Ficha Técnica do Display LED LTS-4730AJD Vermelho Hiper - Dígito 0,4 Polegadas - Altura 10,16mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4730AJD é um módulo de display compacto, de dígito único e sete segmentos, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras. Sua função principal é representar visualmente os dígitos de 0 a 9 e algumas letras usando segmentos de LED endereçáveis individualmente. O dispositivo é fabricado com tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), especificamente na cor vermelho hiper, que oferece vantagens distintas em visibilidade e eficiência para certas condições de iluminação em comparação com LEDs vermelhos padrão.

O mercado principal para este componente inclui painéis de controle industrial, instrumentação, equipamentos de teste e medição, eletrodomésticos e qualquer sistema embarcado onde seja necessário um indicador numérico simples, confiável e de baixo consumo. Seu design prioriza a legibilidade e a longevidade em diversos ambientes operacionais.

1.1 Vantagens e Características Principais

A ficha técnica destaca várias características-chave que definem a proposta de valor do produto:

• Altura do Dígito:Apresenta uma altura de caractere de 0,4 polegadas (10,16 mm), proporcionando um bom equilíbrio entre tamanho e legibilidade para aplicações montadas em painel.
• Qualidade Óptica:Oferece segmentos uniformes e contínuos, excelente aparência dos caracteres, alto brilho, alto contraste e amplo ângulo de visão. Esses atributos garantem que o número exibido seja claro e legível de várias perspectivas.
• Eficiência e Confiabilidade:Projetado para baixa exigência de potência e oferece confiabilidade de estado sólido, ou seja, sem partes móveis e alta resistência a choques e vibrações.
• Consistência:A intensidade luminosa é categorizada ("binned"), permitindo que os projetistas selecionem componentes com níveis de brilho correspondentes para displays de múltiplos dígitos, garantindo uma aparência uniforme.
• Estética:O dispositivo possui uma face cinza com segmentos brancos, o que aumenta o contraste quando os LEDs estão desligados e proporciona uma aparência neutra e profissional.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

Esta seção fornece uma análise objetiva dos parâmetros críticos definidos na ficha técnica.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que cada segmento de LED individual pode suportar continuamente.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Isso é útil para multiplexação ou acionamento breve em sobrecorrente para aumentar o brilho.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente acima de 25°C a uma taxa de 0,33 mA/°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima permitida seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA. Esta redução é crucial para o gerenciamento térmico.
• 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 +85°C. O dispositivo é classificado para faixas de temperatura industrial.
• Temperatura de Solda:Máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Esta é uma diretriz padrão para processos de soldagem por onda ou refusão.

2.2 Características Elétricas e Ópticas (a T_A=25°C)

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

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200-650 µcd (microcandelas) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. A ampla faixa indica o processo de categorização; os projetistas podem especificar uma intensidade mínima.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (nanômetros). Este é o comprimento de onda no qual o LED emite a maior potência óptica, definindo sua cor vermelho hiper.
• Largura de Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm. Este parâmetro descreve a pureza espectral ou a largura de banda da luz emitida. Um valor de 20 nm é típico para LEDs vermelhos AlInGaP.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, que pode diferir ligeiramente do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,1V (Mín), 2,6V (Típ) a I_F=20 mA. Isto é crítico para projetar o circuito limitador de corrente. A queda de tensão em cada segmento deve ser considerada no projeto da fonte de alimentação.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 µA (Máx) a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga quando o LED está em polarização reversa.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx). Especifica a taxa máxima permitida entre os segmentos mais brilhantes e mais fracos dentro de um único dispositivo, garantindo uniformidade visual.

3. Explicação do Sistema de Categorização

A ficha técnica afirma explicitamente que os dispositivos são"categorizados por intensidade luminosa."Isto se refere a um processo de categorização ou triagem pós-fabricação.

• Categorização por Intensidade Luminosa:Devido a variações naturais no processo de fabricação de semicondutores, os LEDs são testados e classificados em diferentes categorias com base em sua saída de luz medida em uma corrente padrão (ex.: 1mA). O LTS-4730AJD está disponível com uma intensidade mínima de 200 µcd e uma típica de até 650 µcd. Para aplicações que requerem brilho consistente em múltiplos dígitos, especificar peças da mesma ou de categorias de intensidade adjacentes é essencial.
• Categorização por Comprimento de Onda/Cor:Embora não detalhado explicitamente com múltiplos códigos, a especificação de "Vermelho Hiper" e os comprimentos de onda dominante/de pico fornecidos (639nm, 650nm) implicam um ponto de cor rigidamente controlado. Para este produto, a categorização principal parece focada na intensidade luminosa.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir seu conteúdo padrão e importância.

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente direta. É tipicamente não linear, com a eficiência caindo em correntes muito altas devido ao aquecimento. O ponto de teste de 20mA é uma condição operacional comum.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Esta curva mostra a relação entre tensão e corrente para a junção do LED. É de natureza exponencial. A V_Fespecificada de 2,6V a 20mA é um ponto nesta curva.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva é vital para entender o desempenho em ambientes de temperatura elevada e está alinhada com a especificação de redução de corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em 650nm e a meia largura de 20nm, confirmando as características da cor vermelho hiper.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Desenho da Embalagem

O dispositivo possui um footprint padrão de pacote DIP (Dual In-line Package) de montagem em furo. O desenho dimensional fornece todas as medidas críticas para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso), incluindo:

• Altura, largura e profundidade totais.
• Espaçamento dos pinos (ex.: o espaçamento padrão de 0,1 polegada / 2,54mm entre fileiras é típico).
• Posição e tamanho da janela do dígito.
• Plano de assentamento e dimensões dos terminais.
• As tolerâncias são especificadas como ±0,25 mm, salvo indicação em contrário, o que é padrão para este tipo de componente.

5.2 Conexão dos Pinos e Diagrama do Circuito Interno

O display possui uma configuração de ânodo comum. O diagrama do circuito interno mostra que os segmentos são LEDs individuais. A tabela de pinagem é essencial para a fiação correta:

• Pinos de Ânodo Comum:Os pinos 1 e 3 estão conectados juntos como o ânodo para os segmentos G, H e J (os segmentos verticais do lado direito e o segmento horizontal central). O pino 14 é o ânodo para os segmentos B, C e o Ponto Decimal (D.P.).
• Pinos de Cátodo:Os pinos 7 (H & J), 8 (G), 9 (D.P.), 10 (C) e 11 (B) são os cátodos para segmentos individuais ou pares de segmentos. Para acender um segmento, seu cátodo correspondente deve ser conectado a uma tensão mais baixa (terra) enquanto o ânodo comum relevante é alimentado com uma tensão positiva através de um resistor limitador de corrente.
• Pinos Sem Conexão:Os pinos 2, 4, 5, 6, 12 e 13 estão marcados como "SEM PINO" ou "SEM CONEXÃO", o que significa que estão fisicamente presentes para estabilidade mecânica, mas não têm função elétrica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é a especificação da temperatura de solda: máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Isto é crítico para evitar danos térmicos aos chips de LED, à lente de epóxi e às ligações internas dos fios.

• Processo:Este parâmetro é adequado para processos de soldagem por onda e refusão, embora seja necessário cuidado para garantir que todo o perfil de montagem permaneça dentro dos limites.
• Soldagem Manual:Se a soldagem manual for necessária, deve-se usar um ferro de soldar com controle de temperatura e minimizar o tempo de contato com os pinos.
• Armazenamento:Embora não especificado, as precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas. Recomenda-se armazenar os componentes em sacos antiestáticos em um ambiente fresco e seco.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Acionar um display de sete segmentos de ânodo comum como o LTS-4730AJD normalmente envolve o uso de um microcontrolador ou um CI driver de display dedicado (ex.: registrador de deslocamento 74HC595 com resistores limitadores de corrente, ou um MAX7219). O circuito deve:

1. Fornecer uma tensão positiva aos pinos de ânodo comum (1/3 e 14).
2. Drenar corrente através dos pinos de cátodo individuais para o terra via resistores limitadores de corrente. O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V e uma I_Falvo de 10mA com V_F=2,6V: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use resistores limitadores de corrente externos para cada segmento ou linha de cátodo comum. Confiar no limite de corrente do pino do microcontrolador não é seguro nem confiável.
• Multiplexação:Para displays de múltiplos dígitos, é usada uma técnica de multiplexação onde os dígitos são iluminados um de cada vez rapidamente. A especificação de corrente de pico (90mA a 1/10 de ciclo) permite correntes mais altas breves para compensar o ciclo de trabalho reduzido, mantendo o brilho percebido.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere o gabinete final. A face cinza proporciona bom contraste quando desligado.
• Gerenciamento Térmico:Aderir à curva de redução de corrente para ambientes de alta temperatura. Garanta ventilação adequada se múltiplos displays forem usados.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTS-4730AJD são o uso da tecnologiaAlInGaPe da corvermelho hiper color.

• vs. LEDs Vermelhos Padrão GaAsP/GaP:Os LEDs AlInGaP geralmente oferecem maior eficiência, melhor brilho e comprimento de onda mais estável em relação à temperatura e corrente de acionamento. O vermelho hiper (650nm) é mais profundo e saturado que o vermelho padrão (~630nm), o que pode ser vantajoso para certos indicadores ou em condições de alta luz ambiente.
• vs. Displays Maiores/Menores:O dígito de 0,4 polegadas é um tamanho comum, oferecendo um bom compromisso. Dígitos menores economizam espaço, mas são mais difíceis de ler à distância; dígitos maiores são mais visíveis, mas consomem mais área no painel e mais potência.
• vs. Displays de Baixa Eficiência:A "baixa exigência de potência" e o alto brilho indicam boa eficácia luminosa, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria ou aplicações onde a geração de calor é uma preocupação.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (650nm) e comprimento de onda dominante (639nm)?
R: O comprimento de onda de pico é o pico físico da saída espectral. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único que o olho humano percebe como a cor, calculado a partir do espectro completo. Ambos são usados para especificar a cor, sendo o comprimento de onda dominante frequentemente mais relevante para aplicações visuais.

P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?
R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série com cada cátodo de segmento. Um pino de microcontrolador configurado como saída em nível baixo pode drenar a corrente, mas o resistor é obrigatório para definir a corrente correta e proteger tanto o LED quanto o microcontrolador.

P: A corrente contínua máxima é 25mA, mas a condição de teste para V_Fé 20mA. Qual devo usar para o projeto?
R: 20mA é uma condição de teste padrão e um ponto de operação comum e confiável que fornece bom brilho, permanecendo bem dentro do máximo absoluto de 25mA, permitindo uma margem de segurança. Você pode projetar para 10-20mA dependendo de seus requisitos de brilho e potência.

P: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu pedido?
R: Significa que os LEDs são classificados por brilho após a produção. Ao fazer o pedido, você pode ser capaz de especificar uma categoria de intensidade luminosa mínima (ex.: "400 µcd mín.") para garantir que todos os displays do seu projeto tenham brilho similar. Consulte o distribuidor ou fabricante para os códigos de categoria disponíveis.

10. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário: Projetando uma leitura simples de voltímetro digital.
Um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) mede uma tensão. O firmware converte esse valor para um número decimal. Para exibi-lo no LTS-4730AJD, o microcontrolador faria:

1. Usar uma tabela de consulta para determinar quais segmentos (a-g, dp) precisam ser acesos para cada dígito de 0 a 9.
2. Empregar uma rotina de multiplexação se múltiplos dígitos forem usados. Para um único dígito, simplesmente definiria os pinos de cátodo corretos em nível baixo enquanto mantém os pinos de ânodo comum em nível alto via um transistor de chaveamento, com resistores limitadores de corrente apropriados em cada linha de cátodo.
3. A cor vermelho hiper proporciona visibilidade clara. O baixo consumo de energia é benéfico se o medidor for portátil. O amplo ângulo de visão permite que a leitura seja vista de lado.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-4730AJD é baseado no material semicondutorAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio)crescido em um substrato não transparente de GaAs (Arseneto de Gálio). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n deste material, elétrons e lacunas se recombinam, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para este dispositivo, a composição é ajustada para produzir luz na região do espectro "vermelho hiper" (~650nm). O substrato não transparente ajuda a melhorar o contraste absorvendo a luz dispersa. Cada segmento do dígito é um chip de LED separado ou uma parte de um chip, conectado internamente aos pinos correspondentes.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os displays de sete segmentos permaneçam fundamentais, as tendências na tecnologia de indicadores incluem:

• Integração:Movimento em direção a displays com CIs driver integrados (interface I2C, SPI) para simplificar o projeto do microcontrolador e reduzir a contagem de componentes.
• Materiais:Desenvolvimento contínuo em materiais de LED como InGaN (para azul/verde/branco) e AlInGaP aprimorado para maior eficiência e gama de cores mais ampla.
• Fatores de Forma:Aumento da adoção de pacotes SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) para montagem automatizada, embora displays de montagem em furo como este permaneçam populares para prototipagem, reparo e certas aplicações industriais.
• Alternativas:Para informações mais complexas, módulos OLED ou LCD TFT estão se tornando mais competitivos em custo, mas para leituras numéricas simples, brilhantes, de baixa potência e altamente confiáveis, displays de LED de sete segmentos como o LTS-4730AJD continuam sendo uma solução robusta e ideal.