Folha de Dados do Display LED LTC-2723JD - Altura do Dígito 0,28 Polegadas - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2723JD é um módulo de display LED alfanumérico de sete segmentos e quatro dígitos. Sua função principal é fornecer leituras numéricas e alfanuméricas limitadas, claras e brilhantes, em vários dispositivos eletrônicos. A tecnologia central utiliza chips LED de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecidos por sua alta eficiência e brilho no espectro vermelho. O dispositivo apresenta uma face cinza com segmentos brancos, oferecendo alto contraste para excelente aparência dos caracteres e amplos ângulos de visão. É categorizado por intensidade luminosa e é oferecido em um pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS, tornando-o adequado para aplicações eletrônicas modernas com considerações ambientais.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Altura do Dígito:0,28 polegadas (7,0 mm), proporcionando um tamanho equilibrado para boa visibilidade sem consumo excessivo de espaço.
• Design do Segmento:Segmentos uniformes e contínuos garantem iluminação consistente e uma estética profissional.
• Eficiência Energética:Baixa exigência de potência devido à tecnologia AlInGaP de alta eficiência.
• Desempenho Óptico:Alto brilho e alto contraste melhoram a legibilidade sob várias condições de iluminação.
• Ângulo de Visão:Amplo ângulo de visão permite que o display seja lido de diferentes posições.
• Confiabilidade:Construção de estado sólido oferece longa vida operacional e robustez contra vibração.
• Binning:Categorizado (binado) por intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho entre lotes de produção.
• Conformidade Ambiental:Pacote sem chumbo de acordo com os regulamentos RoHS.

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTC-2723JD denota especificamente um display de cátodo comum multiplexado, vermelho de Alta Eficiência AlInGaP, com ponto decimal à direita. Esta convenção de nomenclatura auxilia na identificação e pedido precisos.

2. Informações Mecânicas e de Embalagem

O display vem em um pacote padrão de montagem em furo. Desenhos dimensionais detalhados são fornecidos na folha de dados, com todas as dimensões primárias especificadas em milímetros. As tolerâncias principais são tipicamente ±0,20 mm, salvo indicação em contrário. Atenção específica é dada às tolerâncias relacionadas à montagem: o deslocamento da ponta do pino é ±0,4mm, e são feitas recomendações para o melhor diâmetro do furo na PCB (1,30mm). O módulo é marcado com o número da peça (LTC-2723JD), um código de data no formato AASSM, o país de fabricação e um código de bin para classificação de intensidade luminosa.

3. Configuração Elétrica e Pinagem

3.1 Circuito Interno e Conexão dos Pinos

O LTC-2723JD emprega uma configuração de cátodo comum multiplexada. Isto significa que os cátodos dos LEDs para cada dígito são conectados internamente, enquanto os ânodos para os segmentos correspondentes entre os dígitos são conectados. Este design minimiza o número de pinos de acionamento necessários. A tabela de conexão dos pinos é a seguinte:

• Pino 1: Cátodo Comum (Dígito 1)
• Pino 2: Ânodo C, L3
• Pino 3: Ânodo P.D. (Ponto Decimal)
• Pino 4: Sem Conexão
• Pino 5: Ânodo E
• Pino 6: Ânodo D
• Pino 7: Ânodo G
• Pino 8: Cátodo Comum (Dígito 4)
• Pino 9: Sem Conexão
• Pino 10: Sem Pino
• Pino 11: Cátodo Comum (Dígito 3)
• Pino 12: Cátodo Comum L1, L2, L3 (para LEDs separados)
• Pino 13: Ânodo A, L1
• Pino 14: Cátodo Comum (Dígito 2)
• Pino 15: Ânodo B, L2
• Pino 16: Ânodo F

Um diagrama de circuito interno representa visualmente estas conexões, mostrando os grupos de cátodo comum para os quatro dígitos e as linhas de ânodo compartilhadas para os sete segmentos (A-G) e o ponto decimal.

4. Classificações Máximas Absolutas e Características Elétricas/Ópticas

4.1 Classificações Máximas Absolutas (Ta=25°C)

Estas classificações definem os limites além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. Elas nunca devem ser excedidas durante a operação.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW
• Corrente Direta de Pico por Segmento:100 mA (a 1/10 do ciclo de trabalho, largura de pulso de 0,1ms)
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA (derreada linearmente a partir de 25°C a 0,33 mA/°C)
• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +85°C
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C
• Condição de Soldagem:1/16 polegada (1,6mm) abaixo do plano de assentamento por 5 segundos a 260°C.

4.2 Características Elétricas e Ópticas (Ta=25°C)

Estes são os parâmetros operacionais típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200 - 600 μcd (Mín - Máx) a I_F= 1mA.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):656 nm (Típico) a I_F= 20mA.
• Largura de Meia Espectral (Δλ):22 nm (Típico) a I_F= 20mA.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):640 nm (Típico) a I_F= 20mA.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,1 - 2,6 V (Típico) a I_F= 20mA.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):10 μA (Máximo) a V_R= 5V.Nota: Esta é uma condição de teste; operação contínua em polarização reversa não é permitida.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa:2:1 (Máximo) para segmentos dentro de uma área de luz similar a I_F= 1mA.
• Crosstalk:≤ 2,5%.

A intensidade luminosa é medida usando um sensor e filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho CIE.

5. Curvas de Desempenho e Análise de Características

A folha de dados inclui curvas características típicas, que são essenciais para engenheiros de projeto. Estas curvas representam graficamente a relação entre parâmetros-chave, fornecendo uma visão mais profunda do que apenas dados tabulares. Embora as curvas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, elas tipicamente incluem:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação não linear, crítica para projetar circuitos limitadores de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, ajudando a otimizar brilho e eficiência.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra a diminuição na saída de luz conforme a temperatura sobe, o que é vital para aplicações em ambientes não controlados climaticamente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, confirmando os comprimentos de onda dominante e de pico e a pureza espectral (largura de meia).

Analisar estas curvas permite que os projetistas selecionem correntes de acionamento apropriadas, compreendam os efeitos térmicos e prevejam o desempenho sob condições operacionais do mundo real.

6. Testes de Confiabilidade e Qualificação

O LTC-2723JD passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade baseados em padrões reconhecidos da indústria (MIL-STD, JIS). Estes testes validam a robustez e longevidade do dispositivo.

• Teste de Vida Operacional (RTOL):1000 horas à temperatura ambiente sob condições máximas classificadas para avaliar o desempenho de longo prazo.
• Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (THS):500 horas a 65°C e 90-95% de UR para testar resistência à umidade.
• Armazenamento em Alta Temperatura (HTS):1000 horas a 105°C para avaliar estabilidade sob estresse térmico.
• Armazenamento em Baixa Temperatura (LTS):1000 horas a -35°C.
• Ciclagem de Temperatura (TC):30 ciclos entre -35°C e 105°C para testar falhas induzidas por expansão/contração térmica.
• Choque Térmico (TS):30 ciclos de transição rápida entre -35°C e 105°C, um teste térmico mais severo.
• Resistência à Soldagem (SR):Testa a capacidade dos terminais de suportar o calor da soldagem (260°C por 10 segundos).
• Soldabilidade (SA):Verifica se os terminais podem ser adequadamente molhados com solda (245°C por 5 segundos).

Estes testes garantem que o display possa suportar os rigores dos processos de montagem e ambientes operacionais adversos.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

7.1 Soldagem Automatizada

Para soldagem por onda ou refusão, a condição recomendada é imergir os terminais a uma profundidade de 1/16 polegada (1,6mm) abaixo do plano de assentamento por no máximo 5 segundos a uma temperatura de solda de 260°C. A temperatura do corpo do display não deve exceder a temperatura máxima de armazenamento durante este processo.

7.2 Soldagem Manual

Ao soldar manualmente, a ponta do ferro deve entrar em contato com o terminal (1/16 polegada abaixo do plano de assentamento) por não mais que 5 segundos. A temperatura recomendada do ferro de solda é 350°C ±30°C. O controle preciso do tempo e da temperatura é crucial para evitar danos térmicos aos chips LED ou ao pacote plástico.

8. Precauções Críticas de Aplicação e Considerações de Projeto

Uso Pretendido:Este display é projetado para equipamentos eletrônicos comuns (escritório, comunicação, doméstico). Não é certificado para aplicações críticas de segurança (aviação, suporte à vida médico, etc.) sem consulta prévia e qualificação específica.

Adesão aos Parâmetros:O circuito de acionamento deve ser projetado para garantir operação dentro das Classificações Máximas Absolutas e condições operacionais recomendadas. Exceder os limites de corrente ou temperatura acelerará a degradação da saída de luz e pode causar falha prematura.

Projeto do Circuito de Acionamento:

• Acionamento por Corrente Constante:Altamente recomendado em vez de acionamento por tensão constante. LEDs são dispositivos acionados por corrente; sua tensão direta tem uma tolerância e varia com a temperatura. Uma fonte de corrente constante garante brilho estável e previsível e protege o LED de fuga térmica.
• Proteção contra Tensão Reversa:O circuito de acionamento deve incorporar proteção (ex.: diodos em série ou recursos de circuito integrado) para evitar a aplicação de tensão reversa ou picos de tensão transitórios aos segmentos do LED durante a partida, desligamento ou em circuitos multiplexados. A tensão reversa máxima é de apenas 5V para teste; polarização reversa contínua é proibida.
• Considerações sobre Multiplexação:Como um display multiplexado de cátodo comum, requer um circuito acionador que energize sequencialmente o cátodo de cada dígito enquanto aplica tensão aos ânodos dos segmentos que devem ser acesos para aquele dígito. A classificação de corrente de pico (100mA em baixo ciclo de trabalho) é relevante para esquemas de acionamento multiplexados onde a corrente instantânea é maior para alcançar o brilho médio necessário.

Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência por segmento seja baixa, o calor coletivo de quatro dígitos em um pacote pequeno deve ser considerado. Ventilação adequada e evitar a colocação perto de outras fontes de calor são aconselhados para manter a temperatura de junção dentro de limites seguros.

9. Comparação Técnica e Cenários de Aplicação

9.1 Diferenciação de Outras Tecnologias

Comparado com tecnologias LED mais antigas de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays mais brilhantes com correntes mais baixas. O design de face cinza/segmento branco proporciona contraste superior comparado a pacotes difusos ou coloridos. O tamanho de dígito de 0,28 polegadas o posiciona entre indicadores menores e displays maiores montados em painel, oferecendo um bom equilíbrio entre legibilidade e compacidade.

9.2 Cenários de Aplicação Típicos

• Equipamentos de Teste e Medição:Multímetros digitais, osciloscópios, fontes de alimentação.
• Controles Industriais:Medidores de painel, displays de temporizador, indicadores de processo.
• Eletrônicos de Consumo:Equipamentos de áudio (amplificadores, receptores), displays de eletrodomésticos.
• Mercado Automotivo Secundário:Medidores e ferramentas de diagnóstico (não para sistemas primários de segurança veicular).

9.3 Exemplo de Projeto: Interface com Microcontrolador

Um projeto típico envolve um microcontrolador com pinos de E/S suficientes ou o uso de registradores de deslocamento/CI's acionadores externos (como o MAX7219 ou TM1637) projetados especificamente para displays LED multiplexados. O CI acionador gerencia o tempo de multiplexação, a limitação de corrente e frequentemente inclui controle de brilho via PWM, simplificando muito o projeto de software e hardware para o engenheiro do sistema.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é o propósito do código de bin de intensidade luminosa?

R1: O código de bin indica a faixa de brilho medida da unidade específica. Isto permite que os projetistas selecionem displays com brilho correspondente para painéis com múltiplas unidades, garantindo uma aparência uniforme.

P2: Posso acionar este display diretamente com um pino de microcontrolador de 5V?

R2: Não. A tensão direta é cerca de 2,6V, mas os LEDs requerem limitação de corrente. Conectar diretamente a um pino de 5V causaria corrente excessiva e destruiria o segmento. Um resistor limitador de corrente em série ou um acionador de corrente constante dedicado é obrigatório.

P3: Por que o acionamento por corrente constante é recomendado?

R3: A saída de luz de um LED é proporcional à corrente, não à tensão. Sua tensão direta (Vf) varia de unidade para unidade e diminui com o aumento da temperatura. Uma fonte de tensão constante com um resistor fornece regulação de corrente aproximada, mas uma verdadeira fonte de corrente constante fornece controle de brilho preciso e proteção inerente contra fuga térmica.

P4: O que significa "cátodo comum multiplexado" para o meu circuito?

R4: Significa que você controla o display ligando um dígito por vez, em sucessão rápida (multiplexação). Você define o padrão de segmentos (ânodos) a serem acesos, então habilita o cátodo para o dígito 1, depois o desabilita, define o padrão para o dígito 2, habilita seu cátodo, e assim por diante. Este ciclo é contínuo, reduzindo os pinos de acionamento necessários de 29 (4x7 segmentos + 4 cátodos + PD) para apenas 12 linhas de ânodo + 4 linhas de cátodo (além do cátodo comum para LEDs separados).

11. Princípios Operacionais e Tendências Tecnológicas

11.1 Princípio Operacional Básico

Um LED é um diodo semicondutor. Quando uma tensão direta que excede sua banda proibida é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (a camada de AlInGaP), liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida e, portanto, a cor da luz emitida, que neste caso está no espectro vermelho (~640-656 nm). O layout de sete segmentos é um padrão padronizado onde iluminar diferentes combinações dos segmentos (rotulados de A a G) forma os numerais 0-9 e algumas letras.

11.2 Tendências da Indústria

A tendência na tecnologia de display continua em direção a maior eficiência, menor consumo de energia e maior integração. Embora displays de sete segmentos discretos como o LTC-2723JD permaneçam vitais para leituras numéricas de tamanho médio e custo-efetivas, há um crescimento paralelo em áreas como:

Displays de LED Orgânico (OLED):Oferecendo contraste superior, flexibilidade e finura para aplicações de alta gama.

Displays com Acionador Integrado:Módulos que incluem o CI controlador/acionador na placa, simplificando o projeto de interface.

Pacotes de Dispositivo de Montagem em Superfície (SMD):Para montagem automatizada, embora peças de montagem em furo como esta ainda sejam preferidas para prototipagem, reparo e aplicações que requerem conexões mecânicas robustas.

O próprio sistema de material AlInGaP representa uma tecnologia madura e altamente otimizada para LEDs vermelhos, laranjas e amarelos, equilibrando desempenho, confiabilidade e custo de forma eficaz.