Folha de Dados do Display LED de 7 Segmentos LTC-2630AJD - Altura do Dígito 0,28 Polegadas - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2630AJD é um display compacto e de alto desempenho de sete segmentos e três dígitos, projetado para aplicações que exigem leitura numérica clara com baixo consumo de energia. Sua função principal é fornecer uma saída numérica visual em dispositivos eletrónicos, instrumentação, eletrónica de consumo e painéis de controlo industrial. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da tecnologia avançada de LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que oferece eficiência e brilho superiores em comparação com materiais tradicionais. O mercado-alvo inclui projetistas de dispositivos portáteis alimentados a bateria, medidores de painel, equipamentos de teste e qualquer aplicação onde espaço, eficiência energética e legibilidade sejam restrições críticas.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Altura do Dígito:Apresenta uma altura de caractere de 0,28 polegadas (7,0 mm), oferecendo um bom equilíbrio entre tamanho e visibilidade.
• Uniformidade dos Segmentos:Fornece segmentos contínuos e uniformes para uma excelente aparência e legibilidade dos caracteres.
• Operação de Baixa Potência:Especificamente projetado para baixa exigência de potência, permitindo operação em projetos sensíveis ao consumo energético.
• Desempenho Óptico:Oferece alto brilho e alto contraste, garantindo visibilidade clara mesmo em ambientes bem iluminados.
• Ângulo de Visão:Oferece um ângulo de visão amplo, tornando o display legível a partir de várias posições.
• Fiabilidade:Beneficia da fiabilidade de estado sólido inerente à tecnologia LED, sem partes móveis e com longa vida operacional.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos, ópticos e térmicos do dispositivo, conforme definido na folha de dados.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

Medido a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, o desempenho óptico é definido sob condições de teste específicas.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):Varia de um mínimo de 200 μcd a um máximo típico de 600 μcd quando alimentado por uma corrente direta (IF) de 1mA por segmento. Este parâmetro é crucial para determinar o brilho do display em condições normais de operação.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):Característico do material AlInGaP, embora um valor específico não seja fornecido no conteúdo extraído. Tipicamente, os LEDs vermelhos AlInGaP emitem na faixa de 620-630nm.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):Tem um valor máximo de 22 nm em IF=20mA, indicando a pureza espectral da luz vermelha emitida.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):É de 640 nm em IF=20mA. Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano e define a cor como um tom específico de vermelho.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (Iv-m):Tem uma razão máxima de 2:1 entre segmentos quando alimentado a IF=10mA. Isto garante uniformidade no brilho em todos os segmentos de um dígito.

2.2 Características Elétricas

• Tensão Direta por Segmento (VF):Varia de 2,1V (mín.) a 2,6V (máx.) a uma corrente direta de 20mA. Este é um parâmetro chave para projetar o circuito de acionamento e calcular a dissipação de potência.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):Tem um valor máximo de 10 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando boas características de díodo.
• Capacidade de Baixa Corrente:Uma característica significativa é o seu projeto para operação com baixa corrente. Os segmentos são combinados e testados para excelente desempenho em correntes tão baixas quanto 1mA por segmento, o que é diretamente aplicável para dispositivos alimentados por bateria.

2.3 Especificações Máximas Absolutas e Gestão Térmica

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente. A operação deve sempre permanecer dentro destes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:100 mA, mas apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta especificação reduz linearmente a uma taxa de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Esta redução é crítica para o projeto térmico.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5V.
• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.

3. Sistema de Categorização e Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são"categorizados por intensidade luminosa."Isto implica um processo de binning.

• Binning por Intensidade Luminosa:Os dispositivos são testados e classificados em grupos (bins) com base na sua intensidade luminosa medida a uma corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 10mA). Isto garante que os projetistas recebam displays com níveis de brilho consistentes, o que é vital para displays multi-dígitos onde a uniformidade é fundamental.
• Binning por Tensão Direta:Embora não explicitamente declarado, a faixa VF fornecida (2,1V a 2,6V) sugere que pode haver variação na tensão direta. Para aplicações críticas, recomenda-se consultar o fabricante para obter detalhes específicos de binning.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a"Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas."Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais LEDs normalmente incluiriam:

• Curva IV (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a corrente direta (IF) e a tensão direta (VF). É não linear, com uma tensão de ligação em torno de 1,8-2,0V para LEDs vermelhos AlInGaP.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Iv-IF):Esta curva mostra como o brilho aumenta com a corrente. Geralmente é linear em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Iv-Ta):Mostra como o brilho diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Isto é crucial para projetar sistemas que operam em toda a faixa de temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando o pico no comprimento de onda dominante (640 nm) e a largura espectral.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O desenho da embalagem é referenciado. Notas importantes incluem que todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,25 mm (0,01 polegada), salvo indicação em contrário. O display tem uma face cinza com segmentos brancos para alto contraste.

5.2 Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo é do tipoânodo comum multiplexadocom ponto decimal à direita. A pinagem do pacote de 16 pinos é a seguinte:

• Pino 1: Cátodo D
• Pino 2: Ânodo Comum (Dígito 1)
• Pino 3: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)
• Pino 4: Cátodo E
• Pino 5: Ânodo Comum (Dígito 2)
• Pino 6: Cátodo C
• Pino 7: Cátodo G
• Pino 8: Ânodo Comum (Dígito 3)
• Pinos 9, 10, 11, 13, 14: Sem Conexão (N/C)
• Pino 12: Cátodo B
• Pino 15: Cátodo A
• Pino 16: Cátodo F

O diagrama do circuito interno mostra que os segmentos de cada dígito (A-G, DP) partilham uma conexão de ânodo comum para esse dígito específico. Esta arquitetura multiplexada reduz o número de pinos de acionamento necessários de 24 (3 dígitos * 8 segmentos) para 11 (3 ânodos + 8 cátodos).

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

• Soldadura por Reflow:A temperatura máxima permitida da solda é de 260°C. Esta temperatura deve ser aplicada por uma duração máxima de 3 segundos, medida num ponto a 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento do componente. Exceder estes limites pode danificar os chips LED ou a embalagem.
• Soldadura Manual:Se for necessária soldadura manual, deve ser usado um ferro de soldar com temperatura controlada e com um tempo de operação rápido (tipicamente < 3 segundos por pino) para evitar danos por calor.
• Condições de Armazenamento:Os dispositivos devem ser armazenados dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada de -35°C a +85°C, num ambiente seco, para evitar a absorção de humidade, que pode causar "popcorning" durante o reflow.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Instrumentação Portátil:Multímetros, termómetros, tacómetros onde o baixo consumo de energia é primordial.
• Eletrónica de Consumo:Displays de equipamentos de áudio, rádios-despertador, painéis de controlo de eletrodomésticos.
• Controlos Industriais:Medidores de painel para exibição de tensão, corrente ou variáveis de processo.
• Automóvel (Aftermarket):Displays para medidores auxiliares (pressão turbo, tensão, temperatura).

7.2 Considerações de Projeto e Circuito de Acionamento

• Acionador Multiplexado:Deve ser usado um microcontrolador ou um CI dedicado de acionamento de display para ativar sequencialmente os três ânodos comuns (Dígitos 1, 2, 3) enquanto fornece os sinais de cátodo apropriados para os segmentos desejados. A taxa de atualização deve ser suficientemente alta (>60Hz) para evitar cintilação visível.
• Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada linha de cátodo (ou integrados no CI de acionamento) para definir a corrente direta (ex.: 1mA, 10mA, 20mA) com base no brilho desejado e no orçamento de potência. O valor do resistor é calculado usando R = (Vcc - VF) / IF.
• Dissipação de Potência:Certifique-se de que a corrente direta contínua por segmento não excede o máximo reduzido para a temperatura ambiente mais alta da aplicação.
• Ambiente de Visualização:O alto contraste e o amplo ângulo de visão tornam-no adequado para aplicações onde o display pode ser visualizado de um ângulo ou sob luz ambiente.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outras tecnologias de display de sete segmentos:

• vs. LEDs Vermelhos Padrão GaAsP/GaP:O material AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante com a mesma corrente ou brilho equivalente com corrente mais baixa. Também tem tipicamente melhor estabilidade térmica.
• vs. Displays LCD:Os LEDs são emissores, fornecendo a sua própria luz, tornando-os legíveis no escuro sem retroiluminação. Também têm um tempo de resposta muito mais rápido e uma faixa de temperatura de operação mais ampla. No entanto, geralmente consomem mais energia do que LCDs reflexivos.
• vs. Displays com Dígitos Maiores:O tamanho de 0,28 polegadas oferece uma pegada compacta, ideal para projetos com espaço limitado, mantendo uma boa legibilidade a distâncias de visualização curtas a médias.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este display com uma corrente DC constante sem multiplexação?
R: Tecnicamente sim, mas é altamente ineficiente. Acionar todos os três dígitos estaticamente exigiria 24 canais independentes com limitação de corrente (3 dígitos * 8 segmentos). O projeto de ânodo comum multiplexado destina-se a ser acionado com um esquema de multiplexação por divisão de tempo para minimizar a contagem de pinos e o consumo de energia.

P: Qual é a finalidade dos pinos "Sem Conexão"?
R: Os pinos N/C provavelmente estão presentes para estabilidade mecânica da embalagem ou para compatibilidade com uma pegada padrão de 16 pinos usada para outras variantes de display (ex.: com diferentes localizações do ponto decimal ou versões de quatro dígitos). Eles não devem ser conectados no circuito.

P: Como calculo o valor apropriado do resistor limitador de corrente?
R: Use a fórmula R = (Tensão de Alimentação - Tensão Direta do LED) / Corrente Direta Desejada. Por exemplo, com uma alimentação de 5V (Vcc), uma VF típica de 2,4V e uma IF desejada de 10mA: R = (5V - 2,4V) / 0,010A = 260 Ohms. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 270 Ohms). Considere sempre a VF máxima (2,6V) para garantir que a corrente mínima seja aceitável.

P: O ponto decimal é acionado separadamente?
R: Sim. O ponto decimal (D.P.) tem o seu próprio cátodo dedicado (Pino 3). Não está ligado aos cátodos dos segmentos de nenhum dígito específico. Num esquema de multiplexação, seria iluminado quando o seu cátodo for colocado em nível baixo durante o período de ativação de qualquer dígito onde o ponto decimal deva ser visível.

10. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetando um Voltímetro Digital de Baixa Potência
Um projetista está a criar um voltímetro portátil de 3 dígitos alimentado por uma bateria de 9V. Os requisitos principais são longa duração da bateria e legibilidade clara.

• Seleção de Componentes:O LTC-2630AJD é escolhido pela sua capacidade de baixa corrente (operável a 1-2mA/segmento) e eficiência AlInGaP.
• Circuito de Acionamento:É selecionado um microcontrolador de baixa potência com acionadores de segmento/LCD integrados. É configurado para multiplexar os três dígitos a uma taxa de atualização de 100Hz.
• Definição de Corrente:A corrente do segmento é definida para 1,5mA através dos sumidouros de corrente constante do microcontrolador ou de resistores externos. A esta corrente, a intensidade luminosa está bem dentro da faixa especificada, fornecendo brilho adequado.
• Cálculo de Potência:Com 8 segmentos (7 + DP) iluminados por dígito e 3 dígitos multiplexados, a corrente total média é aproximadamente (8 segmentos * 1,5mA) = 12mA. Combinado com o microcontrolador e o circuito de medição, isto permite uma vida útil prolongada da bateria.
• Resultado:O produto final alcança uma exibição clara de tensão de 3 dígitos com excelente duração da bateria, atendendo aos objetivos de projeto diretamente possibilitados pelas características de baixa corrente deste display.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTC-2630AJD é baseado natecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio)crescida num substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs). Quando uma tensão direta que excede a tensão de ligação do díodo 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 a 640 nm. O substrato não transparente ajuda a melhorar o contraste ao absorver luz dispersa, contribuindo para a aparência de "face cinza e segmentos brancos" do display. O formato de sete segmentos é um padrão onde LEDs individuais (segmentos) são dispostos para formar todos os numerais decimais e algumas letras quando seletivamente iluminados.

12. Tendências e Perspetivas Tecnológicas

A evolução dos displays LED de sete segmentos continua a focar-se em várias áreas-chave:

• Aumento da Eficiência:A investigação contínua em ciência de materiais visa melhorar a eficiência quântica interna do AlInGaP e de outros semicondutores compostos (como InGaN para outras cores), produzindo maior brilho a correntes mais baixas, estendendo ainda mais a vida útil da bateria.
• Miniaturização:Existe uma tendência para alturas de dígito menores para dispositivos ultracompactos, juntamente com fotolitografia melhorada para manter a definição e clareza dos segmentos.
• Integração:Os módulos de display integram cada vez mais o CI de acionamento, os resistores limitadores de corrente e, por vezes, um microcontrolador num único pacote ou montagem de PCB, simplificando o processo de incorporação para engenheiros.
• Opções de Cor:Embora esta folha de dados seja para um display vermelho, os princípios subjacentes de multiplexação e embalagem aplicam-se a displays que utilizam outras tecnologias LED para verde, azul, amarelo ou mesmo combinações RGB de cor total.
• Tecnologias Alternativas:Embora os LEDs dominem em muitas aplicações, a tecnologia OLED (LED Orgânico) está a ganhar terreno em displays de segmentos pequenos, oferecendo perfis potencialmente mais finos e ângulos de visão mais amplos, embora com diferentes características de vida útil e acionamento.

O LTC-2630AJD representa uma solução madura, fiável e altamente otimizada dentro desta paisagem tecnológica, particularmente para aplicações que priorizam eficiência energética e robustez.