Ficha Técnica do Display LED LTS-4801JR 0,39 Polegadas Super Vermelho - Altura do Dígito 10,0mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4801JR é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito. Apresenta uma altura de dígito de 0,39 polegadas (10,0 milímetros), sendo adequado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e de tamanho médio. O dispositivo utiliza tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma saída de cor super vermelha. O encapsulamento apresenta uma face cinza com marcações de segmentos brancas, proporcionando alto contraste para uma excelente legibilidade dos caracteres. Este display é projetado como tipo de ânodo comum, uma configuração padrão para simplificar o circuito de acionamento em aplicações multiplexadas.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Altura do Dígito de 0,39 Polegadas:Oferece um tamanho equilibrado para boa visibilidade sem consumo excessivo de energia.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Garante emissão de luz consistente em cada segmento para uma aparência profissional.
• Baixa Exigência de Potência:A tecnologia eficiente AlInGaP permite uma saída brilhante com correntes diretas relativamente baixas.
• Alto Brilho e Alto Contraste:Os chips AlInGaP super vermelhos combinados com o design de face cinza/segmentos brancos proporcionam excelente legibilidade em várias condições de iluminação.
• Amplo Ângulo de Visão:Fornece luminosidade e cor consistentes em uma ampla faixa de visualização.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:As unidades são classificadas por intensidade, permitindo brilho consistente em displays com múltiplos dígitos.
• Encapsulamento Livre de Chumbo (Conforme RoHS):Fabricado de acordo com regulamentações ambientais que restringem substâncias perigosas.
• Confiabilidade de Estado Sólido:Os LEDs oferecem longa vida operacional, resistência a choques e tolerância a vibrações em comparação com outras tecnologias de display.

1.2 Aplicações Alvo e Mercado

Este display destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos comuns. Áreas típicas de aplicação incluem painéis de instrumentação, eletrônicos de consumo, leituras de controle industrial, equipamentos de teste e medição, e eletrodomésticos onde é necessário um display numérico claro. É adequado para aplicações onde confiabilidade, legibilidade e operação de baixa potência são considerações-chave. A ficha técnica alerta explicitamente contra o uso deste dispositivo em sistemas críticos de segurança (ex.: aviação, suporte médico de vida) sem consulta prévia, indicando que seu mercado principal é o de eletrônicos comerciais e industriais.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

2.1 Limites Absolutos Máximos

Estes limites definem os valores além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendado operar o display continuamente nestes limites ou próximo deles.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança na forma de calor por um único segmento LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Permitida apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms) para multiplexação.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente em 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 50°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo pode suportar e operar dentro desta ampla faixa de temperatura.
• Temperatura de Solda:260°C máx. por 5 segundos, medida 1/16 de polegada (≈1,6mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são parâmetros de desempenho típicos medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200 ucd (Mín), 520 ucd (Típ) em I_F=1mA. Esta é a saída de luz por segmento. A razão de correspondência de 2:1 garante que, dentro de um lote, o segmento mais brilhante não seja mais que duas vezes mais brilhante que o mais fraco, o que é importante para uma aparência uniforme.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):639 nm (Típ). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é mais alta, definindo a cor "super vermelha".
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm (Típ). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, que pode diferir ligeiramente do comprimento de onda de pico.
• Largura à Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (Típ). Indica a pureza da cor; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,10V (Mín), 2,60V (Típ) em I_F=20mA. Esta é a queda de tensão através de um LED durante a operação. O projeto do circuito deve considerar esta faixa.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (Máx) em V_R=5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não deve ser operado sob polarização reversa contínua.
• Crosstalk (Interferência):< 2,5%. Especifica a quantidade mínima de vazamento de luz de um segmento apagado adjacente a um aceso.

3. Sistema de Classificação e Categorização

A ficha técnica indica que o LTS-4801JR é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de classificação onde os displays são separados com base em sua saída de luz medida em uma corrente de teste padrão (tipicamente 1mA ou 20mA). Isto garante que, quando múltiplos dígitos são usados lado a lado, seu brilho pareça uniforme para o usuário. Os projetistas devem especificar se uma correspondência rigorosa de intensidade é necessária para sua aplicação. O documento não especifica códigos de classificação detalhados ou limites para comprimento de onda (cor) ou tensão direta, sugerindo que a classificação primária é baseada na intensidade luminosa.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o trecho de texto fornecido faça referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas", os gráficos específicos não estão incluídos no texto. Tipicamente, tal ficha técnica incluiria as seguintes curvas essenciais para análise de projeto:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação não linear, crucial para projetar circuitos limitadores de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, frequentemente mostrando uma relação quase linear dentro da faixa de operação.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz conforme a temperatura aumenta, o que é crítico para aplicações em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral de Potência Relativa:Um gráfico que plota intensidade versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~639nm e a largura espectral.

Os projetistas devem consultar o PDF completo para estes gráficos a fim de fazer previsões precisas sobre o desempenho sob condições operacionais específicas.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O display possui um fator de forma padrão DIP (Dual In-line Package) de montagem através de orifício. Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25mm, salvo especificação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é ±0,40 mm, que deve ser considerada para o posicionamento dos furos na PCB.
• O diâmetro recomendado do furo na PCB é de 1,0 mm para uma soldagem confiável.
• As especificações de qualidade limitam materiais estranhos, bolhas no segmento, dobra do refletor e contaminação da tinta da superfície para garantir clareza óptica e qualidade estética.

5.2 Configuração dos Pinos e Diagrama de Circuito

O LTS-4801JR é um dispositivo de 10 pinos com configuração de ânodo comum. O diagrama de circuito interno mostra todos os sete segmentos (A-G) e o ponto decimal (DP) com seus cátodos conectados a pinos individuais. Os ânodos de todos os segmentos são conectados internamente e levados a dois pinos (Pino 3 e Pino 8), que também estão conectados internamente. Isto permite flexibilidade no layout da PCB e na conexão de energia.

Pinagem:

1: Cátodo G

2: Cátodo F

3: Ânodo Comum (conectado internamente ao Pino 8)

4: Cátodo E

5: Cátodo D

6: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)

7: Cátodo C

8: Ânodo Comum (conectado internamente ao Pino 3)

9: Cátodo B

10: Cátodo A

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Soldagem Automatizada (Onda/Refluxo)

A condição recomendada é 260°C por 5 segundos, medida 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. A temperatura do corpo do componente em si não deve exceder sua classificação máxima durante este processo.

6.2 Soldagem Manual

Para soldagem manual, uma temperatura de 350°C ±30°C pode ser usada, mas o tempo de soldagem deve ser limitado a 5 segundos por pino, novamente medido a partir de 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Deve-se tomar cuidado para evitar exposição prolongada ao calor.

6.3 Condições de Armazenamento

Embora não explicitamente declarado para armazenamento, a faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +85°C. É uma boa prática armazenar componentes em um ambiente seco e controlado para evitar a absorção de umidade, que pode causar o efeito "pipoca" durante a soldagem.

7. Testes de Confiabilidade

O dispositivo passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade baseados em padrões militares (MIL-STD), japoneses (JIS) e internos. Isto garante robustez sob vários estresses ambientais.

• Teste de Vida Operacional (RTOL):1000 horas na corrente máxima nominal em temperatura ambiente.
• Testes de Estresse Ambiental:Inclui Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (65°C/90-95% UR por 500h), Armazenamento em Alta Temperatura (105°C por 1000h), Armazenamento em Baixa Temperatura (-35°C por 1000h), Ciclagem de Temperatura (-35°C a 105°C por 30 ciclos) e Choque Térmico.
• Testes Mecânicos/Soldabilidade:Testes de Resistência à Solda (260°C por 10s) e Soldabilidade (245°C por 5s) verificam a integridade dos pinos durante os processos de montagem.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cuidados Críticos na Aplicação

• Limites Absolutos Máximos:Exceder os limites de corrente, potência ou temperatura causará severa degradação da saída de luz ou falha catastrófica.
• Proteção do Circuito de Acionamento:O circuito deve proteger os LEDs de tensões reversas e transientes de tensão durante as sequências de ligar/desligar. Um resistor em série é insuficiente para isso; são recomendados diodos de clampagem ou circuitos integrados driver com recursos de proteção.
• Acionamento por Corrente Constante:Para brilho e longevidade consistentes, é fortemente recomendado acionar os segmentos com uma fonte de corrente constante em vez de uma simples fonte de tensão com um resistor em série, especialmente em ambientes com temperatura variável.
• Faixa de Tensão Direta:O circuito driver deve ser projetado para fornecer a corrente necessária em toda a faixa de V_F(2,10V a 2,60V a 20mA).
• Gerenciamento Térmico:A corrente contínua máxima deve ser reduzida com base na temperatura ambiente real de operação. Ventilação adequada ou dissipação de calor podem ser necessárias em ambientes fechados ou de alta temperatura.
• Evitar Polarização Reversa:A polarização reversa contínua pode causar migração de metal dentro do semicondutor, levando a falha prematura.

8.2 Circuitos de Aplicação Típicos

Para um display de ânodo comum como o LTS-4801JR, os ânodos (Pinos 3 & 8) são conectados a uma tensão de alimentação positiva (V_CC). Cada pino cátodo é conectado a um sumidouro de corrente. Isto pode ser alcançado usando:

1. Sumidouros com Transistores:Transistores NPN ou MOSFETs de canal N controlados por um microcontrolador.
2. Circuitos Integrados Driver Dedicados:Chips driver de LED dedicados ou pinos de porta de microcontrolador com capacidade de sumidouro de corrente suficiente (lembrando do limite de 25mA por segmento). Um resistor limitador de corrente é tipicamente colocado em série com cada segmento ou no caminho do ânodo comum ao usar uma fonte de tensão, mas um circuito de corrente constante é superior.

Para multiplexar múltiplos dígitos, os ânodos comuns de diferentes dígitos são alternados sequencialmente em alta frequência, enquanto os padrões de cátodo apropriados são exibidos para cada dígito. Isto reduz o número de pinos de I/O necessários.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTS-4801JR se diferencia por vários atributos-chave:

• Tecnologia de Material (AlInGaP):Comparado aos LEDs mais antigos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece eficiência e brilho significativamente maiores, especialmente no espectro vermelho/laranja/âmbar, resultando em menor consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Cor Super Vermelha:O comprimento de onda dominante/de pico de 631-639 nm fornece uma cor vermelha vibrante e profunda, altamente saturada e visível.
• Classificação por Intensidade:Nem todos os displays oferecem correspondência garantida de intensidade luminosa, o que é crítico para aplicações com múltiplos dígitos para evitar brilho irregular.
• Ampla Faixa de Temperatura:A faixa de operação de -35°C a +85°C é robusta para aplicações industriais e automotivas (não críticas de segurança).

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?

R: Não diretamente para sumidouro de corrente. Um pino de microcontrolador normalmente pode sumir 20-25mA, o que está no limite absoluto máximo para um segmento. Isto não deixa margem de segurança e arrisca danificar tanto o LED quanto o microcontrolador. É sempre melhor usar um transistor ou CI driver. Para fornecimento de corrente (para o ânodo comum), um pino pode não fornecer corrente suficiente para todos os segmentos acesos simultaneamente (7*20mA=140mA).

P: Por que existem dois pinos de ânodo comum (3 e 8)?

R: Eles estão conectados internamente. Isto proporciona flexibilidade de layout, permite conectar o ânodo de ambos os lados da PCB para menor resistência e pode ajudar na dissipação de calor usando ambos os pinos.

P: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: Comprimento de Onda de Pico (λ_p) é o pico físico do espectro de emissão de luz. Comprimento de Onda Dominante (λ_d) é calculado com base na resposta de cor do olho humano (curva CIE) e representa a cor percebida. Eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

P: Como calculo o valor do resistor em série?

R: Se usar uma fonte de tensão simples (V_{alimentação}), a fórmula é R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da ficha técnica (2,60V) para garantir que a corrente mínima seja atendida. Por exemplo, com uma alimentação de 5V e I_Fdesejada de 20mA: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Sempre recalcule para diferentes tensões de alimentação e correntes.

11. Exemplo Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando uma leitura de voltímetro de 4 dígitos.

1. Seleção de Componentes:Use quatro displays LTS-4801JR. Certifique-se de que sejam da mesma classificação de intensidade se o brilho uniforme for crítico.
2. Método de Acionamento:Implemente multiplexação. Conecte todos os cátodos de segmento correspondentes (A, B, C,... DP) juntos através dos quatro displays. Use quatro transistores NPN (ex.: 2N3904) para controlar o ânodo comum de cada dígito individualmente.
3. Controle de Corrente:Coloque um único resistor limitador de corrente no caminho comum dos coletores dos transistores (antes dos ânodos). Como apenas um dígito é aceso por vez, o valor do resistor é calculado para a corrente total de um dígito (ex.: 8 segmentos * 5mA cada = 40mA). Alternativamente, use um CI driver de corrente constante para cada linha de cátodo para melhor precisão.
4. Interface com Microcontrolador:Use 7-8 pinos do microcontrolador para os padrões de segmentos (cátodos) e 4 pinos para controlar os transistores de seleção de dígito (ânodos).
5. Software:No loop principal, ligue sequencialmente o transistor de um dígito, envie o padrão de segmentos para aquele dígito, aguarde um curto tempo (1-5ms), então passe para o próximo dígito. A taxa de atualização deve ser acima de 60Hz para evitar cintilação.
6. Proteção:Adicione resistores de pequeno valor (ex.: 100Ω) em série com a base de cada transistor e os pinos do microcontrolador para limitar a corrente. Certifique-se de que a fonte de alimentação seja limpa e livre de picos.

12. Princípio de Operação

Um Diodo Emissor de Luz (LED) é um diodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o limiar do diodo (V_F) é aplicada, elétrons do material tipo n se recombinam com lacunas do material tipo p na região de depleção. Este evento de recombinação libera energia. Em diodos padrão, esta energia é principalmente térmica. Em materiais de LED como o AlInGaP, a energia da banda proibida do semicondutor é tal que a energia liberada está na forma de fótons (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz é diretamente determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. O AlInGaP tem uma banda proibida que produz fótons na parte vermelha a âmbar do espectro visível. O display de sete segmentos simplesmente empacota múltiplos desses chips LED (um por segmento e o ponto decimal) em um arranjo padrão, com suas conexões elétricas levadas a pinos para controle externo.

13. Tendências Tecnológicas

O uso de AlInGaP representa um avanço em relação aos materiais de LED anteriores para cores vermelhas/laranjas. As tendências atuais em tecnologia de display relevantes para tais componentes incluem:

• Aumento da Eficiência:A pesquisa contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna (IQE) e a eficiência de extração de luz dos LEDs, levando a maior brilho com correntes mais baixas.
• Miniaturização:Embora 0,39 polegadas seja um tamanho padrão, há uma tendência para displays menores e de alta densidade usando encapsulamentos SMD (Surface-Mount Device) em vez de encapsulamentos DIP de montagem através de orifício para montagem automatizada.
• Integração:A eletrônica de acionamento está cada vez mais sendo integrada no próprio módulo de display (displays inteligentes) ou em CIs driver de corrente constante multicanal mais sofisticados que simplificam o projeto do sistema.
• Gamut de Cores Mais Amplo:Embora este seja um display monocromático, o desenvolvimento da tecnologia de material subjacente para LEDs vermelhos também beneficia displays RGB de cores completas, buscando cores mais puras e saturadas.
• Foco em Confiabilidade e Padronização:À medida que os LEDs penetram em aplicações mais exigentes, testes padronizados (como visto na seção de confiabilidade) e especificações de vida útil mais detalhadas (classificações L70, L90) estão se tornando comuns.

Apesar dessas tendências, displays de sete segmentos discretos como o LTS-4801JR permanecem altamente relevantes para aplicações que requerem saída numérica simples, confiável, de baixo custo e altamente legível, onde um display gráfico completo é desnecessário.