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

1. Visão Geral do Produto

O LTD-4708JS 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 o material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para produzir a emissão de luz amarela. Este sistema de material é conhecido por sua alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro amarelo-laranja-vermelho. O dispositivo apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmento brancas, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Ele é categorizado com base na intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção para uma aparência uniforme em aplicações com múltiplas unidades.

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 1 mA por segmento, a intensidade luminosa média varia de um mínimo de 200 μcd a um valor típico de 650 μcd. O comprimento de onda de pico de emissão (λp) é tipicamente 588 nm, com um comprimento de onda dominante (λd) de 587 nm, posicionando firmemente a saída na região amarela do espectro visível. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 15 nm, indicando uma largura de banda relativamente estreita e boa saturação de cor. A taxa de correspondência de intensidade luminosa entre os segmentos é especificada como no máximo 2:1, o que é crítico para garantir um brilho uniforme em todos os segmentos de um dígito.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

Eletricamente, cada segmento de LED possui uma tensão direta (VF) variando de 2,05V a 2,6V a uma corrente de acionamento de 20 mA. As especificações absolutas máximas definem os limites operacionais: a corrente direta contínua por segmento é de 25 mA a 25°C, reduzindo linearmente em 0,33 mA/°C conforme a temperatura ambiente aumenta. A corrente direta de pico, permitida sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms), é de 60 mA. A dissipação máxima de potência por segmento é de 70 mW. O dispositivo pode suportar uma tensão reversa de até 5V por segmento, com uma corrente reversa (IR) inferior a 100 μA nesta tensão. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -35°C a +85°C, indicando robustez para ambientes industriais e de consumo.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que o dispositivo é \"categorizado para intensidade luminosa.\" Isto implica um processo de binning ou classificação pós-fabricação. Os LEDs são tipicamente testados e agrupados (binados) com base em parâmetros-chave como intensidade luminosa e tensão direta para garantir consistência. Embora detalhes específicos dos códigos de bin não sejam fornecidos neste trecho, tal sistema permite que os projetistas selecionem componentes com brilho rigorosamente correspondente, prevenindo variações perceptíveis entre dígitos ou segmentos em uma matriz, o que é crucial para a uniformidade estética e funcional nos produtos finais.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência às \"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), a tensão direta (VF) versus temperatura, e a distribuição angular da luz (padrão de ângulo de visão). Estas curvas são essenciais para que os projetistas compreendam o comportamento não linear dos LEDs. Por exemplo, a curva IV mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode saturar em correntes mais altas. A curva de derating térmico é vital para o projeto de gerenciamento térmico, a fim de garantir longevidade e desempenho estável.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Contorno

O desenho do encapsulamento (referenciado, mas não mostrado em detalhes) fornece as dimensões físicas do display. A especificação principal é uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10,0 mm). Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Esta informação é crítica para o projeto da área de montagem na PCB e para garantir que o display se encaixe corretamente dentro do gabinete do produto.

5.2 Configuração dos Pinos e Polaridade

O dispositivo possui uma configuração de 10 pinos. Ele emprega uma arquitetura de cátodo comum duplex, o que significa que existem dois pinos de cátodo comum separados — um para cada dígito (pinos 4 e 9). Os ânodos para os segmentos A a G e o ponto decimal (D.P.) estão em pinos individuais. A pinagem específica é: 1(C), 2(D.P.), 3(E), 4(Cátodo Dígito 2), 5(D), 6(F), 7(G), 8(B), 9(Cátodo Dígito 1), 10(A). A identificação correta dos pinos de cátodo e ânodo é essencial para prevenir danos por polarização reversa durante a montagem do circuito.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

As especificações absolutas máximas incluem um parâmetro crítico de soldagem: o dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de solda de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida a 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento. Esta diretriz destina-se a processos de soldagem por onda ou soldagem manual. Para soldagem por refluxo, deve ser usado um perfil com temperatura de pico abaixo deste limite e taxas de rampa controladas. A exposição prolongada a altas temperaturas pode danificar as ligações internas dos fios, os chips de LED ou o encapsulamento plástico.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem indicadores numéricos compactos e de baixa potência. Usos comuns incluem painéis de instrumentação (por exemplo, multímetros, frequencímetros), eletrodomésticos (micro-ondas, máquinas de lavar, termostatos), leituras de controle industrial e dispositivos eletrônicos portáteis. O alto brilho e o amplo ângulo de visão tornam-no legível tanto em ambientes com pouca luz quanto em ambientes bem iluminados.

7.2 Considerações de Projeto

Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada ânodo de segmento ou linha de cátodo comum para definir o brilho desejado e evitar exceder a corrente direta contínua máxima. O valor do resistor é calculado com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta do LED (VF ~2,6V máx.) e na corrente direta desejada (por exemplo, 10-20 mA).
Multiplexação:A arquitetura de cátodo comum é ideal para circuitos de acionamento multiplexados. Ao habilitar sequencialmente um cátodo (dígito) em alta frequência (tipicamente >100Hz) enquanto fornece os dados de segmento apropriados aos ânodos, dois dígitos podem ser controlados com um número reduzido de pinos de I/O em comparação com o acionamento estático. Isto também reduz o consumo médio de energia.
Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas deve ser considerado durante o projeto mecânico para alinhar o cone de visão ideal do display com a linha de visão esperada do usuário.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs padrão de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de entrada. A cor amarela produzida é mais saturada e pura. Comparado com displays de um único dígito, esta unidade de dois dígitos economiza espaço na PCB e simplifica a montagem. A categorização (binning) para intensidade luminosa é um diferencial chave em relação a peças não binadas, fornecendo aos projetistas um desempenho previsível essencial para produtos de nível profissional.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual valor de resistor devo usar para acionar um segmento a 15 mA com uma fonte de 5V?
R: Usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF. Assumindo um VF típico de 2,3V, R = (5V - 2,3V) / 0,015A ≈ 180 Ω. Sempre use o VF máximo da folha de dados (2,6V) para um projeto conservador: R = (5V - 2,6V) / 0,015A ≈ 160 Ω. Um resistor padrão de 150 Ω ou 180 Ω seria apropriado, verificando a dissipação real de potência no resistor.
P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?
R: Não. Os pinos de microcontroladores tipicamente não podem fornecer ou drenar a corrente necessária (até 25 mA por segmento, potencialmente muito mais para múltiplos segmentos em um dígito). Você deve usar drivers de transistor (para chaveamento do cátodo comum) e/ou CIs dedicados de driver de LED para fornecer corrente adequada e implementar a multiplexação.
P: Qual é o propósito da especificação \"Corrente Direta de Pico\"?
R: Esta especificação permite pulsos de corrente breves superiores à especificação DC, que podem ser usados em circuitos multiplexados para alcançar um brilho de pico mais alto durante o curto tempo LIGADO de cada dígito. A corrente média ao longo do tempo ainda deve estar dentro dos limites da especificação contínua.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Considere projetar um contador simples de dois dígitos. O circuito envolveria um microcontrolador gerando a sequência de contagem. Dois transistores NPN (ou um array de transistor duplo) seriam usados para drenar corrente através dos pinos de cátodo comum (Dígitos 1 e 2), controlados por GPIOs separados do microcontrolador configurados no modo dreno aberto ou coletor aberto. Os sete ânodos de segmento (A-G) seriam conectados a outros GPIOs através de resistores limitadores de corrente individuais (por exemplo, 150Ω). O firmware implementaria a multiplexação: ligar o transistor para o Dígito 1, configurar os GPIOs para acender os segmentos necessários para o valor do primeiro dígito, aguardar alguns milissegundos, depois desligar o Dígito 1, ligar o Dígito 2, configurar os segmentos para o valor do segundo dígito e repetir. Este ciclo cria a percepção de ambos os dígitos estarem continuamente acesos.

11. Introdução ao Princípio Operacional

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limiar do diodo (aproximadamente 2V para AlInGaP) é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Sua recombinação libera energia na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor — AlInGaP neste caso, que é projetado para emitir no espectro amarelo. Cada um dos sete segmentos (mais o ponto decimal) contém um ou mais desses minúsculos chips de LED. A configuração de cátodo comum significa que os cátodos (terminais negativos) de todos os LEDs em um dígito estão conectados internamente, permitindo que o dígito inteiro seja habilitado ou desabilitado por um único interruptor.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia AlInGaP representa um avanço significativo em relação aos materiais de LED anteriores para luz vermelha, laranja e amarela. Ela oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica. Embora esta folha de dados seja para um componente discreto, a tendência na tecnologia de displays é em direção a uma maior integração, como módulos multi-dígitos com drivers e interfaces seriais (I2C, SPI) embutidos. Além disso, para indicadores amarelos, LEDs brancos convertidos por fósforo ou LEDs baseados em InGaN de emissão direta que cobrem um espectro mais amplo são às vezes usados. No entanto, para aplicações que requerem luz amarela pura e eficiente com acionamento direto simples, o AlInGaP permanece uma escolha relevante e confiável. Os princípios de multiplexação, limitação de corrente e gerenciamento térmico discutidos aqui são fundamentais e se aplicam a uma ampla variedade de tecnologias de display baseadas em LED.