Ficha Técnica do Display LED LTD-2701JD - Altura do Dígito 0,28 Polegadas - Hiper Vermelho - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-2701JD é um módulo de display de díodo emissor de luz (LED) de sete segmentos e dois dígitos. A sua função principal é fornecer uma leitura numérica clara e legível para diversos dispositivos e equipamentos eletrónicos. A tecnologia central utiliza o material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma emissão Hiper Vermelha, caracterizada por um alto brilho e excelente pureza de cor. O dispositivo apresenta uma face cinza com segmentos brancos, melhorando o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. É projetado como um tipo de catodo comum, uma configuração padrão para simplificar circuitos de acionamento multiplexados em aplicações com múltiplos dígitos.

1.1 Características Principais e Vantagens Nucleares

• Altura do Dígito:0,28 polegadas (7,0 mm), oferecendo um tamanho equilibrado para boa visibilidade sem consumo excessivo de espaço.
• Uniformidade dos Segmentos:Segmentos contínuos e uniformes garantem uma aparência de caráter consistente em ambos os dígitos.
• Eficiência Energética:Baixo requisito de potência, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética.
• Desempenho Ótico:Alto brilho e alto contraste contribuem para uma excelente legibilidade dos caracteres.
• Ângulo de Visão:Amplo ângulo de visão permite a legibilidade a partir de várias posições.
• Confiabilidade:Construção de estado sólido oferece longa vida operacional e resistência a choques e vibrações.
• Binning (Classificação):Os dispositivos são categorizados ("binned") por intensidade luminosa, permitindo brilho correspondente em configurações com múltiplos displays.
• Conformidade Ambiental:Pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este display destina-se a ser utilizado em equipamentos eletrónicos comuns. As áreas de aplicação típicas incluem, mas não se limitam a:

• Instrumentos de teste e medição (multímetros, fontes de alimentação).
• Eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, máquinas de lavar).
• Painéis de controlo industrial e temporizadores.
• Displays de estado de equipamentos de comunicação.
• Acessórios pós-venda automóvel (ex.: monitores de tensão).
• Terminais de ponto de venda e leituras numéricas básicas.

É especificamente notado que é necessária consulta para aplicações que exijam uma confiabilidade excecional, onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde, como em sistemas de aviação, médicos ou de segurança crítica.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada do chip LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1 ms). Esta classificação é para pulsos de curta duração, não para operação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente deve ser reduzida linearmente em 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) sobe acima de 25°C para evitar "thermal runaway" (fuga térmica).
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo pode suportar estes extremos, mas o desempenho ótico variará com a temperatura.
• Condição de Soldadura:260°C durante 3 segundos, medido a 1/16 de polegada (aprox. 1,6 mm) abaixo do plano de assento. Isto orienta os processos de soldadura por onda ou de refluxo.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200-600 µcd a I_F=1mA. Esta ampla gama indica o efeito do processo de "binning"; os projetistas devem considerar o valor mínimo para cálculos de visibilidade.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência ótica emitida é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para corresponder à cor da luz, com uma tolerância de ±1 nm.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm. Isto define a pureza espectral; uma largura mais estreita indica uma cor mais monocromática.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,1V (Mín), 2,6V (Típ) a I_F=20mA, com uma tolerância de ±0,1V. Isto é crítico para o projeto do circuito de acionamento, especialmente ao multiplexar múltiplos dígitos, para garantir corrente consistente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA a V_R=5V. A ficha técnica avisa explicitamente que a tensão reversa é apenas para fins de teste e a operação contínua em polarização reversa deve ser evitada.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para áreas de luz semelhantes a I_F=10mA. Isto especifica a variação máxima de brilho permitida entre segmentos dentro de um display.
• Crosstalk (Interferência):≤ 2,5%. Isto refere-se à iluminação indesejada de um segmento não acionado devido a fuga elétrica ou acoplamento ótico.

2.3 Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica afirma que o produto é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de "binning" onde os LEDs são classificados com base na saída de luz medida (em µcd) a uma corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 10mA). É fortemente recomendado usar displays do mesmo "bin" de intensidade numa montagem para evitar diferenças de brilho notáveis (desigualdade de tonalidade) entre unidades adjacentes. Os projetistas devem especificar o "bin" necessário ou trabalhar com fornecedores para garantir consistência em aplicações com múltiplos displays.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões do Pacote

O display está em conformidade com um formato padrão DIP (Dual In-line Package) de montagem através de orifícios. Notas dimensionais-chave incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (mm).
• A tolerância padrão é de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm, importante para o alinhamento dos orifícios da PCB.
• Defeitos permitidos na face do display: material estranho no segmento ≤10 mils, contaminação de tinta ≤20 mils, bolhas no segmento ≤10 mils.
• A curvatura do refletor é limitada a ≤1% do seu comprimento.

3.2 Ligação dos Pinos e Identificação de Polaridade

O dispositivo tem 10 pinos numa única fila. A pinagem é a seguinte:

• Pino 1: Ânodo para o segmento E
• Pino 2: Ânodo para o segmento D
• Pino 3: Ânodo para o segmento C
• Pino 4: Ânodo para o segmento G (segmento central)
• Pino 5: Ânodo para o Ponto Decimal (DP)
• Pino 6: Catodo Comum para o Dígito 2 (dígito da direita)
• Pino 7: Ânodo para o segmento A
• Pino 8: Ânodo para o segmento B
• Pino 9: Catodo Comum para o Dígito 1 (dígito da esquerda)
• Pino 10: Ânodo para o segmento F

A descrição "Ponto Decimal à Direita" confirma que o ponto decimal está associado ao dígito da direita. A configuração de catodo comum significa que todos os cátodos dos LEDs de um dígito estão ligados internamente. Para iluminar um segmento, deve ser aplicada uma tensão positiva ao seu respetivo pino ânodo enquanto o pino do catodo comum do dígito correspondente é ligado à terra (GND).

3.3 Diagrama do Circuito Interno

O diagrama interno mostra dois conjuntos independentes de sete LEDs (mais um LED de ponto decimal), cada conjunto partilhando uma ligação de catodo comum (Pinos 6 e 9). Esta estrutura é fundamental para a multiplexagem: ao ativar sequencialmente um cátodo (dígito) de cada vez e apresentar o padrão para esse dígito nas linhas de ânodo, múltiplos dígitos podem ser controlados com menos pinos de I/O.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Óticas". Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tais dispositivos incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta (V_F) e a corrente direta (I_F). A curva deslocar-se-á com a temperatura.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Mostra que a saída de luz é aproximadamente linear com a corrente numa determinada gama, mas saturará a correntes mais altas e degradar-se-á mais rapidamente devido ao calor.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a necessidade de gestão térmica e redução da corrente ("derating").
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando o pico em ~650nm e a largura a meia altura de ~20nm.

Estas curvas são essenciais para projetar acionadores que forneçam brilho estável na gama de temperatura de operação pretendida.

5. Diretrizes de Soldadura, Montagem e Armazenamento

5.1 Soldadura e Montagem

• Siga o perfil de soldadura especificado (260°C durante 3 segundos).
• Evite usar ferramentas ou métodos inadequados que apliquem força anormal ao corpo do display.
• Se for aplicada uma película decorativa, evite que ela esteja em contacto direto com um painel frontal/tampa, pois a força externa pode deslocá-la.

5.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é crítico para evitar a oxidação dos pinos.

• Display LED Padrão (Montagem em Orifício):Na embalagem original. Temperatura: 5°C a 30°C. Humidade: Abaixo de 60% RH. O armazenamento a longo prazo fora destas condições pode exigir o re-revestimento de pinos oxidados. Se o saco de barreira à humidade for aberto por >6 meses, recomenda-se "baking" a 60°C durante 48 horas antes da utilização, com montagem dentro de uma semana.
• Displays LED SMD (Nota para referência):Em saco selado: 5-30°C,<60% RH. Uma vez aberto: Mesmas condições, mas deve ser utilizado dentro de 168 horas (7 dias, Nível MSL 3).

6. Considerações e Precauções de Projeto de Aplicação

6.1 Projeto do Circuito de Acionamento

• Acionamento por Corrente Constante:Altamente recomendado em vez de acionamento por tensão constante para garantir intensidade luminosa consistente independentemente das variações de V_Fentre segmentos e com a temperatura.
• Limitação de Corrente:O circuito deve limitar a corrente dentro da classificação contínua (25mA a 25°C, com redução). Exceder isto causa degradação rápida.
• Gama de Tensão:O acionador deve acomodar toda a gama de V_F(aprox. 2,0V a 2,7V por segmento) para fornecer a corrente pretendida.
• Proteção contra Tensão Reversa:O circuito deve proteger contra tensões reversas ou transitórias durante ciclos de energia para prevenir migração metálica e aumento de fuga.
• Gestão Térmica:Considere a temperatura ambiente máxima (T_a) para selecionar uma corrente de operação segura. Dissipadores de calor podem ser necessários em ambientes de alta T_a environments.

6.2 Precauções Ambientais e de Manuseamento

• Evite mudanças rápidas de temperatura ambiente em ambientes húmidos para prevenir condensação no display.
• Selecione displays do mesmo "bin" de intensidade luminosa ao usar dois ou mais numa montagem para garantir brilho uniforme.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com as tecnologias LED mais antigas de GaAsP ou GaP, o AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) utilizado no LTD-2701JD oferece vantagens significativas:

• Maior Eficiência e Brilho:O AlInGaP fornece uma eficácia luminosa superior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento.
• Melhor Pureza de Cor:A emissão Hiper Vermelha (dominante 639-650nm) é mais saturada e visualmente distinta do que os LEDs vermelhos padrão.
• Estabilidade de Temperatura Melhorada:Embora todos os LEDs percam eficiência com o calor, o AlInGaP geralmente tem melhor retenção de desempenho em comparação com materiais mais antigos.
• O design de catodo comum com cátodos de dígitos separados é uma abordagem padrão, mas eficaz, para multiplexagem, diferenciando-o dos tipos de ânodo comum ou displays com controladores multiplexados internamente.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?

R: Não. Sem uma resistência limitadora de corrente, ligar 5V diretamente a um ânodo provavelmente destruiria o LED devido à corrente excessiva. Deve usar uma resistência em série ou, preferencialmente, um acionador de corrente constante. O valor da resistência depende da sua tensão de alimentação, da V_Fdo LED, e da I_F.

desejada.

P: Por que é recomendado o acionamento por corrente constante?_FR: O brilho do LED é principalmente uma função da corrente, não da tensão. A tensão direta (V

) pode variar de chip para chip e diminui com o aumento da temperatura. Uma fonte de corrente constante garante brilho estável ao ajustar automaticamente a tensão para manter a corrente definida, compensando estas variações.

P: O que significa "Ciclo de Trabalho 1/10, Largura de Pulso 0,1ms" para a classificação de Corrente de Pico?

R: Isto significa que pode pulsar brevemente o LED com até 90mA, mas o pulso não deve ser mais largo que 0,1 milissegundos, e a corrente média ao longo do tempo não deve exceder o equivalente a um ciclo de trabalho de 1/10 (ex.: 0,1ms ligado, 0,9ms desligado). Isto não é para iluminação contínua.

P: Como controlo os dois dígitos independentemente?

R: Usa multiplexagem. Num ciclo: 1) Defina os pinos ânodo (1,2,3,4,5,7,8,10) para o padrão do Dígito 1. 2) Coloque o Pino Catodo 9 (Dígito 1) em baixo (terra) enquanto mantém o Pino Catodo 6 (Dígito 2) em alto (desligado). 3) Ilumine por um curto período (ex.: 5ms). 4) Desligue o Dígito 1. 5) Defina os ânodos para o padrão do Dígito 2. 6) Coloque o Pino Catodo 6 em baixo e o Pino 9 em alto. 7) Ilumine. Repita este ciclo rapidamente (>60Hz) para criar a ilusão de ambos os dígitos estarem ligados continuamente.

9. Caso Prático de Projeto e Utilização

1. Caso: Projetar uma Leitura Simples de Voltímetro Digital (0-99V).Seleção de Componentes:
2. O LTD-2701JD é escolhido pela sua capacidade de 2 dígitos, bom brilho e pacote de montagem em orifício para prototipagem.Circuito de Acionamento:
3. É utilizado um microcontrolador (ex.: ATmega328P). Os seus pinos de I/O não podem fornecer/absorver corrente suficiente para todos os segmentos de uma vez. Portanto, é implementado um esquema de multiplexagem usando dois transístores NPN (ex.: 2N3904) para absorver as correntes de cátodo para os Dígitos 1 e 2. Os ânodos dos segmentos são ligados ao microcontrolador através de resistências limitadoras de corrente (ex.: 150Ω para uma alimentação de 5V, visando ~20mA por segmento: R = (5V - 2,6V) / 0,02A ≈ 120Ω, usando 150Ω por segurança).Software:
4. O firmware lê a tensão via um ADC, converte-a para dois dígitos BCD, e aciona o display usando uma interrupção de temporizador para multiplexagem a 100Hz.Considerações:

A tolerância da tensão direta significa que o brilho pode variar ligeiramente entre segmentos. Usar acionadores de corrente constante (como ICs dedicados de acionamento de LED) em vez de resistências melhoraria a uniformidade. O conselho de armazenamento é seguido ao encomendar pequenas quantidades para evitar inventário de longo prazo.

10. Introdução ao Princípio de Operação

Um díodo emissor de luz (LED) é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões da região n e lacunas da região p são injetados através da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam na região ativa, a energia é libertada na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O AlInGaP tem uma banda proibida correspondente à luz vermelha. Num display de sete segmentos, múltiplos chips LED individuais são montados e ligados para formar os segmentos padrão (A-G e DP). A configuração de catodo comum liga internamente todos os cátodos dos LEDs pertencentes a um dígito.

11. Tendências Tecnológicas

• A indústria de displays LED continua a evoluir. Embora displays de montagem em orifício como o LTD-2701JD permaneçam relevantes para prototipagem, reparações e certas aplicações, tendências mais amplas incluem:Miniaturização e Dominância SMD:
• Pacotes de dispositivos de montagem em superfície (SMD) estão a tornar-se padrão para montagem automatizada, oferecendo tamanho menor e perfil mais baixo.Controladores Integrados:
• Displays com circuitos integrados de acionamento incorporados (como módulos compatíveis com MAX7219) simplificam a interface com microcontroladores ao lidar com multiplexagem e descodificação internamente.Materiais de Maior Eficiência:
• O desenvolvimento contínuo de materiais como InGaN para azul/verde e AlInGaP melhorado e LEDs brancos convertidos por fósforo empurram a eficiência (lúmens por watt) para valores mais altos.Formas Flexíveis e Inovadoras:

Desenvolvimentos em substratos flexíveis e micro-LEDs permitem novas formas de display e densidades ultra-altas.