Ficha Técnica do Display LED LTS-4301KD - Altura do Dígito 0,4 Polegadas - Cor Vermelho Hiper - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4301KD é um módulo de display numérico de alto desempenho e um único dígito, projetado para aplicações que exigem leituras numéricas claras, brilhantes e confiáveis. A sua função principal é representar visualmente um único dígito decimal (0-9) juntamente com um ponto decimal, utilizando tecnologia semicondutora avançada para um desempenho ótimo.

Posicionamento Central:Este dispositivo é posicionado como uma solução premium de alta luminosidade para painéis de controlo industrial, instrumentação, equipamentos de teste e eletrodomésticos, onde uma excelente legibilidade sob várias condições de iluminação é fundamental. Destina-se a aplicações que exigem fiabilidade a longo prazo e desempenho óptico consistente.

Vantagens Principais:As principais vantagens deste display derivam do uso do material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips emissores de luz. Esta tecnologia oferece um desempenho superior em comparação com tecnologias mais antigas, como o GaAsP padrão, particularmente em termos de eficiência luminosa, pureza da cor e desempenho a altas temperaturas. O dispositivo é classificado (binned) por intensidade luminosa, garantindo uniformidade entre lotes de produção.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos especificados na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a função do dispositivo. Os parâmetros-chave são medidos em condições de teste específicas (tipicamente a uma temperatura ambiente Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Esta é a medida da potência da luz emitida, tal como percecionada pelo olho humano. A ficha técnica especifica um mínimo de 200 μcd, um valor típico de 650 μcd e um máximo, sob uma corrente direta (I_F) de 1mA. A uma corrente de acionamento mais elevada de 10mA, a intensidade típica aumenta significativamente para 9750 μcd. Esta relação não linear entre corrente e brilho é típica dos LEDs e é detalhada nas curvas características.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):Este parâmetro define o comprimento de onda específico no qual o LED emite a maior potência óptica. Para o LTS-4301KD, este valor é de 650 nanómetros (nm), que se situa na porção vermelha profunda do espetro visível, classificada como "Vermelho Hiper".
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Com 639 nm, este é o comprimento de onda percecionado pelo olho humano, que pode diferir ligeiramente do comprimento de onda de pico devido à forma do espetro de emissão. Confirma o ponto de cor vermelha.
• Largura a Meia Altura Espetral (Δλ):Este valor de 20 nm indica a pureza espetral ou a largura de banda da luz emitida. Uma largura a meia altura mais estreita sugere uma cor mais monocromática e pura.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):É especificada uma taxa máxima de 2:1 para os segmentos dentro do mesmo dispositivo, sob condições de acionamento idênticas (I_F=1mA). Isto garante uniformidade visual em todos os segmentos do dígito, impedindo que alguns segmentos pareçam mais brilhantes do que outros.

2.2 Características Elétricas

Compreender o comportamento elétrico é crucial para um correto desenho do circuito e para garantir a longevidade do dispositivo.

• Tensão Direta por Segmento (V_F):A queda de tensão num segmento iluminado quando acionado com a corrente especificada. O valor típico é de 2,6V a I_F=20mA, com um mínimo de 2,1V. Este parâmetro é vital para desenhar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Inversa por Segmento (I_R):É especificado um máximo de 100 μA quando é aplicada uma tensão inversa (V_R) de 5V. Isto indica o nível de corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente, que deve ser mínimo.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:A corrente contínua máxima que pode ser aplicada continuamente a um único segmento sem risco de danos é de 25 mA.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Para operação pulsada (a 1kHz, ciclo de trabalho de 10%), é permitida uma corrente de pico mais elevada de 90 mA. Isto permite esquemas de multiplexagem ou sobreacionamento breve para aumentar o brilho.

2.3 Especificações Máximas Absolutas e Considerações Térmicas

Estas especificações definem os limites operacionais além dos quais pode ocorrer dano permanente. Não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:A potência máxima que pode ser dissipada por um único segmento é de 70 mW. Exceder este limite arrisca sobreaquecimento e degradação.
• Redução da Corrente Direta (Derating):A ficha técnica especifica um fator de redução de 0,28 mA/°C a partir dos 25°C. Isto significa que, por cada grau Celsius acima de 25°C, a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida em 0,28 mA para permanecer dentro dos limites térmicos seguros. Este é um parâmetro crítico para ambientes de alta temperatura.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:O dispositivo está classificado para operar de -35°C a +105°C e pode ser armazenado dentro do mesmo intervalo. Esta ampla gama torna-o adequado para ambientes severos.
• Tensão Inversa por Segmento:Aplicar mais de 5V em polarização inversa pode causar rutura e danificar o LED.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo é "CLASSIFICADO POR INTENSIDADE LUMINOSA". Este é um processo de controlo de qualidade e triagem.

Após a fabricação, os displays individuais são testados e classificados em diferentes "classes" ou grupos com base na sua intensidade luminosa medida (tipicamente a uma corrente de teste padrão, como 1mA ou 10mA). Os dispositivos dentro da mesma classe terão níveis de brilho muito semelhantes. Isto garante que, quando vários displays são usados num produto (por exemplo, um painel com vários dígitos), todos os dígitos terão uma aparência consistente, evitando variações de brilho notáveis de um dígito para o seguinte. Embora a ficha técnica não liste os códigos de classe específicos ou intervalos de intensidade, esta prática garante que os valores mínimos e típicos especificados são cumpridos com elevada consistência.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Características Elétricas/Ópticas Típicas". Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tal dispositivo incluiriam tipicamente:

• Curva de Corrente Direta (I_F) vs. Tensão Direta (V_F):Esta mostra a relação exponencial típica de um díodo. A tensão de "joelho" está em torno do valor típico de V_Fde 2,6V. Os projetistas usam isto para definir tensões de acionamento apropriadas.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (I_F):Esta curva demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente. Geralmente é linear numa determinada gama, mas satura a correntes muito elevadas. Os pontos de dados (200 μcd @1mA, 9750 μcd @10mA) indicam uma resposta altamente eficiente e superlinear.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva mostra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. O fator de redução (0,28 mA/°C) está diretamente relacionado com a inclinação desta característica. A tecnologia AlInGaP tem geralmente melhor desempenho a altas temperaturas do que os materiais mais antigos, mas a saída de luz ainda diminui com o calor.
• Curva de Distribuição Espetral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando um pico a 650 nm (λ_p) e uma largura de 20 nm (Δλ) a metade da intensidade máxima.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LTS-4301KD utiliza uma embalagem LED padrão de um dígito com terminais de montagem em orifício (through-hole) para montagem numa placa de circuito impresso (PCB).

• Altura do Dígito:0,4 polegadas (10,16 mm), o que define o tamanho físico do número exibido.
• Aparência da Embalagem:O dispositivo apresenta uma face cinzenta (o fundo do display) com segmentos brancos. Esta combinação de cores proporciona um alto contraste quando os segmentos vermelhos estão iluminados.
• Configuração dos Terminais (Pinagem):O dispositivo tem 10 terminais numa embalagem de dupla linha (DIP). O diagrama de circuito interno e a tabela de ligação dos terminais mostram que é do tipoCátodo Comum. Isto significa que todos os cátodos (terminais negativos) dos segmentos individuais de LED (A-G e DP) estão ligados internamente a dois terminais comuns (terminal 3 e terminal 8). Cada ânodo (terminal positivo) de segmento tem o seu próprio terminal dedicado. Esta configuração é comum e simplifica a multiplexagem em displays com vários dígitos.
• Dimensões e Tolerâncias:Todas as dimensões são fornecidas em milímetros. As tolerâncias gerais são de ±0,25mm, com uma tolerância específica de desvio da ponta do terminal de ±0,4mm para ter em conta as variações durante o processo de conformação dos terminais.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A ficha técnica fornece condições específicas de soldadura para evitar danos térmicos durante a montagem.

• Soldadura por Onda ou Manual:A condição recomendada é soldar a 260°C durante um máximo de 3 segundos, com a condição de que a ponta do ferro de soldar deve estar pelo menos 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assento do corpo da embalagem. Isto impede que calor excessivo suba pelos terminais e danifique o chip semicondutor interno e as ligações por fio (wire bonds).
• Precauções Térmicas Gerais:A temperatura da unidade durante todo o processo de montagem não deve exceder a temperatura máxima especificada na secção de Especificações Máximas Absolutas. A exposição prolongada a altas temperaturas, mesmo abaixo da temperatura de soldadura, deve ser evitada.
• Condições de Armazenamento:Os dispositivos devem ser armazenados nas suas embalagens originais de barreira à humidade, num ambiente dentro do intervalo de temperatura de armazenamento especificado (-35°C a +105°C) e com baixa humidade, para evitar a oxidação dos terminais.

7. Sugestões de Aplicação

Cenários de Aplicação Típicos:

• Instrumentação Industrial:Medidores de painel, controladores de processo, displays de temporizadores.
• Equipamento de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação.
• Eletrodomésticos:Fornos de micro-ondas, máquinas de lavar roupa, displays de equipamentos de áudio.
• Automóvel (Aftermarket):Mostradores e leituras (onde as especificações ambientais são adequadas).

Considerações de Projeto:

• Limitação de Corrente:Utilize SEMPRE uma resistência limitadora de corrente em série para cada segmento ou um circuito de acionamento de corrente constante. O valor da resistência pode ser calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, V_Ftípica de 2,6V e I_Fdesejada de 10mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms.
• Multiplexagem:Para displays com vários dígitos, uma configuração de cátodo comum é ideal para multiplexagem. Ao ativar sequencialmente o cátodo comum de um dígito enquanto se acionam os ânodos para os segmentos desejados, muitos dígitos podem ser controlados com menos pinos de I/O. A especificação de corrente de pico (90mA @ 10% de ciclo de trabalho) permite isto.
• Ângulo de Visão:A ficha técnica afirma um "ângulo de visão amplo", o que é benéfico para aplicações onde o display pode ser visto lateralmente.
• Gestão Térmica:Em aplicações de alta temperatura ambiente ou quando acionado a correntes elevadas, considere o fator de redução da corrente. Garanta um espaçamento adequado na PCB para dissipação de calor.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador do LTS-4301KD é o uso da tecnologiaAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio)para os chips LED, em comparação com displays mais antigos que usam GaAsP ou GaP vermelho padrão.

• vs. LEDs Vermelhos Tradicionais GaAsP/GaP:O AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, o que significa uma saída mais brilhante com a mesma corrente de acionamento. Também proporciona uma melhor saturação de cor (um vermelho mais profundo e puro a 650nm vs. ~630nm para o vermelho padrão) e uma estabilidade de desempenho superior com a temperatura e ao longo do tempo.
• vs. Outras Cores/Tamanhos:Dentro da gama de um fabricante, este dispositivo de 0,4" em Vermelho Hiper seria comparado com outras alturas de dígito (por exemplo, 0,3\"

  Terminologia de Especificação LED

  Explicação completa dos termos técnicos LED

  Desempenho Fotoeletrico

  Termo	Unidade/Representação	Explicação Simples	Por Que Importante
  Eficácia Luminosa	lm/W (lumens por watt)	Saída de luz por watt de eletricidade, maior significa mais eficiente energeticamente.	Determina diretamente o grau de eficiência energética e custo de eletricidade.
  Fluxo Luminoso	lm (lumens)	Luz total emitida pela fonte, comumente chamada de "brilho".	Determina se a luz é brilhante o suficiente.
  Ângulo de Visão	° (graus), ex., 120°	Ângulo onde a intensidade da luz cai à metade, determina a largura do feixe.	Afeta o alcance de iluminação e uniformidade.
  CCT (Temperatura de Cor)	K (Kelvin), ex., 2700K/6500K	Calor/frescor da luz, valores mais baixos amarelados/quentes, mais altos esbranquiçados/frios.	Determina a atmosfera de iluminação e cenários adequados.
  CRI / Ra	Sem unidade, 0–100	Capacidade de reproduzir cores de objetos com precisão, Ra≥80 é bom.	Afeta a autenticidade da cor, usado em locais de alta demanda como shoppings, museus.
  SDCM	Passos da elipse MacAdam, ex., "5 passos"	Métrica de consistência de cor, passos menores significam cor mais consistente.	Garante cor uniforme em todo o mesmo lote de LEDs.
  Comprimento de Onda Dominante	nm (nanômetros), ex., 620nm (vermelho)	Comprimento de onda correspondente à cor dos LEDs coloridos.	Determina a tonalidade de LEDs monocromáticos vermelhos, amarelos, verdes.
  Distribuição Espectral	Curva comprimento de onda vs intensidade	Mostra a distribuição de intensidade nos comprimentos de onda.	Afeta a reprodução de cor e qualidade.

  Parâmetros Elétricos

  Termo	Símbolo	Explicação Simples	Considerações de Design
  Tensão Direta	Vf	Tensão mínima para ligar o LED, como "limiar de partida".	A tensão do driver deve ser ≥Vf, tensões somam-se para LEDs em série.
  Corrente Direta	If	Valor de corrente para operação normal do LED.	Normalmente acionamento de corrente constante, corrente determina brilho e vida útil.
  Corrente de Pulsação Máxima	Ifp	Corrente de pico tolerável por curtos períodos, usada para dimerização ou flash.	A largura do pulso e ciclo de trabalho devem ser rigorosamente controlados para evitar danos.
  Tensão Reversa	Vr	Tensão reversa máxima que o LED pode suportar, além pode causar ruptura.	O circuito deve evitar conexão reversa ou picos de tensão.
  Resistência Térmica	Rth (°C/W)	Resistência à transferência de calor do chip para a solda, mais baixo é melhor.	Alta resistência térmica requer dissipação de calor mais forte.
  Imunidade ESD	V (HBM), ex., 1000V	Capacidade de suportar descarga eletrostática, mais alta significa menos vulnerável.	Medidas antiestáticas necessárias na produção, especialmente para LEDs sensíveis.

  Gerenciamento Térmico e Confiabilidade

  Termo	Métrica Chave	Explicação Simples	Impacto
  Temperatura de Junção	Tj (°C)	Temperatura operacional real dentro do chip LED.	Cada redução de 10°C pode dobrar a vida útil; muito alta causa decaimento da luz, deslocamento de cor.
  Depreciação do Lúmen	L70 / L80 (horas)	Tempo para o brilho cair para 70% ou 80% do inicial.	Define diretamente a "vida de serviço" do LED.
  Manutenção do Lúmen	% (ex., 70%)	Porcentagem de brilho retida após o tempo.	Indica retenção de brilho ao longo do uso de longo prazo.
  Deslocamento de Cor	Δu′v′ ou elipse MacAdam	Grau de mudança de cor durante o uso.	Afeta a consistência da cor nas cenas de iluminação.
  Envelhecimento Térmico	Degradação do material	Deterioração devido a alta temperatura a longo prazo.	Pode causar queda de brilho, mudança de cor ou falha de circuito aberto.

  Embalagem e Materiais

  Termo	Tipos Comuns	Explicação Simples	Características e Aplicações
  Tipo de Pacote	EMC, PPA, Cerâmica	Material da carcaça protegendo o chip, fornecendo interface óptica/térmica.	EMC: boa resistência ao calor, baixo custo; Cerâmica: melhor dissipação de calor, vida mais longa.
  Estrutura do Chip	Frontal, Flip Chip	Arranjo dos eletrodos do chip.	Flip chip: melhor dissipação de calor, eficácia mais alta, para alta potência.
  Revestimento de Fósforo	YAG, Silicato, Nitreto	Cobre o chip azul, converte alguns para amarelo/vermelho, mistura para branco.	Diferentes fósforos afetam eficácia, CCT e CRI.
  Lente/Óptica	Plana, Microlente, TIR	Estrutura óptica na superfície controlando a distribuição da luz.	Determina o ângulo de visão e curva de distribuição de luz.

  Controle de Qualidade e Classificação

  Termo	Conteúdo de Binning	Explicação Simples	Propósito
  Bin de Fluxo Luminoso	Código ex. 2G, 2H	Agrupado por brilho, cada grupo tem valores de lúmen mín/máx.	Garante brilho uniforme no mesmo lote.
  Bin de Tensão	Código ex. 6W, 6X	Agrupado por faixa de tensão direta.	Facilita o emparelhamento do driver, melhora a eficiência do sistema.
  Bin de Cor	Elipse MacAdam de 5 passos	Agrupado por coordenadas de cor, garantindo faixa estreita.	Garante consistência de cor, evita cor irregular dentro do dispositivo.
  Bin CCT	2700K, 3000K etc.	Agrupado por CCT, cada um tem faixa de coordenadas correspondente.	Atende aos diferentes requisitos de CCT da cena.

  Testes e Certificação

  Termo	Padrão/Teste	Explicação Simples	Significado
  LM-80	Teste de manutenção do lúmen	Iluminação de longo prazo a temperatura constante, registrando decaimento de brilho.	Usado para estimar vida do LED (com TM-21).
  TM-21	Padrão de estimativa de vida	Estima a vida sob condições reais com base nos dados LM-80.	Fornece previsão científica de vida.
  IESNA	Sociedade de Engenharia de Iluminação	Abrange métodos de teste ópticos, elétricos, térmicos.	Base de teste reconhecida pela indústria.
  RoHS / REACH	Certificação ambiental	Garante nenhuma substância nociva (chumbo, mercúrio).	Requisito de acesso ao mercado internationalmente.
  ENERGY STAR / DLC	Certificação de eficiência energética	Certificação de eficiência energética e desempenho para iluminação.	Usado em aquisições governamentais, programas de subsídios, aumenta a competitividade.