Ficha Técnica do Display LED LTS-10804KF - Dígito de 1.0 Polegada - Cor Laranja-Amarela - Corrente Direta de 25mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-10804KF é um display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes. Sua função principal é representar visualmente dígitos (0-9) e algumas letras usando segmentos de LED controlados individualmente. O dispositivo utiliza a tecnologia avançada de semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivada em um substrato de Arseneto de Gálio (GaAs) para produzir sua característica emissão de luz laranja-amarela. Esta escolha de material é fundamental para o seu desempenho, oferecendo maior eficiência e melhor estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas, como o Fosfeto de Gálio padrão. O display apresenta um painel frontal preto com marcações de segmentos brancas, o que melhora significativamente o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação, tornando-o adequado para aplicações internas e externas onde a visibilidade é crítica.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O LTS-10804KF oferece várias vantagens distintas que o posicionam bem no mercado de eletrônicos industriais e de consumo. Seu baixo requisito de energia é um benefício primário, permitindo a integração em dispositivos alimentados por bateria ou sensíveis ao consumo sem comprometer o brilho. A alta intensidade luminosa, categorizada para consistência, garante uma aparência uniforme entre lotes de produção, o que é vital para displays multi-dígitos em instrumentos e painéis. A confiabilidade de estado sólido dos LEDs se traduz em uma longa vida operacional e resistência a choques e vibrações, superando displays incandescentes tradicionais ou de fluorescência a vácuo. O amplo ângulo de visão garante legibilidade de várias posições, essencial para medidores de painel, equipamentos de teste e indicadores de status. O encapsulamento sem chumbo garante conformidade com regulamentações ambientais globais como a RoHS. Esta combinação de características torna o display ideal para mercados-alvo, incluindo painéis de controle industrial, painéis de automóveis (para acessórios do mercado secundário), instrumentação médica, equipamentos de teste e medição, e eletrodomésticos onde é necessário um display numérico durável, claro e eficiente.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa das especificações elétricas e ópticas é crucial para um projeto e integração de circuito bem-sucedidos.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes ao dispositivo podem ocorrer. A dissipação máxima de potência por segmento é de 134 mW. A corrente direta de pico por segmento é classificada em 60 mA, mas isso só é permitido em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. Para operação contínua, a corrente direta máxima por segmento é de 25 mA a 25°C, reduzindo linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta. Esta redução é crítica para o gerenciamento térmico; exceder a corrente contínua em uma determinada temperatura pode levar a superaquecimento, depreciação acelerada do lúmen e eventual falha. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -35°C a +105°C, indicando desempenho robusto em ambientes severos. A condição de soldagem especifica uma temperatura máxima de 260°C por 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento, fornecendo diretrizes claras para os processos de montagem de PCB.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros operacionais típicos medidos a Ta=25°C. A intensidade luminosa média (Iv) por segmento varia de 420 μcd (mínimo) a 1400 μcd (típico) a uma corrente direta (If) de 1 mA. Este alto brilho em baixa corrente é uma marca registrada da tecnologia AlInGaP. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é de 611 nm, e o comprimento de onda dominante (λd) é de 605 nm, definindo o ponto de cor laranja-amarela. A meia largura da linha espectral (Δλ) é de 17 nm, indicando uma largura de banda espectral relativamente estreita que contribui para a pureza da cor. A tensão direta (Vf) por segmento tem uma faixa típica de 4,20V a 5,20V em If=20mA. Notavelmente, o ponto decimal (DP) tem uma tensão direta mais baixa, mostrada entre parênteses como 2,1V a 2,6V, o que deve ser considerado no circuito de acionamento, provavelmente indicando que ele usa uma tecnologia de chip diferente (possivelmente GaP padrão). A corrente reversa (Ir) é especificada no máximo de 100 μA a uma tensão reversa (Vr) de 10V para os segmentos e 5V para o DP. Este parâmetro é apenas para fins de teste, e o dispositivo não deve ser operado sob polarização reversa. A taxa de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos em uma área de luz similar é de no máximo 2:1 em If=10mA, garantindo uniformidade aceitável. A interferência entre segmentos é especificada para ser menor que 1,0%, minimizando a iluminação indesejada de segmentos adjacentes.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "Categorizado para Intensidade Luminosa". Isto implica que um sistema de binning está em vigor, embora códigos de bin específicos não sejam detalhados aqui. Na prática, os fabricantes frequentemente classificam os LEDs em bins com base em parâmetros-chave como intensidade luminosa e tensão direta para garantir consistência dentro de uma única execução de produção ou pedido. Os projetistas devem consultar o fabricante para obter informações detalhadas de binning se for necessário um casamento rigoroso de intensidade em vários displays para sua aplicação. A faixa de intensidade típica fornecida (420-1400 μcd) dá uma indicação da dispersão possível.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o PDF faça referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas", os gráficos específicos não estão incluídos no conteúdo fornecido. Normalmente, tais curvas para um display LED incluiriam:Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V): Este gráfico mostra a relação não linear entre corrente e tensão. A tensão de joelho é onde o LED começa a emitir luz significativamente. A curva ajuda na seleção do resistor limitador de corrente apropriado ou no projeto de drivers de corrente constante.Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva L-I): Isto mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. Geralmente é linear em uma faixa, mas saturará em correntes altas devido a efeitos térmicos.Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demonstra a redução na saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância do gerenciamento térmico.Distribuição Espectral de Potência: Um gráfico que traça a intensidade relativa em relação ao comprimento de onda, mostrando o pico em ~611 nm e a forma definida pela meia largura de 17 nm.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões e Tolerâncias do Encapsulamento

O display tem uma altura de dígito de 1,0 polegada (25,4 mm). Todas as dimensões primárias têm uma tolerância de ±0,25 mm (0,01"). Notas mecânicas importantes incluem limites para materiais estranhos ou bolhas dentro de um segmento (≤20 mils), curvatura do refletor (≤1% do seu comprimento) e contaminação por tinta na superfície (≤20 mils). A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,40 mm. O diâmetro recomendado do furo na PCB para os pinos é de 1,00 mm, o que é importante para garantir o encaixe mecânico adequado e a confiabilidade da junta de solda durante a soldagem por onda ou por refluxo.

5.2 Configuração e Polaridade dos Pinos

O LTS-10804KF é um display de anodo comum. O diagrama do circuito interno mostra todos os anodos dos segmentos conectados juntos aos pinos de anodo comum (pino 4 e pino 11). Cada cátodo de segmento (A-G e DP) tem seu próprio pino dedicado. Para iluminar um segmento, o pino de anodo comum correspondente deve ser conectado a uma tensão positiva (através de um resistor limitador de corrente ou driver), e o pino do cátodo do segmento deve ser levado a um nível baixo (conectado ao terra). Os pinos 3, 7, 10 e 13 são observados como "Sem Conexão" (N/C). A pinagem é: 1:E, 2:D, 3:N/C, 4:Anodo Comum, 5:C, 6:DP, 7:N/C, 8:B, 9:A, 10:N/C, 11:Anodo Comum, 12:F, 13:N/C, 14:G.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Os valores máximos absolutos especificam a condição de soldagem: a temperatura do corpo do componente não deve exceder sua classificação máxima durante a montagem, com uma diretriz de 260°C por 3 segundos a 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento. Isto é típico para soldagem por onda. Para soldagem por refluxo, um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico em torno de 260°C seria aplicável, mas o tempo de exposição acima do líquido deve ser controlado. Os projetistas devem garantir que o layout da PCB forneça alívio térmico adequado para evitar o superaquecimento dos chips de LED através dos terminais. Antes da soldagem, os componentes devem ser armazenados dentro da faixa especificada de -35°C a +105°C em condições secas para evitar a absorção de umidade, o que poderia causar "estouro" durante o refluxo.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O display requer resistores limitadores de corrente externos para cada segmento ou um CI driver de LED dedicado. Para um projeto multiplexado simples com um microcontrolador, os pinos de anodo comum seriam comutados via transistores PNP ou drivers de lado alto, enquanto os cátodos dos segmentos seriam conectados aos pinos do microcontrolador ou a um registrador de deslocamento com capacidade de sumidouro de corrente. A tensão direta diferente do ponto decimal (DP) necessita de um cálculo separado do resistor limitador de corrente. Um driver de corrente constante é recomendado para aplicações que requerem controle preciso de brilho e estabilidade com a temperatura.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente: Sempre use resistores em série ou drivers de corrente constante. Calcule os valores dos resistores com base na tensão de alimentação, na tensão direta do LED (use Vf máximo para um projeto seguro) e na corrente direta desejada (mantenha-se bem abaixo do máximo contínuo de 25mA, por exemplo, 10-15mA para bom brilho e longevidade).
• Gerenciamento Térmico: Embora a dissipação de potência seja baixa por segmento, displays multi-dígitos ou altas temperaturas ambientes requerem atenção. Garanta fluxo de ar adequado e considere a curva de redução. Evite colocar o display perto de outras fontes de calor.
• Ângulo de Visão: O amplo ângulo de visão é benéfico, mas para legibilidade ideal, posicione o display perpendicularmente à linha de visão principal do usuário.
• Proteção contra ESD:** Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. Implemente procedimentos padrão de manuseio de ESD durante a montagem.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado aos displays LED vermelhos GaAsP mais antigos ou verdes GaP padrão, a tecnologia AlInGaP no LTS-10804KF oferece eficácia luminosa superior, significando saída mais brilhante para a mesma corrente, ou saída equivalente com menor potência. A cor laranja-amarela proporciona excelente visibilidade e é frequentemente percebida subjetivamente como mais brilhante que o vermelho. Comparado aos displays de matriz de pontos, um dispositivo de sete segmentos é mais simples de acionar e decodificar, exigindo menos pinos de I/O para um único dígito, tornando-o econômico para aplicações que só precisam mostrar números. Sua principal desvantagem é a limitação a caracteres alfanuméricos em vez de gráficos completos.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Por que existem duas faixas diferentes de tensão direta listadas (para segmentos e DP)?

R: O ponto decimal provavelmente usa um material semicondutor diferente (por exemplo, GaP padrão para vermelho) com uma banda proibida mais baixa, resultando em uma tensão direta mais baixa. Isto deve ser considerado ao projetar o circuito de acionamento.

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

R: Sim, mas é necessário um cálculo cuidadoso do resistor limitador de corrente. Para um segmento com Vf(máx)=5,2V a 20mA, uma fonte de 5V é insuficiente para superar a tensão direta. Você deve operar em uma corrente mais baixa (onde Vf é menor, veja as curvas típicas) ou usar uma tensão de alimentação maior que a Vf máxima, como 6V ou 12V, com um resistor apropriado.

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

R: Significa que a intensidade medida do segmento mais fraco comparada ao segmento mais brilhante em uma área similar (por exemplo, todos os segmentos "A") não será pior que uma proporção de 1:2. O segmento mais brilhante não será mais que duas vezes mais brilhante que o mais fraco sob as mesmas condições de teste.

10. Exemplo de Aplicação Prática

Caso: Projetando uma Leitura Digital de Voltímetro

Um projetista está criando um voltímetro DC de 3 dígitos. Ele seleciona três displays LTS-10804KF. O microcontrolador tem I/O limitado, então ele usa um esquema de multiplexação. Os três pinos de anodo comum (um por dígito) são conectados ao coletor de três transistores PNP, cujos emissores estão ligados a um barramento de 12V. O microcontrolador aciona as bases dos transistores através de resistores para ligar cada dígito sequencialmente. Os cátodos dos segmentos (A-G) dos três displays são conectados em paralelo às saídas de um único CI decodificador/driver BCD para 7 segmentos (por exemplo, 74HC4511). Este driver atua como sumidouro de corrente para os segmentos ativos. Resistores limitadores de corrente separados são colocados entre as saídas do driver e os cátodos do display. O ponto decimal para o dígito do meio (para mostrar décimos de volt) é acionado diretamente por um pino do microcontrolador com seu próprio resistor dedicado, calculado para o Vf mais baixo do DP. A multiplexação é rápida o suficiente (por exemplo, 100Hz por dígito) para parecer contínua ao olho humano. Este projeto minimiza a contagem de componentes enquanto fornece uma leitura clara e brilhante.

11. Princípio de Operação

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de diodos emissores de luz dispostos em um padrão de figura de oito. Cada um dos sete segmentos (rotulados de A a G) é um LED separado ou uma combinação série/paralelo de chips de LED. Um LED adicional é usado para o ponto decimal (DP). Em uma configuração de anodo comum como o LTS-10804KF, os anodos de todos os segmentos são conectados juntos a um ou mais pinos comuns. O cátodo de cada segmento é levado a um pino individual. A luz é emitida quando uma polarização direta é aplicada: o anodo comum é definido para uma tensão positiva em relação ao cátodo do segmento alvo, fazendo a corrente fluir através do(s) LED(s) desse segmento e produzir fótons via eletroluminescência no material semicondutor AlInGaP. Ao energizar seletivamente diferentes combinações de segmentos, os numerais 0-9 e algumas letras podem ser formados.

12. Tendências Tecnológicas

O uso de AlInGaP representa uma tecnologia madura e eficiente para LEDs âmbar, laranja e vermelhos. As tendências atuais em tecnologia de display incluem uma mudança para soluções de alta densidade e cores completas, como OLEDs e micro-LEDs, para gráficos complexos. No entanto, para indicações numéricas e alfanuméricas simples, de baixo custo, alta confiabilidade e alto brilho, os displays LED segmentados permanecem altamente relevantes, especialmente em aplicações industriais, automotivas e externas. Desenvolvimentos futuros podem focar em ganhos de eficiência ainda maiores, ângulos de visão ainda mais amplos, integração de drivers ou controladores embarcados (displays inteligentes) e miniaturização enquanto mantêm ou aumentam a altura do dígito para visibilidade. A tendência em direção à IoT e dispositivos inteligentes também pode ver esses displays usados em mais aplicações conectadas, embora sua função principal como uma interface homem-máquina robusta permaneça constante.