Folha de Dados do Display LED LTD-6740KD-06J - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - AlInGaP Vermelho Hiper - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-6740KD-06J 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 em vários dispositivos eletrónicos. A tecnologia central utiliza o material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir a emissão de luz Vermelho Hiper. Este sistema de material, cultivado num substrato de GaAs não transparente, é conhecido pela sua alta eficiência e brilho na região espectral do vermelho. O dispositivo apresenta uma face frontal cinza com marcações de segmentos brancos, oferecendo uma aparência de alto contraste ideal para interfaces de utilizador.

1.1 Características e Vantagens Principais

O display foi concebido com várias funcionalidades centradas no utilizador e orientadas para o desempenho:

• Altura do Dígito:0,56 polegadas (14,22 mm), proporcionando uma excelente visibilidade.
• Uniformidade dos Segmentos:A emissão de luz contínua e uniforme em cada segmento garante uma aparência consistente dos caracteres.
• Eficiência Energética:Baixo requisito de potência, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética.
• Desempenho Ótico:Alto brilho e alto rácio de contraste melhoram a legibilidade sob várias condições de iluminação ambiente.
• Ângulo de Visão:Amplo ângulo de visão permite que o display seja lido a partir de posições fora do eixo.
• Fiabilidade:A construção de estado sólido oferece uma longa vida operacional e resistência a choques e vibrações.
• Binning (Classificação):Os dispositivos são categorizados ("binned") por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplos dígitos.
• Conformidade Ambiental:O encapsulamento é livre de chumbo, cumprindo as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Aplicações Alvo e Mercado

Este display destina-se a ser utilizado em equipamentos eletrónicos comuns. As áreas de aplicação típicas incluem equipamentos de automação de escritório (por exemplo, calculadoras, relógios de mesa), dispositivos de comunicação, painéis de instrumentação, eletrodomésticos e eletrónica de consumo onde é necessária uma indicação numérica clara. Foi concebido para aplicações onde se espera alta fiabilidade em condições operacionais padrão.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos e óticos do dispositivo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não é aconselhável operar nestes limites ou além deles.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Este limite é crucial para a gestão térmica.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). Esta classificação é para pulsos de alta corrente breves, não para operação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Reduzida linearmente a partir de 25 mA a 25°C a uma taxa de 0,28 mA/°C. Isto significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta para evitar sobreaquecimento.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V. Exceder este valor pode causar ruptura da junção.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo é classificado para intervalos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 5 segundos, medido 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assento.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros operacionais típicos medidos a Ta=25°C, definindo o desempenho do dispositivo em condições normais.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):320 ucd (mín.), 700 ucd (típ.) a uma corrente direta (IF) de 1 mA. Esta é a medida chave do brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):650 nm (típ.) a IF=20mA, colocando-o na região do Vermelho Hiper do espetro.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):639 nm (típ.). Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano.
• Tensão Direta por Chip (VF):2,1V (mín.), 2,6V (típ.) a IF=20mA. Este parâmetro é essencial para conceber o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):100 µA (máx.) a VR=5V. Esta é uma especificação de corrente de fuga.
• Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 (máx.) para segmentos dentro da mesma área de luz. Isto garante consistência visual entre segmentos.
• Diafonia (Crosstalk):≤ 2,50%. Especifica a quantidade de fuga de luz não intencional entre segmentos adjacentes.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são "categorizados por intensidade luminosa." Isto refere-se a um processo de binning onde os LEDs fabricados são classificados com base na saída de luz medida (Iv) a uma corrente de teste padrão (1mA). Os dispositivos que se enquadram em intervalos específicos de intensidade são agrupados em bins. Isto permite aos designers selecionar peças do mesmo bin para garantir um brilho uniforme em todos os dígitos e segmentos numa montagem, evitando uma aparência irregular ou desigual do display. O código de bin específico está marcado no módulo como "Z".

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto do PDF fornecido mencione "Curvas Típicas de Características Elétricas / Óticas", os gráficos específicos não estão incluídos no texto. Normalmente, tais curvas para um display LED incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente numa relação não linear. Ajuda a determinar o ponto de operação para o brilho desejado.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Ilustra a característica I-V do díodo, crucial para o desenho do driver.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância da gestão térmica.
• Distribuição Espetral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a característica de banda estreita dos LEDs AlInGaP centrada em torno de 650 nm.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O display tem um encapsulamento padrão de sete segmentos e dois dígitos de orifício passante. As notas dimensionais principais incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• O comprimento dos terminais é especificado (sujeito a revisões indicadas no documento). O diâmetro recomendado do orifício na PCB é de 1,30 mm.
• São fornecidas tolerâncias para o desvio da ponta do terminal, materiais estranhos, bolhas no segmento, curvatura do refletor e contaminação da tinta da superfície para definir a qualidade visual e mecânica.

5.2 Ligação dos Terminais e Diagrama de Circuito

O dispositivo tem uma configuração de 18 terminais. É do tipocátodo comumo que significa que os cátodos (terminais negativos) de todos os LEDs para cada dígito estão ligados internamente. O diagrama de circuito interno mostra dois conjuntos independentes de sete segmentos mais um ponto decimal, um conjunto para cada dígito. A tabela de pinagem define claramente a função de cada terminal (por exemplo, Terminal 1: Ânodo E para o Dígito 1, Terminal 14: Cátodo Comum para o Dígito 1). A interpretação correta desta tabela é essencial para o layout correto da PCB e o desenho do circuito driver de multiplexagem.

5.3 Polaridade e Marcação

O módulo está marcado com o Número da Peça (LTD-6740KD-06J), um Código de Data no formato AASSM, o País de Fabricação e o Código de Bin (Z). A orientação correta durante a montagem é crítica e pode ser determinada a partir do identificador do terminal 1 no desenho do encapsulamento.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Perfil de Soldadura

A folha de dados fornece condições específicas de soldadura para evitar danos térmicos:

• Soldadura Automática:260°C durante 5 segundos, medido 1,6 mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assento.
• Soldadura Manual:350°C ±30°C durante um máximo de 5 segundos.

Aderir a estes limites de tempo e temperatura é crucial. Calor excessivo ou exposição prolongada pode danificar o encapsulamento plástico, as ligações internas dos fios ou o próprio material semicondutor do LED.

6.2 Armazenamento e Manuseamento

Embora não seja explicitamente detalhado para além do intervalo de temperatura de armazenamento (-35°C a +105°C), devem ser observadas as precauções padrão de ESD (Descarga Eletrostática) ao manusear estes dispositivos. Devem ser armazenados num ambiente seco e antiestático.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

A especificação de embalagem é hierárquica:

• Unidades por Tubo:20 displays são embalados num tubo.
• Tubos por Caixa Interna:30 tubos, resultando em 600 unidades por caixa interna.
• Tubos por Caixa Externa:120 tubos, resultando em 2400 unidades por caixa externa.

O número de peça principal para encomenda éLTD-6740KD-06J. O sufixo "-06J" provavelmente denota opções específicas, como a colocação do ponto decimal à direita, cor (face cinza/segmento branco) e possivelmente o bin de intensidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Como um display de cátodo comum, é tipicamente acionado usando uma técnica de multiplexagem. Um microcontrolador ou um CI driver dedicado ativa sequencialmente o cátodo comum de cada dígito (afundando corrente) enquanto fornece os dados apropriados do ânodo do segmento (fornecendo corrente) para esse dígito. Este método reduz o número de pinos de I/O necessários em comparação com a condução estática. Resistências limitadoras de corrente externas são obrigatórias para cada ânodo de segmento (ou uma fonte de corrente regulada) para definir a corrente direta (IF) para o valor desejado, tipicamente entre 5-20 mA dependendo do brilho necessário e do orçamento de potência.

8.2 Considerações de Desenho

• Limitação de Corrente:Utilize sempre resistências em série. Calcule o valor da resistência como R = (Vcc - VF) / IF, onde VF é retirado da folha de dados (por exemplo, 2,6V típ.).
• Frequência de Multiplexagem:Utilize uma taxa de atualização suficientemente alta para evitar cintilação visível, tipicamente acima de 60 Hz por dígito.
• Corrente de Pico na Multiplexagem:Quando multiplexado com um ciclo de trabalho (DC), a corrente instantânea do segmento pode ser superior à média. Certifique-se de que a corrente de pico não excede o Valor Máximo Absoluto para a Corrente Direta de Pico (90 mA nas condições especificadas).
• Gestão Térmica:Certifique-se de que a PCB e o desenho geral permitem a dissipação de calor, especialmente se operar perto dos valores máximos absolutos ou em altas temperaturas ambientes.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTD-6740KD-06J são a sua utilização da tecnologiaAlInGaP Vermelho Hipere as suas especificações mecânicas/óticas específicas. Em comparação com os LEDs vermelhos mais antigos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa e brilho significativamente superiores. Em comparação com outras cores ou tecnologias, o comprimento de onda de 650 nm do Vermelho Hiper proporciona uma cor vermelha distinta e saturada. A altura do dígito de 0,56 polegadas, a combinação face cinza/segmento branco e a configuração de cátodo comum posicionam-no para requisitos específicos de legibilidade e desenho de interface.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é a diferença entre o Comprimento de Onda de Pico (650 nm) e o Comprimento de Onda Dominante (639 nm)?

R1: O comprimento de onda de pico é o ponto de saída de potência máxima no espetro. O comprimento de onda dominante é o único comprimento de onda que produziria a mesma perceção de cor que a saída do LED. Para uma fonte monocromática como este LED vermelho, eles são próximos mas não idênticos devido à forma da curva de sensibilidade do olho humano.

P2: Posso alimentar este display com uma fonte de 5V?

R2: Sim, mas deve utilizar uma resistência limitadora de corrente. Por exemplo, para alcançar uma IF típica de 20 mA com uma VF de 2,6V usando uma fonte de 5V: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Uma resistência padrão de 120Ω seria adequada.

P3: O que significa "Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosa ≤ 2:1"?

R3: Significa que o segmento mais brilhante num dispositivo não será mais do que duas vezes mais brilhante do que o segmento mais escuro dentro da mesma "área de luz" definida. Isto garante uniformidade visual.

P4: Por que existe uma curva de derating para a corrente direta contínua?

R4: À medida que a temperatura aumenta, a capacidade do LED de dissipar calor diminui. Para evitar que a temperatura da junção exceda os limites seguros, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida. O fator de derating de 0,28 mA/°C fornece a diretriz para esta redução.

11. Caso Prático de Desenho e Utilização

Caso: Desenho de uma Leitura Simples de Voltímetro Digital

Um designer está a construir um voltímetro DC de 2 dígitos usando um microcontrolador com um ADC. O LTD-6740KD-06J é selecionado pela sua legibilidade. O microcontrolador executará uma rotina de multiplexagem. Dois dos seus pinos de I/O são configurados como saídas de dreno aberto para afundar corrente para os cátodos comuns (Dígitos 1 e 2). Outros oito pinos de I/O (7 segmentos + 1 ponto decimal) são configurados para fornecer corrente através de resistências de 150Ω para os ânodos dos segmentos. O software digitaliza cada dígito a uma taxa de 100 Hz, convertendo a tensão medida para o formato BCD e procurando o padrão de sete segmentos correspondente numa tabela para enviar para os ânodos. A face cinza proporciona um bom contraste no ambiente de laboratório bem iluminado.

12. Princípio de Funcionamento

Um LED é um díodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede a sua energia de banda proibida é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa (a camada de AlInGaP neste caso). Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda específico da luz (cor) é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O AlInGaP tem uma banda proibida correspondente à luz vermelha/laranja. Num display de sete segmentos, múltiplos chips de LED individuais são montados no padrão dos segmentos e interligados eletricamente de acordo com o diagrama de pinagem.

13. Tendências Tecnológicas

Embora os displays tradicionais de sete segmentos de orifício passante como este permaneçam relevantes para muitas aplicações, a tendência mais ampla na tecnologia de displays é para encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, maior densidade e perfil mais baixo. Há também uma tendência para a integração, onde o circuito driver é combinado com o módulo de display. Além disso, para leituras numéricas, os displays de matriz de pontos ou alfanuméricos totalmente integrados oferecem maior flexibilidade. No entanto, a simplicidade, robustez, alto brilho e excelente legibilidade dos LEDs discretos de sete segmentos garantem a sua utilização contínua em instrumentação, controlos industriais e aplicações onde um display numérico clássico e altamente legível é preferido.