Ficha Técnica do Display LED LTA-1000KR - Barra de Luz Retangular - Cor Vermelho Super - Tensão Direta 2.6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTA-1000KR é um módulo de display de díodo emissor de luz (LED) de estado sólido, concebido como uma barra de luz retangular de dez segmentos. A sua função principal é fornecer uma área de iluminação grande, brilhante e uniforme para aplicações que necessitam de um indicador visual contínuo ou de uma fonte de luz. O dispositivo foi projetado para fiabilidade e eficiência, utilizando materiais semicondutores avançados para garantir um desempenho consistente.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste produto incluem a sua superfície emissora de luz grande e uniforme, ideal para indicadores de estado, iluminação de painéis ou retroiluminação onde se deseja um padrão retangular distinto. Opera com um requisito de baixa potência, contribuindo para um projeto de sistema energeticamente eficiente. O alto brilho e contraste garantem uma excelente visibilidade, mesmo em ambientes bem iluminados. A sua construção de estado sólido oferece uma fiabilidade e longevidade superiores em comparação com indicadores incandescentes ou fluorescentes tradicionais, sem filamentos para partir ou gases para degradar. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência de brilho consistente na produção. Além disso, cumpre os requisitos de embalagem sem chumbo, alinhando-se com as regulamentações ambientais modernas (RoHS). Esta combinação de características torna-o adequado para painéis de controlo industrial, instrumentação, eletrónica de consumo e aplicações de tablier automóvel, onde uma sinalização visual fiável e clara é crítica.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos, óticos e físicos do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Óticas

O desempenho ótico é central para a função do dispositivo. Os chips LED utilizados são baseados na tecnologia AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) num substrato de GaAs não transparente, conhecido pela alta eficiência no espectro de comprimento de onda vermelho/laranja. O comprimento de onda de pico de emissão típico (λp) é de 639 nm quando acionado por uma corrente direta (IF) de 20 mA, colocando-o na gama de cor "Vermelho Super". O comprimento de onda dominante (λd) é especificado em 631 nm. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 20 nm, indicando uma banda de luz emitida relativamente estreita, o que contribui para a pureza da cor.

A intensidade luminosa média (Iv) por segmento é um parâmetro-chave. Sob uma condição de teste de IF=1 mA, a intensidade varia de um mínimo de 200 μcd a um valor típico de 675 μcd. A taxa de correspondência de intensidade luminosa entre áreas de luz semelhantes é especificada como máxima de 2:1, o que é importante para garantir uma aparência uniforme em todos os dez segmentos quando iluminados simultaneamente.

2.2 Parâmetros Elétricos e Valores Absolutos Máximos

Compreender os limites elétricos é crucial para um projeto de circuito fiável. Os valores absolutos máximos definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança na forma de calor por um único segmento LED.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Esta classificação reduz linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Os projetistas devem calcular a corrente máxima reduzida na temperatura operacional mais alta da sua aplicação.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 90 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1 ms). Isto permite um sobreatuamento breve para alcançar um brilho instantâneo mais elevado.
• Tensão Direta por Segmento (VF):Tipicamente 2,6 V a IF=20 mA, com um máximo de 2,6 V. O mínimo é de 2,0 V. Esta queda de tensão é importante para calcular os valores dos resistores limitadores de corrente em série.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V. Exceder este valor pode danificar a junção do LED.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):Máximo de 100 μA quando é aplicada uma tensão reversa (VR) de 5 V.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma gama de temperatura operacional de -35°C a +105°C. A gama de temperatura de armazenamento é idêntica. Esta ampla gama garante funcionalidade em ambientes adversos. A redução da corrente direta com a temperatura (0,33 mA/°C) é uma consequência direta das características térmicas do LED; temperaturas mais elevadas reduzem a eficiência e a corrente operacional segura máxima. A condição de soldadura especificada é um processo de onda ou de refluxo onde a temperatura do corpo do encapsulamento não excede 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Esta diretriz é crítica para a montagem, a fim de prevenir danos térmicos no encapsulamento plástico ou nas ligações internas por fio.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões Físicas e Construção

O dispositivo é descrito como uma barra de luz retangular. O encapsulamento tem uma face cinzenta e segmentos brancos, o que provavelmente melhora o contraste ao fornecer um fundo escuro para os segmentos iluminados. As dimensões exatas são fornecidas num desenho (referenciado na ficha técnica, mas não detalhado no texto). Todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Uma tolerância específica para o desvio da ponta do pino é de ±0,4 mm, o que é importante para o projeto da impressão da PCB e para a montagem automatizada.

3.2 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O LTA-1000KR tem uma configuração de 20 pinos. A pinagem é claramente definida: os pinos 1 a 10 são os ânodos para os segmentos A a K (nota: 'I' é omitido, usando J e K). Os pinos 11 a 20 são os cátodos correspondentes por ordem inversa (Cátodo K a Cátodo A). Este arranjo sugere uma ligação de estilo cátodo comum para cada segmento, mas com acesso individual tanto ao ânodo como ao cátodo de cada LED. Isto proporciona a máxima flexibilidade para multiplexagem ou controlo individual de segmentos. É referenciado um diagrama de circuito interno, mostrando tipicamente dez elementos LED independentes.

4. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

4.1 Cenários de Aplicação Típicos

Esta barra de luz foi concebida para aplicações que requerem uma matriz linear de indicadores brilhantes. Usos potenciais incluem:

• Indicadores de Nível:Para medidores de força de sinal, volume, pressão ou temperatura, onde o comprimento iluminado corresponde a um valor.
• Barras de Progresso:Em instrumentação ou dispositivos de consumo para mostrar o estado de conclusão.
• Retroiluminação:Para painéis iluminados por borda ou sinalização onde é necessária iluminação retangular uniforme.
• Displays de Estado Industrial:Em painéis de controlo para mostrar o estado da máquina ou condições de alarme em múltiplos canais.

4.2 Projeto de Circuito e Considerações de Acionamento

Para operar o LTA-1000KR de forma segura e eficaz, várias regras de projeto devem ser seguidas:

1. Limitação de Corrente:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor em série deve ser usado com cada segmento (ou um circuito de acionamento regulado por corrente) para limitar a corrente direta a um valor seguro, tipicamente igual ou inferior à classificação contínua de 25 mA. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, onde VF é a tensão direta do LED (use o valor máximo para o cálculo de corrente no pior caso).
2. Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência por segmento seja baixa (máx. 70 mW), o total para dez segmentos pode ser de 700 mW. Uma área adequada de cobre na PCB ou outro dissipador de calor pode ser necessária se todos os segmentos forem acionados continuamente com alta corrente, especialmente em temperaturas ambientes elevadas.
3. Multiplexagem:O acesso individual ao ânodo e cátodo torna o dispositivo bem adequado para esquemas de acionamento multiplexados. Isto reduz o número de pinos de I/O do microcontrolador necessários. Deve-se ter cuidado para garantir que a corrente de pico durante o pulso de multiplexagem não exceda a classificação de 90 mA, e que a corrente média ao longo do tempo respeite a classificação contínua.
4. Proteção contra Tensão Reversa:Em circuitos onde são possíveis transientes de tensão reversa, podem ser necessários díodos de proteção externos, uma vez que a classificação de tensão reversa do próprio LED é de apenas 5V.

4.3 Montagem e Manuseio

A adesão ao perfil de soldadura (máx. 260°C durante 3 segundos) é obrigatória para evitar fissuras ou delaminação do encapsulamento. As precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio e montagem, uma vez que os chips LED são sensíveis à eletricidade estática. O armazenamento deve estar dentro das gamas de temperatura e humidade especificadas para evitar a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" durante a soldadura por refluxo.

5. Análise de Desempenho e Comparação Técnica

5.1 Análise dos Parâmetros-Chave

A utilização da tecnologia AlInGaP é um fator significativo. Em comparação com tecnologias mais antigas, como os LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa substancialmente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento. O substrato de GaAs não transparente ajuda a direcionar a luz para cima, melhorando a saída de luz útil da superfície superior. A taxa de correspondência de intensidade luminosa especificada de 2:1 é um grau padrão para tais displays, garantindo uma uniformidade visual aceitável. Os projetistas que necessitam de uma uniformidade mais apertada teriam de implementar calibração elétrica ou selecionar peças classificadas, se disponíveis.

5.2 Comparação com Soluções Alternativas

Em comparação com um aglomerado de LEDs discretos, esta barra de luz integrada proporciona uma solução mais uniforme e mecanicamente robusta, com montagem simplificada (um componente vs. dez). Em comparação com displays fluorescentes a vácuo ou eletroluminescentes, os LEDs oferecem uma vida útil muito mais longa, uma tensão operacional mais baixa e nenhum risco de fuga de gás ou degradação do fósforo. A principal compensação pode ser o ângulo de visão e o ponto de cor específico, que é fixo no espectro vermelho profundo para este modelo.

6. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar todos os dez segmentos a 25 mA simultaneamente?

R: Sim, eletricamente pode, pois cada segmento é independente. No entanto, deve considerar a dissipação total de potência (até 700 mW) e garantir que a PCB e o ambiente circundante possam lidar com o calor resultante para manter a fiabilidade, especialmente perto do limite superior de temperatura.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (λp=639nm) é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem a sua intensidade máxima. O comprimento de onda dominante (λd=631nm) é o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor para o olho humano. A diferença deve-se à forma do espectro de emissão do LED.

P: Como interpreto a nota "A intensidade luminosa é medida com... curva de resposta ocular CIE"?

R: Esta nota confirma que os valores de intensidade (em microcandelas, μcd) são unidades fotométricas, ponderadas pela curva padrão de sensibilidade visual fotópica (adaptada à luz do dia) humana. Isto torna os números significativos para prever o brilho percebido, em oposição às unidades radiométricas (watts) que medem a potência total da luz independentemente da cor.

P: A pinagem mostra ânodos e cátodos individuais. Posso ligá-lo como um display de ânodo comum ou cátodo comum?

R: A pinagem física é fixa. Para simular um display de cátodo comum, ligaria todos os pinos de cátodo (11-20) juntos na sua PCB. Para simular um display de ânodo comum, ligaria todos os pinos de ânodo (1-10) juntos. A configuração fornecida oferece a flexibilidade para implementar qualquer uma delas em hardware.

7. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um Indicador de Nível de Carga da Bateria

Um projetista está a criar um carregador para uma bateria de ferramenta. Eles querem um gráfico de barras de 10 segmentos para mostrar o nível de carga de 0% a 100%. O LTA-1000KR é selecionado pela sua cor vermelha brilhante e forma de segmento retangular, que é fácil de ler.

Implementação:O microcontrolador do sistema tem um número limitado de pinos de I/O. O projetista utiliza um esquema de multiplexagem. Eles ligam os dez ânodos (pinos 1-10) a dez pinos individuais do microcontrolador configurados como saídas. Eles ligam os dez cátodos (pinos 11-20) juntos e drenam este nó comum através de um único MOSFET de canal N controlado por outro pino do microcontrolador. Para iluminar um segmento, o seu pino de ânodo correspondente é colocado em nível alto (através de um resistor limitador de corrente), e o MOSFET de cátodo comum é ligado. O microcontrolador percorre rapidamente cada segmento (por exemplo, 1ms por segmento). A corrente de pico por segmento é definida para 20 mA através do cálculo do resistor: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms (use o valor padrão de 120Ω ou 150Ω). A corrente média por segmento é de 2 mA (20 mA * ciclo de trabalho 1/10), bem dentro da classificação contínua. O display parece uniformemente iluminado devido à persistência da visão. O brilho é facilmente ajustado em software variando o ciclo de trabalho da multiplexagem.

8. Introdução ao Princípio Técnico

Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) são dispositivos semicondutores de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, os eletrões da região do tipo n e as lacunas da região do tipo p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, a energia é libertada. Em materiais como o AlInGaP, esta energia é libertada principalmente como fotões (luz) em vez de calor. O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor, que é projetada durante o processo de crescimento do cristal ajustando as proporções de alumínio, índio, gálio e fósforo. O substrato não transparente absorve a luz emitida para baixo, melhorando a eficiência geral ao reduzir a perda interna e encorajando a luz a sair da superfície superior do chip. A face cinzenta e os segmentos brancos do encapsulamento atuam como um refletor e um difusor, respetivamente, para criar uma aparência retangular uniforme a partir dos chips LED discretos montados por baixo.

9. Tendências e Contexto Tecnológico

O LTA-1000KR representa uma tecnologia de display LED madura. A tendência mais ampla da indústria tem sido no sentido de maior eficiência e maior integração. Embora as barras de luz LED discretas como esta permaneçam vitais para fatores de forma específicos, novas tecnologias estão a emergir. As matrizes de LED de dispositivo de montagem em superfície (SMD) oferecem pegadas ainda menores e são mais adequadas para a montagem automatizada pick-and-place. Além disso, o desenvolvimento de LEDs orgânicos (OLEDs) e micro-LEDs permite displays totalmente endereçáveis, flexíveis e de ultra-alta resolução. No entanto, para aplicações que requerem indicadores simples, robustos e de alto brilho num formato de barra específico, as matrizes de LED inorgânicas como o LTA-1000KR baseado em AlInGaP continuam a oferecer um equilíbrio ideal de desempenho, fiabilidade e custo. A mudança para embalagens sem chumbo, como visto neste dispositivo, reflete a mudança generalizada da indústria para processos de fabrico ambientalmente sustentáveis impulsionados por regulamentações globais como a RoHS e a REACH.