Folha de Dados do Display LED LTC-4727JR - Dígito de 0,4 Polegadas - Super Vermelho - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-4727JR é um módulo de display LED de sete segmentos e quatro dígitos, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e de alta visibilidade. Com uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10,0 mm), oferece excelente legibilidade à distância. O dispositivo utiliza tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma saída de cor super vermelha. Este sistema de material, cultivado sobre um substrato de GaAs não transparente, é conhecido pela sua alta eficiência e estabilidade. O display apresenta uma face cinza e segmentos brancos, que trabalham em conjunto para proporcionar alto contraste, melhorando a legibilidade dos caracteres sob várias condições de iluminação. Os seus principais mercados-alvo incluem painéis de controle industrial, equipamentos de teste e medição, sistemas de ponto de venda (POS) e outros dispositivos eletrónicos onde uma indicação numérica brilhante e confiável é crucial.

1.1 Características Principais

• Altura do Dígito de 0,4 Polegadas (10,0mm):Fornece caracteres grandes e de fácil leitura.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Garante uma aparência visual consistente e profissional, sem lacunas ou irregularidades nos segmentos acesos.
• Baixo Requisito de Energia:Design eficiente, adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética.
• Excelente Aparência dos Caracteres:Alto contraste entre a face cinza e os segmentos brancos proporciona numerais nítidos e bem definidos.
• Alto Brilho e Alto Contraste:Os chips AlInGaP produzem uma intensa luz super vermelha, visível mesmo em ambientes muito iluminados.
• Ângulo de Visão Ampla:Permite que o display seja lido claramente a partir de uma ampla gama de posições.
• Confiabilidade de Estado Sólido:Os LEDs oferecem longa vida operacional, resistência a choques e tolerância a vibrações em comparação com outras tecnologias de display.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:Os dispositivos são classificados ("binned") para níveis de brilho consistentes, auxiliando em aplicações com múltiplos displays.
• Pacote Livre de Chumbo (Conforme RoHS):Fabricado de acordo com regulamentações ambientais que restringem substâncias perigosas.

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTC-4727JR denota especificamente um display de cátodo comum multiplexado com LEDs super vermelhos AlInGaP e uma configuração de ponto decimal à direita. Esta convenção de nomenclatura ajuda os projetistas a identificar rapidamente a configuração elétrica e as características óticas do componente.

2. Informações Mecânicas e de Embalagem

As dimensões físicas do LTC-4727JR são críticas para a integração adequada nos projetos do produto final. O pacote é do tipo furo passante padrão com pinos para montagem numa placa de circuito impresso (PCB). Todas as dimensões primárias são fornecidas em milímetros, com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. As notas mecânicas principais incluem tolerâncias para desvio da ponta do pino, limites para material estranho ou contaminação por tinta na superfície do segmento, e tamanho máximo permitido de bolha dentro da área do segmento. Um ligeiro encurvamento do refletor é permitido até 1% do seu comprimento. Para um encaixe mecânico ideal e soldaduras confiáveis, recomenda-se um diâmetro de furo na PCB de 0,9 mm para os pinos do display.

3. Configuração Elétrica e Pinagem

3.1 Diagrama de Circuito Interno

O LTC-4727JR emprega uma arquitetura de cátodo comum multiplexada. Isto significa que os cátodos dos LEDs de cada dígito estão ligados internamente, enquanto os ânodos de cada segmento (A a G, e DP) são partilhados por todos os quatro dígitos. Este design reduz significativamente o número de pinos de acionamento necessários de 32 (4 dígitos * 8 segmentos) para apenas 12, tornando-o altamente eficiente para interface com microcontroladores.

3.2 Detalhes da Ligação dos Pinos

O pacote dual in-line de 16 pinos tem as seguintes atribuições de pinos:
Pino 1: Cátodo Comum para o Dígito 1
Pino 2: Cátodo Comum para o Dígito 2
Pino 3: Ânodo para o Segmento D
Pino 4: Cátodo Comum para os Segmentos L1, L2, L3 (provavelmente para dois pontos ou outros indicadores)
Pino 5: Ânodo para o Segmento E
Pino 6: Cátodo Comum para o Dígito 3
Pino 7: Ânodo para o Ponto Decimal (DP)
Pino 8: Cátodo Comum para o Dígito 4
Pino 9: Sem Ligação (NC)
Pino 10: Sem Pino
Pino 11: Ânodo para o Segmento F
Pino 12: Sem Pino
Pino 13: Ânodo para o Segmento C e L3
Pino 14: Ânodo para o Segmento A e L1
Pino 15: Ânodo para o Segmento G
Pino 16: Ânodo para o Segmento B e L2
Os pinos 9, 10 e 12 não estão ligados ou estão ausentes, o que é uma prática comum em pinagens de displays para padronizar o tamanho do pacote.

4. Classificações e Características

4.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. São especificadas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
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 multiplexação breve de alta corrente.
Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente deve ser reduzida linearmente em 0,33 mA para cada grau Celsius acima de 25°C para evitar sobreaquecimento.
Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C.
Condição de Soldadura:O display pode suportar soldadura por onda ou manual onde a solda é aplicada 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento por um máximo de 3 segundos a 260°C. A temperatura do corpo da unidade não deve exceder a classificação máxima durante a montagem.

4.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros operacionais típicos a Ta=25°C, que definem o desempenho do dispositivo em uso normal.
Intensidade Luminosa Média (Iv):Varia de um mínimo de 320 µcd a um típico de 975 µcd por segmento quando acionado com uma corrente direta (IF) de 1 mA. Este alto brilho é uma característica fundamental.
Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):639 nm, posicionando a saída na região super vermelha do espectro.
Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm, indicando a pureza espectral da luz emitida.
Comprimento de Onda Dominante (λd):631 nm, com uma tolerância apertada de ±1 nm, garantindo uma saída de cor consistente entre unidades.
Tensão Direta por Chip (VF):Tipicamente 2,6V a IF=20 mA, com uma faixa de 2,0V a 2,6V e uma tolerância de ±0,1V. Este parâmetro é crucial para o projeto do circuito de acionamento.
Corrente Reversa por Segmento (IR):Máximo de 100 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. Note que esta é uma condição de teste; a operação contínua em polarização reversa é proibida.
Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para LEDs dentro de áreas de luz semelhantes. Isto significa que o segmento mais brilhante num display não será mais do que duas vezes mais brilhante que o mais fraco, garantindo uniformidade.
Especificação de Interferência (Crosstalk):≤ 2,5%, minimizando a iluminação indesejada de segmentos não selecionados durante a multiplexação.

4.3 Análise das Curvas de Desempenho Típicas

Embora pontos de dados de curvas específicas não sejam fornecidos no excerto, as curvas típicas para tal dispositivo incluiriam:
Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial, crítica para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente alvo. A curva desloca-se com a temperatura.
Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente numa relação quase linear dentro da faixa de operação, antes que a eficiência caia a correntes muito altas.
Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. Os LEDs AlInGaP geralmente exibem um bom desempenho em alta temperatura em comparação com outras tecnologias.
Distribuição Espectral:Um gráfico que traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, centrado em torno de 639 nm com uma largura a meia altura de 20 nm, confirmando o ponto de cor super vermelho.

5. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

5.1 Notas Gerais de Aplicação

Este display destina-se a equipamentos eletrónicos comerciais e industriais padrão. Para aplicações com requisitos de confiabilidade excecionais ou onde uma falha possa representar risco de segurança, a consulta é obrigatória antes da incorporação no projeto. A adesão às classificações absolutas máximas é essencial para evitar danos. Exceder as correntes de acionamento recomendadas ou as temperaturas de operação acelerará a degradação da saída de luz e pode levar a falhas prematuras. O circuito de acionamento deve incorporar proteção contra tensões reversas e picos transitórios durante os ciclos de energia. Um esquema de acionamento por corrente constante é fortemente recomendado em vez de tensão constante para garantir intensidade luminosa estável, independentemente das variações da tensão direta. O circuito deve ser projetado para acomodar toda a faixa de VF (2,0V a 2,6V) para garantir que a corrente pretendida seja entregue a todos os segmentos.

5.2 Projeto de Circuito e Gestão Térmica

A corrente de operação segura deve ser selecionada com base na temperatura ambiente máxima esperada, aplicando o fator de redução especificado de 0,33 mA/°C acima de 25°C. A polarização reversa deve ser estritamente evitada no projeto do circuito, pois pode induzir migração de metal dentro do chip do LED, aumentando a corrente de fuga ou causando um curto-circuito. Os projetistas devem implementar resistores limitadores de corrente ou circuitos integrados dedicados de acionamento de LED configurados para multiplexação de cátodo comum. Mudanças rápidas na temperatura ambiente, especialmente em ambientes húmidos, devem ser evitadas, pois podem causar condensação no display, potencialmente levando a problemas elétricos ou óticos.

5.3 Considerações Mecânicas e de Montagem

Durante a montagem, evite aplicar força anormal ao corpo do display. Se uma película decorativa ou filtro for aplicado usando adesivo sensível à pressão, não é recomendado deixar essa película fazer contacto direto e apertado com o painel frontal, pois a força externa pode fazê-la deslocar. Para aplicações que usam dois ou mais displays num conjunto, é altamente recomendado usar displays da mesma categoria ("bin") de intensidade luminosa para evitar diferenças notáveis de brilho ou tonalidade entre as unidades. Se o produto final exigir que o display seja submetido a testes de queda ou vibração, as condições específicas do teste devem ser avaliadas antecipadamente para garantir compatibilidade.

6. Armazenamento e Manuseio

Para manter a soldabilidade e o desempenho, os displays LED devem ser armazenados na sua embalagem original de barreira à humidade sob condições controladas: temperatura entre 5°C e 30°C, e humidade relativa abaixo de 60%. O armazenamento prolongado fora destas condições, ou com o saco de barreira à humidade aberto por mais de seis meses, pode levar à oxidação dos pinos. É aconselhável gerir o inventário para evitar armazenamento de longo prazo e consumir os produtos de forma oportuna. Se for suspeita de oxidação, pode ser necessário retinar os pinos antes do uso.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTC-4727JR diferencia-se pelo uso da tecnologia AlInGaP para emissão super vermelha. Em comparação com os LEDs vermelhos mais antigos baseados em GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento. A combinação face cinza/segmentos brancos proporciona um contraste superior em comparação com displays com faces difusas ou coloridas. O design de cátodo comum multiplexado é uma arquitetura padrão, mas eficiente, para displays de múltiplos dígitos, reduzindo o custo e a complexidade do sistema. O seu tamanho de dígito de 0,4 polegadas posiciona-o entre indicadores menores e displays de painel maiores, tornando-o ideal para equipamentos onde a informação precisa ser lida a uma distância moderada.

8. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?
R: O comprimento de onda de pico (λp) é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem a sua intensidade máxima (639 nm). O comprimento de onda dominante (λd) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED (631 nm). O λd é mais relevante para a especificação da cor.

P: Por que é recomendado o acionamento por corrente constante?
R: O brilho do LED é principalmente uma função da corrente, não da tensão. A tensão direta (VF) pode variar de unidade para unidade e com a temperatura. Uma fonte de corrente constante garante que a intensidade luminosa desejada seja alcançada de forma consistente, independentemente dessas variações de VF.

P: Como calculo o resistor em série para este display se não estiver a usar um CI de acionamento dedicado?
R: Para um acionamento estático simples (não multiplexado), use a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - VF_total) / IF. VF_total é a soma das tensões diretas dos segmentos ligados em série (se houver). Escolha IF dentro da classificação contínua (ex.: 10-20 mA) e garanta que a dissipação de potência no resistor seja aceitável. Para acionamentos multiplexados, use a classificação de corrente de pico e o ciclo de trabalho para calcular a corrente média.

P: O que significa "categorizado por intensidade luminosa"?
R: Durante a fabricação, os displays são testados e classificados ("binned") com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão. Isto permite aos projetistas adquirir unidades da mesma categoria de brilho, garantindo uniformidade visual quando múltiplos displays são usados lado a lado.

9. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetar o display de um multímetro digital de bancada.
O LTC-4727JR é um excelente candidato. Os seus dígitos de 0,4 polegadas proporcionam clara legibilidade numa bancada de trabalho. O projetista usaria um microcontrolador com pinos de I/O suficientes para acionar os quatro cátodos comuns e os 7-8 ânodos dos segmentos de forma multiplexada por divisão de tempo. Um expansor de porta dedicado para acionamento de LED também poderia ser usado para descarregar esta tarefa do MCU. O circuito incluiria resistores limitadores de corrente em cada linha de ânodo de segmento. O valor da corrente seria escolhido (ex.: 15 mA) para fornecer brilho amplo, mantendo-se dentro dos limites reduzidos para a temperatura máxima esperada no interior do invólucro (ex.: 50°C). A cor super vermelha é suave para os olhos durante visualização prolongada. Cuidado seria tomado no layout da PCB para colocar o display longe de fontes principais de calor, como reguladores de tensão. Uma fonte de alimentação filtrada e estável seria usada para evitar picos de tensão. Finalmente, um filtro de densidade neutra ou uma janela anti-reflexo poderia ser colocada sobre o display para melhorar o contraste sob a iluminação brilhante do laboratório, tomando cuidado para não aplicar pressão que pudesse deslocar uma película decorativa, se usada.