Ficha Técnica do Display LED Vermelho LTS-2801AJD 0,28 Polegadas - Dimensões 14,0x19,0x8,5mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-2801AJD é um display LED alfanumérico de sete segmentos e um dígito, projetado para aplicações que requerem indicação numérica clara e de baixa potência. Com uma altura de dígito de 0,28 polegadas (7,0 mm), oferece excelente legibilidade em um formato compacto. O dispositivo utiliza chips de LED vermelho de alta eficiência de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), fabricados em um substrato não transparente de Arseneto de Gálio (GaAs). Esta construção contribui para seu alto brilho e contraste. O display apresenta uma face cinza com marcações de segmento brancas, melhorando o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação.

Sua principal vantagem reside em seu design otimizado para operação de baixa corrente. Os segmentos são especificamente testados e combinados para excelente desempenho em correntes tão baixas quanto 1 mA por segmento, tornando-o ideal para dispositivos alimentados por bateria ou energeticamente eficientes. O dispositivo possui um amplo ângulo de visão e confiabilidade de estado sólido, garantindo desempenho consistente ao longo de sua vida útil. É categorizado por intensidade luminosa e é oferecido em um pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS.

1.1 Características Principais

• Altura do dígito de 0,28 polegadas (7,0 mm) para visibilidade clara.
• Aparência de segmento contínua e uniforme para um visual profissional.
• Requisito de potência muito baixo, operável a partir de 1 mA por segmento.
• Excelente aparência de caractere com alto brilho e alto contraste.
• Amplo ângulo de visão para flexibilidade na montagem e visualização.
• Confiabilidade de estado sólido sem partes móveis.
• A intensidade luminosa é categorizada ("binned") para desempenho consistente.
• Pacote sem chumbo em conformidade com os padrões ambientais RoHS.

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTS-2801AJD especifica um dispositivo com LEDs vermelhos de alta eficiência AlInGaP, configurado em um circuito de ânodo comum e inclui um ponto decimal à direita.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação deve sempre ser mantida dentro destes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 100 mA, sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1 ms).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Esta especificação derrete linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C.
• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:A unidade pode suportar 260°C por até 5 segundos quando soldada a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

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

• Intensidade Luminosa Média por Segmento (I_V):200 ucd (mín), 600 ucd (típ) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Isto confirma sua adequação para aplicações de corrente muito baixa.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (típ) a I_F=20 mA, indicando uma cor vermelha brilhante.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):22 nm (típ) a I_F=20 mA.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):640 nm (típ) a I_F=20 mA.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,10 V (mín), 2,60 V (máx) a I_F=20 mA. Os projetistas devem considerar esta queda de tensão ao calcular resistores em série ou projetar circuitos de acionamento.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 µA (máx) a uma tensão reversa (V_R) de 5V.Nota Importante:Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não se destina à operação contínua sob polarização reversa.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa:2:1 (máx) para segmentos dentro de uma área iluminada similar a I_F=1 mA, garantindo brilho uniforme em todo o display.
• Crosstalk (Interferência):A especificação é inferior a 2,5%, minimizando a iluminação indesejada de segmentos adjacentes.

3. Informações Mecânicas e de Pacote

3.1 Dimensões do Pacote

As dimensões gerais do pacote são 14,0 mm de largura, 19,0 mm de altura e 8,5 mm de profundidade (excluindo os terminais). As tolerâncias dimensionais principais são de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Notas críticas de montagem incluem:

• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,40 mm.
• O diâmetro recomendado do furo na PCB para os terminais é de 1,0 mm.
• Critérios de qualidade limitam materiais estranhos ou bolhas dentro de um segmento a 10 mils (0,254 mm) e contaminação por tinta na superfície a 20 mils (0,508 mm). A curvatura do refletor deve ser inferior a 1% do seu comprimento.

3.2 Configuração dos Pinos e Diagrama de Circuito

O display possui uma configuração de 10 pinos em uma única fileira. Ele é internamente conectado como um dispositivo de ânodo comum, o que significa que os ânodos de todos os segmentos de LED são conectados internamente e levados a dois pinos (3 e 8) para redundância e menor densidade de corrente. O diagrama de circuito interno mostra claramente esta conexão de ânodo comum para cada um dos sete segmentos (A a G) e o ponto decimal (DP). Cada cátodo de segmento tem seu próprio pino dedicado.

Tabela de Conexão dos Pinos:

1. Pino 1: Cátodo para o segmento E
2. Pino 2: Cátodo para o segmento D
3. Pino 3: Ânodo Comum
4. Pino 4: Cátodo para o segmento C
5. Pino 5: Cátodo para o Ponto Decimal (D.P.)
6. Pino 6: Cátodo para o segmento B
7. Pino 7: Cátodo para o segmento A
8. Pino 8: Ânodo Comum
9. Pino 9: Cátodo para o segmento G
10. Pino 10: Cátodo para o segmento F

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui curvas de desempenho típicas que são essenciais para análise de projeto detalhada. Embora pontos de dados específicos dos gráficos não sejam fornecidos no texto, essas curvas normalmente ilustram a relação entre os principais parâmetros. Os projetistas devem consultar os gráficos originais da ficha técnica para valores precisos.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva mostra a relação não linear entre a corrente que flui através de um segmento de LED e a tensão sobre ele. É crucial para selecionar o valor correto do resistor limitador de corrente para alcançar o brilho desejado sem exceder a classificação máxima de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Este gráfico demonstra como a saída de luz (em ucd ou mcd) aumenta com a corrente direta. Normalmente mostra uma relação quase linear na faixa de operação normal, permitindo que os projetistas ajustem o brilho alterando a corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz do LED geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva ajuda os projetistas a entender a derreting do brilho em temperaturas operacionais mais altas, o que é crítico para aplicações em ambientes não controlados climaticamente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a intensidade de luz relativa em diferentes comprimentos de onda, centrado no comprimento de onda de pico de 650 nm, confirmando a saída de cor vermelha.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Perfil de Soldagem

A soldagem adequada é crítica para evitar danos térmicos aos chips de LED e ao pacote plástico.

• Soldagem Automatizada (Onda/Reflow):O dispositivo pode suportar uma temperatura de 260°C por 5 segundos em um ponto a 1/16 de polegada (1,6 mm) abaixo do plano de assentamento (ou seja, nos terminais). A temperatura do corpo do display em si não deve exceder a classificação máxima de temperatura durante a montagem.
• Soldagem Manual:É especificada uma temperatura da ponta do ferro de solda de 350°C ±30°C. O tempo de soldagem em cada terminal não deve exceder 5 segundos, novamente medido a 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento.

A adesão a estes limites de tempo e temperatura é essencial para evitar derreter o invólucro plástico, danificar as ligações internas dos fios ou degradar o material semicondutor do LED.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-2801AJD é adequado para uma ampla gama de equipamentos eletrônicos que requerem leituras numéricas claras e de baixa potência. Aplicações comuns incluem:

• Equipamentos de teste e medição (multímetros, contadores de frequência).
• Eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, cafeteiras).
• Painéis de controle industrial e instrumentação.
• Dispositivos alimentados por bateria, como monitores portáteis ou ferramentas manuais.
• Protótipos de sistemas embarcados e kits educacionais.

6.2 Considerações Críticas de Projeto

• Limitação de Corrente:SEMPRE use um resistor limitador de corrente em série para cada segmento ou empregue um circuito de acionamento de corrente constante. O valor do resistor (R) pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED (use o valor máximo para segurança) e I_Fé a corrente direta desejada (por exemplo, 1-20 mA).
• Multiplexação:Para displays de múltiplos dígitos, uma técnica de multiplexação é comumente usada para controlar vários dígitos com menos pinos de I/O. Como este é um display de ânodo comum, os dígitos são selecionados aplicando uma tensão positiva aos seus pinos de ânodo comum, enquanto os padrões de segmento são aplicados aos pinos do cátodo. Certifique-se de que a corrente de pico durante o pulso de multiplexação não exceda a especificação máxima absoluta.
• Gerenciamento de Calor:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta ventilação adequada se múltiplos displays forem usados ou se operar em correntes mais altas próximas da especificação máxima. A derreting linear da corrente contínua acima de 25°C deve ser respeitada.
• Proteção contra Tensão Reversa:O circuito de acionamento deve ser projetado para evitar a aplicação de tensão reversa ou picos de tensão superiores a 5V aos cátodos do LED durante a inicialização, desligamento ou em ambientes elétricos ruidosos. Um diodo simples em paralelo com o LED (cátodo para ânodo) pode fornecer proteção, embora afete a tensão direta.
• Ângulo de Visão:Monte o display considerando seu amplo ângulo de visão para garantir a melhor legibilidade para o usuário final.

7. Testes de Confiabilidade

O dispositivo passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade baseados em padrões militares (MIL-STD), industriais japoneses (JIS) e internos para garantir desempenho e durabilidade de longo prazo. Os principais testes incluem:

• Teste de Vida Operacional (RTOL):1000 horas de operação contínua nas condições máximas especificadas para verificar a estabilidade do desempenho ao longo do tempo.
• Testes de Estresse Ambiental:Incluindo Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (500 hrs a 65°C/90-95% UR), Armazenamento em Alta Temperatura (1000 hrs a 105°C) e Armazenamento em Baixa Temperatura (1000 hrs a -35°C).
• Testes de Estresse Térmico:Ciclagem de Temperatura (30 ciclos entre -35°C e 105°C) e testes de Choque Térmico para validar robustez contra expansão e contração térmica.
• Testes de Soldabilidade:Resistência à Solda (10 seg a 260°C) e Soldabilidade (5 seg a 245°C) garantem que os terminais possam suportar processos de montagem padrão.

8. Cuidados e Notas Importantes

• Este produto destina-se a equipamentos eletrônicos gerais. Aplicações que requerem confiabilidade excepcional, especialmente onde a falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, médica, sistemas de segurança), requerem consulta e aprovação prévias.
• O fabricante não se responsabiliza por danos resultantes da operação fora das especificações máximas absolutas ou uso indevido do produto.
• Exceder a corrente de acionamento recomendada ou a temperatura de operação pode causar severa degradação da saída de luz ou falha prematura.
• Acionamento por corrente constante é fortemente recomendado em vez de acionamento por tensão constante para garantir intensidade luminosa consistente e proteger os LEDs de picos de corrente.
• O projeto do circuito deve considerar o desempenho de todo o sistema, incluindo estabilidade da fonte de alimentação e ruído elétrico potencial.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTS-2801AJD se diferencia no mercado de displays de um dígito através de vários atributos-chave:

• Operação de Corrente Ultra-Baixa:Sua caracterização e combinação a 1 mA por segmento é uma vantagem significativa para projetos sensíveis à potência, onde muitos displays comparáveis são especificados apenas a 10-20 mA.
• Tecnologia AlInGaP:Comparado aos LEDs vermelhos mais antigos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece maior eficiência, resultando em maior brilho para a mesma corrente ou brilho equivalente com corrente mais baixa, contribuindo para maior vida útil da bateria.
• Categorização por Intensidade (Binning):A categorização por intensidade luminosa permite que os projetistas selecionem displays com brilho rigorosamente combinado, o que é crítico para aplicações de múltiplos dígitos onde a uniformidade é visualmente importante.
• Conjunto Robusto de Testes de Confiabilidade:Os extensos testes contra padrões militares e industriais fornecem um alto grau de confiança na longevidade e desempenho do produto sob estresse.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

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

R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série com cada segmento. Para uma fonte de 5V e uma V_Ftípica de 2,4V a 10 mA, o valor do resistor seria R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ohms. Um resistor padrão de 270 Ohm seria adequado. O pino do microcontrolador atua como um sumidouro de corrente (para ânodo comum) ou fonte (para cátodo comum).

P: Qual é o propósito de ter dois pinos de ânodo comum (3 e 8)?

R: Os dois pinos estão internamente conectados. Eles servem a dois propósitos principais: 1) Reduzir a densidade de corrente através de um único pino e trilha de PCB quando todos os segmentos estão acesos (por exemplo, exibindo o número '8'), e 2) Fornecer estabilidade mecânica e redundância durante a montagem na PCB.

P: Como calculo o consumo total de energia do display?

R: Potência por segmento = V_F* I_F. Por exemplo, a I_F=10 mA e V_F=2,4V, a potência por segmento é de 24 mW. Se todos os 7 segmentos do dígito estiverem acesos (exibindo '8'), a potência total é 7 * 24 mW = 168 mW. Isto está bem dentro do limite de 70 mW por segmento, mas deve ser considerado para a fonte de alimentação e o driver de ânodo comum.

P: Este display é adequado para uso externo?

R: A faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C cobre muitas condições externas. No entanto, a ficha técnica não especifica uma classificação de Proteção contra Ingresso (IP) contra poeira e água. Para uso externo, o display provavelmente precisaria estar atrás de uma janela selada ou dentro de um invólucro protetor para evitar entrada de umidade e danos físicos.

11. Princípio de Operação

Um display de sete segmentos é uma forma de dispositivo de exibição eletrônico composto por sete segmentos de LED dispostos em um padrão de figura de oito. Ao iluminar seletivamente combinações específicas desses segmentos (A a G), ele pode representar os numerais 0-9 e algumas letras (por exemplo, A, C, E, F, H, L, P). O LTS-2801AJD usa material semicondutor AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o limiar do diodo (aproximadamente 2,0V) é aplicada através de um segmento de LED (ou seja, uma tensão positiva no ânodo comum em relação ao cátodo do segmento), elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do semicondutor, liberando energia na forma de fótons (luz) em um comprimento de onda característico do material — neste caso, luz vermelha em torno de 650 nm. O substrato não transparente de GaAs ajuda a refletir mais luz para fora através do topo do chip, melhorando a eficiência geral. A face cinza e as marcações brancas absorvem a luz ambiente, reduzindo reflexos e aumentando o contraste, fazendo com que os segmentos vermelhos acesos pareçam mais brilhantes e nítidos.