Ficha Técnica do Display LED LTC-4627JD-01 - Altura do Dígito 0,4 Polegadas - Hiper Vermelho - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-4627JD-01 é um display LED de sete segmentos e quatro dígitos, projetado para aplicações de leitura numérica. Cada dígito possui uma altura de 0,4 polegadas (10,0 mm), proporcionando caracteres claros e legíveis, adequados para uma variedade de interfaces de equipamentos eletrónicos. O dispositivo utiliza a tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma emissão na cor Hiper Vermelho. Apresenta uma face cinza com segmentos brancos, melhorando o contraste e a legibilidade. O display é construído como um tipo de anodo comum multiplexado, uma configuração padrão para displays multidígitos que minimiza o número de pinos de acionamento necessários.

1.1 Características Principais

• Altura do Dígito:0,4 polegadas (10,0 mm).
• Design dos Segmentos:Segmentos uniformes e contínuos para uma aparência consistente dos caracteres.
• Eficiência Energética:Baixo requisito de potência.
• Desempenho Ótico:Excelente aparência dos caracteres, alto brilho e alto contraste.
• Ângulo de Visão:Amplo ângulo de visão.
• Confiabilidade:Confiabilidade de estado sólido.
• Controlo de Qualidade:Categorizado por intensidade luminosa ("binned").
• Conformidade Ambiental:Embalagem sem chumbo, em conformidade com as diretivas RoHS.

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTC-4627JD-01 denota especificamente um display de anodo comum multiplexado com LEDs AlInGaP Hiper Vermelho e inclui um ponto decimal à direita.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms)
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA (a 25°C), reduzindo linearmente em 0,28 mA/°C acima de 25°C.
• Gama de Temperatura de Operação:-35°C a +105°C
• Gama de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +105°C
• Condição de Soldadura:Soldadura por onda a 260°C durante 3 segundos, com o ponto de soldadura pelo menos 1/16 de polegada (aprox. 1,6 mm) abaixo do plano de assento do corpo do display.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Os parâmetros de desempenho típicos são medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200 - 650 μcd (a I_F= 1 mA). Esta é a principal medida do brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (a I_F= 20 mA). Este é o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (a I_F= 20 mA). Indica a pureza da cor; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm (a I_F= 20 mA). Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,1 V (Mín), 2,6 V (Tip) (a I_F= 20 mA). Tolerância de ±0,1V.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA Máx (a V_R= 5V). Nota: Esta é uma condição de teste; a operação contínua em polarização reversa não é permitida.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 Máx (para segmentos dentro da mesma área de luz, a I_F= 1 mA). Garante uniformidade no brilho entre os segmentos.
• Diafonia (Crosstalk):≤ 2,5%. Especifica a fuga de luz máxima permitida entre segmentos adjacentes quando um está ligado e o outro desligado.

2.3 Sistema de Categorização (Binning) para Intensidade Luminosa

Os LEDs são classificados ("binned") com base na sua intensidade luminosa medida a uma corrente direta de 10 mA. Isto permite aos projetistas selecionar displays com níveis de brilho consistentes para a sua aplicação. A tabela de categorização é a seguinte:

• Categoria E:200 - 320 μcd
• Categoria F:321 - 500 μcd
• Categoria G:501 - 800 μcd
• Categoria H:801 - 1300 μcd
• Categoria J:1301 - 2100 μcd

A tolerância de intensidade luminosa dentro de uma categoria selecionada é de ±15%. Para aplicações que utilizam múltiplos displays numa montagem, é fortemente recomendado o uso de displays da mesma categoria para evitar diferenças visíveis no brilho (desuniformidade de tonalidade).

3. Informações Mecânicas e da Embalagem

3.1 Dimensões da Embalagem

O display está de acordo com um padrão de encapsulamento DIP (Dual In-line Package). Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Notas mecânicas importantes incluem:

• Tolerância de desvio da ponta do pino: ±0,4 mm.
• Material estranho num segmento: ≤ 10 mil (aprox. 0,254 mm).
• Dobragem do refletor: ≤ 1% do seu comprimento.
• Bolhas dentro de um segmento: ≤ 10 mil.
• Contaminação por tinta na superfície: ≤ 20 mil (aprox. 0,508 mm).
• Diâmetro recomendado do furo na PCB para os pinos: 1,0 mm.

3.2 Configuração dos Pinos e Diagrama de Circuito

O display tem uma configuração de 16 pinos, embora nem todos os pinos estejam fisicamente presentes ou eletricamente conectados. É do tipo anodo comum multiplexado. O diagrama de circuito interno mostra os quatro pinos de anodo comum (um para cada dígito) e os pinos de cátodo partilhados para cada segmento (A-G e DP). A tabela de ligação dos pinos é a seguinte:

• Pino 1: Anodo Comum para o Dígito 1
• Pino 2: Anodo Comum para o Dígito 2
• Pino 3: Cátodo para o Segmento D
• Pino 4: Anodo Comum para os Segmentos L1, L2, L3 (provavelmente para ícones personalizados)
• Pino 5: Cátodo para o Segmento E
• Pino 6: Anodo Comum para o Dígito 3
• Pino 7: Cátodo para o Ponto Decimal (DP)
• Pino 8: Anodo Comum para o Dígito 4
• Pino 9: Sem Ligação (NC)
• Pino 10: Sem Pino
• Pino 11: Cátodo para o Segmento F
• Pino 12: Sem Pino
• Pino 13: Cátodo para o Segmento C e L3
• Pino 14: Cátodo para o Segmento A e L1
• Pino 15: Cátodo para o Segmento G
• Pino 16: Cátodo para o Segmento B e L2

4. Curvas de Desempenho e Análise

A ficha técnica inclui curvas características típicas que são essenciais para um projeto de circuito detalhado. Estas curvas representam graficamente a relação entre parâmetros-chave em condições variáveis. Os projetistas devem consultá-las para:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I_F-V_F):Mostra a relação não linear, crítica para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I_V-I_F):Indica como o brilho escala com a corrente de acionamento, ajudando a otimizar para o brilho desejado e consumo de energia.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Curva I_V-T_a):Demonstra a redução da saída de luz à medida que a temperatura aumenta, o que é vital para aplicações em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral Relativa:Ilustra a intensidade da luz emitida ao longo do espectro de comprimentos de onda, centrada no comprimento de onda de pico de 650 nm.

5. Diretrizes e Cuidados na Aplicação

5.1 Considerações de Projeto e Aplicação

• Uso Pretendido:Para equipamentos eletrónicos comuns (escritório, comunicação, domésticos). Não recomendado para sistemas críticos de segurança (aviação, médicos, etc.) sem consulta e avaliação prévias.
• Projeto do Circuito de Acionamento:
  • Acionamento por Corrente Constante:Altamente recomendado para garantir intensidade luminosa estável e longevidade.
  • Gama de Tensão:O circuito deve acomodar toda a gama de tensão direta (V_F) (2,0V a 2,7V considerando a tolerância) para fornecer a corrente pretendida.
  • Proteção:Incorpore proteção contra tensões reversas e picos transitórios durante o ciclo de energia.
  • Redução da Corrente (Derating):Selecione a corrente de operação após considerar a temperatura ambiente máxima, uma vez que a corrente contínua máxima reduz acima de 25°C.
• Térmico e Ambiental:
  • Evite operar acima da corrente/temperatura recomendada para prevenir degradação rápida da luz.
  • Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos para prevenir condensação no display.
• Manuseamento Mecânico:Não aplique força anormal ao corpo do display durante a montagem. Se for aplicada uma película decorativa, evite que fique em contacto direto com um painel frontal/tampa, pois a força externa pode deslocá-la.
• Montagens com Múltiplos Displays:Use displays da mesma categoria de intensidade luminosa para garantir uma aparência uniforme.
• Testes de Confiabilidade:Se o produto final exigir testes de queda ou vibração, as condições devem ser partilhadas para avaliação antes da finalização do projeto.

5.2 Condições de Armazenamento

Para manter o desempenho e prevenir problemas como oxidação dos pinos, o display deve ser armazenado na sua embalagem original nas seguintes condições:

• Temperatura:5°C a 30°C
• Humidade Relativa:Abaixo de 60% RH

6. Guia de Soldadura e Montagem

O método de soldadura recomendado é a soldadura por onda. O parâmetro crítico é garantir que o ponto de soldadura na PCB esteja pelo menos 1,6 mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assento do display para evitar que calor excessivo atinja o corpo de plástico e os chips LED. A temperatura de soldadura deve ser de 260°C durante 3 segundos. A temperatura da própria unidade do display durante este processo não deve exceder a sua classificação de temperatura máxima.

7. Comparação Técnica e Posicionamento

O LTC-4627JD-01 posiciona-se como uma solução de display numérico confiável e de brilho médio. Os seus principais diferenciadores incluem:

• Tecnologia AlInGaP:Oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica em comparação com as tecnologias mais antigas de GaAsP ou GaP para LEDs vermelhos, resultando na classificação "Hiper Vermelho" com bom brilho.
• Altura do Dígito de 0,4 Polegadas:Um tamanho comum que oferece um equilíbrio entre legibilidade e consumo de espaço na placa, adequado para painéis de instrumentos, eletrodomésticos e controlos industriais.
• Categorização para Consistência:A disponibilização de categorias de intensidade luminosa é uma marca de controlo de qualidade, permitindo um desempenho previsível na produção em volume.
• Conformidade RoHS:Atende às regulamentações ambientais modernas para fabricação sem chumbo.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre o comprimento de onda de pico (650nm) e o comprimento de onda dominante (639nm)?

R: O comprimento de onda de pico é o ponto físico de maior emissão espectral. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da fonte de luz. Para este LED vermelho profundo, o olho percebe um comprimento de onda ligeiramente mais curto do que o pico físico.

P: Por que é recomendado o acionamento por corrente constante em vez de tensão constante?

R: O brilho do LED é principalmente uma função da corrente. A tensão direta (V_F) tem tolerâncias de fabrico e varia com a temperatura. Uma fonte de corrente constante garante que a mesma corrente (e, portanto, um brilho consistente) flua através de cada segmento, independentemente destas variações de V_F variations.

P: Posso acionar este display diretamente com um microcontrolador?

R: Não. A corrente contínua por segmento é de 25mA, o que excede a classificação típica de corrente de um pino GPIO de um microcontrolador (geralmente 20-25mA como máximo absoluto). Deve usar acionadores externos, como matrizes de transístores ou circuitos integrados dedicados para acionamento de LEDs, que também facilitam a multiplexação necessária para um display de 4 dígitos.

P: O que significa "anodo comum multiplexado" para o meu projeto de circuito?

R: Significa que os anodos dos LEDs de cada dígito estão conectados internamente (Anodo do Dígito 1, Anodo do Dígito 2, etc.). Para exibir um número, liga-se sequencialmente o anodo comum de um dígito de cada vez, enquanto se aplica o padrão de cátodo correto para os segmentos desejados. Este ciclo ocorre rapidamente (tipicamente >100Hz) para criar a ilusão de todos os dígitos estarem ligados simultaneamente, reduzindo drasticamente o número de pinos de I/O necessários.

9. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetando um Display para um Multímetro Digital

Um projetista está a criar um multímetro digital de 4 dígitos. Seleciona o LTC-4627JD-01 pela sua legibilidade e cor vermelha, comum para tais instrumentos.

1. Seleção de Brilho:O multímetro pode ser usado em ambientes internos e externos. O projetista escolhe displays da Categoria G (501-800 μcd) para garantir brilho adequado em várias condições de iluminação.
2. Circuito de Acionamento:É selecionado um circuito integrado dedicado para acionamento multiplexado de LEDs. O projetista define a corrente constante para 15 mA por segmento — bem abaixo do máximo de 25 mA — para garantir confiabilidade a longo prazo e contabilizar possíveis temperaturas ambientes mais altas dentro do invólucro do medidor.
3. Layout da PCB:O diâmetro de furo recomendado de 1,0 mm é usado para os pinos. É tomado cuidado no layout da PCB para garantir que a almofada térmica (se houver) e os trilhos possam suportar a corrente cumulativa quando múltiplos segmentos estão acesos.
4. Software:O firmware do microcontrolador implementa a rotina de multiplexação, alternando entre os quatro pinos de anodo dos dígitos a uma alta frequência. Também inclui lógica para controlar o ponto decimal à direita (cátodo do pino 7).
5. Testes:Antes da montagem final, uma amostra é testada em toda a gama de temperatura de operação para verificar a consistência do brilho, garantindo que a corrente de acionamento escolhida é apropriada mesmo no limite superior da gama de temperatura.

10. Princípio de Operação e Tendências Tecnológicas

10.1 Princípio de Operação

O display é baseado em chips LED de AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede a tensão de banda proibida do chip (cerca de 2V) é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões — um processo chamado eletroluminescência. A composição específica das camadas de AlInGaP determina a energia da banda proibida e, portanto, o comprimento de onda (cor) da luz emitida, que neste caso está no espectro hiper vermelho. Os sete segmentos são LEDs individuais ou grupos de chips LED dispostos num padrão de oito. A multiplexação é uma técnica eletrónica que explora a persistência da visão humana para controlar muitos LEDs com menos fios, acendendo-os em sequência rápida.

10.2 Tendências Tecnológicas

Embora os displays de sete segmentos permaneçam fundamentais, o panorama mais amplo da tecnologia de displays LED está em evolução. As tendências incluem:

• Maior Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais visam lúmens por watt (eficácia) mais altos, reduzindo o consumo de energia para o mesmo brilho.
• Miniaturização:Displays com alturas de dígito e espaçamentos menores estão a ser desenvolvidos para dispositivos compactos.
• Integração:A eletrónica de acionamento está cada vez mais a ser integrada em módulos de display, simplificando o projeto do sistema.
• Materiais Avançados:A investigação em materiais como perovskitas e pontos quânticos promete futuros displays com gamas de cores mais amplas e propriedades ajustáveis. No entanto, para indicadores numéricos padrão, tecnologias maduras como o AlInGaP oferecem um equilíbrio ideal entre desempenho, confiabilidade e custo.