Folha de Dados do Display LED LTC-4627JR - Dígito de 0,4 Polegadas - Super Vermelho - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-4627JR é um módulo de display LED alfanumérico de sete segmentos e quatro dígitos. A sua função principal é fornecer uma leitura numérica e de caracteres limitados, clara e brilhante, em vários dispositivos eletrónicos. A tecnologia central utiliza o material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir emissão de luz super vermelha. Este sistema de material, cultivado num substrato de GaAs não transparente, é conhecido pela sua alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro vermelho. O dispositivo apresenta uma face cinza com marcações de segmentos brancas, melhorando o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. É projetado como um tipo de ânodo comum multiplexado, que é uma configuração padrão para displays de múltiplos dígitos para minimizar os pinos de acionamento necessários.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Compacto e Legível:Apresenta uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10,0 mm), oferecendo um bom equilíbrio entre tamanho e visibilidade.
• Desempenho Óptico Superior:Oferece alto brilho e alto contraste, garantindo uma aparência clara dos caracteres. Os segmentos uniformes e contínuos proporcionam um aspeto coeso.
• Eficiente em Energia:Tem um requisito de potência baixo, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética.
• Ângulo de Visão Excelente:Oferece um amplo ângulo de visão, permitindo que o display seja lido a partir de várias posições.
• Alta Confiabilidade:Beneficia da confiabilidade do estado sólido, sem partes móveis ou filamentos para desgastar.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes dentro dos bins especificados.
• Conformidade Ambiental:A embalagem é livre de chumbo, fabricada de acordo com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTC-4627JR denota especificamente um display super vermelho, multiplexado de ânodo comum, com ponto decimal do lado direito. Esta convenção de nomenclatura ajuda a identificar com precisão a configuração elétrica e as características ópticas do dispositivo.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Classificações Absolutas Máximas

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

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Exceder isto pode levar a sobreaquecimento e falha.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 90 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Isto é para multiplexação ou testes breves.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Esta classificação reduz linearmente em 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 50°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Condição de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por onda com o banho de solda 1/16 polegada (≈1,6mm) abaixo do plano de assentamento durante 3 segundos a 260°C. A temperatura do corpo da unidade não deve exceder a sua classificação máxima durante a montagem.

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

Estes são os parâmetros de desempenho garantidos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200-650 µcd a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Esta ampla faixa indica que o dispositivo é classificado por intensidade.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):639 nm (típico) a I_F=20mA, colocando-o na região super vermelha.
• Meia-Largura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (típico), definindo a pureza espectral.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico) com uma tolerância de ±1 nm.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,0V a 2,6V a I_F=20mA, com uma tolerância de ±0,1V. Este é um parâmetro crítico para o projeto do acionador.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Nota: Esta é uma condição de teste; a operação contínua em polarização reversa é proibida.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Máximo de 2:1 a I_F=10mA. Isto especifica a variação máxima de brilho permitida entre segmentos.
• Crosstalk:≤ 2,5%, significando iluminação mínima não intencional de segmentos adjacentes.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que o produto é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de binning onde os displays são classificados com base na saída de luz medida numa corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 10mA). Os projetistas podem selecionar dispositivos do mesmo bin de intensidade (ex.: 400-500 µcd) para garantir um brilho uniforme entre múltiplos displays numa montagem, evitando os "problemas de tonalidade irregular" mencionados nas precauções. Embora não detalhado explicitamente para comprimento de onda/cor ou tensão direta neste documento, tal categorização é comum na fabricação de LEDs para garantir desempenho consistente.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tal dispositivo tipicamente incluiriam:

• Curva I-V (Corrente vs. Tensão):Mostra a relação exponencial, destacando a tensão direta típica (V_F) em torno de 2,0-2,6V.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_Vvs. I_F):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, até os limites máximos especificados. Ajuda os projetistas a escolher um ponto de operação para o brilho e eficiência desejados.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura aumenta, enfatizando a necessidade de gestão térmica em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, centrado em torno de 639 nm (pico) e 631 nm (dominante), com a meia-largura especificada de 20 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O display tem um formato padrão de pacote duplo em linha (DIP). Notas dimensionais principais incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (mm).
• As tolerâncias gerais são ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é ±0,4 mm.
• Limites de controlo de qualidade para imperfeições: 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.

5.2 Conexão dos Pinos e Polaridade

O dispositivo é do tipoânodo comum. Isto significa que os ânodos dos LEDs para cada dígito estão conectados internamente. A pinagem é a seguinte:

• Pinos 1, 2, 6, 8: Ânodos comuns para o Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3 e Dígito 4, respetivamente.
• Pino 4: Ânodo comum para os segmentos dos dois pontos do lado esquerdo (L1, L2, L3).
• Os cátodos (terminais negativos) para segmentos individuais (A, B, C, D, E, F, G, DP, L1, L2, L3) estão distribuídos pelos pinos 3, 5, 7, 11, 13, 14, 15, 16.
• Os pinos 9, 10, 12 estão marcados como "Sem Conexão" ou "Sem Pino".

Diagrama do Circuito Interno:O esquema mostra o arranjo multiplexado. O ânodo de cada dígito é separado, enquanto os cátodos para a mesma posição de segmento (ex.: todos os segmentos 'A') estão conectados entre si. Para iluminar um segmento específico num dígito específico, o seu pino de ânodo de dígito correspondente deve ser acionado para alto (tensão positiva), e o pino de cátodo de segmento correspondente deve ser acionado para baixo (terra ou dreno de corrente). Esta multiplexação é feita rapidamente para criar a ilusão de todos os dígitos estarem ligados simultaneamente.

6. Diretrizes de Soldagem, Montagem e Armazenamento

6.1 Soldagem

As classificações absolutas máximas especificam um perfil de soldagem por onda: 260°C durante 3 segundos com o banho de solda 1/16" abaixo do plano de assentamento. Para soldagem por refluxo, deve ser usado um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico não excedendo a classificação máxima de temperatura do dispositivo. Deve-se ter cuidado para evitar tensão mecânica no corpo do display durante a montagem.

6.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é crucial para prevenir a oxidação dos pinos e a degradação do desempenho.

• Para Displays LED (como o LTC-4627JR):Armazenar na embalagem original. Condições recomendadas: Temperatura de 5°C a 30°C, Humidade abaixo de 60% RH. Se armazenado fora destas condições ou se a bolsa de barreira de humidade estiver aberta há mais de 6 meses, recomenda-se assar os dispositivos a 60°C durante 48 horas e usá-los dentro de uma semana.
• Princípio Geral:Evitar o armazenamento de longo prazo de grandes inventários. Consumir o stock prontamente para garantir frescura e prevenir a oxidação dos terminais estanhados.

7. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Precauções Críticas de Aplicação

• Uso Pretendido:Para equipamento eletrónico comum (escritório, comunicação, doméstico). Não recomendado para aplicações críticas de segurança (aviação, médicas, controlo de transporte) sem consulta e aprovação prévias, pois uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde.
• Projeto do Acionador:
  • Acionamento por Corrente Constante:Altamente recomendado em vez de tensão constante para garantir brilho consistente e proteger os LEDs de fuga térmica.
  • Faixa de Tensão:O circuito acionador deve acomodar toda a faixa de V_F(2,0V-2,6V) para fornecer a corrente pretendida a todos os dispositivos.
  • Proteção contra Reversa e Transitórios:O circuito deve proteger contra tensões reversas e picos de tensão durante a ligação/desligação para prevenir danos por migração metálica e aumento da corrente de fuga.
  • Redução da Corrente:Escolha a corrente de operação após considerar a temperatura ambiente máxima, usando o fator de redução de 0,33 mA/°C acima de 25°C.
• Ambiental:Evitar mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos para prevenir condensação no display.
• Mecânico:Se usar uma película/sobreposição gráfica no painel frontal, evitar que pressione diretamente a superfície do display, pois pode deslocar-se. Se a aplicação envolver testes de queda/vibração, partilhe as condições de teste antecipadamente para avaliação.
• Correspondência para Unidades com Múltiplos Displays:Ao montar dois ou mais displays numa unidade, use dispositivos do mesmo bin de intensidade luminosa para garantir uma aparência uniforme.

7.2 Cenários Típicos de Aplicação

O LTC-4627JR é bem adequado para aplicações que requerem uma leitura numérica clara e de tamanho médio, tais como:

• Equipamento de teste e medição (multímetros, fontes de alimentação).
• Painéis de controlo industrial e temporizadores.
• Eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, equipamento de áudio).
• Terminais de ponto de venda e displays de informação básicos.
• Projetos de hobby e prototipagem.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos padrão GaAsP ou GaP, os chips LED super vermelhos AlInGaP no LTC-4627JR oferecem brilho e eficiência significativamente superiores. Comparado com alguns displays modernos iluminados a branco ou por iluminação lateral, fornece saturação de cor e ângulo de visão superiores para indicações puramente vermelhas. O seu tamanho de dígito de 0,4 polegadas preenche um nicho entre displays menores e mais difíceis de ler e displays maiores e mais consumidores de energia. O design multiplexado de ânodo comum é um padrão económico e eficiente em pinos para displays de múltiplos dígitos, embora exija um CI acionador mais complexo do que os tipos de acionamento estático.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Que CI acionador devo usar para o LTC-4627JR?

R: Precisa de um acionador multiplexado capaz de fornecer corrente aos pinos de ânodo comum e drenar corrente dos pinos de cátodo de segmento. Escolhas comuns são CIs acionadores de LED dedicados como a série MAX7219 ou TM16xx, ou um microcontrolador com pinos GPIO e capacidade de corrente suficientes, usando transistores externos se necessário.

P2: Como calculo o resistor limitador de corrente?

R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da folha de dados (2,6V) no seu cálculo para garantir que a corrente nunca exceda o seu I_Fescolhido, mesmo com variação do dispositivo. Para uma fonte de 5V e um I_Fdesejado de 10 mA: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ω. Coloque sempre os resistores no lado do cátodo (dreno) num circuito multiplexado.

P3: Posso usá-lo ao ar livre?

R: A faixa de temperatura de operação (-35°C a +85°C) permite muitos ambientes exteriores. No entanto, considere a legibilidade à luz solar (o alto contraste ajuda), a condensação potencial (evite mudanças rápidas de temperatura) e selar o display atrás de uma janela protetora para evitar a entrada de humidade e sujidade, pois o dispositivo em si não é à prova de água.

P4: Por que é recomendado o acionamento por corrente constante?

R: A tensão direta de um LED (V_F) varia com a temperatura e de dispositivo para dispositivo. Uma fonte de tensão constante com um resistor em série fornece uma corrente constante aproximada, mas pode variar. Uma verdadeira fonte de corrente constante garante que o LED receba sempre exatamente a corrente projetada, levando a um brilho consistente e maior vida útil, especialmente importante na faixa de -35°C a +85°C.

10. Estudo de Caso de Implementação

Cenário: Projetando um contador/temporizador simples de 4 dígitos.

Um projetista seleciona o LTC-4627JR pela sua legibilidade e interface padrão. Usa um microcontrolador com um temporizador incorporado e I/O suficiente. Quatro pinos GPIO são configurados como saídas para acionar os ânodos dos dígitos (pinos 1,2,6,8) via pequenos transistores NPN (ex.: 2N3904) para fornecer a corrente necessária. Sete outros pinos GPIO (mais um para o ponto decimal) são configurados como saídas de dreno aberto e conectados diretamente aos cátodos dos segmentos (A-G, DP), cada um com um resistor em série de 220Ω para terra para definir a corrente do segmento para ~10-12mA a partir de uma fonte de 5V. O firmware implementa uma rotina de multiplexação, ligando um ânodo de dígito de cada vez enquanto ativa os cátodos de segmento apropriados para esse dígito, percorrendo rapidamente todos os quatro dígitos (>60Hz). A face cinza/segmentos brancos proporcionam excelente contraste atrás de uma janela de acrílico escurecida no painel frontal do produto.

11. Princípio de Funcionamento

O LTC-4627JR opera no princípio da eletroluminescência numa junção P-N semicondutora. Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de ativação do díodo (≈2,0V) é aplicada, os eletrões da camada de AlInGaP tipo N recombinam-se com as lacunas da camada tipo P. Este evento de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, super vermelho a ~631-639 nm. O substrato de GaAs não transparente ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência geral da saída de luz. O padrão de sete segmentos é criado colocando chips LED individuais ou matrizes de chips sob cada área de segmento e conectando-os através da matriz de multiplexação interna.

12. Tendências Tecnológicas

Embora displays discretos de sete segmentos como o LTC-4627JR permaneçam vitais para aplicações específicas devido à sua simplicidade, alto brilho e amplo ângulo de visão, a tendência mais ampla é para displays de matriz de pontos integrados (tanto LED como OLED) e LCDs TFT. Estes oferecem maior flexibilidade na exibição de caracteres, gráficos e animações. No entanto, para aplicações onde apenas números, algumas letras e extrema clareza/confiabilidade são necessários, a tecnologia de sete segmentos continua a evoluir. As tendências incluem materiais ainda mais eficientes, tensões de operação mais baixas, pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, e displays com acionadores e interfaces de comunicação integradas (como I2C ou SPI) para simplificar ainda mais o projeto do sistema e reduzir a contagem de pinos do microcontrolador.