Folha de Dados do Display LED LTD-322KD-31 - Dígito de 0,3 Polegadas - Vermelho Hiper - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-322KD-31 é um módulo de display LED de sete segmentos e dois dígitos, projetado para aplicações de leitura numérica. Apresenta uma altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm), fornecendo caracteres nítidos e legíveis adequados para uma variedade de equipamentos eletrónicos. O dispositivo utiliza a tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma emissão Vermelho Hiper, caracterizada por alto brilho e excelente pureza de cor. O display possui uma face preta com segmentos brancos, criando uma aparência de alto contraste que melhora a legibilidade sob várias condições de iluminação. É construído com um material refletor especial capaz de suportar processos de soldadura de alta temperatura, tornando-o robusto para linhas de montagem padrão. A embalagem é livre de chumbo e está em conformidade com as diretivas RoHS.

1.1 Características Principais

• Altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm) para visibilidade clara.
• Utiliza chips LED AlInGaP Vermelho Hiper para alto brilho e eficiência.
• Segmentos uniformes e contínuos garantem uma aparência de carácter consistente.
• Baixo requisito de energia, adequado para dispositivos alimentados por bateria.
• Excelente aparência dos caracteres com alto contraste (face preta, segmentos brancos).
• Amplo ângulo de visão para montagem flexível e posicionamento do utilizador.
• Alta fiabilidade devido à construção de estado sólido.
• A intensidade luminosa é categorizada ("binned") para correspondência de desempenho consistente.
• Embalagem livre de chumbo em conformidade com regulamentações ambientais.

1.2 Descrição do Dispositivo

O número de peça LTD-322KD-31 denota especificamente um display duplex (dois dígitos), de cátodo comum, com ponto decimal à direita. A configuração de cátodo comum simplifica o circuito de acionamento, pois todos os LEDs de segmento para um determinado dígito partilham uma ligação de terra comum. O ponto decimal à direita está integrado para exibir valores fracionários.

2. Informações Mecânicas e de Embalagem

2.1 Dimensões da Embalagem

O contorno mecânico do display é definido na folha de dados, com todas as dimensões fornecidas em milímetros. Notas dimensionais principais incluem:

• A tolerância dimensional geral é de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de desvio da ponta do pino é de ±0,4 mm.
• Critérios de qualidade específicos são definidos para a área do segmento: material estranho ≤10 mil, contaminação por tinta ≤20 mil, e bolhas ≤10 mil.
• A curvatura do refletor é limitada a 1% do seu comprimento.
• Um diâmetro de furo da placa de circuito impresso (PCB) de 1,0 mm é recomendado para uma montagem ideal.

2.2 Aparência Física e Identificação de Polaridade

O display apresenta uma face preta. Quatro lados da embalagem são pintados de preto com tinta, enquanto um lado específico é pintado com uma caneta preta, resultando numa ligeira diferença visual. Este lado serve como um marcador físico para polaridade ou orientação durante a montagem. As ligações dos pinos são claramente definidas para evitar inserção incorreta.

3. Características Elétricas e Ópticas

3.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. São especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Dissipação de Potência por Segmento: 70 mW
• Corrente Direta de Pico por Segmento: 90 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms)
• Corrente Direta Contínua por Segmento: 25 mA (redução linear de 0,33 mA/°C acima de 25°C)
• Intervalo de Temperatura de Funcionamento: -35°C a +85°C
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento: -35°C a +85°C
• Condição de Soldadura: 265 ±5°C durante 5 segundos, com a ponta do ferro de soldar posicionada 1/16 de polegada abaixo do plano de assento.

3.2 Características Elétricas/Ópticas

Estes são os parâmetros de funcionamento típicos medidos a Ta=25°C.

• Intensidade Luminosa Média por Segmento (IV):
  • MÍN: 320 µcd, TÍP: 900 µcd a IF=1mA
  • TÍP: 11700 µcd a IF=10mA
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp): 650 nm (a IF=20mA)
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ): 20 nm (a IF=20mA)
• Comprimento de Onda Dominante (λd): 639 nm (tolerância ±1 nm) (a IF=20mA)
• Tensão Direta por Chip (VF): TÍP 2,6V, intervalo de 2,1V a 2,6V (tolerância ±0,1V) (a IF=20mA)
• Corrente Reversa por Segmento (IR): MÁX 100 µA (a VR=5V) - Nota: Isto é apenas para teste, não para operação contínua.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa: MÁX 2:1 (entre segmentos em área de luz similar a IF=1mA)
• Especificação de Diafonia: ≤ 2,5%

3.3 Distribuição de Intervalos de Categorização (Sistema de Classificação)

A intensidade luminosa dos LEDs é categorizada em "bins" para garantir consistência dentro de um lote de produção. Os códigos de bin (F, G, H, J, K) correspondem a valores mínimos e máximos específicos de intensidade luminosa em microcandelas (µcd), cada um com uma tolerância de ±15%. Isto permite aos projetistas selecionar displays com níveis de brilho correspondentes.

4. Circuito Interno e Configuração dos Pinos

4.1 Diagrama do Circuito Interno

O display possui um circuito interno onde cada um dos sete segmentos (A a G) e o ponto decimal (DP) em cada dígito é um LED individual. Os cátodos de todos os segmentos para o Dígito 1 estão ligados juntos a um pino comum, e da mesma forma para o Dígito 2. Isto forma a configuração de cátodo comum para cada dígito.

4.2 Tabela de Ligação dos Pinos

O dispositivo possui uma configuração de 10 pinos. A disposição dos pinos é a seguinte:

• Pino 1: Ânodo G (Segmento G)
• Pino 2: Sem Ligação (N/C)
• Pino 3: Ânodo A (Segmento A)
• Pino 4: Ânodo F (Segmento F)
• Pino 5: Cátodo Comum para o Dígito 2
• Pino 6: Ânodo D (Segmento D)
• Pino 7: Ânodo E (Segmento E)
• Pino 8: Ânodo C (Segmento C)
• Pino 9: Ânodo B (Segmento B)
• Pino 10: Cátodo Comum para o Dígito 1

Este arranjo permite um acionamento multiplexado, onde os dois dígitos são iluminados alternadamente a uma alta frequência para criar a perceção de ambos estarem ligados simultaneamente.

5. Diretrizes e Precauções de Aplicação

5.1 Uso Pretendido e Considerações de Projeto

Este display é projetado para equipamentos eletrónicos comuns, incluindo equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e aplicações domésticas. Para aplicações que requerem fiabilidade excecional onde uma falha pode comprometer a segurança (ex.: aviação, sistemas médicos), é necessária consulta prévia ao uso. Considerações de projeto principais incluem:

• Circuito de Acionamento:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante para garantir uma saída luminosa consistente e longevidade. O circuito deve ser projetado para acomodar toda a gama de tensão direta (VF: 2,1V a 2,6V) para garantir que a corrente de acionamento pretendida seja fornecida em todas as condições.
• Gestão de Corrente e Temperatura:Operar o display acima da corrente ou temperatura ambiente recomendada levará a uma degradação acelerada da saída de luz e a uma potencial falha prematura. A corrente de acionamento deve ser reduzida para temperaturas ambientes mais elevadas.
• Circuitos de Proteção:O circuito de acionamento deve incorporar proteção contra tensões reversas e picos de tensão transitórios que possam ocorrer durante a ligação ou desligamento da energia, pois estes podem danificar os chips LED.
• Evitar Polarização Reversa:A polarização reversa contínua deve ser evitada, pois pode causar migração de metal dentro do semicondutor, aumentando a corrente de fuga ou causando curtos-circuitos.

5.2 Precauções de Montagem e Manuseamento

• Soldadura:Aderir estritamente à condição de soldadura especificada (265°C ±5°C durante 5 segundos). A temperatura do corpo do display em si não deve exceder as especificações máximas durante a montagem.
• Tensão Mecânica:Não aplicar força anormal ao corpo do display durante a montagem. Utilizar ferramentas e métodos apropriados.
• Condições Ambientais:Evitar mudanças rápidas na temperatura ambiente, especialmente em ambientes de alta humidade, para evitar a formação de condensação na superfície do LED, o que poderia afetar o desempenho ou causar danos.
• Armazenamento:Armazenar dentro do intervalo de temperatura especificado (-35°C a +85°C). Notas adicionais de condições de armazenamento alertam contra ambientes que possam levar à entrada de humidade ou a tensões mecânicas.
• Interação com Painel Frontal/Filtro:Se uma película impressa ou filtro de padrão for aplicado à superfície do display usando adesivo sensível à pressão, não é recomendado deixar este lado em contacto apertado com o painel frontal ou tampa. Pressão ou fricção podem fazer com que a película se desloque da sua posição original.

6. Análise de Desempenho e Comparação Técnica

6.1 Análise de Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados, o desempenho típico para LEDs AlInGaP Vermelho Hiper pode ser inferido:

• Curva IV (Corrente-Tensão):Exibe uma característica de díodo padrão com uma tensão direta tipicamente em torno de 2,6V a 20mA. A curva é relativamente íngreme, indicando boa condutividade uma vez que a tensão de limiar é atingida.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente (LI-I):A saída de luz aumenta de forma super-linear com a corrente em níveis mais baixos, tornando-se mais linear em correntes mais altas. Operar a 10mA fornece um brilho significativamente maior do que a 1mA, conforme indicado nas especificações.
• Dependência da Temperatura:A tensão direta (VF) tem um coeficiente de temperatura negativo (diminui com o aumento da temperatura). A intensidade luminosa tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, razão pela qual a gestão térmica e a redução da corrente são críticas.
• Distribuição Espectral:O comprimento de onda de pico de 650 nm e o comprimento de onda dominante de 639 nm colocam este LED na região do vermelho profundo/hiper vermelho do espectro. A largura espectral a meia altura estreita (20 nm) indica boa pureza de cor.

6.2 Diferenciação de Outras Tecnologias

Comparado com LEDs mais antigos de GaAsP ou vermelho padrão de GaP, a tecnologia AlInGaP oferece várias vantagens:

• Maior Eficiência e Brilho:O AlInGaP fornece uma eficácia luminosa superior, resultando numa maior saída de luz para a mesma corrente de acionamento.
• Melhor Estabilidade Térmica:Embora ainda seja sensível à temperatura, o AlInGaP geralmente mantém o desempenho melhor em temperaturas elevadas do que as tecnologias mais antigas.
• Cor Superior:A cor vermelho hiper é frequentemente percebida como mais vibrante e saturada.
• O uso de um substrato de GaAs não transparente ajuda a direcionar a luz para a frente, melhorando a eficiência geral em comparação com alguns projetos de substrato transparente.

7. Cenários de Aplicação Típicos e Caso de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação

O LTD-322KD-31 é ideal para qualquer dispositivo que necessite de um display numérico compacto, brilhante e fiável. Aplicações comuns incluem:

• Equipamentos de teste e medição (multímetros, fontes de alimentação).
• Eletrónica de consumo (amplificadores de áudio, rádios-despertador, eletrodomésticos).
• Painéis de controlo industrial e temporizadores.
• Terminais de ponto de venda e calculadoras.
• Acessórios pós-venda automóvel (ex.: monitores de tensão).

7.2 Caso de Projeto: Circuito de Acionamento Multiplexado

Um projeto típico utiliza um microcontrolador para acionar este display numa configuração multiplexada. O microcontrolador teria dois conjuntos de 8 saídas (7 segmentos + ponto decimal) ligados aos ânodos dos segmentos (pinos 1,3,4,6,7,8,9 e o ânodo do ponto decimal, se usado). Dois pinos adicionais do microcontrolador, configurados como dreno aberto ou ligados através de transístores, controlariam os pinos de cátodo comum (5 e 10). A rotina de software faria:

1. Desligar ambos os controladores de cátodo comum.
2. Enviar o padrão de segmentos para o Dígito 1 para as linhas de segmento.
3. Ativar brevemente (ligar à terra) o cátodo comum para o Dígito 1.
4. Após um curto atraso (ex.: 5-10ms), desligar o cátodo do Dígito 1.
5. Enviar o padrão de segmentos para o Dígito 2.
6. Ativar brevemente o cátodo comum para o Dígito 2.
7. Repetir o ciclo a uma frequência suficientemente alta para evitar cintilação visível (tipicamente >60Hz).

São necessárias resistências limitadoras de corrente em série com cada linha de ânodo de segmento. O seu valor é calculado com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta do LED (VF ~2,6V) e na corrente de segmento desejada (ex.: 10mA para alto brilho): R = (Vcc - VF) / I_segmento. Um CI de acionamento de corrente constante pode ser usado em vez de resistências para um controlo de brilho mais preciso e estável.

8. Perguntas Frequentes (FAQ)

8.1 Qual é o propósito da intensidade luminosa categorizada ("binned")?

A categorização garante consistência dentro de uma série de produção. Ao usar múltiplos displays num único produto (como um painel de vários dígitos), especificar o mesmo código de bin garante que todos os dígitos terão brilho correspondente, evitando que alguns dígitos pareçam mais escuros ou mais brilhantes do que outros.

8.2 Posso acionar este display com uma fonte de tensão constante?

Não é recomendado. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. A sua tensão direta tem uma tolerância e varia com a temperatura. Uma fonte de tensão constante com uma resistência em série é uma aproximação comum, mas para um desempenho e longevidade ideais, especialmente numa ampla gama de temperaturas, um verdadeiro controlador de corrente constante é superior.

8.3 Por que existe um pino "Sem Ligação"?

A embalagem de 10 pinos é provavelmente um padrão de footprint. O Pino 2 é deixado como Sem Ligação (N/C) nesta variante específica do dispositivo. Não deve ser ligado a nenhum traço de circuito.

8.4 Como interpreto a "Especificação de diafonia ≤ 2,5%"?

Diafonia refere-se à iluminação indesejada de um segmento que deveria estar desligado, causada por corrente de fuga ou acoplamento capacitivo de segmentos adjacentes acionados. Um valor de ≤2,5% significa que a intensidade luminosa de um segmento "desligado" não deve ser superior a 2,5% da intensidade de um segmento totalmente "ligado" sob condições especificadas, garantindo um bom contraste entre segmentos ativos e inativos.

8.5 O que significa "Vermelho Hiper" em comparação com o vermelho padrão?

Vermelho Hiper tipicamente denota um LED com um comprimento de onda dominante mais longo do que o dos LEDs vermelhos padrão, frequentemente na gama de 630-660 nm. Aparece como uma cor vermelha mais profunda e saturada. O comprimento de onda dominante de 639 nm do LTD-322KD-31 enquadra-se nesta categoria, oferecendo alto impacto visual e bom desempenho em aplicações onde a distinção de cor é importante.