Folha de Dados do Display LED LTS-3403LJG - Altura do Dígito 0,8 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3403LJG é um módulo de display de sete segmentos e um único dígito de alto desempenho, projetado para leituras numéricas claras em diversas aplicações eletrónicas. A sua função principal é fornecer uma saída de caráter digital altamente legível. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da tecnologia de semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips LED. Este sistema de materiais é conhecido por produzir emissão de luz de alta eficiência no espectro do verde ao vermelho, oferecendo brilho superior e pureza de cor em comparação com tecnologias mais antigas. O display apresenta uma face cinza com segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. O seu baixo consumo de energia e compatibilidade com circuitos integrados padrão tornam-no adequado para um amplo mercado-alvo, incluindo eletrónica de consumo, instrumentação industrial, equipamentos de teste e medição, e sistemas embarcados onde é necessária uma indicação numérica confiável e de baixa potência.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

As principais métricas de desempenho são definidas sob condições de teste padrão a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. AIntensidade Luminosa Média (Iv)é especificada com um mínimo de 320 µcd, um valor típico de 900 µcd, e sem máximo declarado, quando acionada com uma corrente direta (IF) de 1mA. Este parâmetro indica o brilho percebido dos segmentos acesos. A saída de luz é categorizada, o que significa que os dispositivos são classificados de acordo com a sua intensidade luminosa medida, garantindo consistência nos níveis de brilho para lotes de produção.

As características de cor são definidas pelo comprimento de onda. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é tipicamente 571 nanómetros (nm) em IF=20mA, o que coloca a luz emitida firmemente na região verde do espectro visível. OComprimento de Onda Dominante (λd)é tipicamente 572 nm, uma métrica intimamente relacionada que descreve a cor percebida. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)é tipicamente 15 nm, indicando uma largura de banda espectral relativamente estreita, o que contribui para uma cor verde pura e saturada. A intensidade luminosa é medida usando um sensor e um filtro calibrados para a curva de resposta fotópica do olho da CIE, garantindo que os valores correspondam à perceção visual humana.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação. ATensão Direta por Segmento (VF)tem um valor típico de 2,6V e um máximo de 2,6V quando IF=10mA. Este é um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente. ACorrente Reversa por Segmento (IR)é no máximo 100 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando a corrente de fuga no estado desligado.

AsEspecificações Absolutas Máximasdefinem os limites para operação segura. A corrente direta contínua máxima por segmento é de 25 mA. Um fator de derating de 0,33 mA/°C aplica-se linearmente a partir de 25°C, o que significa que a corrente contínua permitida diminui à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C para evitar danos térmicos. A tensão reversa máxima por segmento é de 5V. Exceder estas especificações pode causar danos permanentes ao dispositivo.

2.3 Características Térmicas

A gestão térmica é implícita através da especificação de derating para corrente direta contínua. O dispositivo é classificado para umaFaixa de Temperatura de Operaçãode -35°C a +85°C e uma idênticaFaixa de Temperatura de Armazenamento. ATemperatura de Soldaduraespecifica que o dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento durante processos de soldadura por onda ou reflow. A adesão a esta diretriz é crucial para evitar danos aos chips LED internos e às ligações por fio.

3. Explicação do Sistema de Categorização

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo écategorizado por intensidade luminosa. Isto significa que, durante a fabricação, os displays LED são testados e classificados em diferentes categorias com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (tipicamente 1mA, conforme a especificação Iv). Este processo de categorização garante que os utilizadores finais recebam produtos com níveis de brilho consistentes, o que é vital para aplicações onde múltiplos dígitos são usados lado a lado para evitar variações notáveis na intensidade dos segmentos. Embora o documento não detalhe os códigos ou intervalos específicos de categorização, a prática garante um nível mínimo de desempenho (320 µcd) e agrupa dispositivos com características de saída semelhantes.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência aCurvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no excerto de texto, tais curvas são padrão na documentação de LEDs. Elas normalmente incluem:

• Curva de Corrente Direta (IF) vs. Tensão Direta (VF):Esta mostra a relação não linear entre corrente e tensão, essencial para projetar o circuito de acionamento correto. A tensão de joelho está tipicamente em torno da VF declarada de 2,05-2,6V.
• Curva de Intensidade Luminosa (Iv) vs. Corrente Direta (IF):Este gráfico ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É geralmente linear numa faixa, mas saturará em correntes mais altas devido a limites térmicos e de eficiência.
• Curva de Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta demonstra o efeito de extinção térmica, onde a saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto reforça a importância da especificação de derating de corrente.
• Curva de Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~571nm e a meia largura estreita, confirmando a emissão de cor verde pura.

Estas curvas fornecem aos projetistas uma compreensão mais profunda do comportamento do dispositivo em condições não padrão, permitindo um design de sistema mais robusto e otimizado.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo é fornecido com umdesenho detalhado das dimensões do encapsulamento. Todas as dimensões são especificadas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Este desenho é crítico para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso), garantindo que a área de ocupação e as zonas de exclusão sejam corretamente projetadas. O display é projetado parafácil montagem numa placa de circuito impresso ou soquete, sugerindo que tem pinos adequados para soldadura de orifício passante ou inserção num soquete compatível. A descrição física observa umaface cinza e segmentos brancos, que é uma característica mecânica chave que afeta a estética e a legibilidade.

6. Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O LTS-3403LJG é um display do tipocátodo comum. Isto significa que os cátodos (terminais negativos) de todos os segmentos LED estão ligados internamente e trazidos para pinos comuns, enquanto o ânodo (terminal positivo) de cada segmento tem o seu próprio pino dedicado. A tabela de ligação de pinos lista 17 pinos, com vários marcados como "SEM PINO" (presumivelmente não utilizados ou apenas mecanicamente presentes). Os pinos ativos controlam os segmentos A a G, dois pontos decimais (Ponto Decimal Esquerdo e Direito, L.D.P e R.D.P), e cinco ligações de cátodo comum (pinos 4, 6, 12, 17, e um implícito pela descrição de cátodo comum). Odiagrama do circuito internorepresentaria visualmente esta arquitetura de cátodo comum, mostrando como os múltiplos pinos de cátodo estão internamente ligados para distribuir corrente e potencialmente auxiliar na dissipação de calor.

7. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal fornecida é aespecificação da temperatura de soldadura: 260°C durante 3 segundos a 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento. Este é um perfil JEDEC padrão para soldadura por onda ou reflow de componentes de orifício passante. Os projetistas devem garantir que o seu processo de montagem cumpra este limite para evitar choque térmico, que pode rachar o encapsulamento de epóxi ou danificar o chip semicondutor. O manuseamento geral deve seguir as precauções padrão ESD (Descarga Eletrostática) para dispositivos semicondutores. As condições de armazenamento são definidas pela faixa de temperatura de armazenamento de -35°C a +85°C.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer aplicação que requeira um único dígito numérico altamente visível. Usos comuns incluem: medidores de painel para tensão, corrente ou temperatura; relógios e temporizadores digitais; unidades de placar de pontuação; contadores de produção; códigos de indicador de estado em eletrodomésticos ou equipamentos industriais; e como parte de displays multi-dígitos maiores em sistemas onde os dígitos são multiplexados.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre resistências limitadoras de corrente em série para cada ânodo de segmento. O valor da resistência é calculado com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta do LED (VF, use o máximo de 2,6V para fiabilidade), e na corrente direta desejada (IF, mantendo-se abaixo de 25mA contínuos). Fórmula: R = (Vcc - VF) / IF.
• Circuito de Acionamento:Como um display de cátodo comum, os cátodos são tipicamente ligados ao terra ou comutados para terra por um CI de acionamento (como um decodificador/acionador de 7 segmentos ou um pino GPIO de um microcontrolador configurado como sumidouro). Os ânodos são acionados em nível alto através das resistências limitadoras de corrente.
• Multiplexagem:Para sistemas multi-dígitos que usam displays semelhantes, a multiplexagem é uma técnica comum para controlar muitos segmentos com menos pinos de I/O. Isto envolve ciclar rapidamente a alimentação para o cátodo comum de cada dígito enquanto se apresentam os dados de segmento correspondentes nas linhas de ânodo partilhadas. O baixo consumo de energia e a compatibilidade do LTS-3403LJG tornam-no adequado para aplicações multiplexadas.
• Ângulo de Visão:A folha de dados afirma um amplo ângulo de visão, o que deve ser verificado no desenho mecânico ou confirmado para as necessidades da aplicação específica.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTS-3403LJG são o uso datecnologia AlInGaPe a sua específicaaltura de dígito de 0,8 polegadas. Em comparação com tecnologias mais antigas, como LEDs padrão de GaP ou GaAsP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays mais brilhantes com a mesma corrente ou brilho semelhante com menor potência. A altura de 0,8 polegadas (20,32mm) é um tamanho padrão que oferece um bom equilíbrio entre visibilidade e uso de espaço na placa. O design de face cinza/segmentos brancos melhora o contraste em comparação com encapsulamentos totalmente pretos ou totalmente verdes. A sua configuração de cátodo comum é a mais comum e é amplamente suportada por CIs de acionamento e bibliotecas de microcontroladores.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é o propósito de ter múltiplos pinos de cátodo comum (ex.: pinos 4, 6, 12, 17)?

R: Múltiplos pinos de cátodo ajudam a distribuir a corrente total de retorno de todos os segmentos acesos, reduzindo a densidade de corrente em qualquer pino único e trilho da PCB. Isto melhora a fiabilidade e pode auxiliar na dissipação de calor do chip LED. Eles estão internamente ligados, portanto, eletricamente são o mesmo nó.

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

R: Não. Deve sempre usar uma resistência limitadora de corrente em série com cada segmento. Ligar uma fonte de 5V diretamente ao ânodo (com o cátodo aterrado) tentaria drenar uma corrente muito grande, potencialmente destruindo o segmento LED e danificando o pino do microcontrolador.

P: O que significa "Razão de Correspondência de Intensidade Luminosa (IV-m) de 2:1"?

R: Isto especifica a razão máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo quando medido nas mesmas condições (IF=1mA). Uma razão de 2:1 significa que o segmento mais brilhante não será mais do que duas vezes mais brilhante que o mais fraco, garantindo uniformidade ao longo do dígito.

P: Como calculo a resistência limitadora de corrente apropriada?

R: Use a Lei de Ohm: R = (V_alimentação - VF) / IF. Por exemplo, com uma alimentação de 5V (V_alimentação), uma VF máxima de 2,6V, e uma IF desejada de 10mA (0,01A): R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Uma resistência padrão de 220 ou 270 Ohm seria adequada.

11. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Considere projetar um simples voltímetro digital que exibe 0-9,9V. O sistema usa um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) para medir a tensão. O firmware do microcontrolador lê o ADC, converte o valor para dois dígitos BCD (Decimal Codificado em Binário), e aciona dois displays LTS-3403LJG numa configuração multiplexada. Um display mostra a casa das dezenas (0-9) e o outro mostra a casa das unidades e o ponto decimal. Os cátodos comuns de cada display são ligados a pinos separados do microcontrolador configurados como sumidouros de dreno aberto/baixa saída. Os sete ânodos de segmento (A-G) e o ânodo do ponto decimal direito são ligados a outros pinos do microcontrolador através de resistências limitadoras de corrente individuais de 220 ohm, partilhadas entre ambos os displays. O firmware alterna rapidamente qual cátodo de display está aterrado enquanto envia o padrão de segmento para aquele dígito específico. Esta abordagem usa apenas 8 pinos para segmentos + 2 pinos para controlo de dígito = 10 pinos de I/O, em vez dos 16+ pinos necessários para acionamento estático. A tecnologia AlInGaP garante que a leitura seja brilhante e clara mesmo em ambientes bem iluminados.

12. Introdução ao Princípio Técnico

O LTS-3403LJG é baseado natecnologia de semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Este é um semicondutor composto III-V onde a energia da banda proibida--a diferença de energia entre a banda de valência e a banda de condução--pode ser ajustada alterando as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo. Para emissão verde, a banda proibida é projetada para ser aproximadamente 2,2-2,3 eletrão-volts (eV). Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do díodo é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). O comprimento de onda (λ) do fotão emitido é inversamente proporcional à energia da banda proibida (Eg), conforme descrito pela equação λ = hc/Eg (onde h é a constante de Planck e c é a velocidade da luz). A composição específica resulta em fotões com um comprimento de onda em torno de 571-572 nm, que o olho humano percebe como luz verde. O substrato não transparente de GaAs absorve alguma luz emitida, mas o design e os materiais ainda produzem alta eficiência e brilho.

13. Tendências Tecnológicas

A evolução dos displays de sete segmentos reflete os avanços na tecnologia LED. Os primeiros displays usavam GaAsP ou GaP, que tinham eficiência e gama de cores limitadas. O AlInGaP, introduzido na década de 1990, representou um grande salto, oferecendo alta eficiência e excelente saturação de cor no espectro vermelho-laranja-amarelo-verde. Para verde puro e azul, a tecnologia de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) tornou-se posteriormente dominante e é agora padrão também para LEDs brancos. As tendências atuais em displays numéricos incluem: uma mudança paraencapsulamentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD)para montagem automatizada, embora tipos de orifício passante como este permaneçam populares para prototipagem e certas indústrias; a integração deCIs de acionamento e controladoresdiretamente no módulo de display (displays inteligentes); o uso dematrizes de maior densidadepara displays alfanuméricos e de matriz de pontos substituindo unidades simples de sete segmentos em muitas aplicações; e um foco contínuo noaumento da eficiência (lúmens por watt)etensões de operação mais baixaspara atender a regulamentações de economia de energia e demandas de vida útil da bateria. Embora existam tecnologias mais recentes, displays baseados em AlInGaP como o LTS-3403LJG permanecem uma solução económica e altamente confiável para indicação numérica monocromática verde onde as suas características de desempenho específicas são ótimas.