Ficha Técnica do Display LED Azul LTS-3401TBE 0,8 Polegadas - Altura do Dígito 20,32mm - Tensão Direta 3,8V - Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3401TBE é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos de estado sólido, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes. Sua função principal é representar visualmente dígitos (0-9) e algumas letras usando segmentos de LED endereçáveis individualmente. O dispositivo utiliza chips de LED azul baseados em epitaxia de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) sobre um substrato de safira. O display possui face cinza claro e cor dos segmentos branca, o que proporciona alto contraste para excelente legibilidade. É categorizado como um display de tipo ânodo comum, o que significa que os ânodos de todos os segmentos são conectados internamente a pinos comuns, exigindo uma configuração de driver de sumidouro de corrente.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este display é projetado para operação de baixo consumo, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética. As principais vantagens incluem sua baixa exigência de corrente, com segmentos capazes de serem acionados efetivamente com correntes tão baixas quanto 1mA, e excelente correspondência de intensidade luminosa entre os segmentos para uma aparência uniforme. O alto brilho e o amplo ângulo de visão garantem visibilidade a partir de várias perspectivas. Sua construção de estado sólido oferece alta confiabilidade e longa vida operacional em comparação com outras tecnologias de display. Os mercados-alvo principais incluem instrumentação portátil, eletrônicos de consumo, painéis de controle industrial, equipamentos de teste e qualquer dispositivo que requeira um display numérico compacto e confiável.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. Sob uma condição de teste padrão de uma corrente direta (I_F) de 10mA por segmento, a intensidade luminosa média (I_V) varia de um mínimo de 6,4 milicandelas (mcd) a um valor típico de 10 mcd. Esta intensidade é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que o valor se correlacione com a percepção humana. O comprimento de onda dominante (λ_d) é especificado em 470 nanômetros (nm), posicionando a emissão na região azul do espectro visível. O comprimento de onda de emissão de pico (λ_p) é tipicamente 468 nm, e a meia-largura espectral (Δλ) é de 25 nm, indicando uma cor azul relativamente pura. A taxa de correspondência de intensidade luminosa entre os segmentos é de no máximo 2:1, garantindo uniformidade aceitável ao longo do dígito.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os requisitos e limites de acionamento. A corrente direta contínua absoluta máxima por segmento é de 20 mA a 25°C, reduzindo linearmente em 0,25 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta. A corrente direta de pico, para operação pulsada com ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1ms, pode atingir 100 mA. A tensão direta (V_F) por segmento, medida em I_F=20mA, tem um valor máximo de 3,8 volts, com um valor típico de 3,3 volts. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. A dissipação de potência máxima por segmento é de 70 mW. A corrente reversa (I_R) é limitada a um máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V, embora o dispositivo não seja destinado à operação contínua em polarização reversa.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C, com uma faixa de temperatura de armazenamento idêntica. Esta ampla faixa o torna adequado para várias condições ambientais. Uma especificação crítica de manuseio é o limite de temperatura de soldagem: o dispositivo pode suportar um máximo de 260°C por até 3 segundos, medido 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento, o que é informação essencial para a montagem de PCB usando processos de soldagem por refluxo.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões e Tolerâncias

O display tem uma altura de dígito de 0,8 polegadas (20,32 mm). Todas as dimensões da embalagem são fornecidas em milímetros. As tolerâncias gerais são de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. As notas mecânicas principais incluem uma tolerância de deslocamento da ponta do pino de ±0,4 mm, limites para material estranho e contaminação por tinta na superfície do segmento, e um limite para a flexão do refletor (≤1% do seu comprimento). O diâmetro recomendado do furo na PCB para os pinos é de 1,0 mm para garantir um encaixe adequado.

3.2 Diagrama de Pinagem e Conexão

O dispositivo possui 18 pinos em uma configuração de pacote duplo em linha (DIP). O diagrama de circuito interno confirma uma arquitetura de ânodo comum. A conexão dos pinos é a seguinte: Os pinos 4, 6, 12 e 17 são conexões de Ânodo Comum. Os cátodos dos segmentos estão distribuídos por outros pinos: A (Pino 2), B (Pino 15), C (Pino 13), D (Pino 11), E (Pino 5), F (Pino 3) e G (Pino 14). Além disso, existem cátodos para o ponto decimal esquerdo (L.D.P, Pino 7) e ponto decimal direito (R.D.P, Pino 10). Os pinos 1, 8, 9, 16 e 18 são indicados como sem conexão (NO PIN). Esta pinagem é essencial para projetar o layout da PCB e o circuito de acionamento.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a curvas típicas de características elétricas e ópticas, que são padrão para componentes LED. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, essas curvas normalmente incluem a relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F), que é não linear e crucial para o projeto do driver. Outra curva comum mostra a intensidade luminosa versus a corrente direta, demonstrando como o brilho aumenta com a corrente. Uma terceira curva típica ilustra a mudança no comprimento de onda dominante ou na tensão direta em relação à temperatura da junção. Analisar essas curvas permite que os projetistas otimizem o desempenho, compreendam a eficiência e prevejam o comportamento sob diferentes condições de operação, como variações de temperatura ou esquemas de dimmer.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Parâmetros de Soldagem por Refluxo

Como observado nas especificações máximas absolutas, o dispositivo pode suportar uma temperatura de soldagem de pico de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos. Isso se alinha com perfis típicos de soldagem por refluxo sem chumbo. Os projetistas devem garantir que o perfil térmico usado durante a montagem da PCB não exceda este limite para evitar danos aos chips de LED internos, ligações de fio ou ao invólucro de plástico.

5.2 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. Para prevenir danos por ESD durante o manuseio e montagem, as seguintes medidas são fortemente recomendadas: O pessoal deve usar pulseiras condutoras ou luvas antiestáticas. Todos os equipamentos, bancadas e racks de armazenamento devem ser devidamente aterrados. Um ionizador (soprador de íons) deve ser usado para neutralizar cargas estáticas que possam se acumular na superfície do invólucro de plástico devido ao atrito durante o manuseio ou armazenamento. Essas precauções são vitais para manter alto rendimento e confiabilidade na fabricação.

5.3 Condições de Armazenamento

O dispositivo deve ser armazenado dentro de sua faixa de temperatura especificada de -35°C a +85°C. É aconselhável armazenar os componentes em sacos de barreira de umidade com dessecante se forem sensíveis à absorção de umidade, embora este requisito específico não seja mencionado na ficha técnica fornecida. O manuseio adequado para evitar tensão mecânica nos pinos ou na face do display também é importante.

6. Sugestões de Aplicação

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-3401TBE é ideal para qualquer aplicação que requeira um display numérico compacto e de baixo consumo. Usos comuns incluem multímetros digitais, contadores de frequência, displays de relógio, balanças, equipamentos de monitoramento médico, leituras de painel de instrumentos automotivos (para informações não críticas) e indicadores de processo industrial. Sua cor azul oferece boa visibilidade e pode ser escolhida para diferenciação estética ou funcional em relação aos displays tradicionais vermelhos ou verdes.

6.2 Considerações de Projeto e Circuito

Ao projetar um circuito de acionamento, a configuração de ânodo comum deve ser considerada. Isso normalmente envolve conectar os pinos de ânodo comum a uma tensão de alimentação positiva (V_CC) através de um possível resistor limitador de corrente para a linha comum. Cada cátodo de segmento é então conectado a um CI driver capaz de afundar a corrente de segmento necessária. A corrente para cada segmento deve ser limitada com base no brilho desejado e nas especificações máximas. Usando a tensão direta típica de 3,3V-3,8V, o valor do resistor limitador pode ser calculado como R = (V_CC- V_F) / I_F. Para multiplexar múltiplos dígitos, a corrente de pico deve ser gerenciada para permanecer dentro da classificação de corrente pulsada, mantendo o brilho médio. Os projetistas também devem considerar a especificação máxima de crosstalk de 2,5%, que define a iluminação não intencional de um segmento não selecionado.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a displays incandescentes mais antigos ou de fluorescência a vácuo (VFDs), este display LED oferece consumo de energia significativamente menor, vida útil mais longa e maior confiabilidade devido à sua natureza de estado sólido. Dentro do segmento de displays LED, seus principais diferenciais são sua otimização específica de baixa corrente (até 1mA por segmento), que é menor do que muitos displays padrão, e sua categorização para intensidade luminosa, proporcionando melhor consistência de brilho. A cor azul, alcançada com a tecnologia InGaN, normalmente oferece maior eficiência e diferentes opções estéticas em comparação com os LEDs vermelhos GaAsP mais antigos. A inclusão de pontos decimais esquerdo e direito adiciona flexibilidade para diferentes necessidades de formatação numérica.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre ânodo comum e cátodo comum?

R: Em um display de ânodo comum, todos os ânodos dos segmentos de LED são conectados a um pino comum (ou pinos), que é conectado à alimentação positiva. Os segmentos são ligados aplicando um sinal BAIXO (terra) aos seus respectivos pinos de cátodo. Em um display de cátodo comum, os cátodos são comuns e conectados ao terra, e os segmentos são ligados aplicando um sinal ALTO aos seus ânodos. O LTS-3401TBE é do tipo ânodo comum.

P: Posso acionar este display com um microcontrolador de 5V?

R: Sim, mas você deve usar resistores limitadores de corrente. Como a tensão direta é de cerca de 3,3-3,8V, um resistor é necessário para dissipar a tensão restante (por exemplo, 5V - 3,5V = 1,5V) e limitar a corrente ao valor desejado (por exemplo, 10mA exigiria um resistor de 150Ω). Os pinos de acionamento do microcontrolador devem ser capazes de afundar a corrente de segmento necessária.

P: O que significa "categorizado para intensidade luminosa"?

R: Significa que os displays são testados e separados (agrupados) com base em sua saída luminosa medida. Isso garante um brilho mais consistente entre diferentes unidades do mesmo modelo, levando a uma aparência mais uniforme se múltiplos displays forem usados em um único produto.

P: Como conecto os quatro pinos de ânodo comum?

R: Todos os pinos de ânodo comum (4, 6, 12, 17) devem ser conectados juntos à mesma linha de tensão de alimentação positiva, tipicamente através de um único resistor limitador de corrente se todos os segmentos de um único dígito forem acionados simultaneamente. Isso garante que todos os segmentos tenham a mesma tensão de referência.

9. Exemplo Prático de Projeto e Uso

Considere projetar um display simples para voltímetro digital. O conversor analógico-digital do microcontrolador lê uma tensão, processa-a e precisa exibir um valor de 3 dígitos (por exemplo, 5,12V). Três displays LTS-3401TBE seriam usados. Os pinos de ânodo comum dos três dígitos seriam conectados a três pinos de I/O separados do microcontrolador configurados como saídas digitais para controle de multiplexação. Todos os cátodos de segmento correspondentes (todos os segmentos 'A', todos os segmentos 'B', etc.) entre os três dígitos seriam conectados juntos e então a oito pinos de I/O do microcontrolador (sete segmentos + um ponto decimal) através de resistores limitadores de corrente apropriados, provavelmente usando um array de transistores ou um CI driver de display dedicado para lidar com o sumidouro de corrente. O microcontrolador cicla rapidamente (multiplexa) através de cada dígito, ligando um ânodo comum por vez enquanto define o padrão de cátodo para aquele dígito específico. A persistência da visão faz com que todos os dígitos pareçam continuamente acesos. O ponto decimal direito no dígito do meio seria iluminado para mostrar a casa decimal. A capacidade de baixa corrente permite que este esquema de multiplexação funcione com eficiência sem consumo excessivo de energia.

10. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de diodos emissores de luz dispostos em um padrão de figura de oito. Cada um dos sete segmentos (rotulados de A a G) é um LED individual. Ao energizar seletivamente diferentes combinações desses segmentos, os padrões para numerais 0-9 e algumas letras podem ser formados. No LTS-3401TBE, esses LEDs são fabricados a partir de material semicondutor InGaN depositado sobre um substrato de safira. Quando uma tensão direta que excede o limite do diodo é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas de InGaN determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, azul. O projeto de ânodo comum simplifica o circuito de acionamento em muitas aplicações onde a fonte de alimentação é positiva em relação ao terra da lógica de controle.

11. Tendências e Contexto Tecnológico

Os displays LED de sete segmentos representam uma tecnologia de display madura e confiável. Embora os displays de matriz de pontos e OLED/LCD gráficos ofereçam mais flexibilidade para mostrar caracteres e gráficos arbitrários, os displays de sete segmentos permanecem altamente relevantes devido à sua simplicidade, baixo custo, alto brilho, excelente legibilidade em várias condições de iluminação (incluindo luz solar direta) e consumo de energia extremamente baixo em cenários estáticos ou de baixa multiplexação. A tendência neste segmento é em direção a LEDs de maior eficiência (mais lúmens por watt), permitindo correntes de acionamento ainda mais baixas ou maior brilho, e em direção a pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, embora pacotes DIP de orifício passante como este ainda sejam amplamente usados para prototipagem, reparo e certas aplicações industriais. A mudança para embalagens sem chumbo e em conformidade com RoHS, como visto neste dispositivo, é agora um requisito padrão da indústria.