Folha de Dados do Display LED LTS-4801KF - Altura do Dígito 0,4 Polegadas - Cor Amarelo-Alaranjado - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4801KF é um display compacto e de alto desempenho de sete segmentos e um dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras. A sua função principal é fornecer uma saída numérica visual em dispositivos eletrónicos. A vantagem central deste dispositivo reside na utilização da avançada tecnologia de chip LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que oferece brilho e eficiência superiores em comparação com materiais tradicionais. O mercado-alvo inclui painéis de controlo industrial, instrumentação, equipamentos de teste, eletrónica de consumo e qualquer sistema embarcado que necessite de um display numérico fiável e de fácil leitura.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade deste display. A uma corrente de teste padrão de 20mA, a intensidade luminosa média (Iv) tem um valor típico de 44.000 µcd (microcandelas), com um valor mínimo especificado de 27.520 µcd. Este alto brilho garante uma excelente visibilidade. A luz emitida está no espectro amarelo-alaranjado. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é tipicamente 611 nm, enquanto o comprimento de onda dominante (λd) é tipicamente 605 nm. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de aproximadamente 17 nm, indicando uma saída de cor relativamente pura e saturada. O display apresenta uma face cinza com segmentos brancos, o que contribui para uma elevada relação de contraste para melhor legibilidade em várias condições de iluminação.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação para uso confiável. As classificações absolutas máximas são críticas para o projeto:

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Máximo de 60 mA (em condições pulsadas: ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:Máximo de 25 mA a 25°C. Esta classificação reduz linearmente a 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V.
• Tensão Direta por Segmento (Vf):Tipicamente 2,6V, com uma variação de 2,05V a 2,6V em IF=20mA.
• Corrente Reversa por Segmento (Ir):Máximo de 100 µA em VR=5V.

A relação de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos (para áreas iluminadas semelhantes) é especificada como no máximo 2:1, garantindo brilho uniforme em todo o dígito.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +105°C e uma faixa de temperatura de armazenamento de -35°C a +105°C. Esta ampla faixa torna-o adequado para uso em ambientes adversos. A redução da corrente direta contínua é uma consideração térmica direta para evitar superaquecimento e garantir confiabilidade a longo prazo.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa. Isto implica um sistema de binning onde as unidades são classificadas e vendidas com base na sua saída de luz medida. Tipicamente, os bins são definidos por intervalos de intensidade luminosa (por exemplo, Bin A: 27.520-35.000 µcd, Bin B: 35.001-44.000 µcd). Isto permite aos projetistas selecionar componentes que atendam a requisitos específicos de brilho para a sua aplicação, garantindo consistência nas séries de produção. Embora não seja detalhado explicitamente para o comprimento de onda, tal categorização também é comum para o comprimento de onda dominante ou de pico, a fim de manter a consistência da cor.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora sejam referenciados dados gráficos específicos ("Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas"), as curvas normalmente incluídas nestas folhas de dados são cruciais para compreender o comportamento do dispositivo para além das especificações de ponto único. Estas geralmente incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, ajudando a otimizar a corrente de acionamento para o brilho e eficiência desejados.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Essencial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como o brilho diminui com o aumento da temperatura, o que é crítico para aplicações de alta temperatura ou alta potência.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a intensidade da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, confirmando as características da cor amarelo-alaranjada.

Os projetistas devem usar estas curvas para prever o desempenho em condições não padrão (correntes, temperaturas diferentes) e para garantir que o display atenda aos requisitos de visibilidade ao longo da vida útil do produto.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LTS-4801KF é um componente de orifício passante com uma configuração padrão de 10 pinos em fila única. A altura do dígito é de 0,4 polegadas (10,16mm). O desenho das dimensões da embalagem fornece todas as medidas mecânicas críticas. As principais tolerâncias incluem: ±0,25mm (0,01") para a maioria das dimensões e uma tolerância de deslocamento da ponta do pino de +0,4mm. O diagrama de ligação dos pinos é essencial para o layout correto do PCB:

• Pino 1: Cátodo G
• Pino 2: Cátodo F
• Pino 3: Ânodo Comum
• Pino 4: Cátodo E
• Pino 5: Cátodo D
• Pino 6: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)
• Pino 7: Cátodo C
• Pino 8: Ânodo Comum
• Pino 9: Cátodo B
• Pino 10: Cátodo A

O dispositivo utiliza uma configuração de ânodo comum, o que significa que todos os ânodos dos segmentos LED estão ligados internamente aos pinos comuns (3 e 8). Para iluminar um segmento, o seu pino cátodo correspondente deve ser colocado em nível baixo (ligado ao terra) enquanto o ânodo comum é mantido a uma tensão positiva através de uma resistência limitadora de corrente.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A folha de dados especifica as condições de soldadura para evitar danos durante a montagem: o componente pode ser submetido a soldadura por onda ou manual, com a condição de que a temperatura da solda a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento não exceda 260°C por mais de 3 segundos. Alternativamente, a temperatura da própria unidade durante a montagem não deve exceder a sua classificação máxima de temperatura. Para montagem moderna, se for utilizada soldadura por refluxo, deve ser usado um perfil adequado para componentes de orifício passante com limites térmicos semelhantes. É uma embalagem sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). Devem ser seguidas as devidas precauções de manuseio ESD (Descarga Eletrostática) durante o armazenamento e montagem.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

O número da peça é LTS-4801KF. O sufixo "KF" provavelmente denota detalhes específicos da embalagem ou do acabamento dos terminais. Embora os detalhes exatos de embalagem (bobina, tubo, bandeja) e quantidades não sejam especificados no excerto fornecido, a embalagem típica para tais displays é em tubos ou bandejas antiestáticas. A revisão da folha de dados é C, e a data de entrada em vigor é 24/06/2010, que deve ser verificada para as especificações atuais.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer dispositivo que necessite de um único dígito numérico. Aplicações comuns incluem: medidores de painel para tensão, corrente ou temperatura; relógios e temporizadores digitais; placas de pontuação; controlos de eletrodomésticos (fornos, micro-ondas); indicadores de painel de instrumentos automóveis (por exemplo, posição da mudança); e displays de status de equipamentos industriais.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Resistências limitadoras de corrente externas são obrigatórias para cada ligação de ânodo comum. O valor da resistência é calculado usando R = (Vfonte - Vf) / If, onde Vf é a tensão direta (~2,6V) e If é a corrente direta desejada (máx. 25mA contínua). Usando uma fonte de 5V, R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms.
• Multiplexagem:Para displays de múltiplos dígitos que utilizam componentes semelhantes, a multiplexagem pode ser usada para controlar vários dígitos com menos pinos de I/O. Como este é um display de ânodo comum, a multiplexagem envolve ativar (alimentar) sequencialmente o ânodo comum de um dígito de cada vez, enquanto os dados dos segmentos para esse dígito são apresentados nas linhas dos cátodos.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico para aplicações onde o display pode ser visto a partir de posições fora do eixo.
• Controlo de Brilho:O brilho pode ser ajustado variando a corrente direta (dentro dos limites) ou usando modulação por largura de pulso (PWM) nos sinais de acionamento.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTS-4801KF são o uso da tecnologia AlInGaP e escolhas de projeto específicas. Em comparação com os antigos displays LED de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente, ou brilho equivalente com menor potência. A combinação face cinza/segmentos brancos é otimizada para alto contraste. A sua altura de dígito de 0,4 polegadas preenche um nicho específico entre displays menores (0,3") e maiores (0,5", 0,56"). Os dois pinos de ânodo comum (3 e 8) proporcionam flexibilidade de projeto e podem ajudar a equilibrar a distribuição de corrente.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a diferença entre ânodo comum e cátodo comum?

R: Num display de ânodo comum, todos os ânodos estão ligados entre si. Aplica-se uma tensão positiva ao pino comum e liga-se ao terra o cátodo do segmento que se deseja acender. Num display de cátodo comum, todos os cátodos estão ligados entre si. Liga-se ao terra o pino comum e aplica-se uma tensão positiva ao ânodo do segmento que se deseja acender. O LTS-4801KF é do tipo ânodo comum.

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

R: Não. Um pino de microcontrolador normalmente não pode fornecer ou absorver os 20-25mA necessários por segmento (e muito mais se vários segmentos estiverem acesos simultaneamente num único ânodo comum). Deve usar um circuito de acionamento, como um array de transistores (por exemplo, ULN2003) para comutar os ânodos comuns e possivelmente os cátodos dos segmentos, com resistências limitadoras de corrente apropriadas.

P: O que significa "Relação de Correspondência de Intensidade Luminosa 2:1"?

R: Significa que o segmento menos brilhante num dígito aceso não será menos de metade do brilho do segmento mais brilhante. Isto garante uniformidade visual em todo o número exibido.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação contínua na corrente contínua máxima (25mA/segmento) e em altas temperaturas ambientes, é necessária uma consideração cuidadosa do layout do PCB como dissipador de calor devido à redução da dissipação de potência. Na maioria das aplicações típicas com correntes mais baixas ou com multiplexagem, não é necessário nenhum dissipador de calor adicional.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Considere projetar um termómetro digital simples que exibe um único dígito (por exemplo, a casa das dezenas). O microcontrolador lê um sensor de temperatura, processa os dados e determina qual dígito (0-9) exibir. É usado um CI de acionamento como o MAX7219 ou um circuito de transistores discretos. O microcontrolador envia um código BCD (Decimal Codificado em Binário) ou um mapa direto de segmentos para o acionador. O acionador, por sua vez, fornece os sinais baixos corretos nos pinos cátodo A-G e D.P. enquanto fornece energia ao pino de ânodo comum. Uma resistência limitadora de corrente é colocada em série com a ligação do ânodo comum. O alto brilho do display AlInGaP garante que a temperatura seja legível mesmo numa sala bem iluminada.

12. Introdução ao Princípio Técnico

O LTS-4801KF é baseado na eletroluminescência de semicondutores. O material AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) é um semicondutor de banda proibida direta. Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo em relação ao cátodo), elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Esta recombinação liberta 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 — neste caso, amarelo-alaranjado (~605-611 nm). O substrato de GaAs não transparente ajuda a melhorar o contraste absorvendo a luz dispersa. Os sete segmentos são chips LED individuais ou arranjos de chips ligados a pinos cátodo separados, mas partilhando ligações de ânodo comuns, permitindo o controlo independente para formar caracteres numéricos.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora os displays LED de sete segmentos continuem a ser uma solução robusta e económica para leituras numéricas, o panorama mais amplo da tecnologia de displays evoluiu. As tendências incluem uma mudança para embalagens de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, módulos de múltiplos dígitos de maior densidade e a integração de acionadores e controladores no pacote do display. As tecnologias de LED orgânico (OLED) e de display de cristais líquidos (LCD) avançadas oferecem alternativas com diferentes compensações em consumo de energia, ângulo de visão e personalização. No entanto, para aplicações que exigem extrema confiabilidade, operação em ampla faixa de temperatura, alto brilho e simplicidade, os displays de segmentos LED discretos como o LTS-4801KF continuam a ser uma escolha preferida. O uso do AlInGaP representa um avanço em relação aos materiais LED mais antigos, oferecendo melhor eficiência e estabilidade de cor.