Folha de Dados do Display LED LTS-10804JD-02J - Altura do Dígito 1.0 Polegada - Vermelho Hiper (650nm) - Corrente Direta 25mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-10804JD-02J é um display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e de alta visibilidade. Sua função principal é converter sinais elétricos em caracteres numéricos visíveis (0-9) e algumas letras. O dispositivo utiliza tecnologia avançada de semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivada em um substrato de Arseneto de Gálio (GaAs) para produzir sua característica emissão Vermelho Hiper. Esta tecnologia oferece vantagens em eficiência e intensidade luminosa em comparação com materiais de LED mais antigos. O display apresenta um painel frontal cinza com difusores de segmento brancos, proporcionando alto contraste para legibilidade ideal sob várias condições de iluminação. É categorizado como um dispositivo de baixa corrente, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou sensíveis à energia, onde minimizar o consumo de energia é crítico.

1.1 Características e Vantagens Principais

O display incorpora várias características-chave que definem seu desempenho e escopo de aplicação:

• Altura do Dígito de 1.0 Polegada (25.4 mm):Este tamanho grande de caractere garante excelente visibilidade à distância, tornando-o ideal para medidores de painel, instrumentação e displays de controle industrial.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Os segmentos são projetados para emitir luz uniformemente por toda a sua superfície, eliminando pontos quentes e criando uma aparência profissional e consistente.
• Baixo Requisito de Potência:Operando a uma corrente direta típica de 20mA por segmento, consome potência mínima, estendendo a vida útil da bateria em dispositivos portáteis.
• Alto Brilho e Alto Contraste:A combinação de LEDs AlInGaP brilhantes e um design de face cinza/segmento branco oferece luminância e taxas de contraste superiores, garantindo legibilidade tanto em ambientes escuros quanto bem iluminados.
• Amplo Ângulo de Visão:O design óptico permite o reconhecimento claro dos caracteres a partir de uma ampla gama de ângulos, melhorando a usabilidade.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:As unidades são classificadas ou testadas para garantir níveis consistentes de saída de luz, o que é crucial para aplicações que usam múltiplos displays onde a uniformidade é necessária.
• Pacote Livre de Chumbo (Conforme RoHS):A construção está em conformidade com a diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas, tornando-o adequado para uso em produtos vendidos em mercados com regulamentações ambientais rigorosas.

1.2 Identificação e Configuração do Dispositivo

O número de peça LTS-10804JD-02J fornece informações específicas sobre o dispositivo. Denota uma configuração de Anodo Comum, o que significa que os anodos de todos os segmentos de LED são conectados internamente e levados a pinos comuns. Esta configuração simplifica a multiplexação em displays de múltiplos dígitos. O "Ponto Decimal à Direita" indica a inclusão de um segmento de ponto decimal (DP) à direita. O uso de chips Vermelho Hiper AlInGaP resulta em um comprimento de onda dominante de aproximadamente 639nm, que está na porção vermelho profundo do espectro visível.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Detalhada

Esta seção fornece uma análise objetiva detalhada das características elétricas e ópticas do dispositivo conforme definido na folha de dados.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não são destinadas à operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Exceder este limite pode causar superaquecimento e degradação acelerada do chip de LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA, mas apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0.1ms). Esta classificação é relevante para aplicações de piscar breve e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a 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 permitida seria aproximadamente: 25 mA - [0.33 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 5.2 mA.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Aplicar uma tensão de polarização reversa maior que esta pode causar ruptura da junção.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo pode suportar essas temperaturas extremas sem dano permanente, embora o desempenho nos extremos de temperatura esteja fora dos parâmetros típicos especificados.

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

Estes parâmetros definem o desempenho do dispositivo sob condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):2000-3300 ucd (microcandelas) em IF=1mA. Esta é uma medida do brilho percebido pelo olho humano. A ampla faixa indica uma dispersão típica; para correspondência precisa, consulte as informações de classificação.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):650 nm. Este é o comprimento de onda no qual a saída de potência espectral é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):639 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da luz emitida, que é um vermelho profundo e saturado.
• Largura de Meia Linha Espectral (Δλ):20 nm. Isso indica a pureza espectral; uma largura mais estreita significa uma saída mais monocromática (cor pura).
• Tensão Direta por Chip (VF):2.10V a 2.60V em IF=20mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. Os projetos de circuito devem levar em conta esta faixa para garantir uma condução de corrente consistente.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):Máximo 100 µA em VR=5V. Esta é uma especificação de corrente de fuga apenas para fins de teste; o dispositivo não se destina à operação contínua em polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 máximo para segmentos em uma área de luz similar. Isso significa que o segmento mais fraco não será menos da metade do brilho do segmento mais brilhante nas mesmas condições, garantindo uniformidade do caractere.
• Crosstalk (Interferência):A especificação é menor que 2.50%. Isto se refere à emissão de luz indesejada de um segmento que deve estar desligado, causada por vazamento elétrico ou óptico de segmentos adjacentes energizados.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões e Tolerâncias da Embalagem

O contorno físico do display é crítico para o layout da PCB e integração mecânica. As notas dimensionais-chave da folha de dados incluem:

• Todas as dimensões primárias têm uma tolerância de ±0.25mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é ±0.4 mm, que deve ser considerada para a colocação dos furos na PCB.
• O diâmetro recomendado do furo na PCB para os pinos é de 1.40 mm para garantir um encaixe adequado para soldagem.
• Os critérios de controle de qualidade são definidos para defeitos visuais: material estranho em um segmento (≤10 mils), bolhas no material do segmento (≤10 mils), dobra do refletor (≤1% do comprimento) e contaminação por tinta na superfície (≤20 mils).

3.2 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 14 pinos. O diagrama do circuito interno mostra uma estrutura de Anodo Comum. A pinagem é a seguinte:

• Pinos 4 e 11: ANODO COMUM (CA). Estes estão conectados internamente.
• Cátodos dos Segmentos: Pino 1 (E), Pino 2 (D), Pino 5 (C), Pino 6 (DP), Pino 8 (B), Pino 9 (A), Pino 12 (F), Pino 14 (G).
• Sem Conexão (NC): Pinos 3, 7, 10, 13. Estes pinos estão fisicamente presentes, mas não têm conexão elétrica interna.

Esta pinagem é padrão para muitos displays de um dígito e anodo comum, auxiliando na portabilidade do projeto. Os dois pinos de anodo comum (4 e 11) permitem um roteamento de PCB mais flexível e podem ajudar a equilibrar a distribuição de corrente.

4. Diretrizes de Soldagem e Montagem

4.1 Perfil e Condições de Soldagem

A soldagem adequada é essencial para evitar danos térmicos. A folha de dados especifica dois métodos:

• Soldagem Automática (por Onda):O dispositivo pode ser submetido à temperatura de solda 1/16 de polegada (≈1.6mm) abaixo do plano de assentamento por no máximo 5 segundos a 260°C. A temperatura do corpo do dispositivo em si não deve exceder sua classificação máxima de temperatura durante este processo.
• Soldagem Manual:Para soldagem manual, a ponta do ferro deve ser aplicada 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento por no máximo 5 segundos a 350°C ±30°C. O tempo mais curto em uma temperatura mais alta requer habilidade cuidadosa do operador para evitar superaquecimento.

O risco principal é o calor excessivo subindo pelo suporte dos terminais e danificando o encapsulamento de epóxi ou as ligações internas de fio que conectam o chip de LED aos pinos.

5. Confiabilidade e Testes Ambientais

O dispositivo passa por uma série de testes padronizados para garantir desempenho e durabilidade de longo prazo. As condições de teste referenciam padrões militares (MIL-STD), industriais japoneses (JIS) e internos estabelecidos.

• Vida Útil de Operação (RTOL):1000 horas de operação contínua na corrente máxima nominal em temperatura ambiente. O desempenho é verificado em intervalos (0, 168, 500, 800, 1000 horas) para monitorar a degradação.
• Testes de Estresse Ambiental:Estes incluem Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (65°C, 90-95% UR, 500h), Armazenamento em Alta Temperatura (105°C, 1000h), Armazenamento em Baixa Temperatura (-35°C, 1000h), Ciclagem de Temperatura (30 ciclos entre -35°C e 105°C) e Choque Térmico (30 ciclos entre -35°C e 105°C).
• Testes de Soldabilidade:Resistência à Solda (260°C por 10s) e Soldabilidade (245°C por 5s) verificam que os pinos podem suportar os processos de montagem e formar juntas de solda adequadas.

Estes testes simulam anos de operação em campo e condições de armazenamento severas, fornecendo confiança na robustez do componente.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

Devido ao seu grande tamanho de dígito, alto contraste e baixo consumo de energia, o LTS-10804JD-02J é bem adequado para:

• Equipamentos de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação.
• Controles Industriais:Displays de variáveis de processo (temperatura, pressão, vazão), leituras de temporizadores, displays de contadores.
• Eletrônicos de Consumo:Relógios de estilo vintage, displays de equipamentos de áudio (ex.: nível de saída de amplificador), painéis de controle de eletrodomésticos.
• Automotivo (Mercado de Reposição):Medidores e leituras onde alta visibilidade é necessária.

6.2 Considerações de Projeto Críticas

A folha de dados inclui advertências cruciais para o engenheiro de projeto:

• Corrente de Acionamento e Temperatura:Exceder a corrente direta contínua recomendada ou a temperatura de operação levará à degradação acelerada da saída de luz (depreciação de lúmens) e pode causar falha prematura. A curva de derating para corrente vs. temperatura deve ser estritamente seguida.
• Proteção do Circuito:O circuito de acionamento deve incorporar proteção contra tensões reversas e transientes de tensão que podem ocorrer durante as sequências de ligar ou desligar. Um simples resistor em série é insuficiente para proteção contra transientes; diodos ou circuitos mais complexos podem ser necessários.
• Acionamento por Corrente Constante:Para brilho consistente e para mitigar os efeitos da variação da tensão direta (VF) de unidade para unidade e com a temperatura, um driver de corrente constante é fortemente recomendado em vez de um simples resistor limitador de corrente. Isso garante que cada segmento receba a corrente pretendida independentemente das mudanças na VF.
• Faixa de Tensão Direta:A fonte de alimentação ou circuito driver deve ser projetado para acomodar toda a faixa de VF (2.10V a 2.60V a 20mA) para garantir que a corrente de acionamento alvo possa ser fornecida sob todas as condições. Se usar uma fonte de tensão com um resistor em série, a tensão de alimentação deve ser alta o suficiente para superar a VF máxima mais a queda no resistor.

7. Análise de Curvas de Desempenho e Comparação Técnica

7.1 Interpretação das Curvas Típicas

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as folhas de dados típicas para tais dispositivos incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (I_Vvs. I_F):Esta curva é tipicamente linear em correntes mais baixas, mas pode mostrar comportamento de saturação ou sublinear em correntes mais altas, enfatizando a necessidade de operar dentro da faixa especificada para eficiência.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta (V_Fvs. I_F):Isso mostra a relação exponencial característica de um diodo. A curva se desloca com a temperatura; V_Fdiminui à medida que a temperatura aumenta para uma determinada corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs. T_a):A saída de luz geralmente diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta curva é crítica para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a intensidade da luz através dos comprimentos de onda, centrado em torno de 650nm com uma meia-largura típica de 20nm, confirmando a cor Vermelho Hiper.

7.2 Diferenciação de Outras Tecnologias

Comparado com outras tecnologias comuns de display de sete segmentos:

• vs. LEDs Vermelhos Padrão GaAsP/GaP:O AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior (mais saída de luz por mA de corrente) e melhor desempenho em alta temperatura, resultando em displays mais brilhantes com menor consumo de energia ou vida útil mais longa.
• vs. LCDs:Os LEDs são emissivos (produzem sua própria luz), tornando-os claramente visíveis no escuro sem uma luz de fundo. Eles também têm um ângulo de visão muito mais amplo e tempo de resposta mais rápido. No entanto, geralmente consomem mais energia do que LCDs reflexivos.
• vs. VFDs (Displays Fluorescentes a Vácuo):Os LEDs são de estado sólido, mais robustos, requerem tensões de operação mais baixas e têm uma vida útil operacional mais longa. Os VFDs podem oferecer uma estética diferente (frequentemente azul-esverdeada) e ângulos de visão muito amplos.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com uma fonte de 5V e um resistor?

R: Sim, mas é necessário um cálculo cuidadoso. Para uma corrente de segmento de 20mA e uma V_Ftípica de 2.4V, o valor do resistor em série seria R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohms. Você deve usar a V_Fmáxima (2.6V) para garantir que haja tensão suficiente para atingir 20mA sob as piores condições: R_min = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohms. Um resistor de 120 ohms forneceria pelo menos 20mA. No entanto, o brilho variará com a V_F.

P: Por que existem dois pinos de anodo comum (4 e 11)?

R: Eles estão conectados internamente. Ter dois pinos fornece estabilidade mecânica, permite roteamento de PCB em ambos os lados para reduzir a resistência dos traços e ajuda na dissipação de calor da conexão do anodo comum, que carrega a soma das correntes de todos os segmentos acesos.

P: Qual é o propósito das conexões "Sem Pino"?

R: Eles são espaços reservados para manter um footprint padrão de DIP (Dual In-line Package) de 14 pinos. Isso permite que o display seja fisicamente compatível com soquetes e layouts de PCB projetados para outros dispositivos de 14 pinos ou displays com configurações internas diferentes (ex.: cátodo comum).

P: Como controlo o ponto decimal?

R: O ponto decimal (DP) é simplesmente outro segmento de LED, controlado por seu próprio cátodo (Pino 6). Para iluminá-lo, você conectaria os anodos comuns (Pinos 4/11) a uma tensão positiva e drenaria corrente do Pino 6 para o terra através de um resistor limitador de corrente ou driver apropriado, assim como qualquer outro segmento (A-G).