Ficha Técnica do Display LED LTS-3861JE - Dígito de 0,3 Polegadas - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3861JE é um módulo de display de sete segmentos e um único dígito de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem leitura numérica clara. Seu componente principal é um material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), responsável pela sua característica emissão vermelha brilhante. O dispositivo possui uma face cinza claro com marcações de segmentos brancas, proporcionando excelente contraste para melhor legibilidade. Com uma altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm), oferece uma solução de display compacta e facilmente legível, adequada para uma ampla gama de equipamentos eletrónicos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display é projetado para confiabilidade e eficiência. As principais vantagens incluem baixo consumo de energia, alta luminosidade e um amplo ângulo de visão, garantindo desempenho consistente de várias perspectivas. Utiliza tecnologia LED de estado sólido, que oferece longevidade superior e resistência a choques em comparação com tecnologias de display mais antigas, como incandescentes ou fluorescentes a vácuo. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, permitindo correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplos dígitos. Seus principais mercados-alvo incluem painéis de controle industrial, equipamentos de teste e medição, eletrodomésticos e instrumentação onde é necessária indicação numérica clara e confiável.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do LTS-3861JE é definido por um conjunto de parâmetros elétricos e ópticos medidos em condições padrão (Ta=25°C). Compreender estes parâmetros é crucial para o correto dimensionamento do circuito e para garantir a confiabilidade a longo prazo.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não se destinam à operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um único segmento iluminado.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, tipicamente especificada em condições como ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1 ms, usada para multiplexação ou sobrecarga breve.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a uma taxa de 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode danificar a junção do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldagem:Máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento do componente.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 320 μcd (mín) a 800 μcd (típ) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Isto mede o brilho percebido pelo olho humano.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):Tipicamente 632 nm em I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 624 nm em I_F=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 20 nm. Isto indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):Tipicamente 2,6 V (máx 2,6V) em I_F=20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando em condução.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 μA a uma tensão reversa (V_R) de 5V.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Máximo de 2:1. Isto especifica a variação máxima de brilho permitida entre diferentes segmentos do mesmo dispositivo em I_F=1mA, garantindo aparência uniforme.

3. Explicação do Sistema de Categorização (Binning)

O LTS-3861JE emprega um sistema de categorização para intensidade luminosa. Isto significa que os dispositivos são testados e classificados em categorias específicas com base na sua saída de luz medida numa corrente de teste padrão (tipicamente 1mA ou 20mA). Isto permite que os projetistas selecionem displays com níveis de brilho consistentes, o que é crítico para displays de múltiplos dígitos onde uma iluminação irregular seria visualmente desagradável. Embora os códigos específicos das categorias não sejam detalhados nesta ficha técnica, a prática garante que todos os segmentos dentro de um display e entre múltiplos displays num sistema tenham desempenho muito semelhante.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas típicas de características elétricas/ópticas. Estes gráficos são essenciais para entender o comportamento do dispositivo além dos dados pontuais das tabelas.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a tensão nos seus terminais. É não linear, exibindo uma tensão de limiar (cerca de 2V para o vermelho AlInGaP) abaixo da qual muito pouca corrente flui. Acima deste limiar, a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão. Esta característica torna necessário o uso de um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante em série com o LED para evitar fuga térmica e destruição.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz (em milicandelas ou microcandelas) varia com a corrente de acionamento. Geralmente, a intensidade luminosa aumenta com a corrente, mas a relação pode não ser perfeitamente linear, especialmente em correntes mais altas onde a eficiência pode cair devido a efeitos de aquecimento.

4.3 Dependência da Temperatura

Embora não explicitamente representado aqui, a redução da corrente direta contínua (0,28 mA/°C) indica uma forte dependência da temperatura. A tensão direta do LED tipicamente diminui com o aumento da temperatura, enquanto a eficiência luminosa também diminui. Uma gestão térmica adequada na aplicação é vital para manter o desempenho e a longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LTS-3861JE vem num encapsulamento padrão de 10 pinos para um dígito. Todas as dimensões críticas, como altura total, largura, tamanho da janela do dígito e espaçamento dos pinos, são fornecidas num desenho detalhado. As tolerâncias para estas dimensões são tipicamente ±0,25 mm (0,01 polegada), salvo indicação em contrário. Esta informação é crucial para o design da área de montagem na PCB e para garantir o encaixe adequado dentro do invólucro do produto final.

5.2 Ligação dos Pinos e Polaridade

O dispositivo possui uma configuração de ânodo comum. Isto significa que os ânodos (terminais positivos) de todos os segmentos LED estão conectados internamente a pinos comuns (Pino 1 e Pino 6). Os cátodos (terminais negativos) de cada segmento (A, B, C, D, E, F, G e Ponto Decimal DP) são trazidos para pinos individuais (Pinos 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10). Para iluminar um segmento, o(s) pino(s) de ânodo comum deve(m) ser conectado(s) a uma fonte de tensão superior à tensão direta do LED, e o pino de cátodo correspondente deve ser conectado ao terra (ou a uma tensão mais baixa) através de um resistor limitador de corrente.

5.3 Diagrama de Circuito Interno

A ficha técnica inclui um diagrama de circuito interno que confirma visualmente a arquitetura de ânodo comum. Ele mostra a interligação dos dez pinos com os ânodos e cátodos dos sete segmentos principais (A-G) e do ponto decimal (DP). Este diagrama é uma referência inestimável para resolução de problemas e compreensão do layout elétrico.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A especificação máxima absoluta para soldagem é claramente indicada: uma temperatura de pico de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida num ponto a 1,6mm abaixo do corpo do encapsulamento. Isto é compatível com perfis padrão de soldagem por refluxo sem chumbo. É crítico respeitar estes limites para evitar danos aos chips LED internos, às ligações de fio ou ao material plástico do encapsulamento. A exposição prolongada a altas temperaturas pode causar amarelamento da lente, delaminação ou aumento da tensão direta. As condições de armazenamento recomendadas estão dentro da faixa de temperatura especificada de -35°C a +105°C num ambiente seco para evitar absorção de humidade.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum para um display de ânodo comum como o LTS-3861JE é a multiplexação, especialmente quando são usados múltiplos dígitos. Um microcontrolador ativa sequencialmente o ânodo comum de cada dígito enquanto envia o padrão de segmentos para aquele dígito nas linhas de cátodo. Isto reduz significativamente o número de pinos de I/O necessários. Cada linha de cátodo deve ter um resistor limitador de corrente em série. O valor do resistor é calculado usando a fórmula: R = (V_fonte- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED (ex.: 2,6V) e I_Fé a corrente direta desejada (ex.: 10-20 mA).

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente ou um driver de corrente constante. Conectar o LED diretamente a uma fonte de tensão causará fluxo de corrente excessivo e falha imediata.
• Dissipação de Calor:Embora a dissipação de potência por segmento seja baixa, em aplicações multiplexadas com correntes de pico altas, garanta que a potência média e a redução por temperatura sejam respeitadas.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a direção principal de visualização durante o projeto mecânico para maximizar o contraste e a legibilidade.
• Proteção contra ESD:LEDs AlInGaP podem ser sensíveis a descargas eletrostáticas (ESD). Implemente precauções padrão de manuseio contra ESD durante a montagem.

8. Comparação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas de LED vermelho, como o Fosfeto de Arsênio e Gálio (GaAsP), o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays mais brilhantes com a mesma corrente, ou brilho similar com menor potência. Também proporciona melhor pureza de cor (um vermelho mais saturado) e estabilidade com a temperatura e ao longo do tempo. Comparado com displays de emissão lateral ou matriz de pontos, o formato de sete segmentos é otimizado para exibição numérica e de caracteres alfanuméricos limitados com complexidade mínima de acionamento.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a finalidade dos dois pinos de ânodo comum (Pino 1 e Pino 6)?

R: Eles estão conectados internamente. Ter dois pinos ajuda a distribuir a corrente total do ânodo (que pode ser a soma das correntes de vários segmentos acesos) e melhora a estabilidade mecânica na PCB.

P: Posso acionar este display com um microcontrolador de 3,3V sem um conversor de nível?

R: Possivelmente, mas deve verificar a tensão direta. Com uma V_Ftípica de 2,6V, a queda de tensão num resistor limitador seria de apenas 0,7V (3,3V - 2,6V). Para uma corrente de 10mA, isto requer um resistor muito pequeno (70 ohms). Pequenas variações na V_Fou na tensão da fonte podem causar grandes mudanças na corrente. Uma fonte de 5V é mais típica e oferece melhor margem para um controlo de corrente estável.

P: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu projeto?

R: Significa que pode encomendar dispositivos da mesma categoria de intensidade para garantir brilho uniforme em todos os dígitos do seu produto. Se a uniformidade não for crítica, pode receber displays de uma gama mais ampla de categorias.

10. Caso de Uso Prático

Caso: Projetando o Display de um Multímetro Digital:Um projetista está a criar um multímetro de 3,5 dígitos. Eles usariam quatro displays LTS-3861JE (três dígitos completos e um para o dígito "meio", tipicamente mostrando apenas os segmentos '1' e possivelmente outros). O microcontrolador multiplexaria os displays. A alta luminosidade e contraste garantem legibilidade em várias condições de iluminação. O baixo consumo de energia está alinhado com o objetivo de maximizar a vida útil da bateria num instrumento portátil. A categorização por intensidade luminosa é crítica aqui para evitar que um dígito apareça visivelmente mais escuro ou mais brilhante que os outros, o que prejudicaria a aparência profissional e a legibilidade do instrumento.

11. Princípio de Funcionamento

O LTS-3861JE baseia-se no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. O material ativo é o AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa onde se recombinam. Num semicondutor de banda proibida direta como o AlInGaP, esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, vermelho a aproximadamente 624-632 nm. O substrato de GaAs não transparente ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência geral de extração de luz do topo do dispositivo.

12. Tendências Tecnológicas

A tecnologia AlInGaP representa uma solução madura e altamente eficiente para LEDs vermelhos, laranjas e amarelos. As tendências atuais na tecnologia de display para tais indicadores incluem um contínuo impulso para maior eficiência (mais lúmens por watt) para permitir sistemas de menor potência. Há também desenvolvimento contínuo em encapsulamento para permitir fatores de forma ainda menores ou características de visualização diferentes. Embora não seja diretamente aplicável a este display segmentado, a indústria mais ampla de LED está a ver a integração da eletrónica de acionamento diretamente com o chip LED (ex.: em COB - Chip-on-Board ou pacotes integrados IC-LED), o que simplifica o design do sistema. Para displays de sete segmentos, a tecnologia central AlInGaP permanece a escolha dominante para aplicações vermelhas de alta luminosidade devido à sua confiabilidade e desempenho comprovados.