Ficha Técnica do Display LED LTC-47C1SW - Altura do Dígito de 0,4 Polegadas - Cor Branca - Tensão Direta de 3,2V - Dissipação de Potência de 35mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-47C1SW é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos com quatro dígitos. Apresenta uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10,16 mm), tornando-o adequado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e de tamanho médio. O display utiliza diodos emissores de luz (LEDs) brancos baseados na tecnologia de semicondutor InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) montados sobre um substrato de safira. O dispositivo apresenta uma aparência de alto contraste com segmentos luminosos brancos contra um fundo preto. É construído como um pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este display oferece vários benefícios-chave para engenheiros de projeto eletrônico. Sua baixa exigência de energia o torna energeticamente eficiente, enquanto o alto brilho e a excelente aparência dos caracteres garantem legibilidade em várias condições de iluminação. O amplo ângulo de visão é crucial para aplicações onde o display pode ser visualizado a partir de posições fora do eixo. A confiabilidade de estado sólido inerente à tecnologia LED proporciona longa vida operacional e resistência a choques e vibrações. Essas características tornam o LTC-47C1SW ideal para eletrônicos de consumo, instrumentação industrial, equipamentos de teste e medição, terminais de ponto de venda e displays de painel automotivo, onde é necessária informação numérica clara e confiável.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Elétricas

O desempenho do LTC-47C1SW é definido sob condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Os parâmetros-chave fornecem uma compreensão abrangente de sua faixa operacional.

• Intensidade Luminosa (Iv):A intensidade luminosa típica por segmento é de 18 milicandelas (mcd) quando acionada com uma corrente direta (IF) de 10 mA. O valor mínimo especificado é de 12,8 mcd. Este parâmetro quantifica o brilho percebido do segmento aceso.
• Tensão Direta (VF):A queda de tensão através de um segmento LED quando conduz corrente. Para este dispositivo, a tensão direta típica está entre 2,70V e 3,2V a uma corrente de teste de 5 mA. Este valor é crítico para projetar o circuito limitador de corrente no driver.
• Coordenadas de Cromaticidade (x, y):Estas coordenadas definem o ponto de cor da luz branca no diagrama de cromaticidade CIE 1931. Os valores típicos fornecidos (x=0,294, y=0,286) indicam um tom específico de branco. Uma tolerância de ±0,01 é aplicada a estas coordenadas.
• Corrente Reversa (IR):A corrente de fuga máxima quando uma polarização reversa de 5V é aplicada é de 100 µA. É importante notar que este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não se destina à operação contínua sob tensão reversa.
• Crosstalk (Diafonia):Uma especificação de ≤ 2,5% indica a máxima interferência luminosa ou elétrica permitida entre segmentos ou dígitos adjacentes, garantindo a clareza dos caracteres.

2.2 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. A operação fora destes limites não é aconselhada.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 35 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 50 mA, sob condições pulsadas (frequência de 1 kHz, ciclo de trabalho de 10%).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:A corrente contínua máxima é reduzida linearmente a partir de seu valor a 25°C a uma taxa de 0,125 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta.
• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +80°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Condições de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por onda ou por refluxo com a temperatura em um ponto 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento não excedendo 260°C por 3 segundos.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LTC-47C1SW emprega um sistema de binning de tonalidade para categorizar dispositivos com base em seu ponto de cor branca preciso. Isto é essencial para aplicações que requerem consistência de cor entre múltiplos displays ou dentro de uma unidade de múltiplos dígitos. Os bins são definidos por quadriláteros no diagrama de cromaticidade CIE 1931, especificados por suas coordenadas de canto (x, y). A ficha técnica lista vários bins (ex.: S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). Cada bin tem uma tolerância definida de ±0,01 em ambas as coordenadas x e y. Este sistema permite que os fabricantes selecionem LEDs de bins específicos para alcançar uma aparência branca uniforme em todos os segmentos e dígitos, minimizando a variação visual de cor.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

4.1 Dimensões e Tolerâncias

O desenho do contorno do pacote fornece dimensões mecânicas críticas para o layout e montagem da PCB (Placa de Circuito Impresso). Todas as dimensões primárias estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.

• Tolerância de Deslocamento da Ponta do Pino:O desvio permitido na posição das pontas dos pinos é de ±0,25 mm.
• Detalhe do Espaçador:Um recurso de espaçador é projetado para permitir uma tolerância de deslizamento de ±0,5 mm, provavelmente auxiliando no alinhamento durante a montagem.
• Diâmetro Recomendado do Furo na PCB:0,9 mm é sugerido para os terminais.

4.2 Especificações Visuais e Cosméticas

A ficha técnica inclui vários parâmetros de controle de qualidade relacionados à aparência do display:

• Material estranho em um segmento deve ser ≤ 10 mils (0,254 mm).
• Contaminação por tinta na superfície deve ser ≤ 20 mils (0,508 mm).
• A dobra do refletor deve ser ≤ 1% do seu comprimento.
• Bolhas dentro de um segmento devem ser ≤ 10 mils (0,254 mm).
• Uma nota específica exige o uso de \"apenas pino de dureza\", indicando um requisito para pinos com rigidez mecânica suficiente.

5. Circuito Interno e Configuração dos Pinos

O LTC-47C1SW é um display de cátodo comum. O diagrama do circuito interno mostra que cada um dos quatro dígitos compartilha sua conexão de cátodo. Os sete segmentos (A, B, C, D, E, F, G) e os dois pontos decimais (DP1, DP2) têm seus ânodos conectados em um arranjo multiplexado. Especificamente, os ânodos para os segmentos são agrupados entre pares de dígitos (Dígitos 1 & 2 e Dígitos 3 & 4) para facilitar a multiplexação por divisão de tempo, uma técnica comum para controlar displays de múltiplos dígitos com menos pinos de driver.

A tabela de conexão de 20 pinos é essencial para a fiação correta:

• Os pinos 5, 10, 15, 20 são os cátodos comuns para os dígitos 2, 4, 3 e 1, respectivamente.
• Os pinos 2 e 7 são os ânodos para os pontos decimais DP1 e DP2.
• Os pinos restantes são os ânodos para os vários segmentos (A-G), compartilhados entre pares de dígitos específicos conforme indicado na tabela. Por exemplo, o Pino 1 é o ânodo para o segmento D para os dígitos 1 e 2.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio e montagem adequados são cruciais para a confiabilidade. O dispositivo é sensível à Descarga Eletrostática (ESD). É fortemente recomendado o uso de uma pulseira antiestática ou luvas antiestáticas durante o manuseio, e garantir que todos os equipamentos e estações de trabalho estejam devidamente aterrados.

Para soldagem, o parâmetro-chave é limitar a temperatura no corpo do dispositivo. A especificação permite uma temperatura máxima de 260°C medida a 1,6 mm abaixo do plano de assentamento por uma duração de 3 segundos durante os processos de soldagem por onda ou refluxo. Respeitar estes limites previne danos térmicos aos chips LED e ao pacote plástico.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A estrutura de cátodo comum e ânodo multiplexado é projetada para uso com um microcontrolador ou um CI driver de LED dedicado. Um circuito típico envolve o uso de chaves transistorizadas (ex.: BJTs NPN ou MOSFETs de canal N) para drenar corrente através do cátodo de cada dígito sequencialmente (varredura de dígitos). As linhas de ânodo dos segmentos são acionadas com o padrão apropriado via resistores limitadores de corrente. A frequência de multiplexação deve ser alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível devido à persistência da visão.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Resistores externos são obrigatórios para cada linha de ânodo para definir a corrente direta (ex.: 5-10 mA por segmento conforme a ficha técnica). O valor do resistor pode ser calculado usando R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use o valor máximo para segurança) e IF é a corrente direta desejada.
• Capacidade do Driver:O CI driver ou a porta do microcontrolador deve ser capaz de fornecer a corrente cumulativa para todos os segmentos acesos em um dígito durante seu tempo ativo.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão permite flexibilidade na posição de montagem em relação ao usuário.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir ventilação adequada no invólucro ajuda a manter a longevidade do LED, especialmente em temperaturas ambientes mais altas.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a outros displays de sete segmentos, o uso de chips SMD brancos InGaN no LTC-47C1SW oferece vantagens sobre tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos GaAsP ou LEDs brancos filtrados. Os LEDs InGaN geralmente fornecem maior eficiência, melhor estabilidade de cor ao longo do tempo e um ponto de cor branca mais consistente. A altura de dígito de 0,4 polegadas o posiciona entre displays menores usados em dispositivos portáteis e maiores para sinalização. Seu pinout multiplexado é um design padrão que minimiza o número necessário de pinos de I/O do controlador para um display de 4 dígitos, oferecendo uma solução econômica e eficiente em espaço comparada a displays com pinos acionados individualmente para cada segmento de cada dígito.

9. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

P: Qual é o propósito do sistema de binning de tonalidade?

R: O binning de tonalidade garante a consistência de cor. Para um display de múltiplos dígitos, usar LEDs do mesmo bin ou bins adjacentes garante que todos os dígitos emitam um tom idêntico de branco, evitando que um dígito pareça visivelmente diferente (ex.: mais azulado ou amarelado) do que seus vizinhos.

P: Posso acionar este display com um microcontrolador de 5V?

R: Sim, mas você deve usar resistores limitadores de corrente. Como a tensão direta típica é de cerca de 3V, uma alimentação de 5V forçaria corrente excessiva através do LED sem um resistor, potencialmente destruindo-o. Um resistor em série é sempre necessário.

P: O que significa \"cátodo comum\" para o meu projeto de circuito?

R: Cátodo comum significa que todos os LEDs em um dígito compartilham uma conexão negativa (terra). Para acender um dígito, você conecta seu pino de cátodo ao terra (via uma chave transistorizada) e aplica uma tensão positiva (através de um resistor limitador de corrente) aos ânodos dos segmentos que deseja iluminar.

P: Como interpreto a especificação de corrente direta de pico?

R: A especificação de pico de 50 mA a 10% de ciclo de trabalho permite pulsos breves de corrente mais alta para alcançar maior brilho instantâneo em um sistema multiplexado. A corrente média ao longo do tempo não deve exceder a especificação de corrente contínua, que é menor e reduzida com a temperatura.

10. Introdução ao Princípio de Operação

Um display de sete segmentos é um conjunto de diodos emissores de luz dispostos em um padrão de figura oito. Ao iluminar seletivamente segmentos específicos (rotulados de A a G), ele pode formar todos os dez numerais (0-9) e algumas letras. O LTC-47C1SW integra quatro desses arranjos de dígitos em um único pacote. O material semicondutor InGaN usado nos LEDs emite luz azul quando elétrons se recombinam com lacunas através da banda proibida do material. Esta luz azul é parcialmente convertida em comprimentos de onda mais longos (amarelo) por um revestimento de fósforo dentro do pacote LED, resultando na percepção de luz branca pelo olho humano. A técnica de multiplexação usada para controlar quatro dígitos com um conjunto de drivers de segmento funciona alternando rapidamente a energia para cada dígito em sequência. Apenas um dígito está aceso em qualquer instante, mas devido à persistência da visão humana, todos os quatro dígitos parecem estar continuamente iluminados se a frequência de alternância for suficientemente alta.

11. Tendências de Desenvolvimento

A tendência na tecnologia de display de sete segmentos continua focada em várias áreas-chave. Melhorias de eficiência em chips LED InGaN levam a maior brilho com correntes de acionamento mais baixas, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor. Há também um movimento em direção a uma consistência de cor ainda maior e uma gama mais ampla de temperaturas de cor branca disponíveis (ex.: branco frio, branco neutro, branco quente) para melhor combinar com a estética da aplicação. A integração é outra tendência, com alguns displays incorporando o CI driver e os resistores limitadores de corrente dentro do mesmo módulo, simplificando o projeto para o engenheiro final. Além disso, avanços na embalagem podem permitir perfis mais finos e maior robustez para aplicações em ambientes severos.