Ficha Técnica do Display LED Branco LTC-4798SW de 4 Dígitos e 0,39 Polegadas - Altura do Dígito 9,9mm - Tensão Direta 2,7-3,2V - Potência 35mW por Segmento - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-4798SW é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e quatro dígitos. Sua função principal é apresentar informações numéricas e alfanuméricas limitadas em dispositivos eletrônicos. A tecnologia central é baseada em chips de LED branco InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) montados em um substrato transparente. Este dispositivo possui face branca e segmentos brancos, proporcionando uma aparência visual limpa e de alto contraste. É categorizado como um display de cátodo comum multiplexado, o que significa que os cátodos dos LEDs de cada dígito estão conectados juntos, permitindo o controle eficiente de múltiplos dígitos com um número reduzido de pinos de acionamento.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para uma variedade de aplicações. Seu alto brilho e alto contraste garantem excelente legibilidade, mesmo em ambientes bem iluminados. O amplo ângulo de visão de 130 graus permite que o display seja visualizado claramente de várias posições. Possui baixa exigência de potência, contribuindo para a eficiência energética no produto final. A confiabilidade de estado sólido da tecnologia LED garante longa vida operacional e resistência a choques e vibrações. O dispositivo utiliza um encapsulamento sem chumbo, em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas. Os principais mercados-alvo incluem instrumentação industrial, eletrodomésticos, terminais de ponto de venda, dispositivos médicos e mostradores de painel automotivo, onde são necessárias leituras numéricas claras e confiáveis.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma interpretação objetiva e detalhada das características elétricas, ópticas e térmicas especificadas na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

A intensidade luminosa média (Iv) é especificada entre 71 e 146 milicandelas (mcd) a uma corrente de teste padrão de 5mA. Este parâmetro define o brilho de cada segmento iluminado. A ficha técnica observa que a intensidade luminosa é categorizada, ou seja, os dispositivos são classificados e marcados de acordo com sua saída medida, permitindo que os projetistas selecionem displays com níveis de brilho consistentes. O ângulo de visão (2θ1/2) é de 130 graus, que é o ângulo total no qual a intensidade luminosa cai para metade do seu valor máximo medido no eixo. Este ângulo amplo é uma vantagem significativa para aplicações onde o usuário pode não estar diretamente em frente ao display. As coordenadas de cromaticidade (x, y) são fornecidas como valores típicos (x=0,304, y=0,3) sob o diagrama de cromaticidade CIE 1931, definindo o ponto branco da luz emitida. Uma tolerância de ±0,01 é aplicada a essas coordenadas no sistema de classificação.

2.2 Parâmetros Elétricos

A tensão direta (Vf) por segmento varia de 2,7V a 3,2V a uma corrente direta (If) de 5mA. Este é um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente para os LEDs. As especificações máximas absolutas definem os limites operacionais: a corrente direta contínua por segmento não deve exceder 10mA, e a corrente direta de pico (sob condições pulsadas de 1kHz, ciclo de trabalho de 10%) não deve exceder 50mA. A dissipação de potência por segmento é limitada a 35mW. Exceder essas especificações pode levar à degradação permanente ou falha. A corrente reversa (Ir) é especificada como um máximo de 100µA a uma tensão reversa (Vr) de 5V. A ficha técnica alerta explicitamente que esta condição de tensão reversa é apenas para fins de teste e o dispositivo não deve ser operado continuamente sob polarização reversa, pois os LEDs não são projetados para suportar tensão reversa significativa.

2.3 Características Térmicas

A faixa de temperatura de operação e armazenamento para o dispositivo é de -35°C a +85°C. Esta ampla faixa o torna adequado para uso em ambientes sujeitos a variações significativas de temperatura. Um fator de derating da corrente direta é especificado: para cada grau Celsius acima de 25°C, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida em 0,28mA. Esta é uma consideração de projeto crucial para evitar fuga térmica e garantir confiabilidade de longo prazo, especialmente em aplicações de alta temperatura ambiente. A condição de soldagem é especificada como 260°C por 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento, que é um perfil padrão de refusão sem chumbo.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

O produto utiliza um sistema abrangente de classificação (binning) para garantir consistência em parâmetros-chave. Isto permite que os fabricantes selecionem componentes que correspondam aos seus requisitos específicos para uniformidade em configurações com múltiplos displays.

3.1 Classificação da Tensão Direta (Vf)

Os dispositivos são classificados em categorias com base na sua tensão direta a 5mA. As categorias são rotuladas de 3 a 7, com faixas de Vf de 2,7-2,8V (Categoria 3) até 3,1-3,2V (Categoria 7). Uma tolerância de ±0,1V é aplicada a cada categoria. Selecionar displays da mesma categoria de Vf ajuda a garantir brilho uniforme quando acionados por uma fonte de tensão constante com resistores em série, pois a corrente através de cada segmento será mais consistente.

3.2 Classificação da Intensidade Luminosa (Iv)

Este é um parâmetro de classificação crítico para uniformidade visual. As categorias são rotuladas com códigos alfanuméricos (Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12). A intensidade luminosa varia de um mínimo de 71,0 mcd (Q11 min) a um máximo de 146,0 mcd (R12 máx.). Uma tolerância de ±15% é aplicada a cada categoria. O código de classificação Iv está marcado em cada saco de embalagem, facilitando a rastreabilidade e seleção.

3.3 Classificação da Matiz (Cromaticidade)

O ponto de cor branca é controlado através da classificação por matiz. A ficha técnica define várias categorias (S3-1, S3-2, S4-1, S4-2) com limites específicos nas coordenadas de cromaticidade CIE 1931 (x, y). Estes limites formam quadriláteros no gráfico de cores. Uma tolerância de ±0,01 é aplicada às coordenadas (x, y) dentro de cada categoria. Esta classificação garante que todos os segmentos e dígitos dentro de um display, e através de múltiplos displays, emitam luz de uma cor branca consistente, evitando mudanças de cor perceptíveis.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o trecho do PDF fornecido mencione curvas características típicas, os gráficos específicos não estão incluídos no texto. Com base no comportamento padrão do LED, essas curvas normalmente ilustrariam a relação entre a corrente direta e a intensidade luminosa (mostrando um aumento quase linear dentro da faixa de operação), a relação entre a tensão direta e a corrente direta (a curva I-V do diodo) e a variação da intensidade luminosa com a temperatura ambiente (mostrando uma diminuição à medida que a temperatura aumenta). Compreender essas relações é essencial para projetar circuitos de acionamento robustos que mantenham o brilho consistente nas condições operacionais pretendidas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias

O dispositivo possui uma altura de dígito de 0,39 polegadas (9,9 mm). Todas as dimensões da embalagem são fornecidas em milímetros. As tolerâncias gerais são de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Notas mecânicas importantes incluem: tolerância de deslocamento da ponta do pino é ±0,4 mm; material estranho em um segmento deve ser ≤10 mils; contaminação por tinta na superfície deve ser ≤20 mils; a curvatura deve ser ≤1% do comprimento do refletor; e bolhas dentro de um segmento devem ser ≤10 mils. O diâmetro recomendado do furo na PCB para os pinos é de 1,0 mm.

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O display possui 12 pinos. O diagrama de circuito interno e a tabela de conexão de pinos mostram que é do tipo cátodo comum multiplexado. Os ânodos para os segmentos individuais (A a G, e DP) e os cátodos comuns para os quatro dígitos são atribuídos a números de pino específicos. Por exemplo, o Pino 12 é o cátodo comum para o Dígito 1, o Pino 9 para o Dígito 2, o Pino 8 para o Dígito 3 e o Pino 6 para o Dígito 4. A identificação correta dos pinos de cátodo comum é essencial para o esquema de acionamento multiplexado.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A seção de especificações máximas absolutas especifica a condição de soldagem: 260°C por 3 segundos a 1/16 de polegada (1,6mm) abaixo do plano de assentamento. Isto corresponde a um perfil padrão de refusão sem chumbo. É fundamental aderir a isso para evitar danos térmicos aos chips de LED ou ao encapsulamento plástico. A ficha técnica inclui um forte aviso em relação à Descarga Eletrostática (ESD). Os LEDs são sensíveis à ESD, e procedimentos de manuseio adequados devem ser seguidos: usar pulseiras antiestáticas ou luvas antiestáticas, e garantir que todos os equipamentos e estações de trabalho estejam devidamente aterrados. Para armazenamento, a faixa de temperatura especificada é de -35°C a +85°C, e os dispositivos devem ser mantidos em suas embalagens originais à prova de umidade até o uso.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem uma leitura numérica clara e com múltiplos dígitos. Usos comuns incluem multímetros digitais, contadores de frequência, displays de relógio e temporizador, leituras de controle de processo industrial, equipamentos de monitoramento médico (por exemplo, monitores de pressão arterial), eletrodomésticos (fornos, micro-ondas) e painéis de instrumentação.

7.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento:É necessário um circuito de acionamento multiplexado. Isto envolve habilitar sequencialmente o cátodo comum de cada dígito enquanto fornece os dados apropriados do ânodo do segmento para aquele dígito. A comutação deve ser rápida o suficiente para evitar cintilação visível (tipicamente taxa de atualização >60Hz).
Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada ânodo de segmento (ou um CI driver de corrente constante pode ser usado). O valor do resistor é calculado com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (use Vf máx. para um projeto seguro) e na corrente direta desejada (não deve exceder 10mA contínuos).
Gerenciamento Térmico:Em aplicações de alta temperatura ambiente, o derating da corrente direta (0,28mA/°C acima de 25°C) deve ser aplicado. Isto pode exigir a redução da corrente operacional para permanecer dentro do limite seguro de dissipação de potência.
Integração Óptica:Considere o amplo ângulo de visão de 130 graus ao projetar o invólucro e a janela do produto. Filtros ou difusores podem ser usados para melhorar o contraste em luz ambiente brilhante.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito dos códigos de classificação (binning) na embalagem?
R: Os códigos de classificação (para Vf, Iv e Matiz) permitem que você selecione displays com características elétricas e ópticas muito próximas. Isto é crucial para obter brilho e cor uniformes em todos os dígitos da sua aplicação, especialmente se estiver usando múltiplos displays lado a lado.
P: Posso acionar este display com uma fonte de 5V?
R: Sim, mas você deve usar um resistor limitador de corrente em série com cada segmento. Por exemplo, com uma fonte de 5V e assumindo uma Vf máxima de 3,2V e uma If desejada de 5mA, o valor do resistor seria R = (5V - 3,2V) / 0,005A = 360 Ohms. Um resistor padrão de 360Ω ou 390Ω seria adequado.
P: Por que existe uma especificação de corrente direta de pico (50mA) muito maior que a especificação contínua (10mA)?
R: A especificação de pico permite operação pulsada, que é a base da multiplexação. Em uma configuração multiplexada, cada dígito é alimentado apenas por uma fração do tempo (ciclo de trabalho). Para alcançar o mesmo brilho aparente de um segmento acionado continuamente, a corrente pulsada pode ser maior, desde que a dissipação de potência média permaneça dentro dos limites.
P: O que acontece se eu exceder a faixa de temperatura de armazenamento?
R: Exceder os limites, especialmente no lado alto, pode acelerar o envelhecimento dos chips de LED e do encapsulamento plástico, potencialmente levando ao escurecimento prematuro do epóxi (depreciação de lúmen) ou falha mecânica. No lado baixo, o estresse térmico pode causar rachaduras.

9. Princípio de Operação

O LTC-4798SW opera com base no princípio da eletroluminescência em materiais semicondutores. O chip de LED InGaN emite luz azul quando uma corrente direta é aplicada através de sua junção p-n. Este dispositivo utiliza um revestimento de fósforo (não explicitamente declarado, mas implícito por "LED branco") que absorve uma parte da luz azul e a re-emite como luz amarela. A combinação da luz azul remanescente e da luz amarela convertida é percebida pelo olho humano como branca. O formato de sete segmentos é um arranjo padronizado de sete LEDs retangulares (segmentos) que podem ser controlados individualmente para formar dígitos numéricos (0-9) e algumas letras. A arquitetura de cátodo comum multiplexado é uma técnica de fiação que reduz o número de pinos de controle necessários de (7 segmentos + 1 ponto decimal) * 4 dígitos = 32 pinos para 7 ânodos de segmento + 4 cátodos de dígito + 1 ânodo comum DP = 12 pinos. Isto é alcançado ciclando rapidamente a energia para cada dígito em sequência enquanto ilumina os segmentos corretos para aquele dígito.