Ficha Técnica do Display LED LTS-10304JD - Dígito de 1,0 Polegada - Hiper Vermelho 650nm - Corrente Direta de 24mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-10304JD é um display LED de sete segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leitura numérica clara com baixo consumo de energia. A sua função principal é fornecer um indicador numérico altamente visível e confiável. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização de chips LED HYPER VERMELHO de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que oferecem alto brilho e eficiência. Esta tecnologia, cultivada num substrato de GaAs, é conhecida pelo desempenho superior no espectro vermelho. O display apresenta uma face preta com segmentos brancos, criando uma aparência de alto contraste que melhora a legibilidade. É categorizado por intensidade luminosa e é oferecido numa embalagem sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS, tornando-o adequado para projetos eletrónicos modernos com considerações ambientais.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade deste display. A uma corrente de teste padrão de 1mA por segmento, a intensidade luminosa média (Iv) varia de um mínimo de 410 µcd a um valor típico de 2200 µcd. Este alto brilho é alcançável com correntes de acionamento muito baixas, uma característica fundamental. O comprimento de onda dominante (λd) é tipicamente 639 nm, com um comprimento de onda de emissão de pico (λp) de 650 nm, posicionando-o firmemente na região hiper-vermelha do espectro visível. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 20 nm, indicando uma emissão de cor relativamente pura. A correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada numa proporção máxima de 2:1, garantindo uma aparência uniforme em todo o dígito quando acionado em condições idênticas.

2.2 Especificações Elétricas e Térmicas

Os parâmetros elétricos definem os limites e condições de operação. A corrente direta contínua absoluta máxima por segmento é de 24 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,28 mA/°C à medida que a temperatura aumenta. Uma corrente direta de pico de 90 mA é permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). A tensão direta (Vf) por segmento varia tipicamente de 4,2V a um máximo de 5,2V a uma corrente de acionamento de 20mA. A tensão reversa máxima é de 10V. A dissipação de potência por segmento é classificada em 134 mW. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação e armazenamento de -35°C a +105°C, indicando robustez para vários ambientes. A soldagem deve ser realizada a uma temperatura máxima de 260°C por não mais de 3 segundos a uma distância de 1,6mm abaixo do plano de assento.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões Físicas e Desenho

O dispositivo tem uma altura de dígito de 1,0 polegada (25,4 mm). As dimensões da embalagem são fornecidas na ficha técnica com todas as medidas em milímetros. As tolerâncias padrão são de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Uma nota específica indica uma tolerância de deslocamento da ponta do pino de +0,4 mm, o que é importante para o layout da PCB e planeamento da montagem. O desenho mostra tipicamente o comprimento, largura e altura total da embalagem, as dimensões dos segmentos do dígito e o espaçamento e diâmetro precisos dos 14 pinos.

3.2 Configuração dos Pinos e Identificação de Polaridade

O LTS-10304JD é um display de cátodo comum. Possui 14 pinos, nem todos ativos. A ligação dos pinos é a seguinte: Pino 1 (Ânodo E), Pino 2 (Ânodo D), Pino 3 (Sem Pino), Pino 4 (Cátodo Comum), Pino 5 (Ânodo C), Pino 6 (Ânodo D.P. - Ponto Decimal), Pino 7 (Sem Pino), Pino 8 (Ânodo B), Pino 9 (Ânodo A), Pino 10 (Sem Pino), Pino 11 (Cátodo Comum), Pino 12 (Ânodo F), Pino 13 (Sem Pino), Pino 14 (Ânodo G). A presença de dois pinos de cátodo comum (4 e 11) permite um design de circuito flexível. O ponto decimal está localizado no lado direito do dígito.

3.3 Diagrama de Circuito Interno

O diagrama de circuito interno mostra a ligação elétrica dos sete segmentos (A a G) e do ponto decimal (DP). Todos os ânodos dos segmentos estão isolados uns dos outros, enquanto os seus cátodos estão ligados em conjunto aos pinos de cátodo comum. Esta configuração é padrão para um display de cátodo comum e multiplexável, onde segmentos individuais são acesos aplicando uma tensão positiva aos seus respectivos pinos de ânodo enquanto a corrente é drenada através do cátodo comum.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas e ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tal dispositivo incluiriam tipicamente:Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V): Este gráfico mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento, demonstrando a alta eficiência a baixas correntes (ex., 1mA).Tensão Direta vs. Corrente Direta: Ilustrando a característica IV do díodo, importante para projetar circuitos limitadores de corrente.Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Mostrando como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é crítico para compreender as necessidades de gestão térmica.Distribuição Espectral: Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, centrado em torno de 650 nm com a meia-largura especificada de 20 nm.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A montagem deve aderir aos limites térmicos especificados para evitar danos. A temperatura máxima permitida da solda é de 260°C, e o componente deve ser submetido a esta temperatura por um máximo de 3 segundos. Esta medição é feita a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assento da embalagem. Estes parâmetros são compatíveis com perfis padrão de soldagem por refluxo sem chumbo. É crucial garantir que o design das almofadas da PCB corresponda à pegada recomendada para obter juntas de solda confiáveis sem causar tensão mecânica nos pinos da embalagem do LED.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para dispositivos eletrónicos alimentados por bateria ou de baixa potência onde é necessária uma indicação numérica clara. Aplicações comuns incluem instrumentação portátil, eletrónica de consumo (relógios, temporizadores, balanças), painéis de controlo industrial, dispositivos médicos e mostradores de painel de instrumentos automóvel (para funções secundárias). A sua operação de baixa corrente prolonga significativamente a vida útil da bateria.

6.2 Projeto de Circuito e Métodos de Acionamento

Para utilizar a capacidade de baixa corrente, os projetistas podem usar resistências limitadoras de corrente simples ou drivers de corrente constante. Para multiplexar vários dígitos (embora esta seja uma unidade de um dígito, o princípio aplica-se a sistemas multi-dígito usando displays semelhantes), uma configuração de cátodo comum é facilmente acionada drenando corrente através de um transistor ou IC driver dedicado no lado do cátodo, enquanto habilita sequencialmente os ânodos dos segmentos. A tensão direta típica de 4,2-5,2V a 20mA significa que o display frequentemente requer uma tensão de alimentação superior a 5V para acionamento direto com resistências; um conversor boost ou driver LED dedicado pode ser necessário em sistemas de 3,3V ou 5V para alcançar o brilho total. Na corrente baixa recomendada de 1mA por segmento, a queda de tensão será menor, potencialmente permitindo operação a partir de uma linha de 5V.

6.3 Notas de Projeto Térmico e Óptico

Embora o dispositivo tenha uma ampla faixa de temperatura de operação, manter uma temperatura de junção mais baixa preservará a saída luminosa e a confiabilidade a longo prazo. Espaçamento adequado na PCB e, se necessário, vias térmicas podem ajudar. A alta relação de contraste (face preta, segmentos brancos) é otimizada para visualização direta. Para melhor legibilidade em luz ambiente brilhante, garanta que o display não seja ofuscado por fontes de luz externas; uma moldura rebaixada ou filtro pode ser benéfico.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTS-10304JD reside na suatecnologia AlInGaP Hiper Vermelhocombinada comoperação de baixa corrente. Comparado com LEDs mais antigos de GaAsP ou vermelho padrão de GaP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante na mesma corrente ou brilho equivalente a uma corrente muito mais baixa. Comparado com outros displays de baixa corrente, a sua especificação para operação até 1mA por segmento com intensidade correspondente é uma vantagem chave para projetos de ultra-baixa potência. A construção sem chumbo e em conformidade com a RoHS alinha-o com os padrões de fabrico modernos, ao contrário de alguns componentes legados.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não diretamente para brilho total. A 20mA, a tensão direta (4,2-5,2V) está muito próxima ou excede 5V, deixando pouca queda de tensão para uma resistência limitadora de corrente. Seria necessário um circuito driver. No entanto, a 1mA, a tensão direta é mais baixa, tornando-o mais viável, embora um IC driver ainda seja recomendado para controlo e multiplexagem.

P: Qual é o propósito dos dois pinos de cátodo comum?

R: Eles estão internamente conectados. Fornecer dois pinos ajuda a distribuir a corrente, reduz a densidade de corrente num único pino/trilho da PCB e oferece flexibilidade de layout. Pode usar um ou ambos, mas ligar ambos é geralmente uma boa prática.

P: Como é a intensidade luminosa \"categorizada\"?

R: A ficha técnica indica que as peças são categorizadas (binadas) por intensidade luminosa. Isto significa que durante a fabricação, as unidades são testadas e classificadas em diferentes grupos de intensidade. A ficha técnica fornece a faixa mínima/típica (410-2200 µcd @1mA). Para correspondência precisa em aplicações críticas, consulte o fabricante para códigos de binagem específicos.

P: O que significa \"segmentos são correspondidos\"?

R: Significa que as características elétricas e ópticas (como tensão direta e intensidade luminosa) estão estreitamente correspondidas de um segmento para outro dentro do mesmo dispositivo. Isto garante um brilho uniforme quando todos os segmentos são acionados com a mesma corrente, o que nem sempre é garantido em displays de qualidade inferior.

9. Caso Prático de Projeto e Utilização

Considere projetar um registador de dados ambientais de baixa potência que exibe a temperatura num visor de 4 dígitos. Usando quatro displays LTS-10304JD, um projetista criaria um circuito de multiplexagem. Um microcontrolador de baixa potência ativaria sequencialmente o cátodo comum de cada dígito através de um pequeno transistor NPN, enquanto envia o padrão de segmentos para esse dígito num conjunto de pinos de I/O (possivelmente através de um registo de deslocamento ou expansor de portas para economizar pinos). Ao definir a corrente de acionamento do segmento para 2-3mA (bem abaixo do máximo), uma excelente legibilidade é alcançada enquanto minimiza o consumo total de energia do sistema. A alta relação de contraste garante que o display seja legível tanto em condições internas como externas à sombra. A ampla faixa de temperatura do display corresponde à especificação operacional do registador.

10. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de múltiplos díodos emissores de luz dispostos num padrão de figura de oito. Cada uma das sete barras (segmentos A-G) e o ponto decimal (DP) é um LED individual. Numa configuração de cátodo comum como o LTS-10304JD, os cátodos de todos estes LEDs internos estão conectados em conjunto a um ou mais pinos comuns. Para iluminar um segmento específico, uma tensão positiva deve ser aplicada ao seu pino de ânodo dedicado enquanto o cátodo comum é ligado ao terra (ou a uma tensão mais baixa), completando o circuito e permitindo o fluxo de corrente. Ao controlar qual combinação de segmentos está acesa, os numerais 0-9 e algumas letras podem ser formados. O sistema de material AlInGaP emite luz quando os eletrões e as lacunas se recombinam na região ativa sob polarização direta, com a composição específica da liga determinando o comprimento de onda da cor vermelha.

11. Tendências e Contexto Tecnológico

O desenvolvimento da tecnologia LED AlInGaP na década de 1990 foi um grande avanço para LEDs vermelhos, laranja e amarelos de alto brilho. Substituiu em grande parte as tecnologias menos eficientes de GaAsP e GaP em aplicações que requerem alta visibilidade. A tendência nos componentes de display continua em direção a maior eficiência (mais luz por watt), tensões de operação mais baixas e integração. Embora os displays discretos de sete segmentos permaneçam vitais para muitas aplicações, há uma tendência paralela em direção a displays de matriz de pontos integrados e OLEDs para gráficos mais complexos. No entanto, para leituras numéricas simples, de alta confiabilidade, baixa potência e alto brilho, displays de sete segmentos baseados em AlInGaP como o LTS-10304JD continuam a ser uma solução preferida e económica, especialmente em contextos industriais e automóveis onde a robustez e a longa vida útil são primordiais.