Folha de Dados do Display LED LTS-315AJD - Altura do Dígito 0,3 Polegadas - Cor Vermelho Hiper - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-315AJD é um display de sete segmentos, dígito único, compacto e de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras. A sua função principal é fornecer um caractere numérico altamente legível e brilhante num factor de forma pequeno. A vantagem central deste dispositivo reside no uso da avançada tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Gálio Índio Alumínio) para os chips LED, que oferece eficiência e pureza de cor superiores em comparação com tecnologias mais antigas, como os LEDs padrão de GaAsP. Isto torna-o particularmente adequado para instrumentos portáteis, eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial e equipamentos de teste onde o consumo de energia, a legibilidade e a fiabilidade são críticos. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é definido por vários parâmetros-chave medidos a uma temperatura ambiente padrão de 25°C. AIntensidade Luminosa Média (Iv)tem um valor típico de 600 µcd a uma corrente direta (IF) de 1mA, com um intervalo especificado a partir de 200 µcd (mín). Este parâmetro indica o brilho percebido dos segmentos acesos. A luz emitida é caracterizada como vermelho hiper. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é tipicamente 650 nm, enquanto oComprimento de Onda Dominante (λd)é especificado como 639 nm a IF=20mA. A diferença entre o comprimento de onda de pico e o dominante está relacionada com a forma do espectro de emissão. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)é de 20 nm, indicando uma banda relativamente estreita de luz emitida, o que contribui para a cor vermelha saturada. A intensidade luminosa é medida usando um sensor e um filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que os valores se correlacionam com a visão humana.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem as condições operacionais e os limites. ATensão Direta por Segmento (VF)varia de 2,1V a 2,6V a uma corrente de teste de 20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir. ACorrente Reversa por Segmento (IR)é no máximo 100 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando a fuga do dispositivo no estado desligado. É especificada umaRazão de Correspondência de Intensidade Luminosa (Iv-m)de 2:1, o que significa que o brilho do segmento mais escuro em relação ao mais brilhante num único dispositivo não excederá esta razão a IF=1mA, garantindo uma aparência uniforme.

2.3 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. ACorrente Direta Contínua por Segmentoé de 25 mA a 25°C, reduzindo linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura aumenta. ACorrente Direta de Pico por Segmentoé de 90 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). ADissipação de Potência por Segmentonão deve exceder 70 mW. A máximaTensão Reversaé de 5V. O dispositivo pode operar e ser armazenado dentro de umaFaixa de Temperaturade -35°C a +85°C. A temperatura de soldadura não deve exceder 260°C por um máximo de 3 segundos a uma distância de 1,6mm abaixo do plano de assentamento durante a montagem.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de binning ou classificação baseado na saída de luz medida. Embora os códigos de bin específicos não sejam detalhados neste documento, a prática típica envolve testar cada unidade numa corrente padrão (ex.: 1mA ou 20mA) e agrupá-las em bins com intervalos definidos de intensidade luminosa mínima e máxima. Isto garante que os clientes recebam displays com níveis de brilho consistentes para uma dada corrente de acionamento, o que é crucial para displays multi-dígito ou produtos onde múltiplas unidades são usadas lado a lado. Os projetistas devem consultar o fabricante para obter a estrutura de binning específica e os graus de intensidade disponíveis.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas" que são essenciais para um projeto detalhado. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no excerto de texto, as curvas típicas para tais dispositivos incluiriam:Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V): Esta mostra a relação não linear, ajudando a determinar o resistor em série necessário para uma dada tensão de alimentação.Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-Iv): Isto indica como o brilho aumenta com a corrente, mostrando frequentemente uma relação quase linear dentro da gama operacional antes que a eficiência caia a correntes muito altas.Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é crítico para aplicações de alta temperatura ou alta corrente.Distribuição Espectral: Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, confirmando os valores de comprimento de onda de pico e dominante e a forma do espectro de emissão.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LTS-315AJD apresenta uma face cinza com segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade. A embalagem é um pacote dual in-line (DIP) padrão de 14 pinos. Aaltura do dígitoé de 0,3 polegadas (7,62 mm). Um desenho dimensionado detalhado é referenciado na folha de dados (PÁGINA 2 de 5), com todas as dimensões fornecidas em milímetros e tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Este desenho é crítico para o projeto da pegada na PCB, garantindo o encaixe e alinhamento adequados do display na placa de circuito.

6. Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração decátodo comum. A pinagem é a seguinte: Pino 1: Ânodo F, Pino 2: Ânodo G, Pino 3: Sem Pino, Pino 4: Cátodo Comum, Pino 5: Sem Pino, Pino 6: Ânodo E, Pino 7: Ânodo D, Pino 8: Ânodo C, Pino 9: Ânodo RDP (Ponto Decimal Direito), Pino 10: Sem Pino, Pino 11: Sem Pino, Pino 12: Cátodo Comum, Pino 13: Ânodo B, Pino 14: Ânodo A. Os pinos 4 e 12 estão internamente conectados como o cátodo comum. O diagrama do circuito interno mostra cada LED de segmento (A-G e DP) com o seu ânodo conectado ao respetivo pino e todos os cátodos ligados em conjunto aos pinos de cátodo comum. Esta configuração simplifica a multiplexação ao acionar múltiplos dígitos.

7. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A adesão ao perfil de soldagem especificado é crucial para evitar danos térmicos. Atemperatura de soldaduramáxima permitida é de 260°C, e o componente não deve ser submetido a esta temperatura por mais de 3 segundos. O ponto de medição é 1,6mm abaixo do plano de assentamento (tipicamente a superfície da PCB). Isto está alinhado com os perfis padrão de soldadura por refluxo sem chumbo. Recomenda-se seguir as diretrizes padrão IPC para limpeza e manuseamento de dispositivos sensíveis à humidade, embora a folha de dados não especifique um nível de sensibilidade à humidade (MSL). Devem ser sempre observadas precauções adequadas contra ESD (Descarga Eletrostática) ao manusear componentes LED.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer dispositivo que requeira um único dígito numérico altamente visível. Aplicações comuns incluem: medidores de painel para tensão, corrente ou temperatura; relógios e temporizadores digitais; placares; leituras de instrumentação em eletrodomésticos (ex.: fornos micro-ondas, máquinas de café); indicadores de estado em equipamento industrial; e dispositivos eletrónicos portáteis.

8.2 Considerações de Projeto

Limitação de Corrente:Um resistor em série deve ser usado com cada ânodo de segmento (ou no caminho do cátodo comum) para limitar a corrente direta a um valor seguro, tipicamente entre 5mA e 20mA, dependendo do brilho necessário e do orçamento de potência. O valor do resistor é calculado usando R = (Vcc - Vf) / If, onde Vcc é a tensão de alimentação, Vf é a tensão direta do segmento (use o valor máximo para fiabilidade) e If é a corrente direta desejada.Multiplexação:Para displays multi-dígitos, é usado um esquema de multiplexação onde os dígitos são iluminados um de cada vez rapidamente. O design de cátodo comum do LTS-315AJD é bem adequado para isto. A classificação de corrente de pico permite correntes pulsadas mais altas durante a multiplexação para alcançar um brilho percebido mais elevado.Ângulo de Visão:A folha de dados menciona um amplo ângulo de visão, que deve ser considerado para o posicionamento mecânico do display em relação ao utilizador.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferencial do LTS-315AJD é o seu uso deAlInGaP num substrato de GaAs não transparente. Comparado com os LEDs vermelhos tradicionais de GaAsP (Fosfeto de Arsênio de Gálio), a tecnologia AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, o que significa mais saída de luz para a mesma potência elétrica de entrada. Isto resulta nas características de "alto brilho" e "baixa exigência de potência" listadas. A cor vermelho hiper (comprimento de onda dominante ~639nm) também é mais saturada e visualmente distinta do que os LEDs vermelhos padrão. O design de face cinza/segmentos brancos melhora o contraste, contribuindo para a "aparência excelente dos caracteres". A categorização por intensidade luminosa fornece um nível adicional de controlo de qualidade nem sempre presente em displays básicos.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Que valor de resistor devo usar para acionar um segmento com uma alimentação de 5V?

R: Usando o Vf máximo de 2,6V e um If alvo de 15mA: R = (5V - 2,6V) / 0,015A = 160 ohms. Um resistor padrão de 150 ou 180 ohms seria adequado. Verifique sempre o brilho na corrente escolhida.

P: Posso ligar os dois pinos de cátodo comum juntos na PCB?

R: Sim, os pinos 4 e 12 estão internamente conectados. É recomendado ligá-los ambos na PCB para reduzir a resistência e melhorar a distribuição de corrente, especialmente ao acionar todos os segmentos simultaneamente.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem a sua intensidade máxima. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor que a saída do LED para o olho humano. O comprimento de onda dominante é mais relevante para a especificação de cor.

P: Como é que a temperatura afeta o desempenho?

R: À medida que a temperatura aumenta, a tensão direta (Vf) tipicamente diminui ligeiramente, enquanto a intensidade luminosa diminui mais significativamente. A classificação de corrente contínua também reduz acima de 25°C. Projete para a temperatura operacional máxima esperada.

11. Exemplo Prático de Projeto e Utilização

Considere projetar um voltímetro simples de um dígito que leia 0-9. Os pinos de I/O de um microcontrolador podem ser usados para acionar os ânodos dos segmentos (A-G) através de resistores limitadores de corrente (ex.: 180 ohms para um sistema de 5V). O(s) pino(s) de cátodo comum seriam conectados a um pino do microcontrolador configurado como saída de dreno aberto ou através de um transistor NPN para drenar a corrente combinada dos segmentos. O microcontrolador decodificaria a tensão medida para um padrão de 7 segmentos e a enviaria. O ponto decimal (RDP) pode ser usado opcionalmente. A baixa exigência de potência torna isto adequado para protótipos alimentados por bateria. O alto contraste e brilho garantem legibilidade em várias condições de iluminação.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-315AJD é baseado no material semicondutorAlInGaP (Fosfeto de Gálio Índio Alumínio). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n deste material, os eletrões e as lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, na região do vermelho hiper. O uso de umsubstrato de GaAs não transparenteajuda a absorver a luz dispersa, melhorando o contraste ao prevenir a reflexão interna que poderia fazer com que segmentos apagados parecessem levemente iluminados. A luz é emitida a partir da superfície superior do chip, através de uma lente de epóxi que molda o ângulo de visão.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

Embora os displays discretos de sete segmentos permaneçam vitais para aplicações específicas, a tendência mais ampla na tecnologia de displays é para a integração e miniaturização. Isto inclui a proliferação de displays OLED e LCD de matriz de pontos que oferecem capacidades alfanuméricas e gráficas. No entanto, para aplicações que requerem extrema simplicidade, robustez, alto brilho à luz do sol, ampla faixa de temperatura e baixo custo, os displays LED de sete segmentos como o LTS-315AJD continuam a ser a escolha ideal. Os avanços nos materiais LED, como a mudança de GaAsP para AlInGaP documentada aqui, melhoram constantemente a sua eficiência e fiabilidade. Desenvolvimentos futuros podem incluir materiais de eficiência ainda maior e a integração direta da eletrónica de acionamento no pacote do display.