Ficha Técnica do Display LED LTD-4608JR - Altura de Dígito 0,4 Polegadas - Super Vermelho AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-4608JR é um módulo de display LED alfanumérico de sete segmentos e dois dígitos. Foi projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes, como painéis de instrumentação, eletrônicos de consumo, controles industriais e equipamentos de teste. O dispositivo utiliza tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para seus chips emissores de luz, que são montados num substrato de GaAs não transparente. Esta construção contribui para as suas características de desempenho. O display apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmento brancas, proporcionando alto contraste para legibilidade ideal sob várias condições de iluminação.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho do Dígito:Apresenta uma altura de caractere de 0,4 polegadas (10,0 mm), oferecendo um bom equilíbrio entre tamanho e legibilidade.
• Qualidade do Segmento:Fornece emissão de luz contínua e uniforme em cada segmento para uma aparência visual consistente.
• Eficiência Energética:Projetado para baixo consumo de energia, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética.
• Desempenho Óptico:Oferece alto brilho e alto contraste, garantindo visibilidade tanto em ambientes escuros quanto bem iluminados.
• Ângulo de Visão:Oferece um amplo ângulo de visão, permitindo que o display seja lido claramente de várias posições.
• Confiabilidade:Beneficia-se da confiabilidade do estado sólido sem partes móveis, levando a uma longa vida operacional.
• Binning:A intensidade luminosa é categorizada (binning), permitindo a seleção de unidades com níveis de brilho correspondentes em aplicações com múltiplos displays.
• Conformidade Ambiental:A embalagem é livre de chumbo e está em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Configuração do Dispositivo

O número de peça LTD-4608JR especifica um dispositivo com chips LED Super Vermelho AlInGaP dispostos numa configuração duplex (dois dígitos) de ânodo comum. Inclui um ponto decimal à direita. O design de ânodo comum simplifica os circuitos de acionamento multiplexado, onde os ânodos de cada dígito são controlados separadamente enquanto os cátodos (pinos de segmento) são compartilhados.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação deve sempre ser mantida dentro destes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Exceder este valor pode levar a superaquecimento e degradação acelerada.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Isto é para testes de curta duração, não para operação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta especificação deriva linearmente a 0,28 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) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo é classificado para faixas de temperatura industriais.
• Temperatura de Soldagem:Os terminais podem ser soldados a 260°C por 5 segundos, medidos 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas (Típicas a Ta=25°C)

Estes parâmetros definem o desempenho operacional normal do display.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):Varia de 320 a 850 microcandelas (µcd) a uma corrente direta (IF) de 1 mA. Esta ampla faixa indica o processo de binning, onde os dispositivos são classificados por brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):639 nm, que se encontra na região vermelha do espectro visível.
• Tensão Direta por Segmento (VF):Tipicamente 2,6V com um máximo de 2,6V a IF=20 mA. O mínimo é 2,0V. O projeto do circuito deve considerar esta faixa para garantir um acionamento de corrente consistente.
• Corrente Reversa (IR):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não foi projetado para operação contínua em polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para segmentos dentro da mesma "área de luz semelhante". Isto significa que o segmento mais brilhante não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais escuro dentro de um grupo definido, garantindo uniformidade.
• Interferência (Cross Talk):Especificado como ≤2,5%. Isto refere-se à fuga de luz indesejada de um segmento energizado para um segmento adjacente não energizado.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LTD-4608JR emprega um sistema de categorização para intensidade luminosa. Esta é uma prática padrão na fabricação de LEDs para agrupar dispositivos com saída de luz semelhante. A marcação no módulo inclui um código "Z" que representa o código do bin. Os projetistas podem especificar um código de bin particular ao encomendar para garantir brilho consistente em todos os displays de um produto, o que é crítico para aplicações onde múltiplos displays são usados lado a lado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos tipicamente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento, geralmente numa relação não linear. Operar acima da corrente recomendada leva a retornos decrescentes em brilho e aumento de calor.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a derivação térmica da saída de luz. À medida que a temperatura aumenta, a eficiência luminosa geralmente diminui.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Ilustra a característica V-I do diodo, crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a largura de banda estreita típica dos LEDs AlInGaP, centrada em torno do comprimento de onda dominante de 631 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O display tem um formato padrão de embalagem de dupla linha. As notas dimensionais principais incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,20 mm.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm.
• São definidos limites para material estranho, contaminação por tinta, dobra do refletor e bolhas dentro da área do segmento para garantir qualidade estética e óptica.
• Um diâmetro de furo na PCB de 1,30 mm é recomendado para o melhor encaixe.

5.2 Conexão dos Pinos e Polaridade

O dispositivo possui 10 pinos numa única fileira. O diagrama de circuito interno mostra uma configuração de ânodo comum para dois dígitos. A pinagem é a seguinte:

1. Pino 1: Cátodo C
2. Pino 2: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)
3. Pino 3: Cátodo E
4. Pino 4: Ânodo Comum (Dígito 2)
5. Pino 5: Cátodo D
6. Pino 6: Cátodo F
7. Pino 7: Cátodo G
8. Pino 8: Cátodo B
9. Pino 9: Ânodo Comum (Dígito 1)
10. Pino 10: Cátodo A

Este arranjo é ideal para acionamento multiplexado, onde os ânodos do Dígito 1 e do Dígito 2 são ligados alternadamente em alta frequência enquanto os cátodos de segmento apropriados são energizados para formar o número desejado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Soldagem Automatizada

Para soldagem por onda ou por refluxo, a condição é 260°C por 5 segundos, medidos 1,6 mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento da embalagem. A temperatura do corpo do display em si não deve exceder a temperatura máxima de armazenamento de 105°C durante o processo.

6.2 Soldagem Manual

Ao soldar manualmente, é especificada uma temperatura da ponta do ferro de solda de 350°C ±30°C. O tempo de soldagem não deve exceder 5 segundos por pino, novamente medido a partir de 1,6 mm abaixo do plano de assentamento. Usar um dissipador de calor no terminal entre a ponta do ferro e o corpo da embalagem é uma boa prática para evitar transferência excessiva de calor.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTD-4608JR é adequado para equipamentos eletrônicos comuns, incluindo, mas não se limitando a:

• Multímetros digitais e osciloscópios
• Displays de equipamentos de áudio (amplificadores, receptores)
• Painéis de temporizador e contador industriais
• Eletrodomésticos (micro-ondas, máquinas de lavar)
• Terminais de ponto de venda e displays de informação básicos

7.2 Considerações Críticas de Projeto

• Método de Acionamento:Acionamento por corrente constante é fortemente recomendado em vez de acionamento por tensão constante. Isto garante intensidade luminosa consistente independentemente das variações na tensão direta (VF) de segmento para segmento ou de unidade para unidade. Um simples resistor em série pode fornecer uma forma básica de limitação de corrente, mas circuitos integrados (CIs) dedicados para acionamento de LED oferecem melhor estabilidade e controle de multiplexação.
• Proteção do Circuito:O circuito de acionamento deve incorporar proteção contra tensões reversas e transientes de tensão que podem ocorrer durante a energização ou desligamento. Um diodo simples em série ou um supressor de tensão transitória (TVS) pode ser usado dependendo da aplicação.
• Gerenciamento Térmico:Não exceda as especificações máximas absolutas para corrente e dissipação de potência. Garanta ventilação adequada no produto final para manter a temperatura ambiente ao redor do display dentro dos limites especificados. A derivação linear da corrente contínua com a temperatura deve ser considerada no projeto para ambientes de alta temperatura.
• Multiplexação:Ao multiplexar os dois dígitos, a taxa de atualização deve ser alta o suficiente para evitar cintilação visível (tipicamente >60 Hz). A corrente de pico durante o pulso multiplexado pode ser maior do que a especificação de corrente contínua DC, mas a corrente média ao longo do tempo deve permanecer dentro da especificação contínua, considerando o ciclo de trabalho.

8. Testes de Confiabilidade

O dispositivo passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade baseados em padrões militares (MIL-STD), industriais japoneses (JIS) e internos. Estes testes validam sua robustez e longevidade:

• Teste de Vida Operacional (RTOL):1000 horas de operação contínua nas condições máximas especificadas.
• Testes de Estresse Ambiental:Inclui armazenamento em alta temperatura/alta umidade, armazenamento em alta temperatura, armazenamento em baixa temperatura, ciclagem de temperatura e testes de choque térmico.
• Testes Mecânicos e de Processo:Testes de resistência à solda (260°C por 10s) e soldabilidade (245°C por 5s) garantem que os terminais possam suportar processos de montagem padrão.

9. Precauções e Limitações de Uso

A ficha técnica inclui precauções importantes que definem o uso pretendido e a responsabilidade:

• O display é projetado para equipamentos eletrônicos "comuns". Aplicações que requerem confiabilidade excepcional, especialmente onde a falha pode colocar em risco vidas ou a saúde (aviação, dispositivos médicos, sistemas de segurança críticos), requerem consulta prévia e provavelmente um componente de grau diferente.
• O fabricante não é responsável por danos resultantes da operação fora das especificações máximas absolutas ou da falha em seguir as instruções fornecidas.
• A adesão estrita aos limites elétricos e térmicos é enfatizada como o principal meio de garantir a vida útil e o desempenho do produto.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), a tecnologia AlInGaP usada no LTD-4608JR oferece vantagens significativas:

• Maior Eficiência e Brilho:O AlInGaP fornece eficiência luminosa superior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento.
• Melhor Estabilidade Térmica:A saída de luz dos LEDs AlInGaP é geralmente menos sensível a mudanças de temperatura do que as tecnologias mais antigas.
• Pureza de Cor:A meia largura da linha espectral (Δλ) de 20 nm indica uma cor vermelha relativamente pura em comparação com fontes de espectro mais amplo.
• A configuração de ânodo comum com ponto decimal à direita é uma característica específica que pode diferenciá-lo de outros displays de dois dígitos que podem ter configuração de cátodo comum ou ponto decimal à esquerda.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com uma fonte de 5V e um resistor?

R: Sim, mas é necessário um cálculo cuidadoso. Com uma VF típica de 2,6V a 20 mA, seria necessário um valor de resistor em série de (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Você deve garantir que a fonte de 5V seja estável e considerar a VF mínima (2,0V), o que resultaria numa corrente mais alta. Um driver de corrente constante é mais confiável.

P: O que significa a taxa de correspondência de intensidade luminosa de 2:1 para o meu projeto?

R: Significa que, dentro de um único display, a diferença de brilho entre os segmentos não deve exceder um fator de dois. Para a maioria das aplicações, isto é aceitável. Se a uniformidade perfeita for crítica, você pode precisar selecionar unidades de um bin mais restrito ou implementar calibração individual de segmento em software/hardware.

P: Como interpreto o código de data "YYWW" na marcação?

R: "YYWW" tipicamente significa um ano de dois dígitos seguido por uma semana de fabricação de dois dígitos. Por exemplo, "2415" indicaria que o dispositivo foi fabricado na 15ª semana de 2024.

12. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um contador simples de dois dígitos.

Um microcontrolador (por exemplo, um Arduino, PIC ou ARM Cortex-M) seria usado. Dois pinos de I/O seriam configurados como saídas para acionar os ânodos comuns (Pinos 4 e 9) via pequenos transistores NPN ou MOSFETs. Outros sete pinos de I/O (ou um registrador de deslocamento como o 74HC595 para economizar pinos) acionariam os cátodos dos segmentos (Pinos 1, 3, 5, 6, 7, 8, 10) através de resistores limitadores de corrente ou um array de sumidouro de corrente constante. O ponto decimal (Pino 2) pode ser ignorado ou usado. O firmware implementaria a multiplexação: ligar o transistor para o Dígito 1, definir o padrão de segmento para o valor do primeiro dígito, aguardar um curto período (por exemplo, 5ms), desligar o Dígito 1, ligar o transistor para o Dígito 2, definir o padrão de segmento para o segundo dígito, aguardar e repetir. A corrente para cada segmento durante seu tempo de LIGADO deve ser calculada com base no ciclo de trabalho (50% para dois dígitos) para garantir que a corrente média não exceda a especificação contínua.

13. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de múltiplos Diodos Emissores de Luz (LEDs). Cada segmento (rotulado de A a G) e o ponto decimal é um LED separado ou um grupo de chips LED. Numa configuração de ânodo comum como o LTD-4608JR, os ânodos de todos os LEDs para um determinado dígito são conectados juntos a um pino comum. O cátodo de cada segmento LED individual é trazido para um pino separado. Para iluminar um segmento, seu pino cátodo é conectado a uma tensão mais baixa (terra ou um sumidouro de corrente) enquanto o pino ânodo comum é conectado a uma tensão mais alta (Vcc), completando o circuito e permitindo que a corrente flua através daquele LED específico. Ao controlar quais pinos cátodo estão ativos em relação ao pino ânodo ativo, diferentes números e algumas letras podem ser formados.

14. Tendências Tecnológicas

Embora os displays LED de sete segmentos discretos permaneçam relevantes para aplicações específicas, a tendência mais ampla na tecnologia de display está se movendo em direção a soluções integradas:

• Displays com Driver Integrado:Módulos que incluem o array de LED, o circuito de multiplexação e, às vezes, uma interface serial simples (I2C, SPI) numa única PCB, simplificando o projeto para o engenheiro final.
• Mudança para OLED e LCD:Para aplicações que requerem gráficos ou alfanuméricos mais complexos, módulos de display orgânico LED (OLED) e display de cristal líquido (LCD) estão se tornando mais competitivos em custo e oferecem maior flexibilidade.
• Miniaturização e Eficiência:O desenvolvimento contínuo na tecnologia de chip LED continua a melhorar a eficácia luminosa (lúmens por watt), permitindo displays mais brilhantes com menor potência ou tamanhos de chip menores para maior resolução dentro da mesma área. No entanto, a tecnologia fundamental AlInGaP para vermelho/laranja/amarelo permanece um padrão de alto desempenho.

O LTD-4608JR representa uma tecnologia madura, confiável e bem compreendida, ideal para aplicações onde são necessárias leituras numéricas simples, brilhantes e de baixo custo.