirma um "Ângulo de Visão Ampla", o que é típico para displays de sete segmentos LED. Isso deve ser considerado para o posicionamento mecânico do display dentro do invólucro do produto final.

9. Comparação Técnica

O diferencial principal do LTD-6402JS-02 é o seu uso de AlInGaP em um substrato de GaAs não transparente para emissão amarela. Comparada à antiga tecnologia GaP:Y (Fosfeto de Gálio dopado com Nitrogênio para amarelo), os LEDs AlInGaP oferecem eficiência luminosa e brilho significativamente superiores na mesma corrente, melhor pureza de cor e desempenho superior em variações de temperatura. Quando comparada aos LEDs vermelhos padrão GaAsP ou GaP, a cor amarela proporciona excelente contraste contra um mostrador cinza-claro e é frequentemente considerada mais agradável visualmente e menos cansativa em condições de pouca luz. Sua capacidade de operação em baixa corrente (até 1mA por segmento com brilho utilizável) confere uma vantagem em aplicações alimentadas por bateria ou sensíveis ao consumo de energia em relação a displays que requerem 10-20mA para visibilidade adequada.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre ânodo comum e cátodo comum?
R: Em um display de ânodo comum, todos os ânodos dos LEDs (segmentos) são conectados juntos a uma fonte positiva. Você acende um segmento conectando seu cátodo ao terra (lógica baixa). Em um display de cátodo comum, todos os cátodos são conectados ao terra, e você acende um segmento aplicando uma tensão positiva ao seu ânodo. O LTD-6402JS-02 é um dispositivo de ânodo comum.

Q: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?
A: Você pode drenar corrente dos cátodos dos segmentos usando um pino de microcontrolador configurado como saída em nível baixo, desde que a capacidade máxima de drenagem de corrente do pino não seja excedida (consulte a folha de dados do MCU). No entanto, normalmente não é possível fornecer corrente suficiente a partir de um pino do MCU para acionar diretamente o ânodo comum no multiplexador. Geralmente, é necessário um transistor (por exemplo, um bipolar PNP ou um MOSFET de canal P) para comutar a corrente mais alta do ânodo comum de cada dígito.

Q: Por que existe uma proporção de correspondência de intensidade de 2:1?
A> This means that the dimmest segment in a display will be no less than half as bright as the brightest segment under the same test conditions. This ratio ensures reasonable visual uniformity. For critical applications, selecting displays from the same intensity bin is recommended.

Q: O que significa "AlInGaP em um substrato de GaAs não transparente"?
A> The light-emitting layers are made of AlInGaP semiconductor material. This active layer is grown on a Gallium Arsenide (GaAs) wafer which does not transmit light. Therefore, light is emitted only from the top surface of the chip, which is a standard construction for high-brightness LEDs, contributing to the high contrast mentioned in the features.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Caso de Projeto: Um Mostrador de Voltímetro de Dois Dígitos Simples.
Considere projetar um display de voltímetro DC de 0-99V. Um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) lê a tensão de entrada. O software dimensiona o valor do ADC para um número entre 0 e 99. Para acionar o LTD-6402JS-02:
1. Os dois pinos de ânodo comum são conectados a dois pinos de I/O separados do MCU via pequenos transistores PNP (por exemplo, 2N3906). As bases são acionadas através de resistores limitadores de corrente.
2. Os oito pinos de cátodo de segmento (A-G e DP) são conectados a oito pinos de I/O do MCU, cada um com um resistor limitador de corrente em série (por exemplo, 150Ω para ~20mA em uma alimentação de 5V, considerando Vf~2.6V).
3. No firmware, um timer interrupt é configurado para multiplexação. Em um ciclo de interrupção, o MCU:
- Desliga ambos os transistores de dígito.
- Calcula o código do display de 7 segmentos para o dígito das dezenas.
- Envia este código para os pinos dos segmentos.
- Liga o transistor do ânodo comum do dígito das dezenas.
- Aguarda um pequeno atraso (por exemplo, 5ms).
- Repete o processo para o dígito das unidades.
Isso cria uma exibição persistente e sem cintilação de dois dígitos, mostrando a tensão medida.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Os chips LED neste display são baseados em Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), um semicondutor composto III-V. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n deste material, elétrons e lacunas são injetados na região ativa. Sua recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada através do controle preciso das proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo durante o crescimento do cristal. A cor amarela (~587-588 nm) é obtida com uma composição específica. O "substrato de GaAs não transparente" atua como suporte mecânico, mas absorve qualquer luz emitida para baixo, forçando toda a luz útil a sair pelo topo do chip, aumentando a direcionalidade e o contraste do display.

13. Tendências Tecnológicas

Embora os displays de sete segmentos permaneçam um elemento básico para leituras numéricas, a tendência mais ampla na tecnologia de display está se movendo em direção a soluções mais integradas e versáteis. Displays OLED e LCD de matriz de pontos oferecem capacidades alfanuméricas e gráficas em pacotes de tamanho similar. No entanto, para aplicações que exigem extrema simplicidade, confiabilidade, ampla faixa de temperatura, alto brilho e baixo custo por dígito, os displays LED de sete segmentos, como o LTD-6402JS-02, continuam altamente relevantes. A evolução dentro deste segmento em si concentra-se em aumentar a eficiência (mais luz por mA), melhorar os ângulos de visão, reduzir o tamanho do encapsulamento (versões SMD) e expandir as opções de cores. O uso de AlInGaP, como visto aqui, representa um passo significativo em eficiência em relação às tecnologias mais antigas e permanece um padrão para LEDs de alto desempenho nas cores vermelho, laranja e amarelo.