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

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4301JR é um módulo de display LED alfanumérico de sete segmentos e um único dígito. Foi concebido para fornecer leituras numéricas nítidas e de alto contraste num formato compacto. O dispositivo utiliza a tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os seus chips emissores de luz, que são fabricados sobre um substrato transparente de GaAs. Esta combinação resulta na emissão característica "super vermelho". O display apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmentos brancas, melhorando o contraste e a legibilidade sob diversas condições de iluminação. A sua aplicação principal é em equipamentos eletrónicos onde é necessário um indicador numérico simples, fiável e brilhante, como em instrumentação, eletrónica de consumo e painéis de controlo industrial.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Altura do Dígito de 0,4 Polegadas (10,0 mm):Oferece um equilíbrio entre tamanho e visibilidade, sendo adequado para aplicações montadas em painel onde o espaço é uma consideração.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Proporciona uma aparência luminosa consistente e ininterrupta em cada segmento, melhorando a qualidade estética e a legibilidade.
• Baixo Requisito de Potência:Concebido para eficiência energética, tornando-o adequado para dispositivos alimentados a bateria ou de baixa potência.
• Alto Brilho e Alto Contraste:Os chips super vermelho AlInGaP proporcionam uma intensidade luminosa intensa, enquanto o design de face cinza/segmentos brancos maximiza o contraste para uma visualização fácil.
• Ângulo de Visão Ampla:Garante que o display permanece legível a partir de uma ampla gama de perspetivas, não apenas de frente.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:As unidades são classificadas de acordo com a sua saída de luz, permitindo uma correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplos dígitos.
• Embalagem Sem Chumbo (Conforme RoHS):Fabricado de acordo com os regulamentos ambientais que restringem substâncias perigosas.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Os LEDs oferecem uma longa vida operacional, resistência a choques e tempos de comutação rápidos em comparação com outras tecnologias de display.

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTS-4301JR denota especificamente uma configuração de cátodo comum com um ponto decimal à direita. O sufixo "JR" é crítico para identificar a colocação do ponto decimal. Trata-se de um display do tipo de emissão super vermelho AlInGaP.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva em Profundidade

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a perda de potência máxima permitida como calor para um único segmento. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Esta classificação é apenas para operação pulsada, não para acionamento DC contínuo.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a uma taxa de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = ~5,2 mA.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para gamas de temperatura industrial.
• Condição de Soldadura:A soldadura por onda ou por refluxo deve ser realizada com o ponto de soldadura pelo menos 1/16 de polegada (≈1,6 mm) abaixo do plano de assento do corpo do display. A temperatura de pico recomendada é de 260°C durante no máximo 3 segundos para evitar danos térmicos na embalagem plástica e nas ligações internas.

2.2 Características Elétricas e Óticas (Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200-520 µcd a I_F=1mA. Esta ampla gama indica que o dispositivo é classificado. A intensidade luminosa é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta fotópica (olho humano) (CIE). Aplica-se uma tolerância de ±15%.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):639 nm (típico) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência ótica emitida é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano, definindo a cor "super vermelho". A tolerância é de ±1 nm.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (típico) a I_F=20mA. Especifica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,0V (Mín), 2,6V (Típ), com uma tolerância de ±0,1V a I_F=20mA. O design do circuito deve ter em conta esta gama para garantir uma regulação de corrente adequada.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (Máx) a V_R=5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; a operação contínua em polarização reversa é proibida.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 (Máx). Numa configuração com múltiplos dígitos, o segmento mais brilhante não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante do que o segmento mais fraco dentro de uma área de luz semelhante, garantindo uniformidade.
• Interferência (Crosstalk):≤ 2,5%. Refere-se à emissão de luz indesejada de um segmento que deveria estar desligado, causada por fuga elétrica ou acoplamento ótico.

3. Explicação do Sistema de Classificação

O LTS-4301JR emprega um sistema de classificação principalmente paraIntensidade Luminosa. Como indicado pela gama típica de I_Vde 200-520 µcd, os displays são classificados em diferentes lotes com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (1mA). Isto permite aos designers selecionar displays do mesmo lote de intensidade ao montar unidades com múltiplos dígitos, prevenindo diferenças de brilho notáveis entre dígitos. A ficha técnica aconselha a escolha de displays do mesmo lote para "evitar problemas de irregularidade de tonalidade", o que neste contexto se refere à uniformidade de brilho e não a uma mudança de cor, uma vez que o comprimento de onda dominante é rigidamente controlado (±1 nm).

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas que normalmente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento, tipicamente numa relação sublinear. Operar acima da corrente contínua recomendada leva a uma queda de eficiência (droop) e a uma vida útil reduzida.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Ilustra a característica I-V do díodo, crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra o efeito de extinção térmica, onde a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto sublinha a importância da gestão térmica e da redução da corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a potência relativa emitida através dos comprimentos de onda, centrada em torno de 631-639 nm com uma largura de banda de ~20 nm.

Estas curvas são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão e para otimizar o circuito de acionamento para desempenho e longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O display está em conformidade com o contorno padrão DIP (Dual In-line Package) de 10 pinos e um dígito. Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões lineares estão em milímetros (mm).
• A tolerância geral é de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de desvio da ponta do pino é de ±0,4 mm.
• Tolerâncias de defeito na face do display: material estranho ≤ 10 mils (0,254 mm), contaminação de tinta ≤ 20 mils (0,508 mm), bolhas nos segmentos ≤ 10 mils.
• A curvatura do refletor deve ser ≤ 1% do seu comprimento.
• O diâmetro recomendado do orifício na PCB para os pinos é de 0,9 mm para garantir um encaixe adequado.

5.2 Ligação dos Pinos e Polaridade

O LTS-4301JR é um dispositivo decátodo comum. Tem dois pinos de cátodo comum (Pino 3 e Pino 8), que devem ser ligados ao terra (ou ao driver do lado negativo). Os ânodos para os segmentos A-G e o ponto decimal (D.P.) estão em pinos separados (Pinos 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). O Pino 6 é especificamente para o ânodo do ponto decimal à direita. Um pino está marcado como "Sem Ligação" (N/C). O diagrama do circuito interno mostra cada LED de segmento e o LED do ponto decimal com os seus ânodos ligados a pinos individuais e os seus cátodos ligados em conjunto aos pinos comuns.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Processo de Soldadura

A classificação absoluta máxima especifica uma condição de soldadura de 260°C durante 3 segundos, medida 1/16" abaixo do plano de assento. Isto é compatível com a soldadura por onda padrão e muitos perfis de refluxo. Deve-se ter cuidado para evitar a transferência excessiva de calor para o corpo plástico, o que pode causar deformação ou danos internos.

6.2 Condições de Armazenamento

Para prevenir a oxidação dos pinos e a absorção de humidade (preocupações MSL), as seguintes condições de armazenamento são recomendadas para o display LED na sua embalagem original:

• Temperatura:5°C a 30°C.
• Humidade Relativa:Abaixo de 60% RH.

Se o saco de barreira à humidade for aberto ou o produto for armazenado fora destas condições por mais de 6 meses, recomenda-se um tratamento térmico (bake-out) a 60°C durante 48 horas antes da montagem, que deve ser concluída dentro de uma semana após o tratamento térmico.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display destina-se a "equipamentos eletrónicos comuns", como equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. É adequado para qualquer aplicação que requeira uma leitura numérica única, brilhante e fiável: multímetros digitais, relógios, temporizadores, medidores de painel, controlos de aparelhos e equipamentos de teste.

7.2 Notas de Design Críticas (Avisos)

• Design do Circuito de Acionamento:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante em vez de tensão constante para garantir brilho consistente e proteger os LEDs. O circuito deve ser projetado para acomodar toda a gama de V_F(2,0V a 2,6V).
• Limitação de Corrente:A corrente de operação segura deve ser selecionada com base na temperatura ambiente máxima, aplicando o fator de redução de 0,33 mA/°C acima de 25°C.
• Proteção:O circuito deve incluir proteção contra tensões reversas e picos de tensão transitórios durante os ciclos de energia para prevenir danos.
• Gestão Térmica:Evite operar a correntes ou temperaturas ambientes superiores às classificadas, pois isto causa uma degradação severa da saída de luz e falha prematura.
• Manuseamento Mecânico:Não aplique força anormal ao corpo do display durante a montagem. Se for aplicado um filme decorativo ou filtro com adesivo sensível à pressão, evite que este pressione diretamente a face do display, pois pode ocorrer deslocamento.
• Montagens com Múltiplos Dígitos:Utilize sempre displays do mesmo lote de intensidade luminosa para garantir uma aparência uniforme.
• Ambiental:Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos para prevenir a condensação no display.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTS-4301JR são a sua utilização da tecnologiaAlInGaPe a sua cor específicasuper vermelho. Comparado com as tecnologias de LED mais antigas como GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento. O "super vermelho" (631-639 nm) é uma cor vermelha distinta e saturada. O design de face cinza/segmentos brancos proporciona uma alta taxa de contraste mesmo quando o LED está desligado, melhorando a estética geral. A sua categorização por intensidade luminosa é uma característica chave para aplicações profissionais que requerem consistência.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com uma fonte de 5V e uma simples resistência?

R: Sim, mas é necessário um cálculo cuidadoso. Usando a V_Fmáxima de 2,6V e uma I_Fdesejada de 20mA, o valor da resistência em série seria R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ω. No entanto, deve verificar a dissipação de potência na resistência e garantir que a corrente não excede o limite reduzido para a sua temperatura de operação.

P: Por que é recomendado o acionamento por corrente constante?

R: O brilho do LED é uma função da corrente, não da tensão. A tensão direta (V_F) tem uma tolerância e varia com a temperatura. Uma fonte de corrente constante garante que a intensidade luminosa desejada é mantida independentemente destas variações, levando a um desempenho consistente e a uma vida mais longa.

P: O que significa "cátodo comum" para a minha interface com o microcontrolador?

R: Para um display de cátodo comum, os pinos comuns são ligados ao terra. Os pinos do microcontrolador (ou do CI driver) devem fornecer corrente para os pinos de ânodo individuais dos segmentos para os ligar. Isto tipicamente requer sinais ativos em nível alto do driver.

P: A corrente de pico é 90mA, posso usar isso para um display mais brilhante?

R: Não. A classificação de 90mA é estritamente para pulsos muito curtos (largura de 0,1ms) a um baixo ciclo de trabalho (1/10 ou 10%). Usar esta corrente continuamente destruirá o LED. Projete sempre para a classificação de corrente direta contínua (25mA a 25°C, reduzida com a temperatura).

10. Caso Prático de Design e Utilização

Caso: Projetar uma Leitura de Voltímetro de Um Dígito.

Um designer está a criar um voltímetro simples de 0-9V com um display de um dígito para indicação grosseira. Seleciona o LTS-4301JR pelo seu brilho e clareza. O circuito utiliza um microcontrolador com um ADC para medir a tensão. Os pinos de I/O do microcontrolador não podem fornecer corrente suficiente, por isso é utilizado um CI driver de LED dedicado (por exemplo, um decodificador/driver de 7 segmentos com saídas de corrente constante). O designer define a corrente constante do driver para 15 mA por segmento, fornecendo brilho amplo enquanto se mantém bem dentro da classificação de 25mA à temperatura ambiente, permitindo margem para ambientes mais quentes. Os pinos de cátodo comum são ligados ao terra do driver. O designer especifica unidades LTS-4301JR do mesmo lote de intensidade (por exemplo, 400-450 µcd) para o departamento de compras para garantir brilho uniforme. Uma resistência limitadora de corrente não é necessária, pois o CI driver fornece regulação. O layout da PCB coloca os orifícios para os pinos do display no diâmetro recomendado de 0,9 mm.

11. Introdução ao Princípio de Operação

O LTS-4301JR baseia-se no princípio da eletroluminescência de uma junção P-N semicondutora. Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de condução do díodo (≈2,0-2,6V) é aplicada, os eletrões da região n-type de AlInGaP recombinam-se com as lacunas da região p-type na camada ativa. Este evento de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, luz vermelha em torno de 631-639 nm. O substrato transparente de GaAs permite que mais desta luz gerada escape, aumentando a eficiência externa. Cada segmento da forma '7' contém um ou mais destes minúsculos chips de LED ligados em paralelo.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia de LED AlInGaP representa um avanço significativo em relação aos materiais de LED vermelho mais antigos, como o GaAsP. Proporciona uma eficácia luminosa superior, o que significa mais saída de luz por watt elétrico de entrada, e melhor estabilidade térmica. A tendência nos componentes de display é para maior eficiência, menor consumo de energia e maior integração. Embora os displays discretos de 7 segmentos como o LTS-4301JR permaneçam vitais para aplicações específicas que requerem simplicidade, robustez e visibilidade direta, muitos novos designs estão a migrar para displays LED de matriz de pontos integrados ou OLEDs para flexibilidade gráfica. No entanto, para leituras numéricas dedicadas onde o custo, o brilho e a fiabilidade são primordiais, os displays de um dígito AlInGaP continuam a ser uma solução preferida e tecnologicamente madura.