Ficha Técnica do Display LED LTS-3861JD 0,3 Polegadas Hyper Vermelho - Altura do Dígito 7,62mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3861JD é um display compacto de sete segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem indicação numérica clara com baixo consumo de energia. A sua função principal é fornecer uma leitura numérica altamente legível. O dispositivo utiliza tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), especificamente chips Hyper Vermelhos cultivados num substrato de GaAs. Esta escolha tecnológica é fundamental para alcançar as suas principais características de desempenho: alto brilho e eficiência dentro do espectro vermelho. O design visual apresenta uma face cinza-claro com segmentos brancos, uma escolha deliberada para aumentar o contraste e melhorar a legibilidade sob várias condições de iluminação. O produto é categorizado como um display de baixa corrente, tornando-o adequado para sistemas eletrónicos alimentados por bateria ou com restrições energéticas.

1.1 Características e Vantagens Principais

O display incorpora várias características de design que contribuem para o seu desempenho e fiabilidade:

• Altura do Dígito de 0,30 Polegadas (7,62 mm):Fornece um tamanho de caráter padrão e de fácil leitura para medidores de painel, instrumentação e eletrónica de consumo.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Garante uma iluminação consistente em cada segmento, resultando numa aparência de caráter profissional e limpa, sem pontos escuros ou irregularidades.
• Baixa Exigência de Potência:Projetado para eficiência, permitindo operação em circuitos onde o orçamento de energia é uma restrição crítica.
• Excelente Aparência do Caráter e Alto Contraste:A combinação da emissão Hyper Vermelha, face cinza-claro e segmentos brancos produz algarismos nítidos e bem definidos.
• Alto Brilho:O sistema de material AlInGaP é conhecido pela sua alta eficiência luminosa, resultando numa saída brilhante mesmo a correntes de acionamento mais baixas.
• Ângulo de Visão Ampla:O encapsulamento e o design do chip facilitam a visibilidade a partir de uma ampla gama de ângulos, o que é essencial para displays que podem ser vistos fora do eixo.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Como um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e não tem partes móveis, ao contrário dos displays mecânicos.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:As unidades são agrupadas ou testadas para consistência de saída de luz, auxiliando no design onde é necessária uniformidade de brilho em múltiplos dígitos.
• Encapsulamento Sem Chumbo (Conforme RoHS):Fabricado de acordo com as regulamentações ambientais que restringem substâncias perigosas.

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTS-3861JD denota especificamente um dispositivo com chips AlInGaP Hyper Vermelhos numa configuração de ânodo comum, apresentando um ponto decimal à direita. Esta convenção de nomenclatura permite aos designers selecionar com precisão a cor, polaridade e características opcionais desejadas.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Aprofundada

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros elétricos e óticos especificados na ficha técnica. Compreender estes valores é crítico para o design adequado do circuito e para garantir a fiabilidade a longo prazo.

2.1 Ratings Absolutos Máximos

Estes ratings definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima permitida que pode ser dissipada como calor por um único segmento LED sob operação DC contínua. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada do material semicondutor.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (a 1/10 do ciclo de trabalho, largura de pulso de 0,1ms). Este rating é apenas para operação pulsada. A curta largura de pulso e o baixo ciclo de trabalho previnem o acúmulo significativo de calor, permitindo uma corrente instantânea mais alta do que o rating DC.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA (a 25°C), com derating linear de 0,28 mA/°C. Este é o parâmetro chave para operação DC ou de alto ciclo de trabalho. O fator de derating é crucial: à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta, a corrente contínua segura máxima diminui. Por exemplo, a 85°C, a corrente máxima seria aproximadamente: 25 mA - [0,28 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 16,8 mA = 8,2 mA.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo pode ser operado e armazenado funcionalmente dentro desta gama completa, embora o desempenho elétrico varie com a temperatura.
• Condições de Soldadura:A soldadura por refluxo deve ser realizada com o ponto de solda 1/16 de polegada (aprox. 1,6mm) abaixo do plano de assentamento, por um máximo de 3 segundos a 260°C. Isto previne o stress térmico excessivo no encapsulamento plástico e nas ligações internas dos fios.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos numa condição de teste padrão de Ta=25°C. Eles definem como o dispositivo se comportará num circuito.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200-600 μcd (microcandelas) a I_F=1mA. Esta é a saída de luz. A ampla gama (200-600) indica um processo de binning; unidades específicas estarão dentro desta gama. Os designers devem considerar esta variação se o brilho consistente for crítico.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência ótica de saída é maior. Encontra-se na região do vermelho profundo do espectro.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que corresponde à cor da luz. Muitas vezes está mais próximo da perceção visual do que o comprimento de onda de pico.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto mede a dispersão dos comprimentos de onda emitidos. Um valor de 20 nm indica uma cor vermelha relativamente pura e monocromática.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,10 (Mín), 2,60 (Típ) Volts a I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir. É crucial para projetar o circuito limitador de corrente. O driver deve fornecer pelo menos 2,6V para superar esta queda antes que a corrente flua significativamente.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx) a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado inversamente. A ficha técnica nota explicitamente que esta condição é apenas para fins de teste e o dispositivo não deve ser operado continuamente sob polarização inversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 (Máx). Para segmentos dentro do mesmo dígito (área de luz similar), o brilho do segmento mais escuro não será inferior a metade do brilho do segmento mais brilhante. Isto garante uniformidade visual.
• Interferência (Crosstalk):< 2,5%. Especifica a quantidade de emissão de luz indesejada de um segmento que deve estar desligado, quando um segmento adjacente é acionado. Um valor baixo é importante para uma definição clara do caráter.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é \"Categorizado por Intensidade Luminosa\". Isto implica um processo de binning, embora códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste documento. Em geral, os fabricantes de LED testam e classificam (bin) os produtos com base em parâmetros-chave para garantir consistência. Para um display como o LTS-3861JD, os critérios de binning primários provavelmente incluem:

• Binning por Intensidade Luminosa:Como a gama I_Vé 200-600 μcd, as unidades são provavelmente agrupadas em bins de intensidade mais estreitos (ex., 200-300, 300-400 μcd, etc.). Comprar do mesmo bin garante uniformidade de brilho num display de múltiplos dígitos.
• Binning por Tensão Direta (V_F):Embora não mencionado explicitamente, V_Ftambém pode ser binned. Corresponder V_Fajuda a projetar circuitos de acionamento de corrente mais simples e uniformes, especialmente quando múltiplos segmentos/dígitos são acionados em paralelo.
• Binning por Comprimento de Onda/Cor:Os comprimentos de onda dominante (639nm) e de pico (650nm) são dados como típicos. Bins de cor mais apertados podem estar disponíveis para garantir um tom vermelho consistente em todas as unidades numa aplicação.

Os designers devem consultar o fabricante para obter informações detalhadas de binning se os requisitos da aplicação exigirem alta uniformidade.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia \"Curvas Típicas de Características Elétricas/Óticas\" que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão. Embora as curvas específicas não estejam incluídas no texto fornecido, o seu conteúdo típico e importância são analisados abaixo:

• Curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (I_F-V_F):Esta curva não linear mostra a relação entre a tensão aplicada e a corrente resultante. Demonstra a característica exponencial de ligação de um LED. O \"joelho\" desta curva está em torno da V_Ftípica (2,6V). Esta curva é vital para projetar drivers de corrente constante, pois uma pequena mudança na tensão pode causar uma grande mudança na corrente e, consequentemente, no brilho e na dissipação de potência.
• Curva Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_V-I_F):Isto mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É geralmente linear numa ampla gama, mas saturará a correntes muito altas devido ao droop térmico e de eficiência. Esta curva ajuda os designers a escolher a corrente de operação para alcançar o brilho desejado, mantendo-se dentro dos limites de potência.
• Curva Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_a):A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica esse derating. É crítica para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura, pois o display pode parecer mais escuro.
• Curva de Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a curva em forma de sino centrada em torno de 650nm com uma largura a meia altura de 20nm. Isto define as características de cor precisas da emissão \"Hyper Vermelha\".

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões e Tolerâncias do Encapsulamento

O desenho mecânico especifica o tamanho físico e o layout dos pinos. Notas-chave da ficha técnica incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias gerais de ±0,25mm salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é ±0,40 mm, o que é importante para a colocação dos furos na PCB.
• O diâmetro recomendado do furo na PCB é de 1,10 mm para acomodar os pinos com folga suficiente para soldadura.
• Critérios de controlo de qualidade são especificados para defeitos visuais: material estranho num segmento (≤10 mils), bolhas no segmento (≤10 mils), curvatura do refletor (≤1% do comprimento) e contaminação da tinta da superfície (≤20 mils).

5.2 Ligação dos Pinose Identificação de Polaridade

O dispositivo tem uma configuração de 10 pinos em fila única. O diagrama de circuito interno e a tabela de pinagem confirmam que é do tipoânodo comum. Isto significa que os ânodos (lados positivos) de todos os segmentos LED estão ligados internamente e trazidos para os pinos 1 e 6 (que também estão ligados entre si). Cada cátodo do segmento (lado negativo) tem o seu próprio pino dedicado (A, B, C, D, E, F, G, DP). Para iluminar um segmento, o(s) pino(s) de ânodo comum devem ser ligados a uma fonte de tensão positiva (através de uma resistência limitadora de corrente ou driver), e o pino de cátodo correspondente deve ser ligado a uma tensão mais baixa (tipicamente terra). O ponto decimal à direita (DP) está no pino 7.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação adequada é essencial para a fiabilidade. Com base nos Ratings Absolutos Máximos:

• Soldadura por Refluxo:Siga o perfil especificado: a temperatura máxima do corpo do componente não deve exceder o rating, com o tempo de soldadura na temperatura de pico (260°C) limitado a 3 segundos. A regra do plano de assentamento de 1/16 de polegada ajuda a prevenir a exposição direta ao calor do corpo plástico.
• Soldadura Manual:Se necessário, use um ferro de soldar com controlo de temperatura e ponta fina. Limite o tempo de contacto a 3 segundos por pino. Evite aplicar stress mecânico aos pinos ou ao encapsulamento durante a soldadura.
• Limpeza:Use agentes de limpeza compatíveis com o material plástico do display. Evite a limpeza ultrassónica a menos que explicitamente aprovada, pois pode danificar a estrutura interna.
• Condições de Armazenamento:Armazene na gama de temperatura especificada (-35°C a +105°C) num ambiente de baixa humidade e anti-estático para prevenir absorção de humidade e danos por descarga eletrostática.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-3861JD é bem adequado para aplicações que requerem uma única leitura numérica clara com baixo consumo de energia:

• Medidores de Painel e Instrumentação:Displays de tensão, corrente, temperatura ou frequência em equipamentos de teste, fontes de alimentação ou controladores industriais.
• Eletrónica de Consumo:Display para relógios, temporizadores, eletrodomésticos de cozinha ou equipamento de áudio.
• Dispositivos Médicos:Leituras simples em monitores portáteis ou de cabeceira onde baixa potência e fiabilidade são chave.
• Automóvel (Aftermarket):Displays para medidores auxiliares (voltímetro, temperatura do óleo).

7.2 Considerações de Design Críticas

• Limitação de Corrente é Obrigatória:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Uma resistência limitadora de corrente em série deve ser usada para cada pino de cátodo (ou um circuito integrado driver de LED dedicado) para definir a corrente direta (I_F). O valor da resistência é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use sempre a V_Fmáxima (2,6V) da ficha técnica para um design conservador, garantindo que a corrente não excede o limite.
• Gestão Térmica:Cumpra a curva de derating de corrente com a temperatura. Em ambientes de alta temperatura ambiente, reduza a corrente de acionamento em conformidade. Garanta ventilação adequada em torno do display na PCB.
• Multiplexagem para Múltiplos Dígitos:Embora esta seja uma peça de um dígito, o design de ânodo comum é inerentemente adequado para multiplexagem. Num sistema de múltiplos dígitos, o ânodo comum de cada dígito é acionado sequencialmente a uma alta frequência, enquanto os cátodos dos segmentos são partilhados. Isto reduz drasticamente o número de pinos de I/O necessários num microcontrolador.
• Ângulo de Visão:Posicione o display considerando o seu amplo ângulo de visão para garantir a legibilidade para o utilizador final.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outras tecnologias de display de sete segmentos, o uso de chips AlInGaP Hyper Vermelhos do LTS-3861JD oferece vantagens distintas:

• vs. LEDs Vermelhos Tradicionais de GaAsP ou GaP:A tecnologia AlInGaP oferece tipicamente maior eficiência luminosa e brilho à mesma corrente de acionamento, juntamente com melhor estabilidade térmica e maior tempo de vida.
• vs. LEDs Vermelhos de Alta Eficiência (HER):O termo \"Hyper Vermelho\" denota frequentemente um ponto de cor vermelha específico e mais profundo (em torno de 639-650nm de comprimento de onda dominante) que pode parecer mais vibrante e saturado comparado com alguns LEDs vermelhos padrão.
• vs. Displays LCD:Ao contrário dos LCDs, este display LED é emissivo - produz a sua própria luz. Isto torna-o claramente visível em condições de pouca luz ou escuridão sem retroiluminação, e oferece um ângulo de visão muito mais amplo e um tempo de resposta mais rápido.
• vs. Displays com Dígitos Maiores:O tamanho de 0,3 polegadas oferece um bom equilíbrio entre legibilidade e compacidade, cabendo onde dígitos maiores de 0,5 ou 0,8 polegadas seriam demasiado grandes.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P1: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?

R: Não. Não é recomendado ligar um LED diretamente a um pino lógico. O pino do microcontrolador não pode fornecer limitação de corrente precisa e pode ser danificado pela exigência de sink/source de corrente. Use sempre uma resistência limitadora de corrente ou um circuito driver dedicado. Para uma fonte de 5V e um I_Falvo de 10mA, a resistência seria R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms.

P2: Porque existem dois pinos de ânodo comum (1 e 6)?

R: Eles estão ligados internamente. Ter dois pinos proporciona estabilidade mecânica, melhor distribuição de corrente se múltiplos segmentos estiverem ligados simultaneamente e flexibilidade de layout na PCB. Pode ligar um ou ambos à sua fonte positiva.

P3: O que significa a \"Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa de 2:1\" para o meu design?

A: Significa que dentro de uma unidade física, o segmento mais escuro pode ser metade do brilho do segmento mais brilhante. Se o seu design usar múltiplos dígitos LTS-3861JD, deve solicitar peças do mesmo bin de intensidade luminosa ao seu fornecedor para garantir uniformidade de brilhoentredígitos, uma vez que a taxa de 2:1 aplica-se apenas internamente.

P4: O rating de corrente reversa é 100µA a 5V. É aceitável polarizar inversamente o display ocasionalmente?

A: A ficha técnica afirma que a condição de tensão reversa é \"apenas para teste de IR\" e que \"não pode continuar a operar nesta situação\". Deve projetar o seu circuito para prevenir polarização inversa durante a operação normal, pois a tensão reversa sustentada pode degradar o LED.

10. Caso Prático de Design e Utilização

Caso: Projetar uma Leitura de Voltímetro DC de Um Dígito (0-9V)

Um designer está a criar um voltímetro simples para exibir 0-9V em passos de 1V usando um microcontrolador (MCU). O MCU tem um ADC para ler a tensão e pinos GPIO para acionar o display.

1. Design do Circuito:Os pinos de ânodo comum (1 & 6) são ligados ao rail positivo da fonte do MCU (ex., 3,3V ou 5V) através de uma única resistência limitadora de corrente?No.Uma prática melhor é usar um transistor (ex., um PNP ou um N-FET de nível lógico) comutado por um pino do MCU para controlar o ânodo comum, permitindo que o software ligue/desligue todo o dígito. Cada cátodo de segmento (pinos 2,3,4,5,7,8,9,10) é ligado a um pino GPIO do MCU, cada um através da suaprópriaresistência limitadora de corrente. Isto permite controlo de brilho por segmento e é mais seguro do que uma única resistência no ânodo comum.
2. Cálculo da Resistência:Para uma fonte de 5V, I_Falvo=10mA, e usando V_Fmáx=2,6V: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms (use o valor padrão 220 ou 270 Ohm). Coloque uma resistência em cada uma das 8 linhas de cátodo.
3. Software:O código do MCU converte a leitura do ADC num dígito (0-9). Usa uma tabela de pesquisa para mapear o dígito para o padrão de cátodos de segmento (A-G) que precisam de ser ativados (colocados em nível baixo). Liga o transistor de ânodo comum, depois define os pinos de cátodo em conformidade. Para multiplexar múltiplos dígitos, o código percorreria rapidamente cada dígito.
4. Verificação Térmica:A 10mA por segmento e Ta=25°C, potência por segmento = 10mA * 2,6V = 26mW, bem abaixo do máximo de 70mW. Se todos os 7 segmentos do dígito '8' estiverem ligados, a dissipação total do dispositivo é ~182mW, o que é aceitável mas requer verificar o aumento de temperatura local na PCB.

11. Introdução ao Princípio de Operação

O LTS-3861JD opera no princípio fundamental daeletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. A região ativa usa uma heteroestrutura de AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção (aproximadamente 2,6V) é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa. Lá, eles recombinam-se radiativamente - o que significa que a energia libertada de um eletrão a cair numa lacuna é convertida diretamente num fotão (partícula de luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) dos fotões emitidos, neste caso, na gama de ~639-650 nm (vermelho). Cada segmento do dígito é um chip LED separado ou um conjunto de chips ligados em série/paralelo, controlado pelo seu próprio pino de cátodo.

12. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

O campo dos displays LED continua a evoluir. Embora o LTS-3861JD represente uma tecnologia madura e fiável, tendências mais amplas que influenciam esta categoria de produto incluem:

• Aumento da Eficiência:A investigação contínua em ciência de materiais visa melhorar a eficiência quântica interna (IQE) e a eficiência de extração de luz do AlInGaP e outros semicondutores compostos, levando a displays mais brilhantes a correntes mais baixas ou com maior autonomia de bateria.
• Miniaturização:Existe uma constante procura por menores distâncias entre pixels e maior densidade, embora para displays de sete segmentos padrão, o tamanho de 0,3 polegadas permaneça um cavalo de batalha popular.
• Integração:As tendências incluem integrar o circuito do driver LED (sinks de corrente constante, lógica de multiplexagem) diretamente no módulo ou encapsulamento do display, simplificando o design externo para o engenheiro final.
• Expansão da Gama de Cores:Embora este seja um display monocromático vermelho, a ciência de materiais subjacente para LEDs vermelhos suporta diretamente o desenvolvimento de displays LED a cores completas e matrizes de micro-LEDs, onde micro-LEDs vermelhos, verdes e azuis são combinados.
• Formas Flexíveis e Inovadoras:A investigação em substratos flexíveis poderia eventualmente levar a displays de sete segmentos dobráveis ou curvos, embora isto seja mais relevante para tecnologias mais recentes como OLED ou micro-LED do que para LEDs encapsulados tradicionais.

O LTS-3861JD, com a sua tecnologia AlInGaP comprovada e especificações claras, permanece uma solução robusta e eficaz para aplicações onde é necessário um display numérico simples, fiável e de baixa potência.