Ficha Técnica do Display LED LTS-3861JG - Dígito de 0,3 Polegadas - Verde (AlInGaP) - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-3861JG é um módulo de display alfanumérico compacto, de um dígito e sete segmentos, projetado para aplicações que requerem indicação numérica clara, brilhante e com baixo consumo de energia. A sua função principal é fornecer uma leitura digital altamente legível. A tecnologia central utiliza o material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips dos díodos emissores de luz (LED). O AlInGaP é reconhecido pela sua alta eficiência e excelente desempenho luminoso no espectro de comprimentos de onda do âmbar ao verde. Este dispositivo específico emite uma luz verde, oferecendo um bom equilíbrio entre visibilidade e conforto visual. O display apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmentos brancas, o que melhora o contraste e a legibilidade quando os segmentos estão iluminados ou apagados. É categorizado com base na intensidade luminosa, permitindo a classificação e consistência no brilho entre lotes de produção. O dispositivo é construído numa configuração de ânodo comum, simplificando o design do circuito para aplicações de multiplexagem.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. A intensidade luminosa média (Iv) é especificada com um valor típico de 800 µcd a uma corrente direta (IF) de 1 mA, com um mínimo de 320 µcd. Este parâmetro define o brilho percebido. O comprimento de onda dominante (λd) é de 572 nm, posicionando a emissão firmemente na região verde do espectro visível. O comprimento de onda de pico de emissão (λp) é de 571 nm, e a meia-largura espectral (Δλ) é de 15 nm, indicando uma cor relativamente pura com dispersão espectral mínima. A relação de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada com um máximo de 2:1, garantindo uniformidade de brilho ao longo do dígito para uma aparência consistente.

2.2 Características Elétricas e Térmicas

Os parâmetros elétricos definem os limites de operação e os requisitos de energia. As especificações absolutas máximas são críticas para uma operação confiável: a dissipação de potência por segmento não deve exceder 70 mW. A corrente direta contínua por segmento é classificada em 25 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,33 mA/°C para temperaturas ambientes acima de 25°C. É permitida uma corrente direta de pico de 60 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). A tensão direta (VF) por segmento tem um valor típico de 2,6 V a IF=20 mA, com um máximo de 2,6 V. A tensão reversa nominal é de 5 V, e a corrente reversa (IR) é no máximo de 100 µA a VR=5V. O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação e armazenamento de -35°C a +85°C.

3. Explicação do Sistema de Classificação

A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo é \"categorizado por intensidade luminosa.\" Isto implica um processo de classificação ou triagem pós-fabricação. Os LEDs naturalmente apresentam variações na saída devido a diferenças microscópicas na epitaxia do semicondutor. Para garantir consistência ao utilizador final, os fabricantes medem a intensidade luminosa de cada unidade e classificam-nas em diferentes categorias com base em faixas de intensidade pré-definidas (por exemplo, categoria de alto brilho, categoria padrão). Isto permite aos designers selecionar componentes com níveis mínimos de brilho garantidos para a sua aplicação, evitando discrepâncias de brilho notáveis quando múltiplos displays são usados lado a lado. Embora os códigos de categoria específicos não sejam detalhados neste documento, a prática garante um desempenho previsível.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto da ficha técnica fornecido faça referência a \"Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas,\" os gráficos específicos não estão incluídos no texto. Tipicamente, tais curvas para um display LED incluiriam vários gráficos-chave. A curva Corrente Direta vs. Tensão Direta (I-V) mostra a relação não linear, crucial para projetar circuitos limitadores de corrente. A curva Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, frequentemente mostrando uma região de linearidade antes da queda de eficiência. A curva Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente é vital para compreender a redução de brilho a altas temperaturas, informando decisões de gestão térmica. A curva de Distribuição Espectral de Potência confirmaria visualmente os comprimentos de onda dominante e de pico, mostrando a banda de emissão estreita característica dos LEDs AlInGaP.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LTS-3861JG é apresentado com um desenho detalhado das dimensões da embalagem (referenciado, mas não totalmente detalhado no texto). As especificações mecânicas principais incluem uma altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm). As dimensões gerais da embalagem, o espaçamento dos terminais e o plano de assentamento são definidos em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. A construção física aloja os chips LED AlInGaP num substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs) dentro de uma embalagem plástica. A face cinza com segmentos brancos proporciona a aparência quando não iluminada. A configuração dos pinos é claramente definida para o encapsulamento de 10 pinos.

6. Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 10 pinos. Os pinos 1 e 6 estão ambos ligados ao ÂNODO COMUM. Este design de duplo ânodo ajuda na distribuição de corrente e pode auxiliar no layout da PCB. Os pinos restantes são cátodos individuais para cada segmento: Pino 2 (Cátodo F), Pino 3 (Cátodo G), Pino 4 (Cátodo E), Pino 5 (Cátodo D), Pino 7 (Cátodo D.P. para o ponto decimal), Pino 8 (Cátodo C), Pino 9 (Cátodo B) e Pino 10 (Cátodo A). O diagrama do circuito interno (referenciado) mostraria estes dez pinos ligados aos ânodos e cátodos dos oito LEDs (sete segmentos mais um ponto decimal) dispostos numa matriz de ânodo comum. Compreender este layout é essencial para projetar o circuito de acionamento correto, tipicamente envolvendo um microcontrolador com drivers de segmento ou um CI driver de display dedicado.

7. Diretrizes de Soldadura e Montagem

As especificações absolutas máximas incluem uma especificação crítica de soldadura: o dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de soldadura de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida a 1,6 mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma restrição padrão do perfil de soldadura por refluxo. Os designers devem garantir que o seu processo de montagem da PCB, seja por soldadura por onda ou por refluxo, cumpra este limite para evitar danos aos chips LED internos, ligações por fio ou à embalagem plástica. A exposição prolongada a altas temperaturas pode causar amarelecimento do plástico, degradação da epóxi ou falha das junções semicondutoras. A manipulação adequada para evitar descargas eletrostáticas (ESD) também está implícita, embora não explicitamente declarada, uma vez que os LEDs são geralmente sensíveis a picos de tensão.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-3861JG é adequado para uma vasta gama de dispositivos de baixa potência, portáteis e alimentados pela rede elétrica que requerem um display numérico de um único dígito. Aplicações comuns incluem: painéis de instrumentos (voltímetros, amperímetros, temporizadores), eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, máquinas de café), eletrónica de consumo (equipamento de áudio, carregadores), controlos industriais (displays de ponto de ajuste, unidades contadoras) e dispositivos médicos. O seu baixo requisito de corrente torna-o ideal para equipamentos alimentados por bateria.

8.2 Considerações de Design

Ao integrar este display, vários fatores devem ser considerados.Limitação de Corrente:Resistências limitadoras de corrente externas são obrigatórias para cada cátodo de segmento (ou um driver de corrente constante) para definir a corrente direta para um valor seguro (por exemplo, 10-20 mA para brilho total, 1-5 mA para menor potência). O valor da resistência é calculado usando R = (Tensão de Alimentação - VF) / IF.Multiplexagem:Para sistemas multi-dígitos, este display de ânodo comum é facilmente multiplexado. Um microcontrolador ativaria sequencialmente o ânodo comum de cada dígito através de um interruptor de transistor, enquanto envia o padrão de segmentos para esse dígito nas linhas de cátodo comum.Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a orientação final de montagem.Gestão Térmica:Embora de baixa potência, garanta que a temperatura ambiente permanece dentro das especificações, especialmente se estiver enclausurado.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

As principais vantagens diferenciadoras do LTS-3861JG derivam da sua tecnologia AlInGaP em comparação com tecnologias mais antigas, como os LEDs verdes padrão de GaP (Fosfeto de Gálio). O AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento, ou brilho equivalente a uma corrente mais baixa, estendendo a vida útil da bateria. A pureza da cor (largura espectral estreita) também é superior. Comparado com displays de dígitos maiores, o tamanho de 0,3 polegadas oferece uma pegada compacta. O design de ânodo comum é mais comum e muitas vezes mais fácil de interfacear com portas padrão de microcontrolador configuradas como sumidouros de corrente. A categorização por intensidade luminosa proporciona uma vantagem sobre peças não classificadas, garantindo consistência de brilho.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Que valor de resistência devo usar para uma alimentação de 5V e 10 mA por segmento?

R: Usando o VF típico de 2,6V: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Uma resistência padrão de 220 Ohm ou 270 Ohm seria adequada.

P: Posso acioná-lo diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?

R: Não é recomendado fornecer/consumir a corrente total do segmento (até 25 mA) diretamente da maioria dos pinos de MCU, que muitas vezes estão limitados a 20 mA de máximo absoluto por pino e menos para operação contínua. Use um transistor ou um CI driver dedicado (por exemplo, registo de deslocamento 74HC595 com resistências limitadoras de corrente, ou um driver LED de corrente constante).

P: Por que existem dois pinos de ânodo comum (1 e 6)?

R: Isto auxilia no layout da PCB ao fornecer dois pontos de ligação para o ânodo comum, permitindo uma melhor distribuição de energia e um roteamento mais fácil dos traços, especialmente quando o display é colocado sobre outros componentes.

P: Como é que a temperatura afeta o brilho?

R: A intensidade luminosa do LED tipicamente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. O derating da corrente contínua (0,33 mA/°C acima de 25°C) é um indicador. Para um controlo preciso do brilho em função da temperatura, pode ser necessário feedback ou compensação.

11. Caso Prático de Design e Utilização

Considere projetar um temporizador digital simples usando um microcontrolador. O LTS-3861JG exibiria o dígito dos segundos (0-9). As portas de I/O do MCU seriam configuradas: um pino para controlar um transistor PNP que liga o ânodo comum ao Vcc, e outros 7 pinos (cada um com uma resistência em série de 220 ohm) ligados aos cátodos A-G. O firmware conteria uma tabela de pesquisa convertendo números de 0-9 para o padrão de 7 segmentos correspondente (por exemplo, '0' = 0b00111111). Ele ativaria o ânodo, enviaria o padrão, aguardaria o intervalo de multiplexagem e, em seguida, desativaria o ânodo. Esta abordagem minimiza o uso de pinos. O baixo consumo de energia permite que o temporizador funcione por longos períodos com uma pequena bateria. O alto contraste e o amplo ângulo de visão garantem que a hora seja legível a partir de várias posições.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-3861JG é baseado na tecnologia de iluminação de estado sólido. Cada segmento contém um ou mais chips LED AlInGaP. Um LED é um díodo semicondutor. Quando polarizado diretamente (tensão positiva no ânodo em relação ao cátodo), os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa onde se recombinam. No AlInGaP, esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz) com um comprimento de onda determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. A composição específica da liga de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto é projetada para produzir luz verde em torno de 572 nm. O substrato não transparente de GaAs absorve qualquer luz emitida para baixo, melhorando o contraste. A luz é então moldada e emitida através da lente de epóxi da embalagem, formando a forma reconhecível do segmento.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora o AlInGaP tenha sido um avanço significativo para LEDs vermelhos, laranja, âmbar e verdes, o panorama para emissores verdes evoluiu. Para luz verde de muito alta eficiência, os LEDs baseados em Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) são agora dominantes, especialmente no espectro do verde puro ao azul. No entanto, o AlInGaP permanece altamente competitivo na região âmbar-verde devido ao seu excelente desempenho e estabilidade. A tendência nos displays é para maior densidade, capacidade de cor total e integração. Displays de sete segmentos de um dígito, como o LTS-3861JG, representam uma solução madura e económica para aplicações onde apenas informação numérica é necessária. As suas vantagens são simplicidade, robustez, baixo custo e extrema facilidade de interface em comparação com módulos mais complexos de matriz de pontos ou OLED/LCD gráficos. Eles continuam a ser amplamente utilizados em aplicações onde estes atributos são mais importantes do que a capacidade gráfica.