Folha de Dados Técnica do Display LED LTS-3403JF 0,8 Polegadas Laranja-Amarelo - Altura do Dígito 20,32mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3403JF é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e um dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes. A sua função principal é representar visualmente números (0-9) e algumas letras usando segmentos de LED endereçáveis individualmente. A tecnologia central utiliza material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), especificamente projetado para emitir luz no espectro laranja-amarelo. Esta escolha de material oferece um equilíbrio entre eficiência, brilho e pureza de cor. O dispositivo é categorizado como tipo de cátodo comum, o que significa que todos os cátodos (terminais negativos) dos segmentos de LED estão conectados internamente, simplificando o projeto do circuito para sistemas baseados em microcontroladores onde os segmentos são tipicamente acionados por fornecimento de corrente.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. AIntensidade Luminosa Média (Iv)é especificada entre 320 e 700 microcandelas (μcd) a uma corrente direta (I_F) de 1mA. Esta faixa indica um processo de binning de produção, onde os dispositivos são classificados com base na saída medida. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p)é de 611 nanômetros (nm), e oComprimento de Onda Dominante (λ_d)é de 605 nm, ambos medidos em I_F=20mA. O comprimento de onda dominante é a cor percebida pelo olho humano. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)de 17 nm descreve a pureza da cor emitida; uma largura mais estreita indica uma cor mais monocromática e pura. ATaxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosade 2:1 (máx.) garante uniformidade visual ao limitar a variação de brilho entre diferentes segmentos do mesmo dígito.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites operacionais e os requisitos de potência. ATensão Direta por Segmento (V_F)é tipicamente 2,6V com um máximo de 2,6V em I_F=20mA. Este valor é crucial para projetar resistores limitadores de corrente no circuito de acionamento. ACorrente Reversa por Segmento (I_R)é no máximo 100 μA a uma Tensão Reversa (V_R) de 5V, indicando as características de fuga do dispositivo quando polarizado reversamente, o que geralmente é insignificante na operação normal.

2.3 Valores Máximos Absolutos e Considerações Térmicas

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente. ACorrente Direta Contínua por Segmentoé de 25 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,33 mA/°C. Isto significa que a corrente segura máxima diminui à medida que a temperatura ambiente (T_a) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,33 mA/°C * 60°C) = 5,2 mA. ADissipação de Potência por Segmentoé de 70 mW, calculada como V_F* I_F. ACorrente Direta de Picopara operação pulsada (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms) é de 90 mA, permitindo uma sobrecarga breve para atingir um brilho de pico mais alto. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +85°C.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é"Categorizado por Intensidade Luminosa."Isto refere-se a um processo de triagem pós-produção (binning) baseado na saída de luz medida. As unidades são testadas na condição padrão (I_F=1mA) e agrupadas em bins de acordo com o seu valor de Iv (ex.: 320-450 μcd, 450-580 μcd, 580-700 μcd). Isto garante consistência dentro de um lote de produção. Embora não detalhado explicitamente para tensão ou comprimento de onda neste documento, tal categorização é comum na fabricação de LEDs para fornecer desempenho previsível aos projetistas.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora as curvas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, as curvas de desempenho típicas para tal dispositivo incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A tensão de joelho (onde a corrente começa a subir abruptamente) é tipicamente em torno de 1,8-2,0V para LEDs de AlInGaP.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_vvs. I_F):Esta curva é geralmente linear em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido ao droop térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_vvs. T_a):Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Os LEDs de AlInGaP tipicamente têm melhor desempenho em alta temperatura comparado a alguns outros materiais.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando o pico em 611 nm e a largura a meia altura de 17 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo apresenta uma altura de dígito padrão de 0,8 polegadas (20,32 mm). A embalagem tem umaface cinza claroecor dos segmentos brancaquando apagado, o que aumenta o contraste quando os segmentos laranja-amarelos são iluminados. O desenho dimensional (referenciado no PDF) fornece medidas críticas para o projeto da área de montagem na PCB e dos recortes no painel. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. O encapsulamento DIP de 18 pinos é uma pegada comum para tais displays.

6. Conexão dos Pinos e Circuito Interno

A pinagem é definida para um encapsulamento de 18 pinos. As conexões principais são: Ânodos para os segmentos A, F, E, P.D.E. (Ponto Decimal Esquerdo), P.D.D. (Ponto Decimal Direito) e D. Cátodos para os segmentos C, G e B. Existem múltiplos pinos de Cátodo Comum (pinos 4, 6, 17) que estão conectados internamente, proporcionando flexibilidade para o layout da PCB. O pino 12 é listado como "ÂNODO COMUM", o que parece ser um erro ou específico de uma variante diferente, já que o dispositivo é descrito como tipo Cátodo Comum. O diagrama do circuito interno mostra a configuração padrão de cátodo comum para um display de sete segmentos mais dois pontos decimais.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A folha de dados especifica uma temperatura máxima de soldagem de260°C por no máximo 3 segundos, medida a 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma diretriz típica de refusão ou soldagem manual destinada a prevenir danos térmicos aos chips de LED, ligações de fio e embalagem plástica. É crítico aderir a este perfil para manter a confiabilidade. Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Equipamentos de Teste e Medição:Multímetros digitais, fontes de alimentação, contadores de frequência.
• Eletrônicos de Consumo:Equipamentos de áudio (amplificadores, receptores), eletrodomésticos, relógios.
• Controles Industriais:Medidores de painel, indicadores de processo, displays de temporizador.
• Automotivo (Mercado de Reposição):Medidores e mostradores (onde as especificações ambientais são adequadas).

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Resistores externos são obrigatórios para cada ânodo de segmento (ou para o cátodo comum) para definir a corrente de operação. Calcule usando R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Multiplexação:Para displays multi-dígitos, a multiplexação é comum. O baixo requisito de corrente do LTS-3403JF (até 1mA por segmento) é vantajoso aqui, pois permite correntes de pico mais altas durante o curto tempo "ligado" multiplexado para alcançar o brilho médio desejado sem exceder os limites de potência média.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico para painéis onde o utilizador pode não estar diretamente em frente ao display.
• Acionamento por Microcontrolador:A maioria dos microcontroladores modernos pode fornecer/absorver corrente suficiente (20mA por pino é comum) para acionar estes LEDs diretamente, muitas vezes exigindo buffers de transistores simples para o cátodo comum devido à corrente total mais alta.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTS-3403JF dentro da sua categoria são:

• Material (AlInGaP):Oferece maior eficiência e melhor estabilidade térmica comparado aos antigos LEDs vermelhos/amarelos de GaAsP (Fosfeto de Gálio e Arsênio), e uma cor distinta comparado aos LEDs azuis/verdes/brancos de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio).
• Operação com Corrente Muito Baixa:A especificação de operação até 1mA por segmento é uma característica significativa para projetos alimentados por bateria ou de ultrabaixa potência, onde cada miliampere conta.
• Embalagem de Alto Contraste:A face cinza claro com segmentos brancos proporciona excelente contraste quando desligado, melhorando a legibilidade em várias condições de iluminação.
• Saída Luminosa Categorizada:Fornece previsibilidade ao projetista, garantindo aparência consistente entre as unidades em um produto.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com uma fonte de alimentação de 3,3V de um microcontrolador?

R: Sim. Com uma V_Ftípica de 2,6V, uma fonte de 3,3V fornece margem adequada (0,7V) para um resistor limitador de corrente. Em I_F=10mA, R = (3,3V - 2,6V) / 0,01A = 70 Ohms.

P: Qual é o propósito de ter múltiplos pinos de cátodo comum?

R: Eles estão conectados internamente. Fornecer múltiplos pinos ajuda a distribuir a corrente total do cátodo (que pode ser 7x I_Fou mais quando todos os segmentos estão ligados), reduz a densidade de corrente por pino e auxilia no layout da PCB e na dissipação de calor.

P: Como alcanço brilho uniforme se a intensidade luminosa tem uma taxa de compatibilidade de 2:1?

R: A taxa de 2:1 é um limite máximo entre o segmento mais brilhante e o mais fraco em um único dispositivo. Na prática, a variação é geralmente menor. Para aplicações críticas, use um driver de corrente constante ou PWM (Modulação por Largura de Pulso) para calibrar digitalmente o brilho de cada segmento.

P: Posso usar isto ao ar livre?

R: A faixa de temperatura de operação (-35°C a +85°C) é ampla, mas a folha de dados não especifica uma classificação IP (Proteção contra Ingressão) para água ou poeira. Para uso externo, o display exigiria vedação ou invólucro adicional para proteção contra umidade.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetando um mostrador de voltímetro de 4 dígitos usando multiplexação com uma fonte de 5V e um microcontrolador.

1. Seleção de Corrente:Escolha I_F= 5mA por segmento para um bom equilíbrio entre brilho e potência. A corrente de pico durante a multiplexação será maior (ex.: 20mA se usar um ciclo de trabalho de 25% por dígito).
2. Cálculo do Resistor:Para acionamento estático: R = (5V - 2,6V) / 0,005A = 480 Ohms (use o valor padrão de 470 Ohms).
3. Acionamento por Multiplexação:Para alcançar uma média de 5mA, a corrente de pico durante o intervalo de tempo ativo precisa ser de 20mA (5mA / 0,25 de ciclo de trabalho). Recalcule o resistor: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms. Verifique se esta corrente de pico está dentro dos valores máximos absolutos para operação pulsada (90mA).
4. Circuito:Conecte os ânodos dos segmentos aos pinos de I/O do microcontrolador através dos resistores de 120 ohms. Conecte os quatro pinos de cátodo comum (um por dígito) ao coletor de transistores NPN (ex.: 2N3904). As bases dos transistores são acionadas por pinos do microcontrolador através de resistores de base. O microcontrolador liga sequencialmente o transistor de um dígito e define o padrão nas linhas dos segmentos.
5. Software:Implemente uma interrupção de temporizador para atualizar o display a uma taxa suficientemente alta para evitar cintilação (tipicamente >60Hz).

12. Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio daeletroluminescênciaem uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do diodo (aproximadamente 1,8-2,0V para AlInGaP) é aplicada, elétrons do material tipo-n e lacunas do material tipo-p são injetados na região ativa (os poços quânticos na camada de AlInGaP). Quando estes portadores de carga se recombinam, eles liberam energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, laranja-amarelo. O substrato de GaAs não transparente ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência geral de extração de luz do topo do chip.

13. Tendências Tecnológicas

Embora os displays de LED de sete segmentos discretos permaneçam relevantes para aplicações específicas, tendências mais amplas na tecnologia de display incluem:

• Integração:Movimento em direção a displays com circuitos integrados de acionamento (I2C, SPI) para reduzir a contagem de pinos do microcontrolador e simplificar o software.
• Avanços em Materiais:Pesquisa contínua em LEDs mais eficientes convertidos por fósforo e semicondutores de cor direta para expandir a gama de cores e a eficiência.
• Tecnologias Alternativas:Em muitas aplicações de consumo, os displays de sete segmentos estão sendo substituídos por módulos OLED ou LCD de matriz de pontos que oferecem maior flexibilidade (alfanumérico completo, gráficos) em uma pegada similar, embora frequentemente a um custo e consumo de energia mais altos para o mesmo brilho.
• Mudança de Aplicação:A aplicação principal para dispositivos como o LTS-3403JF está cada vez mais em equipamentos industriais, de instrumentação e legados, onde simplicidade, robustez, alto brilho e amplos ângulos de visão são priorizados em detrimento da capacidade gráfica.

O LTS-3403JF representa uma solução madura e otimizada dentro do seu nicho, oferecendo desempenho confiável baseado na bem compreendida tecnologia de AlInGaP.