Folha de Dados do Display LED LTC-2621JR - Altura de Dígito 0,28 Polegadas - Cor Super Vermelha - Tensão Direta 2,6V - Baixo Consumo - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2621JR é um módulo de display compacto, de dois dígitos e sete segmentos, baseado em diodos emissores de luz (LED). A sua função principal é fornecer uma saída numérica clara e legível numa vasta gama de dispositivos eletrónicos e instrumentação. A tecnologia central baseia-se no material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que é projetado para produzir uma cor super vermelha com alta eficiência luminosa. O dispositivo caracteriza-se pela sua operação com baixa corrente, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com restrições energéticas, onde minimizar o consumo de energia é crítico. O display apresenta uma face cinza e segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação.

1.1 Vantagens Principais

• Baixa Exigência de Potência:Projetado para operar com correntes diretas muito baixas, com segmentos concebidos para serem acionados eficazmente com correntes tão baixas quanto 1 mA. Isto reduz significativamente o consumo total de energia do sistema.
• Alto Brilho e Contraste:Utiliza tecnologia AlInGaP para fornecer alta intensidade luminosa, garantindo excelente visibilidade. O design de face cinza/segmentos brancos melhora ainda mais as taxas de contraste.
• Aparência Excelente dos Caracteres:Apresenta segmentos contínuos e uniformes (altura do dígito de 0,28 polegadas/7,0 mm) para caracteres numéricos consistentes e de aspeto profissional.
• Ângulo de Visão Ampla:Proporciona visibilidade clara a partir de uma ampla gama de ângulos, o que é essencial para interfaces de utilizador.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Sendo um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e fiabilidade em comparação com tecnologias de display mecânicas ou outras.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:Os dispositivos são classificados ou categorizados com base na sua saída de luz, permitindo uma melhor consistência em aplicações que requerem brilho uniforme em múltiplos displays.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos e óticos especificados na folha de dados. Compreender estes parâmetros é crucial para um correto design do circuito e para garantir o desempenho ideal do display.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação fora destes limites não é garantida e deve ser evitada.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Este limite é determinado pela capacidade do chip LED de dissipar calor. Excedê-lo pode levar a fuga térmica e falha.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 100 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). Esta classificação é para cenários de multiplexagem ou sobrecarga breve, não para operação DC contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Esta corrente reduz linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima permitida seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = ~5,2 mA. Esta redução é crítica para a gestão térmica.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V. Os LEDs têm uma baixa tensão de ruptura reversa. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode causar falha imediata e catastrófica da junção PN.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para intervalos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:Máximo de 260°C durante no máximo 3 segundos, medido a 1,6 mm abaixo do plano de assentamento. Esta é uma diretriz padrão do perfil de soldadura por refluxo para evitar danos no encapsulamento plástico e nas ligações internas.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros operacionais típicos medidos a Ta=25°C. Os projetistas devem usar estes valores para os cálculos do circuito.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200 μcd (Mín.), 600 μcd (Típ.) a I_F= 1 mA. Este é o parâmetro de brilho chave no ponto de operação recomendado de baixa corrente. A ampla gama (200-600) indica que o dispositivo é classificado; os projetistas devem considerar esta variação ou especificar uma classificação para brilho consistente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):639 nm (Típ.) a I_F= 20 mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência ótica de saída é máxima. Define a cor "super vermelha".
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (Típ.) a I_F= 20 mA. Mede a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida. Um valor de 20 nm é típico para LEDs vermelhos AlInGaP e indica uma cor relativamente pura.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm (Típ.) a I_F= 20 mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor do LED. É ligeiramente mais curto do que o comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,0 V (Mín.), 2,6 V (Típ.) a I_F= 20 mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir. É crucial para calcular os valores das resistências em série. O valor típico de 2,6V é superior ao dos LEDs vermelhos GaAsP padrão, o que é característico da tecnologia AlInGaP.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx.) a V_R= 5 V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado inversamente no seu valor máximo.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx.). Especifica a taxa máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo ou entre dispositivos. Uma taxa de 2:1 significa que o segmento mais fraco pode ser no mínimo metade do brilho do mais brilhante, garantindo uniformidade.

3. Explicação do Sistema de Classificação

A folha de dados indica que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto refere-se a um processo de classificação.

• Classificação por Intensidade Luminosa:Após a fabricação, os LEDs são testados e classificados em diferentes grupos com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (ex.: 1 mA ou 20 mA). A gama de I_Vdo LTC-2621JR (200-600 μcd) provavelmente abrange várias classificações. Usar LEDs da mesma classificação numa aplicação com múltiplos dígitos ou unidades garante brilho consistente no display, o que é crítico para a estética do produto e legibilidade. Os projetistas podem frequentemente especificar um código de classificação de intensidade particular ao encomendar.
• Classificação por Tensão Direta:Embora não seja explicitamente mencionado para esta peça, a classificação por tensão também é comum. Agrupar LEDs por V_Fsemelhante pode ajudar a projetar redes limitadoras de corrente mais simples e uniformes, especialmente em configurações paralelas ou multiplexadas.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas/Óticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir o seu conteúdo típico e importância.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I_V/ I_F):Este gráfico mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente. Para LEDs, a relação é geralmente linear a correntes mais baixas, mas pode saturar a correntes mais altas devido a efeitos térmicos. A curva confirma a usabilidade do dispositivo a correntes muito baixas (1 mA).
• Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva V_F/ I_F):Esta curva exponencial é crítica para determinar a resistência dinâmica do LED e para projetar drivers de corrente constante. Mostra a V_Fa aumentar com I_F.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra a redução térmica da saída de luz. Para LEDs AlInGaP, a intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura aumenta. Esta é uma consideração chave para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a potência ótica relativa através dos comprimentos de onda, centrada em torno de 639 nm com uma largura a meia altura de ~20 nm. Isto define as características de cor.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

O LTC-2621JR vem num encapsulamento padrão de LED de sete segmentos e dois dígitos.

• Altura do Dígito:0,28 polegadas (7,0 mm).
• Dimensões do Encapsulamento:A folha de dados inclui um desenho dimensional detalhado (não reproduzido aqui). As tolerâncias chave são ±0,25 mm (0,01"), o que é padrão para este tipo de componente. Os projetistas devem usar estas dimensões para o design da impressão na PCB e dos recortes no painel.
• Configuração dos Pinos:O dispositivo tem uma configuração de 16 pinos (alguns pinos são "Sem Ligação" ou "Sem Pino"). É do tipo de ânodo comum multiplexado. A disposição dos pinos é a seguinte:
  • Ânodos Comuns: Pinos 2 (Dígito 1), 5 (Dígito 2), 8 (Dígito 3) e 13 (L1, L2, L3).
  • Cátodos dos Segmentos: Pinos 1 (D), 3 (D.P.), 4 (E), 6 (C, L3), 7 (G), 12 (B, L2), 15 (A, L1), 16 (F).
  • Os Pinos 9, 10, 11, 14 são indicados como Sem Ligação ou Sem Pino.
• Diagrama do Circuito Interno:A folha de dados mostra as ligações elétricas internas. Confirma a estrutura multiplexada de ânodo comum: todos os ânodos para um determinado dígito (e os LEDs opcionais L1-L3) estão ligados internamente, enquanto os cátodos de cada segmento são separados. Isto permite que os três dígitos sejam controlados sequencialmente (multiplexados) usando apenas um conjunto de drivers de segmento.
• Identificação da Polaridade:O encapsulamento provavelmente tem um marcador físico (um ponto, um entalhe ou uma borda chanfrada) para identificar o Pino 1. A orientação correta é essencial para evitar danos durante a soldadura e operação.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A adesão a estas diretrizes é necessária para prevenir danos térmicos durante o processo de montagem da PCB.

• Perfil de Soldadura por Refluxo:A condição máxima recomendada é uma temperatura de pico de 260°C durante no máximo 3 segundos. Isto é medido a 1,6 mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento (ou seja, na PCB). Os perfis de refluxo padrão sem chumbo normalmente ficam dentro deste limite, mas o tempo acima do líquido (TAL) deve ser controlado.
• Soldadura Manual:Se for necessária soldadura manual, deve ser usado um ferro de soldar com temperatura controlada. O tempo de contacto por pino deve ser minimizado (tipicamente<3 segundos), e pode ser usado um dissipador de calor (ex.: pinça) no terminal entre o ferro e o corpo do encapsulamento.
• Limpeza:Utilize apenas agentes de limpeza compatíveis com o material da lente plástica do LED para evitar embaciamento ou danos químicos.
• Condições de Armazenamento:Armazene num ambiente seco e antiestático dentro do intervalo de temperatura especificado (-35°C a +85°C). Dispositivos sensíveis à humidade devem ser mantidos em sacos selados com dessecante se não forem pré-aquecidos antes da utilização.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrónica de Consumo Portátil:Multímetros digitais, equipamento de teste portátil, leitores de áudio compactos ou rastreadores de fitness onde o baixo consumo de energia é primordial.
• Instrumentação Industrial:Medidores de painel, controladores de processo, displays de temporizador e leituras de sensores onde são necessárias fiabilidade e operação em ampla gama de temperaturas.
• Displays para Automóvel (Aftermarket):Medidores auxiliares (voltímetros, relógio) para uso interior, embora possa ser necessário selagem ambiental.
• Eletrodomésticos:Display para fornos micro-ondas, máquinas de café ou termostatos.
• Kits Educativos:Ideal para projetos de aprendizagem de eletrónica envolvendo displays multiplexados e interface com microcontroladores.

7.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Utilize SEMPRE resistências limitadoras de corrente em série para cada linha de cátodo de segmento (ou um driver de corrente constante). O valor da resistência é calculado usando: R = (V_fonte- V_F- V_{queda_driver}) / I_F. Para uma fonte de 5V, V_Fde 2,6V, e I_Fdesejada de 10 mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. Use o V_Fmáximo da folha de dados para um design conservador.
• Acionamento por Multiplexagem:Como é um display multiplexado de ânodo comum, um microcontrolador ou IC driver deve ativar sequencialmente o ânodo comum de cada dígito (pinos 2, 5, 8) enquanto envia o padrão de segmento correspondente nas linhas de cátodo. A taxa de atualização deve ser suficientemente alta (>60 Hz) para evitar cintilação visível.
• Corrente de Pico na Multiplexagem:Ao multiplexar N dígitos, a corrente instantânea por segmento durante o seu tempo de ATIVO é tipicamente N vezes a corrente média desejada. Para multiplexagem de 3 dígitos com uma média de 3 mA por segmento, a corrente de pico seria ~9 mA. Isto deve ser verificado em relação aos Valores Máximos Absolutos (25 mA contínuos, 100 mA pulsados).
• Ângulo de Visão:Posicione o display considerando o seu amplo ângulo de visão para garantir a legibilidade ideal para o utilizador final.
• Proteção contra ESD:Os LEDs são sensíveis a descargas eletrostáticas. Implemente procedimentos padrão de manuseamento de ESD durante a montagem.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTC-2621JR diferencia-se no mercado através de escolhas tecnológicas específicas.

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP Tradicional:Os LEDs vermelhos mais antigos usavam substratos de GaAsP ou GaP, que tinham menor eficiência e produziam uma luz mais alaranjada-vermelha. A tecnologia AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior (mais saída de luz por mA), melhor pureza de cor (vermelho saturado a ~631-639 nm) e estabilidade térmica superior. Isto traduz-se em displays mais brilhantes com menor consumo de energia ou maior duração da bateria.
• Otimização para Baixa Corrente:Muitos displays de sete segmentos são caracterizados a 20 mA. O LTC-2621JR é explicitamente testado e selecionado para excelente desempenho a correntes muito baixas (1 mA típ.), tornando-o um componente especialista para designs de ultra-baixo consumo.
• Face Cinza/Segmentos Brancos:Esta escolha estética melhora o contraste quando o display está desligado (aparência preta/cinza) e realça a definição dos segmentos quando iluminados, em comparação com encapsulamentos totalmente pretos ou cinza.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

9.1 Posso acionar este display com um microcontrolador de 3,3V sem um conversor de nível?

Sim, tipicamente. A tensão direta típica (V_F) é de 2,6V a 20 mA. A uma corrente de acionamento mais baixa (ex.: 5-10 mA), a V_Fserá ligeiramente menor (ex.: 2,4V). Um pino GPIO de 3,3V pode drenar corrente diretamente através de uma resistência em série para ligar um segmento. Cálculo: Para um pino GPIO a drenar 5 mA com uma V_Fde 2,4V, o valor da resistência seria (3,3V - 2,4V) / 0,005A = 180 Ω. Certifique-se de que a capacidade total de drenagem de corrente do microcontrolador não é excedida.

9.2 Por que a intensidade luminosa é dada como uma gama (200-600 μcd)? Como garanto brilho consistente?

A gama representa a dispersão da classificação. Para garantir consistência, tem duas opções: 1) Projetar o seu circuito para funcionar adequadamente em toda a gama (ex.: garantir legibilidade no mínimo de 200 μcd). 2) Especificar um código de classificação de intensidade luminosa mais restrito ao encomendar componentes para produção, garantindo que todas as unidades do seu lote tenham saída semelhante. Consulte a documentação completa de classificação do fabricante.

9.3 Qual é a finalidade das ligações "L1, L2, L3" mencionadas com alguns cátodos?

Estas são ligações a indicadores LED opcionais e separados (provavelmente pequenos pontos ou ícones) que fazem parte do mesmo encapsulamento mas são eletricamente independentes dos dígitos de sete segmentos. Partilham um ânodo comum (pino 13) mas têm cátodos individuais (pinos 15/L1, 12/L2, 6/L3). Podem ser usados para símbolos como dois pontos, pontos decimais para outros dígitos ou indicadores de estado.

9.4 Como calculo o consumo de energia do meu design de display?

Para um design multiplexado com N dígitos, M segmentos acesos por dígito em média, e uma corrente de segmento de pico I_pico, a potência média aproximada é: P_média≈ N * (M / 7) * I_pico* V_F* (1/N) = (M / 7) * I_pico* V_F. O fator (1/N) vem do ciclo de trabalho da multiplexagem. Exemplo: Mostrar "88.8" (M=7 segmentos) com I_pico=10 mA e V_F=2,6V: P_média≈ (7/7) * 0,01 * 2,6 = 0,026 W ou 26 mW para todo o display de 3 dígitos.

10. Estudo de Caso de Implementação

Cenário:Projetar um termómetro digital de 3 dígitos, de baixo consumo e alimentado por bateria.

• Microcontrolador:Um MCU de baixo consumo a operar a 3,3V com pinos GPIO capazes de drenar 10 mA.
• Método de Acionamento:Multiplexagem. Três pinos GPIO são configurados como saídas para acionar os ânodos comuns (Dígitos 1, 2, 3) via pequenos transístores NPN ou MOSFETs (para lidar com a corrente combinada dos segmentos). Outros sete pinos GPIO acionam os cátodos dos segmentos através de resistências limitadoras de corrente.
• Definição da Corrente:Definir uma corrente média de segmento de 2 mA para boa visibilidade e longa duração da bateria. Com multiplexagem de 3 dígitos, a corrente de pico por segmento será ~6 mA. Usando V_F= 2,5V (estimado a 6 mA), e uma tensão de saturação do driver de 0,2V, o valor da resistência em série é: R = (3,3V - 2,5V - 0,2V) / 0,006A ≈ 100 Ω.
• Software:O temporizador do MCU aciona uma interrupção a 180 Hz (60 Hz por dígito * 3 dígitos). Na rotina de serviço de interrupção, desliga o ânodo do dígito anterior, atualiza o padrão de segmento para o próximo dígito e depois liga o ânodo do novo dígito.
• Resultado:O display consome menos de 15 mW, proporciona legibilidade sem cintilação e aproveita o desempenho otimizado de baixa corrente do LTC-2621JR para maximizar a duração da bateria.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTC-2621JR baseia-se na tecnologia de iluminação de estado sólido. Cada segmento contém um ou mais chips LED AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica das camadas de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho a ~639 nm. A luz é emitida através do topo do chip, moldada pela lente do encapsulamento plástico para formar os segmentos uniformes. A configuração multiplexada de ânodo comum é um esquema de ligação interna que reduz o número de pinos de driver externos necessários de (7 segmentos + 1 DP) * 3 dígitos = 24 para 7 linhas de segmento + 3 linhas de dígito = 10, mais alguns para LEDs opcionais, tornando a interface com microcontroladores muito mais prática.

12. Tendências Tecnológicas

Embora o LTC-2621JR represente uma tecnologia madura e fiável, o panorama mais amplo dos displays está a evoluir. A tendência nos displays informacionais está a mover-se para maior integração e flexibilidade. Displays de LED orgânico (OLED) e micro-LED oferecem fatores de forma auto-emissivos, de alto contraste e flexíveis. No entanto, para leituras numéricas simples, os displays segmentados de LED tradicionais mantêm-se altamente competitivos devido à sua extrema simplicidade, robustez, baixo custo, alto brilho e ampla gama de temperaturas de operação. A tendência específica dentro deste segmento é para um consumo de energia ainda mais baixo, materiais de maior eficiência (como AlInGaP melhorado ou InGaN para outras cores) e a integração de eletrónica de acionamento (como interfaces I2C ou SPI) diretamente no módulo de display, reduzindo a contagem de componentes externos e simplificando o design. O foco do LTC-2621JR na operação de ultra-baixa corrente está alinhado com a procura contínua por componentes energeticamente eficientes em dispositivos portáteis e IoT.