Folha de Dados do Display LED LTS-2807SKG-P - Altura do Dígito 0,2 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta 2,4V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-2807SKG-P é um display numérico de dígito único, compacto e de alto desempenho, projetado para aplicações modernas de montagem em superfície. Apresenta uma altura de dígito de 0,2 polegadas (5,08 mm), sendo ideal para dispositivos onde o espaço é limitado, mas a legibilidade é essencial. O display utiliza a tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma luz verde brilhante. Este sistema de material é cultivado sobre um substrato de GaAs não transparente, o que contribui para um alto contraste ao minimizar a dispersão e reflexão interna de luz. O dispositivo possui uma aparência distinta com face cinza e segmentos brancos, melhorando a definição do caractere. É categorizado por intensidade luminosa e é oferecido em uma embalagem sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS, alinhando-se com os padrões ambientais globais para componentes eletrônicos.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho Compacto com Alta Legibilidade:A altura do dígito de 0,2 polegadas proporciona uma leitura numérica clara em uma área mínima, ideal para eletrônicos de consumo, instrumentação e painéis de controle.
• Desempenho Óptico Superior:A tecnologia de chip AlInGaP oferece alto brilho e excelente contraste. Os segmentos contínuos e uniformes garantem uma aparência de caractere consistente e agradável, sem falhas ou pontos escuros.
• Eficiência Energética:Projetado para baixo consumo de energia, é adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com restrições energéticas.
• Amplo Ângulo de Visão:O display oferece um amplo ângulo de visão, garantindo que a leitura numérica permaneça visível de várias perspectivas, o que é crítico para interfaces de usuário.
• Alta Confiabilidade:Como um dispositivo de estado sólido, oferece longa vida operacional, resistência a choques e vibrações, e desempenho consistente ao longo do tempo, em comparação com displays mecânicos.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados (binned) com base na intensidade luminosa, permitindo que os projetistas selecionem peças com níveis de brilho consistentes para uma aparência uniforme do painel.

1.2 Configuração do Dispositivo

O LTS-2807SKG-P é configurado como um display de ânodo comum. Isto significa que os ânodos de todos os segmentos de LED são conectados internamente a terminais comuns (Pino 3 e Pino 8). Segmentos individuais (A, B, C, D, E, F, G e o ponto decimal DP) são controlados aplicando um sinal de terra (baixo) aos seus respectivos pinos catódicos. O número de peça específico denota um display verde AlInGaP de ânodo comum com ponto decimal à direita. Esta configuração é comum e simplifica o circuito de acionamento, pois uma tensão constante pode ser aplicada ao ânodo comum enquanto os sinais catódicos são multiplexados para iluminar diferentes segmentos.

2. Parâmetros e Características Técnicas

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas e ópticas do dispositivo, fundamentais para o projeto de circuito e integração do sistema.

2.1 Especificações Absolutas Máximas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestes ou próximos a estes limites não é recomendada para uso normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Exceder este valor pode levar ao superaquecimento e degradação acelerada do chip LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA, mas apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Esta especificação é para pulsos de alta corrente breves, não para operação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a uma taxa de 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima permitida seria aproximadamente 25 mA - (0,28 mA/°C * 60°C) = 8,2 mA.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo pode suportar estas temperaturas extremas durante o armazenamento não operacional e dentro de seu ambiente operacional especificado.
• Temperatura de Soldagem:Os terminais podem ser submetidos à soldagem com ferro a 260°C por no máximo 3 segundos, medidos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento da embalagem.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros operacionais típicos medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Os projetistas devem usar estes valores como guia para condições operacionais normais.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Esta é a medida principal do brilho.
  • O valor típico é 700 µcd (microcandelas) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA.
  • A 10 mA, a intensidade típica aumenta significativamente para 8400 µcd. A relação entre corrente e saída de luz é geralmente linear dentro da faixa de operação.
  • Aplica-se uma tolerância de ±15%, o que significa que a intensidade real pode variar entre as peças.
• Características de Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):574 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência da luz emitida é máxima.
  • Largura de Meia Espectral (Δλ):15 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; uma largura mais estreita significa uma cor verde mais monocromática (pura).
  • Comprimento de Onda Dominante (λ_d):571 nm (típico, com uma tolerância de ±1 nm). Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano e é crucial para a especificação da cor.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,4 V típico (2,0 V mín., tolerância ±0,1V) a I_F=20 mA. Este parâmetro é vital para selecionar o resistor limitador de corrente ou driver de corrente constante apropriado. A queda de tensão é relativamente consistente entre os segmentos devido ao uso de chips de LED idênticos.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Este teste é apenas para caracterização; o dispositivo não foi projetado para operar sob polarização reversa.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 entre quaisquer dois segmentos dentro do mesmo dígito quando acionados a 1 mA. Isto garante uniformidade visual.
• Interferência (Crosstalk):Especificado como ≤ 2,5%. Isto se refere à iluminação indesejada de um segmento quando um segmento adjacente é acionado, causada por vazamento óptico ou elétrico interno.

2.3 Análise de Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tal dispositivo incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A tensão de joelho está em torno de 2,0-2,4V, após a qual a corrente aumenta rapidamente com pequenos incrementos de tensão.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_Vvs. I_F):Uma relação geralmente linear, confirmando que a saída de luz é diretamente proporcional à corrente de acionamento dentro da área de operação segura.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a diminuição na saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. LEDs AlInGaP tipicamente têm um bom desempenho em alta temperatura em comparação com outras tecnologias, mas a saída ainda diminui com o calor.
• Distribuição Espectral:Uma curva em forma de sino centrada em torno de 574 nm (pico) com uma largura definida pela meia largura de 15 nm, confirmando a emissão de cor verde.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo é uma embalagem de montagem em superfície. Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• Verificações de qualidade críticas incluem limites para material estranho dentro dos segmentos (≤10 mils), contaminação por tinta na superfície (≥20 mils aceitável), bolhas nos segmentos (≤10 mils) e curvatura da embalagem (≤1% do comprimento do refletor).
• Devido ao pequeno tamanho da embalagem, o número da peça marcado no dispositivo é abreviado para "2807SKG-P"; o prefixo "LTS" é omitido.

3.2 Configuração dos Terminais e Diagrama de Circuito

O display possui uma configuração de 10 pinos. O diagrama de circuito interno mostra uma estrutura de ânodo comum. A pinagem é a seguinte:

• Pino 1: Cátodo para o segmento E
• Pino 2: Cátodo para o segmento D
• Pino 3: Ânodo Comum (CA)
• Pino 4: Cátodo para o segmento C
• Pino 5: Cátodo para o Ponto Decimal (DP)
• Pino 6: Cátodo para o segmento B
• Pino 7: Cátodo para o segmento A
• Pino 8: Ânodo Comum (CA)
• Pino 9: Cátodo para o segmento F
• Pino 10: Cátodo para o segmento G

Os Pinos 3 e 8 estão conectados internamente. Este projeto de duplo ânodo ajuda na distribuição de corrente e no gerenciamento térmico. A identificação correta da polaridade é crucial durante o layout da PCB e a montagem para evitar danos.

3.3 Padrão de Soldagem Recomendado (Footprint)

Um padrão de ilha (footprint) recomendado para o projeto de PCB é fornecido. Seguir este padrão garante a formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e alinhamento durante o processo de soldagem por refluxo. O padrão tipicamente inclui tamanhos e espaçamentos de pastilhas que consideram o volume da pasta de solda e o alívio térmico.

4. Montagem, Manuseio e Confiabilidade

4.1 Instruções para Soldagem SMT

O dispositivo é projetado para soldagem por refluxo. Parâmetros críticos devem ser controlados para evitar danos térmicos.

• Perfil de Refluxo:Um máximo de dois ciclos de refluxo é permitido. Um período de resfriamento até a temperatura ambiente normal é necessário entre os ciclos.
  • Pré-aquecimento: 120–150°C por no máximo 120 segundos.
  • Temperatura de Pico: Máximo de 260°C.
  • Tempo acima do líquido: Máximo de 5 segundos na temperatura de pico.
• Soldagem Manual:Se necessário, um ferro de solda pode ser usado apenas uma vez, com a temperatura da ponta não excedendo 300°C e o tempo de contato limitado a no máximo 3 segundos.

4.2 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

Como a maioria dos componentes SMD com embalagens plásticas, este display é sensível à absorção de umidade, o que pode causar "estouro" (rachadura da embalagem) durante o refluxo.

• Armazenamento:Sacos à prova de umidade não abertos devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Umidade Relativa.
• Secagem (Baking):Se o saco for aberto ou as peças forem expostas a ambientes úmidos além dos limites especificados, elas devem ser secas antes do refluxo para remover a umidade.
  • Peças em carretel: Secar a 60°C por ≥48 horas.
  • Peças soltas (a granel): Secar a 100°C por ≥4 horas ou 125°C por ≥2 horas.
• Importante:A secagem deve ser realizada apenas uma vez para evitar estresse térmico adicional na embalagem.

4.3 Especificação de Embalagem

O dispositivo é fornecido em fita e carretel para montagem automatizada.

• Dimensões do Carretel:Fornecidas para compatibilidade com equipamentos padrão de pick-and-place (por exemplo, carretéis de 13 polegadas ou 22 polegadas).
• Fita Suporte:Feita de liga de poliestireno condutivo preto. As dimensões estão em conformidade com os padrões EIA-481-D. Especificações importantes incluem uma tolerância cumulativa de passo de 10 furos de roda dentada de ±0,20 mm e curvatura dentro de 1 mm ao longo de 250 mm.
• Quantidades de Embalagem:Um carretel padrão de 13 polegadas contém 1000 peças. Um carretel de 22 polegadas contém 56,5 metros de fita. A quantidade mínima de pedido para carretéis remanescentes é de 250 peças.
• Fita Guia/Traseira:Inclui seções mínimas de 400mm de fita guia e 40mm de fita traseira para facilitar o carregamento da máquina.

5. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

5.1 Âmbito de Aplicação e Avisos

O display é destinado a equipamentos eletrônicos comuns em aplicações de escritório, comunicação e domésticas. Não foi projetado ou qualificado para sistemas críticos de segurança (por exemplo, aviação, suporte à vida médico, controle de transporte) onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde. Para tais aplicações, a consulta ao fabricante é obrigatória.

5.2 Projeto do Circuito de Acionamento

O projeto adequado é essencial para confiabilidade e desempenho.

• Limitação de Corrente:Sempre use um resistor em série ou um driver de corrente constante para limitar a corrente direta ao valor contínuo recomendado (por exemplo, 10-20 mA para brilho típico). Exceder as especificações máximas leva a uma severa degradação da saída de luz e falha prematura.
• Gerenciamento Térmico:A corrente direta deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta, conforme especificado nas Especificações Absolutas Máximas. Garanta área de cobre adequada na PCB ou outro dissipador de calor se operar em ambientes de alta temperatura.
• Proteção contra Tensão Reversa:O circuito de acionamento deve incorporar proteção (por exemplo, um diodo em série ou paralelo) para evitar a aplicação de tensão reversa através dos segmentos de LED, o que pode danificá-los.
• Multiplexação:Para aplicações com múltiplos dígitos, este display de ânodo comum é bem adequado para acionamento multiplexado. A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível.

5.3 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrônicos de Consumo:Relógios digitais, displays de forno micro-ondas, mostradores de equipamentos de áudio.
• Instrumentação:Medidores de painel, equipamentos de teste, dispositivos de medição portáteis.
• Controles Industriais:Indicadores de controle de processo, displays de temporizador, mostradores de contador.
• Automotivo (Mercado Secundário):Displays internos não críticos (por exemplo, para sistemas de áudio).

6. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a outros displays de dígito único, o LTS-2807SKG-P oferece vantagens específicas:

• vs. Displays Vermelhos Antigos GaAsP/GaP:A tecnologia AlInGaP proporciona eficiência luminosa significativamente maior (mais saída de luz por mA), melhor desempenho em alta temperatura e uma cor verde mais saturada.
• vs. Displays Azuis/Brancos InGaN:O LED verde AlInGaP tipicamente tem uma tensão direta mais baixa (~2,4V vs. ~3,2V+ para InGaN), potencialmente simplificando o projeto da fonte de alimentação em sistemas de baixa tensão.
• vs. Displays com Dígitos Maiores:O tamanho de 0,2 polegadas oferece um equilíbrio entre legibilidade e economia de espaço na placa, posicionando-se entre dígitos menores de 0,15 polegadas e maiores de 0,3 ou 0,5 polegadas.
• vs. Displays Não Categorizados:A categorização por intensidade luminosa é um diferencial chave para aplicações que requerem brilho uniforme do painel, reduzindo a necessidade de calibração manual ou ajuste de corrente por dígito.

7. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a finalidade dos dois pinos de ânodo comum (3 e 8)?

R1: Eles estão conectados internamente. Ter dois pinos ajuda a distribuir a corrente total do ânodo, reduz a densidade de corrente em um único pino/trilha da PCB e pode melhorar a dissipação térmica da embalagem.

P2: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?

R2: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente. Para uma fonte de 5V e uma V_Ftípica de 2,4V, se você quiser 10 mA através de um segmento, o valor do resistor seria R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ohms. Um resistor de 270 Ohms é um valor padrão próximo a este cálculo.

P3: Por que há um limite no número de ciclos de refluxo?

R3: Múltiplos ciclos de refluxo submetem a embalagem plástica e as ligações internas dos fios a repetidos estresses térmicos, o que pode levar à delaminação, rachaduras ou falha nas ligações, comprometendo a confiabilidade.

P4: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" na prática?

R4: O fabricante testa e classifica os displays em diferentes categorias de brilho (por exemplo, uma categoria de alto brilho e uma padrão). Ao fazer o pedido, você pode especificar um código de categoria para garantir que todos os displays do seu lote tenham brilho muito semelhante, evitando variações perceptíveis no display do seu produto.

8. Estudo de Caso de Implementação

Cenário:Projetando um temporizador digital compacto para um eletrodoméstico de cozinha.

Requisitos:Leitura clara de 1 dígito (0-9), baixo consumo de energia, operação confiável em até 60°C de temperatura ambiente e compatibilidade com montagem automatizada.

Solução:O LTS-2807SKG-P é uma escolha ideal.

1. Projeto do Circuito:Um microcontrolador com pinos de I/O suficientes aciona o display em uma configuração estática (não multiplexada) para simplicidade. Um resistor limitador de corrente é colocado na linha do ânodo comum. A corrente direta é definida para 8 mA (reduzida de 25 mA considerando a temperatura ambiente de 60°C, usando o fator de redução de 0,28 mA/°C). Isto proporciona brilho adequado enquanto garante confiabilidade a longo prazo.
2. Layout da PCB:O padrão de soldagem recomendado é usado. Conexões de alívio térmico são adicionadas às pastilhas do ânodo para facilitar a soldagem enquanto mantêm um bom caminho térmico para um plano de terra para dissipação de calor.
3. Montagem:Os componentes são colocados usando uma máquina pick-and-place a partir da fita e carretel fornecidos. Um perfil de refluxo sem chumbo padrão com temperatura de pico de 245°C é usado, bem dentro do limite especificado de 260°C.
4. Resultado:O produto final apresenta um display numérico brilhante, uniforme e confiável que atende a todos os requisitos de tamanho, desempenho e fabricabilidade.

9. Tendências Tecnológicas e de Mercado

Tecnologia AlInGaP:Este sistema de material, introduzido na década de 1990, revolucionou os LEDs vermelhos, laranja e amarelos de alto brilho e, posteriormente, os LEDs verdes eficientes. Permanece como a tecnologia dominante para LEDs verdes de alto desempenho na faixa de 560-590 nm devido à sua eficiência superior e estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas.

Direção do Mercado:A tendência para componentes SMD indicadores e de display continua em direção a:

• Miniaturização:Embalagens ainda menores com brilho mantido ou melhorado.
• Maior Eficiência:Mais lúmens por watt, reduzindo o consumo de energia e a carga térmica.
• Confiabilidade Aprimorada:Materiais de embalagem e processos de fabricação melhorados para maior vida útil em ambientes exigentes.
• Integração:Combinar o display LED com ICs driver ou microcontroladores em módulos multi-chip (MCMs) ou soluções system-in-package (SiP) para simplificar o projeto do produto final.

O LTS-2807SKG-P representa um produto maduro e bem otimizado dentro deste cenário em evolução, oferecendo um equilíbrio comprovado de tamanho, desempenho e custo para uma ampla gama de aplicações.