Folha de Dados do Display LED LTD-4708JG - Altura do Dígito 0,4 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-4708JG é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e dois dígitos, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes. Sua função principal é representar visualmente dois dígitos (0-9) utilizando segmentos de LED individualmente endereçáveis. A tecnologia central utiliza material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivado sobre um substrato não transparente de GaAs, conhecido por produzir emissão de luz verde de alta eficiência. O dispositivo apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmentos brancas, melhorando o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação.

O display é categorizado como tipo de catodo comum, o que significa que os cátodos dos LEDs para cada dígito estão conectados internamente. Esta configuração simplifica a multiplexação nos circuitos de acionamento, permitindo o controle de múltiplos dígitos com um número reduzido de pinos de I/O do microcontrolador. Suas principais vantagens incluem excelente aparência dos caracteres devido aos segmentos uniformes e contínuos, alto brilho e contraste, amplo ângulo de visão para visibilidade de diferentes posições e a confiabilidade de estado sólido inerente à tecnologia LED. A embalagem está em conformidade com as diretivas RoHS, sendo livre de chumbo.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. Em uma corrente de teste padrão de 1mA por segmento, a intensidade luminosa média varia de um mínimo de 320 µcd a um valor típico de 850 µcd. Este parâmetro define o brilho percebido. O comprimento de onda dominante (λd) é especificado em 572 nm, posicionando a emissão firmemente na região verde do espectro visível. O comprimento de onda de pico de emissão (λp) é de 571 nm, com uma meia-largura espectral (Δλ) de 15 nm, indicando uma cor verde relativamente pura e saturada. A correspondência de intensidade luminosa entre segmentos dentro de uma área de luz similar é garantida dentro de uma proporção de 2:1, assegurando brilho uniforme no caractere exibido. A diafonia, a iluminação indesejada de segmentos não selecionados, é especificada como ≤ 2,5%.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites e condições de operação do dispositivo. A tensão direta (VF) por segmento é tipicamente de 2,6V com um máximo de 2,6V a uma corrente direta (IF) de 1mA. Este valor é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. As especificações absolutas máximas estabelecem limites rígidos: a corrente direta contínua por segmento é de 25 mA, reduzindo linearmente em 0,28 mA/°C acima de 25°C de temperatura ambiente. Uma corrente direta de pico de 60 mA é permitida sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms). A tensão reversa máxima por segmento é de 5V, destinada apenas para teste da corrente reversa (IR, máx. 100 µA em VR=5V) e não para operação contínua. A dissipação de potência máxima por segmento é de 70 mW.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

O display possui uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10,0 mm). As dimensões da embalagem são fornecidas em um desenho detalhado. Notas mecânicas importantes incluem: todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm; a tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm; o diâmetro recomendado do furo na PCB é de 1,0 mm. Especificações cosméticas também são definidas, limitando material estranho nos segmentos a ≤10 mils, contaminação por tinta na superfície a ≤20 mils, curvatura a ≤1/100 e bolhas dentro dos segmentos a ≤10 mils.

4. Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo possui uma configuração de 10 pinos. O diagrama do circuito interno mostra dois nós de catodo comum, um para cada dígito (Dígito 1 e Dígito 2). Os ânodos para os segmentos A a G e o ponto decimal (D.P.) são conectados a pinos individuais. A atribuição específica dos pinos é: 1 (Ânodo C), 2 (Ânodo D.P.), 3 (Ânodo E), 4 (Catodo Comum Dígito 2), 5 (Ânodo D), 6 (Ânodo F), 7 (Ânodo G), 8 (Ânodo B), 9 (Catodo Comum Dígito 1), 10 (Ânodo A). Este arranjo é essencial para projetar o circuito de acionamento externo.

5. Especificações Absolutas Máximas e Condições de Operação

A adesão estrita a estas especificações é necessária para evitar danos permanentes. O dispositivo pode operar dentro de uma faixa de temperatura ambiente de -35°C a +105°C e pode ser armazenado dentro da mesma faixa. Para soldagem durante a montagem, é especificada uma condição de 260°C por 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Exceder a classificação de temperatura máxima durante a montagem deve ser evitado.

6. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas típicas de características elétricas/ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, tais curvas tipicamente ilustram a relação entre a corrente direta (IF) e a intensidade luminosa (IV), mostrando como o brilho aumenta com a corrente até a especificação máxima. Elas também podem mostrar a tensão direta (VF) versus corrente e a variação da intensidade luminosa com a temperatura ambiente. Estas curvas são vitais para os projetistas otimizarem a corrente de acionamento para o brilho desejado, mantendo a eficiência e a longevidade, e para entenderem a redução de desempenho em temperaturas elevadas.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é adequado para aplicações que requerem indicadores numéricos compactos, brilhantes e confiáveis. Usos comuns incluem equipamentos de teste e medição (multímetros, frequencímetros), painéis de controle industrial, eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, máquinas de lavar), leituras de painel de instrumentos automotivos (para acessórios do mercado secundário) e terminais de ponto de venda. Seu alto brilho e amplo ângulo de visão o tornam adequado para ambientes com alta luminosidade ambiente.

7.2 Diretrizes de Projeto

Ao integrar este display, vários fatores devem ser considerados.Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada linha de ânodo ou catodo para definir a corrente direta por segmento, tipicamente entre 1-20 mA dependendo do brilho requerido e do orçamento de potência. O valor do resistor pode ser calculado usando R = (Vcc - VF) / IF, onde VF é a tensão direta típica.Multiplexação:Para displays de dois dígitos com catodo comum, um esquema de acionamento por multiplexação é o mais eficiente. Isso envolve habilitar sequencialmente o catodo comum de um dígito por vez (via um transistor de chaveamento) enquanto aplica os padrões de ânodo corretos para os segmentos desejados daquele dígito. A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (geralmente >60 Hz) para evitar cintilação visível.Layout da PCB:Siga o tamanho de furo recomendado de 1,0 mm para uma soldagem confiável. Garanta uma largura de trilha adequada para a corrente do segmento.Ângulo de Visão:Posicione o display considerando seu ângulo de visão especificado para garantir a visibilidade ideal para o usuário final.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs verdes padrão de GaP (Fosfeto de Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento. O uso de um substrato não transparente de GaAs melhora o contraste, reduzindo a dispersão interna de luz. A face cinza com segmentos brancos é uma escolha de design que melhora o contraste em comparação com faces totalmente pretas ou cinzas. Sendo um pacote dedicado de sete segmentos, oferece uma solução mais integrada e mecanicamente robusta em comparação com o uso de LEDs discretos para formar dígitos, economizando tempo de montagem e garantindo alinhamento consistente dos segmentos.

9. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é o propósito da configuração de catodo comum?

R: Ela simplifica o projeto do circuito para multiplexar múltiplos dígitos. Em vez de precisar de uma conexão de terra separada para cada um dos 14+ segmentos por dígito, você precisa apenas de uma por dígito, reduzindo drasticamente o número necessário de linhas de acionamento.

P: Como calculo o valor do resistor limitador de corrente?

R: Use a Lei de Ohm: R = (Tensão da Fonte - Tensão Direta do LED) / Corrente Direta Desejada. Para uma fonte de 5V, uma VF de 2,6V e uma IF desejada de 10mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Sempre use o valor padrão mais próximo e verifique a classificação de potência.

P: Posso acionar este display com uma fonte de tensão constante sem um limitador de corrente?

R: Não. LEDs são dispositivos acionados por corrente. Sua tensão direta tem uma tolerância e diminui com a temperatura. Conectar diretamente a uma fonte de tensão que exceda VF causará fluxo de corrente excessivo, potencialmente destruindo o segmento. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é essencial.

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

R: Indica que os dispositivos são classificados ou separados com base em sua saída luminosa medida. Isso permite que os projetistas selecionem peças com níveis de brilho consistentes para sua aplicação, o que é crítico para displays de múltiplos dígitos onde a uniformidade é importante.

10. Estudo de Caso de Projeto Prático

Considere projetar um contador simples de dois dígitos usando um microcontrolador. O microcontrolador teria 8 pinos de I/O conectados aos ânodos dos segmentos (A-G e DP) através de resistores limitadores de corrente. Dois pinos de I/O adicionais controlariam transistores NPN (ou interruptores similares) conectados aos dois pinos de catodo comum (Dígito 1 e Dígito 2). O firmware implementaria uma rotina de multiplexação: ligar o transistor para o Dígito 1, enviar o padrão de segmentos para o valor do primeiro dígito nas portas de ânodo, aguardar um curto intervalo (ex.: 5ms), depois desligar o transistor do Dígito 1. Em seguida, ligar o transistor para o Dígito 2, enviar o padrão de segmentos para o segundo dígito, aguardar e desligá-lo. Este ciclo se repete continuamente. O temporização deve garantir que a corrente de pico por segmento não seja excedida e que a corrente média atinja o brilho desejado.

11. Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de ligação do diodo (aproximadamente 2,05-2,6V para este material AlInGaP) é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa onde se recombinam. Nos LEDs de AlInGaP, esta recombinação libera energia principalmente na forma de fótons com um comprimento de onda correspondente à luz verde (em torno de 572 nm). A composição específica da liga de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto determina a energia da banda proibida e, portanto, a cor da luz emitida. A estrutura de sete segmentos é formada pela padronização de múltiplos chips de LED em um substrato e conectando-os com fios de ligação aos pinos externos.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os displays LED de sete segmentos permaneçam uma solução robusta e econômica para leituras numéricas, o cenário mais amplo da tecnologia de display está evoluindo. Há uma tendência geral para maior integração, como displays com circuitos integrados de acionamento embutidos (ex.: módulos compatíveis com TM1637) que se comunicam via protocolos seriais simples (I2C, SPI), reduzindo a carga de recursos do microcontrolador. Em termos de materiais, enquanto o AlInGaP é altamente eficiente para vermelho, laranja, âmbar e verde, a tecnologia InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) domina para LEDs azuis, verdes e brancos de alto brilho. Para aplicações que requerem capacidade alfanumérica ou gráfica, displays LED de matriz de pontos ou OLEDs são cada vez mais comuns. No entanto, para indicadores numéricos simples, brilhantes e de baixa potência em ambientes adversos, displays LED de sete segmentos discretos como o LTD-4708JG continuam a oferecer uma combinação imbatível de confiabilidade, simplicidade e desempenho.