Ficha Técnica do Display LED LTS-360KR - Dígito de 0,36 Polegadas - Cor Vermelho Super - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-360KR é um display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes. A sua função principal é fornecer uma saída visual altamente legível para instrumentos digitais, eletrônicos de consumo, painéis de controle industrial e equipamentos de teste. O dispositivo utiliza a avançada tecnologia LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivada num substrato de GaAs, que é reconhecida por produzir emissão de luz vermelha de alta eficiência. Este sistema de material específico permite que o display atinja um brilho e uma pureza de cor superiores em comparação com as tecnologias LED mais antigas.

As principais vantagens deste módulo de display incluem a sua excelente aparência dos caracteres, conseguida através de segmentos uniformes e contínuos que formam algarismos suaves e bem definidos. Oferece alto brilho e alto contraste contra o seu fundo cinza, garantindo legibilidade mesmo em ambientes com muita luz. Um amplo ângulo de visão é outro benefício significativo, permitindo que o display seja lido claramente a partir de várias posições. Além disso, o dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, o que significa que as unidades são classificadas e testadas para atender a critérios específicos de brilho, proporcionando consistência nos lotes de produção. A embalagem também é livre de chumbo, em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-a adequada para a fabricação eletrônica moderna.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. Os parâmetros-chave são medidos em condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):Este parâmetro define o brilho percebido dos segmentos acesos. O valor típico é de 975 µcd (microcandelas) quando alimentado por uma corrente direta (IF) de 1mA. O valor mínimo especificado é de 320 µcd. Esta alta intensidade garante que o display seja facilmente visível.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):O comprimento de onda no qual o LED emite a máxima potência óptica. Para o LTS-360KR, este valor é tipicamente de 639 nanômetros (nm) com IF=20mA, situando-o firmemente na região vermelha do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Este é de 631 nm com IF=20mA. Representa o comprimento de onda único que melhor corresponde à cor percebida do LED pelo olho humano, que é um vermelho super vibrante.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Este valor é de aproximadamente 20 nm, indicando a pureza espectral ou a estreiteza da banda de luz emitida. Um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (Iv-m):Esta taxa, especificada como máxima de 2:1, garante uniformidade entre os diferentes segmentos do dígito. Significa que o segmento mais brilhante não será mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais fraco quando acionado nas mesmas condições, proporcionando uma aparência consistente.

Todas as medições de intensidade luminosa são realizadas usando uma combinação de sensor e filtro que se aproxima da curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que os dados se correlacionem com a percepção visual humana.

2.2 Especificações Elétricas e Valores Absolutos Máximos

A adesão a estas especificações é crítica para uma operação confiável e para evitar danos permanentes ao dispositivo.

• Corrente Direta Contínua por Segmento:A corrente contínua CC máxima recomendada para cada segmento LED individual é de 25 mA. Exceder este valor pode levar à degradação acelerada ou falha.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Para operação pulsada, uma corrente mais alta é permitida. O dispositivo pode suportar uma corrente de pico de 90 mA por segmento sob condições específicas: uma frequência de 1 kHz e um ciclo de trabalho de 10%.
• Dissipação de Potência por Segmento:A potência máxima que pode ser dissipada por um único segmento é de 70 mW. Isto é calculado como a Tensão Direta (VF) multiplicada pela Corrente Direta (IF).
• Derating da Corrente Direta:A corrente direta contínua máxima deve ser reduzida acima de 25°C. O fator de derating é de 0,33 mA por grau Celsius. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima permitida seria aproximadamente 25 mA - ((85-25) * 0,33 mA) ≈ 5,2 mA.
• Tensão Direta por Segmento (VF):Tipicamente 2,6V com um máximo de 2,6V quando IF=10mA. O mínimo é de 2,1V. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Tensão Reversa (VR):A tensão reversa máxima que pode ser aplicada através de um segmento é de 5V. Exceder este valor pode causar ruptura e danificar o LED.
• Corrente Reversa (IR):A corrente de fuga quando a tensão reversa máxima de 5V é aplicada é tipicamente de 100 µA ou menos.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

• Faixa de Temperatura de Operação:O display foi projetado para funcionar de forma confiável em temperaturas ambientes de -35°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:O dispositivo pode ser armazenado sem operação em temperaturas de -35°C a +85°C.
• Temperatura de Solda:Durante a montagem, o dispositivo pode suportar uma temperatura de solda de 260°C durante 5 segundos, medida a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. Este é um requisito padrão para processos de solda por onda ou refusão.

3. Sistema de Categorização e Classificação (Binning)

A ficha técnica declara explicitamente que o dispositivo écategorizado por intensidade luminosa. Este é um aspeto crítico de controlo de qualidade e design. Na fabricação de LEDs, existem variações naturais na saída, mesmo dentro do mesmo lote de produção. O binning é o processo de classificar os LEDs com base em parâmetros medidos específicos após a produção. Para o LTS-360KR, o principal critério de binning é a sua intensidade luminosa (Iv). Ao adquirir peças classificadas, os designers garantem que todos os displays no seu produto tenham um nível de brilho consistente, evitando variações perceptíveis entre unidades. Embora a ficha técnica forneça a faixa mínima/típica/máxima (320-975 µcd), os fabricantes normalmente oferecem estas peças em faixas de intensidade mais estreitas e predefinidas (por exemplo, 800-900 µcd, 900-1000 µcd). Os designers devem consultar os fornecedores sobre os códigos de bin disponíveis para especificar a consistência de brilho necessária para a sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas de desempenho típicas para tal dispositivo incluiriam os seguintes, todos cruciais para um projeto de circuito robusto:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com o aumento da corrente direta. É tipicamente não linear, com a eficiência frequentemente a diminuir em correntes muito altas devido a efeitos térmicos.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta (Curva V-I):Isto mostra a relação exponencial típica dos díodos. É essencial para determinar a tensão de acionamento necessária e para projetar drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra o derating térmico da saída de luz. À medida que a temperatura aumenta, a intensidade luminosa geralmente diminui. Compreender isto ajuda a projetar para um brilho consistente ao longo da faixa de temperatura de operação pretendida.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a potência relativa emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada no comprimento de onda de pico de 639 nm, com uma largura característica definida pela meia largura de 20 nm.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

O LTS-360KR é um encapsulamento de montagem através do furo (DIP) com uma altura de dígito de 0,36 polegadas (9,14 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas na ficha técnica com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Uma nota mecânica importante é a tolerância de deslocamento da ponta do pino de ±0,4 mm, o que é importante para o layout da PCB e processos de inserção automatizada. O display apresenta um fundo cinza com segmentos brancos, o que proporciona o alto contraste mencionado nas características. O diagrama de circuito interno confirma que é uma configuração deânodo comum. Isto significa que os ânodos de todos os segmentos LED estão conectados internamente e levados a dois pinos (Pino 1 e Pino 6, que estão internamente conectados). Cada cátodo de segmento (A, B, C, D, E, F, G e o Ponto Decimal) tem o seu próprio pino dedicado. Esta configuração é comum e requer que o circuito de acionamento drene a corrente através dos pinos de cátodo individuais enquanto fornece uma tensão positiva ao ânodo comum.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Os valores absolutos máximos fornecem a diretriz principal para soldagem: o dispositivo pode suportar uma temperatura de 260°C durante 5 segundos num ponto a 1,6 mm abaixo do plano de assentamento. Isto está alinhado com os perfis padrão de soldagem por refusão ou onda sem chumbo. Os designers devem garantir que o seu processo de montagem não exceda este orçamento térmico. As precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante a manipulação. Para armazenamento, a faixa especificada de -35°C a +85°C deve ser mantida num ambiente seco para evitar a absorção de humidade, o que poderia causar o efeito "popcorn" durante a refusão.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-360KR é ideal para qualquer dispositivo que necessite de um display numérico de um único dígito e claro. Aplicações comuns incluem:

• Multímetros digitais, osciloscópios e outros equipamentos de teste e medição.
• Painéis de controle industrial e indicadores de processo.
• Eletrodomésticos como fornos micro-ondas, máquinas de lavar e equipamentos de áudio.
• Medidores e displays automotivos do mercado de reposição (considerando a ampla faixa de temperatura).
• Módulos de relógio e temporizador.

7.2 Considerações de Projeto Críticas

• Limitação de Corrente:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente em série é obrigatório para cada segmento (ou um driver de corrente constante integrado) para evitar exceder a corrente direta contínua máxima (25 mA). O valor do resistor é calculado usando a fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do LED (use 2,6V para margem de projeto) e IF é a corrente de operação desejada (por exemplo, 10-20 mA para um bom brilho).
• Circuito de Acionamento:Para um display de ânodo comum, o microcontrolador ou CI driver deve ser configurado para drenar corrente. Isto normalmente envolve definir o pino do ânodo comum para um nível lógico alto (Vcc) e colocar os pinos de cátodo do segmento desejado em nível lógico baixo (terra) para os ligar.
• Multiplexagem:Para displays de múltiplos dígitos, a multiplexagem é uma técnica comum para controlar muitos segmentos com menos pinos de I/O. Embora o LTS-360KR seja um dígito único, compreender isto é fundamental para o design do sistema. A multiplexagem envolve alternar rapidamente qual dígito está ativo. A especificação de corrente de pico (90 mA a 10% de ciclo de trabalho) torna-se relevante aqui se forem usadas correntes pulsadas superiores a 25 mA para alcançar um brilho percebido mais alto durante o curto tempo de ligação.
• Gestão Térmica:Embora a dissipação de potência seja baixa por segmento, garantir ventilação adequada e evitar a colocação perto de outros componentes geradores de calor ajudará a manter a eficiência e a longevidade do LED, especialmente quando operando em altas temperaturas ambientes.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas o layout da PCB e o invólucro do produto devem ser projetados para evitar obstruções mecânicas que possam limitar este ângulo para o utilizador final.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador do LTS-360KR é o seu uso da tecnologia LEDAlInGaP. Em comparação com tecnologias mais antigas, como os LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior. Isto significa que pode produzir o mesmo brilho com uma corrente mais baixa, melhorando a eficiência energética, ou um brilho muito maior com a mesma corrente. Também proporciona melhor saturação de cor e estabilidade ao longo da temperatura e da vida útil. O design de fundo cinza/segmentos brancos oferece um contraste superior em comparação com displays com faces difusas ou coloridas. A categorização (binning) por intensidade luminosa é uma característica fundamental para aplicações profissionais onde a uniformidade do display é crítica, distinguindo-o de alternativas não classificadas e de menor custo, onde o brilho pode variar notavelmente de unidade para unidade.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é o propósito de ter dois pinos de ânodo comum (Pino 1 e Pino 6)?

R1: Eles estão internamente conectados. Este design de duplo pino proporciona estabilidade mecânica durante a inserção na PCB e oferece dois pontos de conexão para o ânodo comum na PCB, o que pode ser útil para rotear a corrente mais alta que pode ser necessária quando vários segmentos estão acesos simultaneamente.

P2: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?

R2: Não. Deve usar um resistor limitador de corrente em série com cada segmento. Para uma alimentação de 5V e uma corrente alvo de 10mA, usando um VF típico de 2,6V, o valor do resistor seria (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Verifique sempre se a corrente real não excede a classificação máxima.

P3: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu projeto?

R3: Significa que pode especificar e adquirir estes displays dentro de uma faixa específica e estreita de brilho (por exemplo, um código de bin específico). Isto garante que todos os displays na sua produção terão um brilho quase idêntico, impedindo que uma unidade pareça mais fraca ou mais brilhante que outra, o que é crucial para a qualidade do produto.

P4: Como interpreto a especificação de derating da corrente direta?

R4: A corrente contínua máxima de 25 mA é garantida apenas a 25°C. Para cada grau Celsius acima de 25°C, deve reduzir a corrente máxima em 0,33 mA. Se o seu dispositivo operar a 60°C, o derating é (60-25)*0,33 = 11,55 mA. Portanto, a corrente contínua máxima segura a 60°C é 25 mA - 11,55 mA = 13,45 mA por segmento.

10. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetando uma Leitura de Voltímetro de Um Dígito.Um designer está a criar um medidor de painel simples para exibir 0-9. Seleciona o LTS-360KR pela sua clareza e amplo ângulo de visão. O sistema usa um microcontrolador com lógica de 5V. O designer conecta os pinos de ânodo comum (1 e 6) ao barramento de 5V através de um único resistor limitador de corrente dimensionado para a corrente total possível (por exemplo, quando o dígito "8" é exibido, todos os 7 segmentos estão ligados). Alternativamente, conecta-o diretamente a 5V e coloca resistores limitadores de corrente individuais em cada um dos 8 pinos de cátodo (segmentos A-G e DP), cada um calculado para uma corrente de segmento de 10-15 mA. Os pinos de I/O do microcontrolador, configurados como dreno aberto ou simplesmente definidos como nível lógico baixo, drenam a corrente para a terra para iluminar os segmentos. O designer especifica peças LTS-360KR de um bin com intensidade mínima de 800 µcd para garantir brilho adequado no invólucro do produto final. Eles garantem que o layout da PCB mantenha o display afastado de um regulador de tensão próximo para evitar aquecimento localizado que poderia reduzir o brilho.

11. Introdução ao Princípio Operacional

Um display de sete segmentos é um conjunto de diodos emissores de luz (LEDs) dispostos num padrão de figura de oito. Ao iluminar seletivamente segmentos específicos (rotulados de A a G), pode formar todos os dez algarismos arábicos (0-9) e algumas letras. O LTS-360KR usa material semicondutor AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo (cerca de 2,1V) é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, vermelho super a ~639 nm. A configuração de ânodo comum simplifica o circuito de acionamento quando se usam portas de microcontrolador que são melhores a drenar corrente do que a fornecer.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora os displays de sete segmentos permaneçam ubíquos para leituras numéricas, a tecnologia LED subjacente continua a evoluir. O AlInGaP representa uma tecnologia madura e de alto desempenho para LEDs vermelhos, laranja e amarelos. As tendências atuais na tecnologia de display incluem uma mudança para encapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, módulos de múltiplos dígitos de maior densidade e a integração de drivers e controladores dentro do encapsulamento do display. Há também desenvolvimento contínuo em materiais como o GaN (Nitreto de Gálio) para azul e verde, e o uso de fósforos para criar luz branca. No entanto, para indicadores de um único dígito dedicados, de alta confiabilidade e alta visibilidade, displays AlInGaP de montagem através do furo, como o LTS-360KR, continuam a ser uma escolha robusta e ideal devido à sua confiabilidade comprovada, excelentes características ópticas e facilidade de uso em prototipagem e certas aplicações industriais.