Ficha Técnica do Display LED LTS-4801JF - Dígito 0,4 Polegadas Laranja-Amarelo - Altura 10mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4801JF é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito, de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem indicação numérica clara e brilhante. A sua função principal é representar visualmente os dígitos de 0 a 9 e algumas letras utilizando segmentos de LED individualmente endereçáveis. O dispositivo foi concebido para fiabilidade e facilidade de integração em vários sistemas eletrónicos.

A aplicação principal deste display é em painéis de instrumentação, equipamentos de teste, controlos industriais, eletrodomésticos e qualquer dispositivo onde seja necessária uma leitura numérica compacta e altamente legível. O seu design prioriza a clareza e a longevidade, tornando-o adequado tanto para ambientes comerciais como industriais.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display oferece várias vantagens-chave que o diferenciam no mercado. Apresenta uma altura de dígito de 0,4 polegadas (10 mm), proporcionando um excelente equilíbrio entre tamanho e legibilidade. Os segmentos são contínuos e uniformes, garantindo uma aparência consistente e profissional quando iluminados. Um grande benefício é o seu baixo requisito de potência, tornando-o ideal para dispositivos alimentados por bateria ou energeticamente eficientes.

Além disso, oferece alto brilho e alto contraste, garantindo visibilidade mesmo em condições de boa iluminação. O amplo ângulo de visão permite que o display seja lido a partir de várias posições sem perda significativa de clareza. Construído com a fiabilidade do estado sólido, oferece uma longa vida operacional com manutenção mínima. O dispositivo também é categorizado por intensidade luminosa, proporcionando consistência nos níveis de brilho entre lotes de produção. O mercado-alvo inclui projetistas de dispositivos portáteis, medidores de painel, equipamentos médicos e painéis de instrumentos automóveis onde o espaço, o consumo de energia e a fiabilidade são fatores críticos.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros técnicos do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. O dispositivo utiliza material semicondutor de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma emissão laranja-amarela. O comprimento de onda de pico de emissão típico (λp) é de 611 nm quando alimentado por uma corrente direta (IF) de 20 mA. O comprimento de onda dominante (λd) é especificado em 605 nm, definindo a cor percebida. A meia-largura espectral (Δλ) é de 17 nm, indicando uma emissão de cor relativamente pura com dispersão espectral mínima.

A intensidade luminosa média (Iv) por segmento é um parâmetro-chave. Sob uma condição de teste padrão de IF=1mA, a intensidade varia de um mínimo de 200 μcd a um valor típico de 650 μcd. A relação de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada como um máximo de 2:1, garantindo um brilho uniforme ao longo do dígito para uma aparência coesa. A face cinza com segmentos brancos melhora o contraste quando os LEDs estão apagados, contribuindo para a excelente aparência do caráter mencionada nas características.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação do dispositivo. Os valores máximos absolutos não devem ser excedidos para evitar danos permanentes. A dissipação de potência máxima por segmento é de 70 mW. A corrente direta de pico por segmento é de 60 mA, mas isto só é permitido em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). A corrente direta contínua por segmento é classificada em 25 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta. A tensão reversa máxima por segmento é de 5 V.

Sob condições típicas de operação (Ta=25°C, IF=20mA), a tensão direta (Vf) por segmento varia de 2,05V a 2,6V. A corrente reversa (Ir) é no máximo de 100 μA quando uma tensão reversa (Vr) de 5V é aplicada. Estes parâmetros são cruciais para projetar o circuito limitador de corrente apropriado e garantir operação estável ao longo da vida útil do dispositivo.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C e uma faixa de temperatura de armazenamento de -35°C a +85°C. Esta ampla faixa torna-o adequado para aplicações em ambientes adversos. O derating da corrente direta contínua com a temperatura (0,33 mA/°C) é uma consideração de projeto crítica para evitar sobreaquecimento e garantir longevidade. A ficha técnica também especifica um perfil de temperatura de soldadura: o dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento. Seguir esta diretriz é essencial durante o processo de montagem do PCB para evitar danos térmicos aos chips de LED ou ao encapsulamento.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa". Isto refere-se a uma prática comum na fabricação de LEDs conhecida como binning. Devido a variações inerentes ao processo de fabricação de semicondutores, LEDs do mesmo lote de produção podem ter pequenas diferenças em parâmetros-chave como intensidade luminosa, tensão direta e comprimento de onda dominante.

Para garantir consistência para o utilizador final, os fabricantes medem estes parâmetros e classificam os LEDs em diferentes "bins". O LTS-4801JF é especificamente binned para intensidade luminosa (Iv). Isto significa que, dentro de uma única encomenda ou bobina, o brilho dos segmentos estará dentro de uma faixa predefinida e estreita (como sugerido pela relação de correspondência de 2:1). Isto elimina grandes variações de brilho entre diferentes unidades numa aplicação, o que é vital para displays multi-dígitos ou produtos onde a uniformidade visual é importante. A ficha técnica fornece os valores mín/típ/máx (200/650 μcd), mas códigos de bin específicos para agrupamentos mais apertados estariam tipicamente disponíveis do fabricante mediante solicitação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas características típicas para tal dispositivo seriam essenciais para uma análise de projeto aprofundada. Estas geralmente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É tipicamente não linear, com a eficiência a diminuir em correntes muito altas devido a efeitos de aquecimento. Os projetistas usam isto para selecionar um ponto de operação ideal que equilibre brilho com consumo de energia e vida útil.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Esta curva é vital para projetar o circuito de acionamento. Mostra a queda de tensão no LED para uma determinada corrente, confirmando as especificações Vf e ajudando a calcular a dissipação de potência.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico ilustra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Salienta a importância da gestão térmica, especialmente quando operando em correntes altas ou em temperaturas ambientes elevadas.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~611 nm e a forma do espectro de emissão, confirmando a pureza da cor indicada pela meia-largura espectral.

Estas curvas permitem aos engenheiros prever o desempenho em condições não padrão e otimizar os seus projetos para fiabilidade e eficiência.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

A construção física do dispositivo é definida pelas suas dimensões de encapsulamento. A ficha técnica inclui um desenho dimensional detalhado (todas as dimensões em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25mm, salvo indicação em contrário). As características principais incluem o comprimento, largura e altura total do encapsulamento, o espaçamento entre os pinos e a posição do ponto decimal (indicado como "Decimal à Direita" na descrição da peça).

O diagrama de ligação dos pinos é crucial para o layout correto do PCB. O LTS-4801JF é um dispositivo de ânodo comum. O diagrama do circuito interno mostra que todos os ânodos dos segmentos estão ligados internamente a dois pinos (pino 3 e pino 8, que são comuns). Os cátodos de cada segmento (A, B, C, D, E, F, G e o Ponto Decimal) são trazidos para pinos individuais (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10 respetivamente). O pino 6 é especificamente para o cátodo do ponto decimal. Esta configuração requer um circuito de acionamento de sink de corrente, onde o(s) ânodo(s) comum(ns) são ligados a uma tensão de alimentação positiva, e os cátodos dos segmentos individuais são puxados para baixo (ligados ao terra) através de resistências limitadoras de corrente para os ligar.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação adequada durante a montagem é crítica. O valor máximo absoluto especifica a condição de soldadura: o dispositivo pode suportar uma temperatura de 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Este é um perfil padrão de soldadura por refluxo. É imperativo seguir esta diretriz para evitar choque térmico, que pode danificar as ligações internas dos fios, degradar o chip de LED ou delaminar o encapsulamento.

As recomendações gerais incluem: usar um forno de refluxo controlado com um perfil de temperatura validado; evitar soldadura manual diretamente nos pinos do dispositivo, se possível; garantir que o PCB esteja limpo e livre de contaminantes; e seguir as precauções padrão de ESD (Descarga Eletrostática) durante a manipulação, pois os LEDs são sensíveis à eletricidade estática. Para armazenamento, a faixa especificada é de -35°C a +85°C num ambiente seco e antiestático.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

O número de peça base é LTS-4801JF. O sufixo "JF" pode indicar características específicas como cor (laranja-amarelo) e tipo de encapsulamento. Embora não detalhado neste excerto, a embalagem típica para tais componentes seria em fita antiestática e bobina, adequada para máquinas de montagem pick-and-place automatizadas. A quantidade por bobina (ex., 1000 peças, 2000 peças) seria definida pelo fabricante. Para encomendar, os engenheiros devem especificar o número de peça completo. Se o fabricante oferecer diferentes bins para intensidade luminosa ou tensão direta, códigos de bin adicionais podem ser anexados ao número da peça (ex., LTS-4801JF-XXX). É essencial consultar o guia completo do produto do fabricante ou o distribuidor para as opções completas de encomenda e especificações de embalagem.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-4801JF é ideal para qualquer aplicação que requeira um único dígito altamente legível. Usos comuns incluem: medidores de painel para tensão, corrente ou temperatura; displays de temporizador e contador; placares; painéis de controlo de eletrodomésticos (ex., fornos, micro-ondas); equipamentos de teste e medição; e indicadores de estado em maquinaria industrial. O seu baixo consumo de energia torna-o um candidato para dispositivos portáteis alimentados por bateria.

8.2 Considerações de Projeto e Circuitaria

Ao projetar com este display, vários fatores devem ser considerados. Primeiro, uma resistência limitadora de corrente apropriada deve ser calculada para cada segmento (ou uma única resistência no ânodo comum se um brilho uniforme for aceitável) com base na corrente direta desejada (ex., 10-20 mA) e na tensão de alimentação. A fórmula é R = (V_alimentação - Vf_LED) / I_LED. Usar o Vf máximo (2,6V) garante que a resistência não seja subdimensionada.

Em segundo lugar, o circuito de acionamento deve ser capaz de sink da corrente total para todos os segmentos iluminados. Se todos os segmentos mais o ponto decimal estiverem ligados (exibindo o dígito '8.'), o pino do ânodo comum deve fornecer até 9 * I_LED. O CI de acionamento (como um pino GPIO de um microcontrolador ou um driver de display dedicado) deve ter capacidade de sink de corrente suficiente para os pinos do cátodo. Multiplexagem não é necessária para um único dígito, mas para projetos multi-dígitos usando displays semelhantes, um esquema de multiplexagem seria necessário para controlar múltiplos dígitos com menos pinos de I/O. A dissipação de calor deve ser considerada se operar perto da corrente contínua máxima, especialmente em temperaturas ambientes elevadas.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como displays incandescentes ou fluorescentes a vácuo (VFDs), o LTS-4801JF oferece vantagens significativas: consumo de energia muito mais baixo, vida útil mais longa (fiabilidade do estado sólido), tempo de resposta mais rápido e maior resistência a choques e vibrações. Comparado com outras tecnologias de LED, o uso de material AlInGaP proporciona alta eficiência e excelente estabilidade de cor para cores vermelhas, laranjas e amarelas, muitas vezes com melhor desempenho em ambientes de alta temperatura do que alguns materiais de LED anteriores.

Dentro da categoria de displays de sete segmentos, os seus principais diferenciadores são a altura específica do dígito de 0,4 polegadas, a cor laranja-amarela, a configuração de ânodo comum, a inclusão de um ponto decimal à direita e a sua categorização para consistência de intensidade luminosa. Os projetistas comparariam-no com outros tamanhos (0,3", 0,5", 0,56"), cores (vermelho, verde, azul), configurações (cátodo comum) e graus de brilho para selecionar a peça ideal para a sua aplicação.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a finalidade dos dois pinos de ânodo comum (3 e 8)?

R: Eles estão ligados internamente. Ter dois pinos ajuda a distribuir a corrente total do ânodo, reduz a densidade de corrente num único pino, melhora a fiabilidade e pode auxiliar no layout do PCB para o roteamento de energia.

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

R: Não. Deve usar uma resistência limitadora de corrente em série com o cátodo de cada segmento. Ligar diretamente provavelmente excederia a corrente direta máxima e destruiria o segmento de LED. Calcule o valor da resistência com base na sua tensão de alimentação (ex., 5V), na tensão direta do LED (~2,6V) e na sua corrente desejada (ex., 15 mA).

P: O que significa "relação de correspondência de intensidade luminosa 2:1"?

R: Significa que o segmento mais fraco num dispositivo não será menos de metade do brilho do segmento mais brilhante sob as mesmas condições de teste. Isto garante uniformidade visual ao longo do dígito.

P: Como interpreto o derating da corrente direta?

R: A classificação de corrente direta contínua de 25 mA é válida a 25°C ambiente. Para cada grau Celsius acima de 25°C, deve reduzir a corrente contínua máxima permitida em 0,33 mA para evitar sobreaquecimento. Por exemplo, a 50°C ambiente, a corrente máxima seria 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.

11. Exemplo Prático de Projeto e Utilização

Considere projetar um termómetro digital simples alimentado por bateria que exibe a temperatura com uma casa decimal. O microcontrolador lê um sensor de temperatura, processa os dados e precisa de acionar um display de um dígito para o número inteiro e um ponto decimal. O LTS-4801JF é uma escolha adequada.

Os passos do projeto incluiriam: 1) Atribuir pinos GPIO do microcontrolador a cada cátodo de segmento (A-G) e ao cátodo do ponto decimal (DP). 2) Ligar os dois pinos de ânodo comum (3 & 8) ao barramento positivo de alimentação (ex., 3,3V ou 5V) através de uma única resistência limitadora de corrente se um brilho uniforme for aceitável, ou resistências individuais por segmento para controlo preciso. 3) Calcular o valor da resistência. Para uma alimentação de 3,3V, corrente alvo de 10mA e Vf de 2,6V: R = (3,3V - 2,6V) / 0,01A = 70 Ohms. Uma resistência padrão de 68 ou 75 Ohm seria usada. 4) Escrever firmware para converter o valor de temperatura (ex., "25,7") no padrão correto de ativação de segmentos para exibir "5" e iluminar o ponto decimal. O ânodo comum está sempre alimentado, e o microcontrolador faz sink de corrente para o terra nos cátodos correspondentes aos segmentos necessários para formar o dígito "5" (segmentos A, C, D, F, G) e no cátodo DP.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-4801JF é baseado na tecnologia de Diodo Emissor de Luz (LED). Um LED é um díodo semicondutor de junção p-n. Quando uma tensão direta é aplicada, eletrões da região tipo-n e lacunas da região tipo-p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia na forma de fotões (luz). A cor da luz é determinada pela banda proibida (bandgap) do material semicondutor.

Este dispositivo específico usa material AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivado num substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs). O AlInGaP tem uma banda proibida adequada para emitir luz no espectro do vermelho ao laranja-amarelo. O substrato "não transparente" ajuda a melhorar o contraste ao absorver luz dispersa, contribuindo para a alta relação de contraste mencionada nas características. Cada segmento do dígito contém um ou mais minúsculos chips de LED de AlInGaP. A face cinza e os segmentos brancos fazem parte do encapsulamento plástico, que atua como um difusor e lente para moldar a saída de luz para uma visibilidade e ângulo de visão ótimos.

13. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

O campo da tecnologia de displays está em evolução contínua. Embora os displays tradicionais de LED de sete segmentos como o LTS-4801JF permaneçam altamente relevantes pela sua simplicidade, fiabilidade e custo-eficácia em aplicações de exibição numérica, tendências mais amplas são evidentes. Há uma mudança geral para maior integração, como displays com controladores incorporados (interfaces I2C ou SPI) que simplificam a interface com o microcontrolador e reduzem o número de pinos de I/O necessários.

Em termos de materiais, enquanto o AlInGaP é excelente para vermelho/laranja/amarelo, outros materiais como o InGaN (Nitreto de Índio e Gálio) dominam o espectro azul e verde e são usados em LEDs brancos. A investigação continua a melhorar a eficiência (lúmens por watt), a reprodução de cor e a vida útil em todas as cores de LED. Para aplicações de sete segmentos especificamente, as tendências focam-se em alcançar um consumo de energia ainda mais baixo para dispositivos IoT, maior brilho para aplicações legíveis à luz solar e encapsulamentos mais finos para designs de produto mais elegantes. No entanto, o princípio fundamental e a aplicação de displays discretos de sete segmentos como uma interface homem-máquina robusta e facilmente compreendida continuam a ser um elemento básico no design eletrónico.