Ficha Técnica do Display LED LTS-3401LJF - Dígito de 0,8 Polegadas - Cor Laranja Amarelada - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3401LJF é um display de dígito único com sete segmentos de díodo emissor de luz (LED), concebido para aplicações que requerem uma indicação numérica clara e de baixo consumo. A sua tecnologia central baseia-se no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), conhecido por produzir luz de alta eficiência no espectro do âmbar ao laranja-avermelhado. Este dispositivo específico emite uma cor laranja-amarelada. O display apresenta uma face cinzenta e segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Os principais objetivos de conceção para este componente são o baixo consumo de energia, um excelente aspeto dos caracteres com iluminação uniforme dos segmentos e fiabilidade de estado sólido, tornando-o adequado para uma vasta gama de dispositivos eletrónicos de consumo e industriais onde os dados numéricos precisam de ser apresentados de forma clara e eficiente.

1.1 Vantagens Principais

• Operação de Baixo Consumo:Concebido para um consumo mínimo de energia, ideal para aplicações alimentadas por bateria ou sensíveis ao consumo energético.
• Alta Visibilidade:Oferece um excelente aspeto dos caracteres com segmentos contínuos e uniformes e um amplo ângulo de visão, garantindo legibilidade a partir de várias posições.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Sendo um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e desempenho consistente, em comparação com displays mecânicos ou baseados em filamento.
• Interface Padrão:Os requisitos de acionamento compatíveis com C.I. simplificam a integração com microcontroladores e circuitos lógicos comuns.
• Desempenho Categorizado:Os dispositivos são classificados ("binned") por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência consistente de brilho em aplicações com múltiplos dígitos.

2. Análise Aprofundada das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e físicos definidos na ficha técnica.

2.1 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites e condições de operação do display.

• Valores Máximos Absolutos:São limites de stress que não devem ser excedidos em nenhuma condição para evitar danos permanentes.
  • Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Isto limita o efeito combinado da corrente direta e da queda de tensão em cada segmento LED.
  • Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Um fator de derating linear de 0,33 mA/°C é aplicado à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C.
  • Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 60 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). Isto permite uma sobrecarga breve para alcançar um brilho de pico mais elevado em aplicações multiplexadas.
  • Tensão Inversa por Segmento:Máximo de 5 V. Exceder este valor pode danificar a junção PN do LED.
  • Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C.
  • Temperatura de Soldadura:260°C durante 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Este é um parâmetro crítico para processos de soldadura por onda ou por refluxo.
• Características Elétricas/Ópticas (a T_A=25°C):Estes são os parâmetros típicos de operação.
  • Tensão Direta (V_F):2,05V (Mín), 2,6V (Tip) a I_F=20mA. Esta é a queda de tensão num segmento ativo quando acionado com a corrente especificada.
  • Corrente Inversa (I_R):Máximo de 100 µA a V_R=5V. Isto indica a corrente de fuga mínima quando o LED está polarizado inversamente.

2.2 Características Ópticas

Os parâmetros ópticos quantificam a saída de luz e as propriedades de cor do display.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):320 µcd (Mín), 900 µcd (Tip) a I_F=1mA. Esta é uma medida do brilho percebido de um segmento, medido por um sensor filtrado para corresponder à resposta fotópica do olho humano (curva CIE). A ampla gama indica um processo de classificação ("binning").
• Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 máximo a I_F=10mA. Especifica a variação máxima de brilho permitida entre diferentes segmentos do mesmo dígito ou entre diferentes unidades, garantindo uniformidade visual.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):611 nm (Tip) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):605 nm (Tip) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da luz emitida, definindo o seu tom laranja-amarelado.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm (Tip) a I_F=20mA. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida; um valor menor significa uma cor mais monocromática (pura).

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

A ficha técnica indica que os dispositivos são "Categorizados por Intensidade Luminosa". Isto refere-se a um processo de triagem pós-produção ("binning").

• Classificação por Intensidade Luminosa:Após a fabricação, os LEDs são testados e agrupados com base na sua intensidade luminosa medida a uma corrente de teste padrão (ex.: 1mA ou 10mA). O valor típico especificado de 900 µcd e o mínimo de 320 µcd definem as possíveis categorias. A utilização de componentes classificados garante níveis de brilho consistentes em todos os segmentos de um display multi-dígito, o que é crítico para a uniformidade estética e funcional no produto final. Os projetistas devem consultar o fabricante para obter a disponibilidade de códigos de categoria específicos e especificações para aquisição.

4. Análise das Curvas de Desempenho

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

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento, tipicamente de forma sub-linear, destacando as mudanças de eficiência.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Ilustra a relação exponencial I-V do díodo, crucial para conceber circuitos de limitação de corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Mostra como a saída de luz diminui com o aumento da temperatura da junção, o que é vital para a gestão térmica em aplicações de alta temperatura ou alto brilho.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando visualmente os comprimentos de onda de pico e dominante e a largura a meia altura espectral.

Os projetistas devem sempre consultar a ficha técnica completa com gráficos para compreender totalmente estas relações para um projeto de circuito robusto.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O dispositivo é descrito como um display com altura de dígito de 0,8 polegadas, o que corresponde a 20,32 mm para a altura do caráter numérico em si. O desenho das dimensões da embalagem (referenciado mas não detalhado no texto) especificaria o comprimento total, largura e altura da embalagem de plástico, o espaçamento dos terminais e a colocação dos segmentos. As tolerâncias são tipicamente ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Desenhos mecânicos precisos são essenciais para o projeto da área de montagem no PCB e para garantir um encaixe adequado dentro de uma caixa.

5.2 Configuração dos Terminais e Circuito Interno

O LTS-3401LJF é um display deânodo comum. Isto significa que os ânodos de todos os segmentos LED (e dos pontos decimais) estão ligados internamente e saem para terminais comuns (4, 6, 12, 17). Os cátodos individuais dos segmentos (A-G, e pontos decimais esquerdo/direito) têm os seus próprios terminais. Para iluminar um segmento, o seu terminal de cátodo correspondente deve ser colocado em nível baixo (ligado ao terra ou a um sumidouro de corrente) enquanto o terminal de ânodo comum é mantido em nível alto (ligado a V_CCatravés de uma resistência limitadora de corrente). A tabela de pinagem é crítica para um layout de PCB correto e para o desenvolvimento da rotina de software de acionamento. Vários terminais (1, 8, 9, 16, 18) estão listados como "SEM TERMINAL", o que significa que estão fisicamente presentes mas não estão ligados eletricamente (N/C).

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A ficha técnica fornece um parâmetro de soldadura chave: a embalagem pode suportar uma temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de polegada (1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma referência padrão para soldadura por onda. Para soldadura por refluxo, um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico em torno de 260°C seria aplicável, mas o tempo acima do líquidus deve ser controlado. Recomenda-se seguir as diretrizes padrão JEDEC/IPC para manusear dispositivos sensíveis à humidade (se aplicável) e evitar stress mecânico nos terminais durante a montagem. O armazenamento deve ser feito dentro da gama de temperatura especificada de -35°C a +85°C num ambiente seco.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Equipamento de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação.
• Eletrónica de Consumo:Relógios, temporizadores, eletrodomésticos de cozinha, displays de equipamento de áudio.
• Controlos Industriais:Medidores de painel, indicadores de processo, leituras de sistemas de controlo.
• Automóvel (Aftermarket):Medidores e displays onde são necessárias alta visibilidade e fiabilidade.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência em série para cada ligação de ânodo comum (ou cada segmento num esquema multiplexado) para definir a corrente direta. Calcule o valor da resistência usando R = (V_CC- V_F) / I_F. Utilize o V_Fmáximo da ficha técnica para um projeto seguro.
• Multiplexagem:Para displays multi-dígitos, um circuito de acionamento multiplexado é comum. Isto envolve ciclar a alimentação (via o ânodo comum) para cada dígito rapidamente enquanto se apresentam os dados de segmento correspondentes para esse dígito. Isto reduz drasticamente o número de pinos de I/O necessários. Garanta que a classificação de corrente de pico (60 mA a 1/10 de ciclo de trabalho) não é excedida em tais configurações.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a linha de visão do utilizador pretendido ao montar o display.
• Gestão Térmica:Embora de baixa potência, em ambientes de alta temperatura ou configurações de alto brilho, garanta que a temperatura da embalagem se mantém dentro dos limites, considerando o layout da placa e o fluxo de ar.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador do LTS-3401LJF é a sua utilização da tecnologiaAlInGaPpara emissão laranja-amarelada. Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento ou menor consumo de energia para o mesmo brilho. Geralmente também proporciona melhor estabilidade e consistência de cor ao longo da temperatura e da vida útil. Comparado com LEDs brancos (que são tipicamente LEDs azuis com um revestimento de fósforo), este dispositivo monocromático oferece maior eficácia para aplicações onde uma cor âmbar/laranja específica é desejada, como em ambientes compatíveis com pouca luz ou visão noturna.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

• P: Qual é a finalidade das ligações "Sem Terminal"?
  
  R: São espaçadores mecânicos que ajudam a fixar a embalagem durante a soldadura e proporcionam integridade estrutural. Não devem ser ligados a nenhuma rede elétrica no seu circuito.
• P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?
  
  R: Não. Deve utilizar uma resistência limitadora de corrente. Ligar 5V diretamente ao cátodo (com o ânodo em nível alto) tentaria extrair uma corrente excessiva, danificando tanto o LED como possivelmente o pino do microcontrolador. Calcule a resistência com base na sua tensão de alimentação e na corrente de segmento desejada.
• P: O que significa "Ânodo Comum" para o meu projeto de circuito?
  
  R: Significa que fornece tensão positiva (V_CC) ao(s) terminal(is) de ânodo comum, e drena corrente para o terra através dos terminais de cátodo individuais para ligar os segmentos. O seu circuito de acionamento (ex.: um microcontrolador) ativará um segmento colocando o seu pino de I/O ligado ao cátodo num estado lógico BAIXO (0V).
• P: Como consigo um brilho uniforme num projeto multi-dígitos?
  
  R: Obtenha componentes do mesmo código de categoria de intensidade luminosa do fabricante. Além disso, garanta valores idênticos de resistência limitadora de corrente para todos os segmentos e utilize uma corrente de acionamento consistente no seu esquema de acionamento multiplexado ou estático.

10. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar uma Leitura Simples de Voltímetro Digital.

Um projetista está a criar um display de voltímetro DC de 3 dígitos usando o LTS-3401LJF. Utiliza um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) para medir a tensão. São usados três displays. Os pinos do microcontrolador são insuficientes para acionar todos os segmentos (3 dígitos * 8 segmentos = 24 linhas) diretamente, pelo que é escolhido um projeto multiplexado. Um único registo de deslocamento de 8 bits com saídas de sumidouro de corrente constante (ex.: 74HC595 com transístores externos ou um C.I. driver de LED dedicado) é usado para controlar todos os cátodos de segmento (A-G, DP) para todos os dígitos. Três pinos de I/O do microcontrolador são usados para ativar seletivamente o ânodo comum de cada dígito via pequenos transístores PNP ou MOSFETs. O software percorre rapidamente a ativação de cada dígito (1, 2, 3) enquanto envia o padrão de segmento correspondente para esse dígito para o registo de deslocamento. A persistência da visão faz com que todos os dígitos pareçam continuamente acesos. O projetista calcula as resistências limitadoras de corrente para as linhas de ânodo comum com base numa alimentação de 5V, um V_Fde 2,6V, e uma corrente média de segmento desejada de 10mA, ajustando para o ciclo de trabalho de 1/3 da multiplexagem de três dígitos.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-3401LJF baseia-se no princípio da eletroluminescência numa junção PN semicondutora feita de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões do material tipo N recombinam-se com as lacunas do material tipo P na região ativa, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida do semicondutor, o que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, laranja-amarelado (~605 nm de comprimento de onda dominante). A utilização de um substrato de GaAs não transparente ajuda a melhorar o contraste ao absorver luz dispersa, contribuindo para o excelente aspeto dos caracteres do display. Os sete segmentos individuais são formados por múltiplos minúsculos chips LED de AlInGaP dispostos num padrão, cada um eletricamente isolado e endereçável.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os displays LED de sete segmentos permaneçam uma solução robusta e económica para leituras numéricas, o panorama mais amplo da tecnologia de displays está a evoluir. Existe uma tendência para maior integração, como displays com controladores incorporados (interface I2C ou SPI) que reduzem drasticamente os I/O do microcontrolador necessários e a complexidade do software. Em termos de materiais, a tecnologia AlInGaP é madura e altamente eficiente para cores âmbar/vermelho. Para aplicações a cores completas ou brancas, os LEDs baseados em InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) azuis/verdes/brancos dominam. Tendências futuras podem incluir tensões de operação ainda mais baixas, maior eficiência (mais luz por watt) e a integração de displays em substratos flexíveis ou transparentes, embora estas sejam mais relevantes para tipos de displays mais novos do que para dispositivos numéricos segmentados tradicionais. As vantagens centrais dos LEDs — fiabilidade, longevidade e operação a baixa tensão — garantem a sua utilização contínua em aplicações onde estes fatores são primordiais.