Folha de Dados do Display LED LTS-4812CKR-PM - Altura do Dígito 0,39 Polegadas - Cor Vermelho Super - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4812CKR-PM é um dispositivo de montagem em superfície (SMD) projetado como um display numérico de dígito único. Ele utiliza tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivada em um substrato de GaAs para produzir uma saída de cor vermelho super. O display apresenta uma face cinza com segmentos brancos, proporcionando alto contraste para uma legibilidade ideal. Sua aplicação principal é em eletrônicos de consumo, instrumentação industrial e painéis de controle onde é necessário um indicador numérico compacto, confiável e brilhante.

1.1 Características Principais

• Altura do Dígito:0,39 polegadas (10,0 mm), oferecendo um tamanho de caractere claro e visível.
• Uniformidade dos Segmentos:Emissão de luz contínua e uniforme em todos os segmentos para uma aparência consistente.
• Eficiência Energética:Baixa exigência de potência, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria.
• Desempenho Óptico:Alto brilho e alto contraste garantem excelente visibilidade sob várias condições de iluminação.
• Ângulo de Visão:Amplo ângulo de visão permite a legibilidade a partir de diferentes perspectivas.
• Confiabilidade:Construção de estado sólido garante longa vida operacional e resistência a choques e vibrações.
• Binning (Classificação):Categorizado por intensidade luminosa, permitindo correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplos dígitos.
• Conformidade Ambiental:Encapsulamento sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Configuração do Dispositivo

Este dispositivo é configurado como um display de ânodo comum. O número de parte específico LTS-4812CKR-PM indica uma configuração de ponto decimal à direita. O design de ânodo comum simplifica o projeto do circuito ao interagir com microcontroladores ou CIs driver que fornecem corrente.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação deve sempre ser mantida dentro destes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (sob condições pulsadas: ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta especificação reduz linearmente a 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C.
• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +105°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta soldagem com ferro a 260°C por 3 segundos, medido 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

O desempenho típico é medido a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):Varia de um mínimo de 201 µcd a um típico de 650 µcd a uma corrente direta (IF) de 1 mA. A 10 mA, a intensidade típica é de 8250 µcd.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):639 nm, definindo o ponto de cor primária no espectro vermelho super.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm, indicando a pureza espectral da luz emitida.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):631 nm.
• Tensão Direta por Chip (VF):Tipicamente 2,6V com um máximo de 2,6V em IF=20mA. O mínimo é 2,0V.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V. Nota: Esta condição é apenas para fins de teste; o dispositivo não se destina à operação contínua em polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para segmentos dentro de uma área de luz similar em IF=1mA, garantindo brilho uniforme.
• Crosstalk (Interferência):Especificado como ≤ 2,5%, minimizando a iluminação indesejada de segmentos adjacentes.

3. Explicação do Sistema de Binning

A intensidade luminosa do LTS-4812CKR-PM é categorizada em bins para garantir consistência. O código do bin (E, F, G, H, J) corresponde a uma faixa específica de intensidade luminosa medida em microcandelas (µcd). A tolerância para cada bin é de +/-15%.

• Bin E:201 - 320 µcd
• Bin F:321 - 500 µcd
• Bin G:501 - 800 µcd
• Bin H:801 - 1300 µcd
• Bin J:1301 - 2100 µcd

Este sistema permite que os projetistas selecionem peças com brilho muito parecido para displays de múltiplos dígitos, evitando iluminação irregular.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora curvas gráficas específicas sejam referenciadas na folha de dados, as relações subjacentes são críticas para o projeto.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):A tecnologia AlInGaP exibe uma tensão direta característica tipicamente em torno de 2,6V a 20mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente, considerando quedas de tensão potenciais.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:A intensidade aumenta com a corrente, mas não linearmente. Operar na faixa recomendada de 10-20mA proporciona brilho e eficiência ideais.
• Dependência da Temperatura:Como todos os LEDs, a saída luminosa diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. A redução da corrente contínua (0,28 mA/°C acima de 25°C) é crucial para o gerenciamento térmico em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:A meia largura estreita (20nm) em torno de 639nm indica uma cor vermelha saturada e pura, que é menos suscetível a desvios com corrente ou temperatura em comparação com algumas outras tecnologias de LED.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com um padrão de montagem SMD. Notas dimensionais críticas incluem tolerâncias de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Critérios de controle de qualidade são definidos para material estranho, contaminação por tinta, bolhas dentro dos segmentos, curvatura do refletor e rebarbas nos pinos de plástico (máx. 0,1 mm).

5.2 Conexão dos Pinos e Diagrama de Circuito

O display possui uma configuração de 10 pinos. O diagrama de circuito interno mostra uma conexão de ânodo comum para todos os segmentos. A pinagem é a seguinte: Pino 3 e Pino 8 são Ânodos Comuns. Os pinos restantes (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10) são cátodos para os segmentos E, D, C, DP (ponto decimal), B, A, F e G, respectivamente. O Pino 5 é especificamente para o ponto decimal à direita (DP).

5.3 Padrão de Soldagem Recomendado

Um design de padrão de solda é fornecido para garantir a formação confiável das juntas de solda durante os processos de refusão, promovendo o autoalinhamento adequado e a conexão térmica e elétrica.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Instruções de Soldagem SMT

O dispositivo é classificado para um máximo de dois ciclos de soldagem por refusão. Um resfriamento completo até a temperatura normal é obrigatório entre o primeiro e o segundo ciclo.

• Perfil de Soldagem por Refusão:
  • Pré-aquecimento: 120-150°C
  • Tempo de Pré-aquecimento: Máximo de 120 segundos
  • Temperatura de Pico: Máximo de 260°C
  • Tempo acima do líquido: Máximo de 5 segundos
• Soldagem Manual (Ferro):Temperatura máxima da ponta de 300°C por um máximo de 3 segundos por junta.

6.2 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O encapsulamento SMD é sensível à umidade. Os dispositivos são enviados em embalagem à prova de umidade com um dessecante. Eles devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Umidade Relativa. Uma vez que o saco selado é aberto, os componentes começam a absorver umidade do ambiente.

Requisitos de Secagem (se expostos):Se os componentes não forem armazenados em um gabinete seco após a abertura do saco, eles devem ser secos antes da refusão para evitar o efeito "pipoca" ou delaminação interna durante a soldagem.

• Em Carretel: 60°C por ≥48 horas.
• A Granel: 100°C por ≥4 horas ou 125°C por ≥2 horas.

Importante:A secagem deve ser realizada apenas uma vez para evitar a degradação do encapsulamento plástico.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações de Embalagem

O dispositivo é fornecido em fita transportadora em relevo enrolada em carretéis, compatível com equipamentos automáticos de pick-and-place.

• Dimensões do Carretel:As dimensões padrão do carretel são fornecidas tanto para o transportador de componentes quanto para o carretel geral (ex.: carretel de 13" ou 22").
• Fita Transportadora:Feita de liga de poliestireno condutivo preto. As dimensões estão em conformidade com os padrões EIA-481-D. As especificações principais incluem curvatura (dentro de 1mm em 250mm) e espessura (0,40±0,05mm).
• Quantidades de Embalagem:
  • Componentes por carretel de 13": 800 peças.
  • Comprimento de embalagem por carretel de 22": 44,5 metros.
  • Quantidade mínima de pedido para remanescentes: 200 peças.
• Fita Guia e Fita Final:O carretel inclui uma fita guia (mínimo 400mm) e uma fita final (mínimo 40mm) para manuseio da máquina.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrônicos de Consumo:Relógios digitais, displays de forno micro-ondas, mostradores de equipamentos de áudio.
• Controles Industriais:Medidores de painel, indicadores de processo, displays de temporizador.
• Automotivo (Mercado de Reposição):Medidores e displays auxiliares (sujeito a qualificação adicional para ambientes automotivos).
• Dispositivos Médicos:Mostradores numéricos simples em equipamentos de monitoramento não críticos.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor limitador de corrente em série para cada segmento ou um CI driver de LED de corrente constante dedicado. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta do LED (Vf ~2,6V) e na corrente direta desejada (ex.: 10-20mA).
• Multiplexação:Para displays de múltiplos dígitos, um esquema de acionamento multiplexado é comum. O design de ânodo comum é bem adequado para isso. Certifique-se de que a corrente de pico na operação multiplexada não exceda a especificação máxima absoluta e calcule a corrente média para permanecer dentro da especificação contínua.
• Gerenciamento Térmico:Embora a dissipação de potência seja baixa, garanta um layout de PCB adequado para dissipar calor, especialmente em aplicações de alta temperatura ambiente ou ao acionar com correntes mais altas. Siga a curva de redução de corrente acima de 25°C.
• Proteção contra ESD:Precauções padrão contra ESD devem ser observadas durante o manuseio e montagem, como com todos os dispositivos semicondutores.

9. Comparação Técnica e Diferenciação

O LTS-4812CKR-PM se diferencia pelo uso da tecnologia AlInGaP para a cor vermelho super.

• vs. LEDs Vermelhos Tradicionais GaAsP/GaP:O AlInGaP oferece eficiência luminosa e brilho significativamente maiores no mesmo nível de corrente. Também proporciona melhor estabilidade de temperatura e vida útil mais longa.
• vs. LEDs Vermelhos de Alta Eficiência:Embora não seja a eficiência absoluta mais alta disponível, ele oferece um excelente equilíbrio entre desempenho, custo e confiabilidade para aplicações padrão de display numérico.
• Vantagem Principal:A combinação de alto brilho, bom contraste (face cinza/segmentos brancos), amplo ângulo de visão e encapsulamento SMD confiável em um tamanho de dígito de 0,39 polegadas o torna uma escolha versátil para muitas aplicações.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

10.1 Qual é o propósito do sistema de binning?

O sistema de binning garante uniformidade de brilho entre diferentes lotes de produção e dentro de um display de múltiplos dígitos. Ao especificar um código de bin (ex.: Bin G), você garante que todos os segmentos terão intensidade luminosa dentro da faixa de 501-800 µcd a 1mA, evitando que um dígito pareça mais brilhante ou mais escuro que outro.

10.2 Posso acionar este display sem um resistor limitador de corrente?

No.LEDs são dispositivos acionados por corrente. Conectá-los diretamente a uma fonte de tensão fará com que a corrente aumente incontrolavelmente, excedendo rapidamente as especificações máximas e destruindo o LED. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é obrigatório.

10.3 Por que há um limite no número de ciclos de refusão?

O encapsulamento plástico e os materiais internos podem absorver umidade. Durante a refusão, essa umidade se transforma em vapor, potencialmente causando rachaduras internas ou delaminação (efeito "pipoca"). O limite de dois ciclos, com secagem adequada se necessário, é definido para garantir que a integridade do encapsulamento permaneça dentro dos limites seguros.

10.4 O que significa "ânodo comum" para o meu projeto de circuito?

Em um display de ânodo comum, todos os ânodos (lados positivos) dos segmentos de LED são conectados internamente. Para iluminar um segmento, você conecta seu pino cátodo a uma baixa tensão (terra) enquanto aplica uma tensão positiva ao pino de ânodo comum. Isso é conveniente ao usar CIs driver que drenam corrente (como muitos drivers de multiplexação).

11. Exemplo Prático de Projeto

Cenário:Projetando um display de relógio de 4 dígitos usando o LTS-4812CKR-PM, acionado por um microcontrolador de 5V com pinos de I/O limitados.

Solução:Use um esquema de multiplexação com um CI driver de LED dedicado (ex.: um MAX7219 ou um registrador de deslocamento multiplexador similar).

1. Conexão:Conecte os quatro pinos de ânodo comum (pinos 3 e 8 de cada dígito conectados juntos) a quatro saídas separadas do driver configuradas como fontes de corrente.
2. Linhas de Segmento:Conecte todos os cátodos de segmento correspondentes (A, B, C, D, E, F, G, DP) em paralelo através dos quatro dígitos às saídas de dreno de segmento do driver.
3. Configuração de Corrente:Defina a corrente constante do driver para um valor como 15mA por segmento. Isso está dentro da especificação contínua e fornece bom brilho.
4. Multiplexação:O driver irá alternar rapidamente iluminando cada dígito um de cada vez. Devido à persistência da visão, todos os quatro dígitos parecerão estar acesos simultaneamente. Certifique-se de que a taxa de atualização seja alta o suficiente (tipicamente >100Hz) para evitar cintilação visível.
5. Resistores:O driver de corrente constante elimina a necessidade de resistores individuais em série em cada segmento.

Esta abordagem minimiza o uso de I/O do microcontrolador enquanto fornece iluminação estável e uniforme.

12. Princípio de Operação

O LTS-4812CKR-PM é um display de diodo emissor de luz (LED). Cada segmento é composto por um ou mais chips semicondutores AlInGaP. Quando uma tensão de polarização direta (excedendo a tensão direta do chip, ~2,6V) é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do semicondutor, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica das camadas de AlInGaP determina o comprimento de onda da luz emitida, neste caso, no espectro vermelho super (~639nm de pico). A face cinza e os segmentos brancos atuam como um difusor e refletor, respectivamente, para moldar a saída de luz em caracteres numéricos reconhecíveis.

13. Tendências Tecnológicas

O uso de AlInGaP para LEDs vermelhos/laranja/amarelos representa uma tecnologia madura e estável que oferece alta eficiência e confiabilidade. As tendências atuais na tecnologia de display focam em:

• Miniaturização:Alturas de dígito e espaçamentos de pixel ainda menores para displays de maior resolução.
• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais para alcançar mais lúmens por watt (lm/W), reduzindo o consumo de energia.
• Integração:Combinando a matriz de LED, o circuito de acionamento e, às vezes, um microcontrolador em um único módulo de display inteligente.
• Substratos Flexíveis:Pesquisa em LEDs em circuitos flexíveis para novos fatores de forma, embora isso seja mais relevante para as tecnologias mais recentes de OLED e micro-LED do que para displays segmentados tradicionais.

Para displays numéricos de dígito único padrão e econômicos, componentes SMD baseados em AlInGaP como o LTS-4812CKR-PM permanecem uma solução confiável e predominante.