Ficha Técnica do Display LED LTS-4817CKS-P - Dígito 0,39 Polegadas - Amarelo AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Dissipação 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4817CKS-P é um módulo de display LED de alto desempenho, de montagem em superfície (SMD) e de dígito único. Foi concebido para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes num formato compacto. O dispositivo utiliza a tecnologia avançada de chip LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivado num substrato de GaAs, conhecida pela sua alta eficiência e excelente pureza de cor, particularmente no espectro amarelo. O display apresenta uma face cinza com segmentos brancos, proporcionando alto contraste para uma legibilidade ideal. É configurado como um dispositivo de ânodo comum, uma configuração padrão para simplificar o circuito de acionamento em aplicações com múltiplos dígitos, e inclui um ponto decimal à direita.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho Compacto:Apresenta uma altura de dígito de 0,39 polegadas (10,0 mm), tornando-o adequado para aplicações com espaço limitado.
• Desempenho Óptico Superior:Oferece alto brilho e alto contraste, garantindo uma aparência excelente dos caracteres mesmo em ambientes bem iluminados.
• Ângulo de Visão Ampla:Proporciona visibilidade consistente a partir de uma ampla gama de ângulos.
• Baixo Consumo de Energia:Concebido para operação energeticamente eficiente, com uma corrente direta típica de 20mA por segmento.
• Iluminação Uniforme dos Segmentos:Segmentos contínuos e uniformes garantem uma exibição numérica limpa e de aspeto profissional.
• Alta Confiabilidade:A construção de estado sólido oferece longa vida operacional e robustez contra choques e vibrações.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa, assegurando níveis de brilho consistentes entre lotes de produção.
• Conformidade Ambiental:O encapsulamento é livre de chumbo e está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Aplicações Alvo e Mercado

Este display é ideal para uma vasta gama de equipamentos eletrónicos que requerem indicadores numéricos. Aplicações típicas incluem instrumentação industrial (ex.: medidores de painel, temporizadores, contadores), eletrodomésticos (ex.: fornos micro-ondas, máquinas de lavar, equipamentos de áudio), painéis de instrumentos automóveis (para displays auxiliares), dispositivos médicos e equipamentos de teste e medição. O seu encapsulamento SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície) torna-o perfeitamente adequado para processos de montagem automatizada, reduzindo custos de fabrico e melhorando a confiabilidade na produção em grande volume.

2. Parâmetros Técnicos e Interpretação Objetiva

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas e ópticas do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestes ou próximos destes limites não é recomendada para uso normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança na forma de calor por um único segmento LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA (a um ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Esta especificação é apenas para operação pulsada e não deve ser usada para acionamento DC contínuo.
• 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 * (85°C - 25°C)) = 8,2 mA.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo é classificado para gamas de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C durante 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento, o que é padrão para processos de reflow sem chumbo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas (Típicas a 25°C)

Estes parâmetros descrevem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (I_V):A saída de luz depende da corrente. A uma corrente baixa de 1mA, a intensidade típica é de 650 µcd (microcandela). Na corrente de teste padrão de 10mA, sobe significativamente para 8450 µcd. Os projetistas devem selecionar a corrente de acionamento com base no brilho requerido e no orçamento de potência.
• Tensão Direta (V_F):2,6V típico a I_F=20mA. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. O valor mínimo é de 2,05V, indicando alguma variação entre LEDs individuais.
• Comprimento de Onda de Pico/Dominante (λ_p/λ_d):588 nm (pico) e 587 nm (dominante). Isto confirma que a emissão está na região amarela do espectro visível.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):15 nm. Esta largura de banda estreita é característica da tecnologia AlInGaP e contribui para a aparência de cor pura.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA máximo a V_R=5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; aplicar uma polarização reversa contínua não é uma condição normal de operação.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 máximo para segmentos dentro do mesmo dispositivo. Isto significa que o segmento mais fraco será pelo menos metade do brilho do segmento mais brilhante, garantindo uma aparência uniforme.
• Interferência (Crosstalk):≤ 2,5%. Especifica a quantidade máxima de fuga de luz não intencional de um segmento adjacente e não iluminado, o que é importante para a clareza do display.

3. Explicação do Sistema de Categorização (Binning)

A ficha técnica afirma que os dispositivos são "categorizados por intensidade luminosa." Isto implica um processo de binning onde os LEDs são classificados após a produção com base na saída de luz medida (em µcd) a uma corrente de teste especificada (provavelmente 10mA ou 20mA). Isto garante que os clientes recebam peças com níveis de brilho consistentes. Embora os códigos de bin específicos não sejam detalhados neste documento, os projetistas devem consultar o fabricante para conhecer as categorias de intensidade disponíveis, a fim de garantir consistência na sua aplicação, especialmente ao usar múltiplos displays lado a lado.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas." Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos normalmente incluem:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a tensão direta e a corrente direta. É não linear, com um aumento acentuado na corrente assim que a tensão direta excede o limiar do díodo (cerca de 2V para AlInGaP).
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Esta curva é geralmente linear numa ampla gama. A intensidade aumenta proporcionalmente com a corrente, até ao ponto de saturação térmica.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Os LEDs AlInGaP exibem um coeficiente de temperatura negativo, o que significa que o brilho diminui com o aumento da temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a saída de luz relativa através dos comprimentos de onda, centrada em torno de 587-588 nm com a largura a meia altura especificada de 15 nm.

Os projetistas devem usar estas curvas para otimizar as condições de acionamento, compreender os efeitos térmicos e prever o desempenho em diferentes ambientes operacionais.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está alojado num encapsulamento de montagem em superfície. Notas dimensionais importantes da ficha técnica incluem: todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm. Existem controlos de qualidade específicos para a face do display: material estranho num segmento deve ser ≤10 mils, contaminação por tinta na superfície ≤20 mils, bolhas num segmento ≤10 mils e curvatura do refletor ≤1% do seu comprimento. A rebarba do pino de plástico está limitada a um máximo de 0,14 mm. Estas especificações garantem uma aparência física consistente e uma montagem confiável.

5.2 Ligação dos Pinos e Polaridade

O diagrama de circuito interno e a tabela de ligação dos pinos mostram uma configuração de ânodo comum para o dígito de 7 segmentos e para o ponto decimal. Os dois pinos de ânodo comum (pinos 3 e 8) estão internamente ligados. Os cátodos para os segmentos A a G e o ponto decimal (DP) estão em pinos separados (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). O pino 5 é identificado como o cátodo para o ponto decimal à direita. A identificação correta da polaridade é crítica para o projeto do circuito, a fim de evitar a polarização reversa dos LEDs.

5.3 Padrão Recomendado para as Ilhas de Solda (Pad Pattern)

É fornecido um diagrama do padrão de ilhas (land pattern) para orientar o projeto da PCB (Placa de Circuito Impresso). Seguir este padrão recomendado, que inclui tamanho, espaçamento e características de alívio térmico adequados para as ilhas, é essencial para obter juntas de solda confiáveis durante a soldagem por reflow e para manter a integridade mecânica da ligação.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Instruções de Soldagem SMT

O dispositivo foi concebido para soldagem por reflow. Instruções críticas incluem:

• Perfil de Reflow:Temperatura de pico máxima de 260°C. É recomendada uma fase de pré-aquecimento de 120-150°C por um máximo de 120 segundos.
• Limite do Processo:O número de ciclos do processo de reflow deve ser inferior a dois. É necessário um arrefecimento completo até à temperatura ambiente normal entre o primeiro e o segundo processo de soldagem, se uma segunda passagem for necessária (ex.: para placas de dois lados).
• Soldagem Manual:Se for usada uma estação de solda, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C e o tempo de contacto deve ser limitado a um máximo de 3 segundos.

Seguir estas diretrizes previne danos térmicos nos chips LED, no encapsulamento de plástico e nas ligações internas por fio (wire bonds).

6.2 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

Os displays SMD são enviados em embalagem à prova de humidade. Devem ser armazenados a 30°C ou menos e a 60% de Humidade Relativa (HR) ou menos. Uma vez aberto o saco selado, os componentes começam a absorver humidade da atmosfera. Se as peças não forem usadas imediatamente e não forem armazenadas num ambiente seco controlado (ex.: um armário seco), devem ser "cozidas" (baked) antes da soldagem por reflow para prevenir o "efeito pipoca" (popcorning) ou a delaminação causada pela rápida expansão do vapor durante o processo de reflow a alta temperatura. A ficha técnica fornece condições específicas de cozedura: 60°C por ≥48 horas para peças em bobinas, ou 100°C por ≥4 horas / 125°C por ≥2 horas para peças a granel. A cozedura deve ser realizada apenas uma vez.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações de Embalagem

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada (embossed) enrolada em bobinas, adequada para máquinas de pick-and-place automatizadas.

• Dimensões da Bobina:São indicados tamanhos padrão de bobina de 13 polegadas e 22 polegadas.
• Fita Transportadora:As dimensões são fornecidas e estão em conformidade com os padrões EIA-481-C. A espessura da fita é de 0,40 ±0,05 mm.
• Quantidades de Embalagem:Uma bobina de 13 polegadas contém 800 peças. Uma bobina de 22 polegadas contém comprimento de fita para 45,5 metros. A quantidade mínima de embalagem para lotes remanescentes é de 200 peças.
• Guia Inicial e Final (Leader e Trailer):A fita inclui uma guia inicial (mínimo 400mm) e uma guia final (mínimo 40mm) para facilitar o carregamento na máquina.

7.2 Número da Peça e Revisão

O número base da peça é LTS-4817CKS-P. O sufixo "-P" pode indicar uma variante específica ou tipo de embalagem. A própria ficha técnica tem um histórico de revisões (Revisão A, efetiva a 11/01/2020), e os projetistas devem sempre usar a revisão mais recente para garantir que têm as especificações mais atuais.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuito de Aplicação Típico

Para um display de ânodo comum como o LTS-4817CKS-P, os ânodos (pinos 3 e 8) são ligados a uma tensão de alimentação positiva (V_CC). Cada pino de cátodo (para os segmentos A-G e DP) é ligado a uma resistência limitadora de corrente e depois à saída de um CI driver (ex.: um decodificador/driver ou um pino GPIO de um microcontrolador). O driver drena corrente para o terra para iluminar o segmento. O valor da resistência limitadora de corrente (R_LIMIT) é calculado usando a Lei de Ohm: R_LIMIT= (V_CC- V_F) / I_F, onde V_Fé a tensão direta do LED (use 2,6V típico) e I_Fé a corrente direta desejada (ex.: 10mA ou 20mA).

8.2 Considerações de Projeto

• Acionamento de Corrente:Nunca ligue o LED diretamente a uma fonte de tensão sem um mecanismo limitador de corrente (resistência ou driver de corrente constante) para evitar fuga térmica (thermal runaway) e destruição.
• Multiplexagem:Para displays com múltiplos dígitos, é comum usar uma técnica de multiplexagem para controlar muitos segmentos com menos pinos de driver. Isto envolve ciclar rapidamente a alimentação para o ânodo comum de cada dígito. A especificação de corrente de pico do LTS-4817CKS-P (60mA pulsada) permite correntes instantâneas mais altas durante a multiplexagem para alcançar o brilho médio desejado.
• Gestão Térmica:Embora o próprio dispositivo tenha baixa dissipação de potência, o layout da PCB deve considerar a dissipação de calor, especialmente se for acionado a correntes mais altas ou em temperaturas ambientes elevadas. Uma área adequada de cobre em torno das ilhas de solda pode ajudar.
• Proteção contra ESD:Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Devem ser observadas as precauções padrão de manuseamento de ESD durante a montagem.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTS-4817CKS-P diferencia-se pelo uso da tecnologia AlInGaP para emissão amarela. Comparado com tecnologias mais antigas como o GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento, melhor estabilidade térmica e pureza de cor superior (largura espectral mais estreita). O seu encapsulamento SMD e tamanho de dígito de 0,39 polegadas posicionam-no bem face a outros displays numéricos SMD, oferecendo um equilíbrio entre legibilidade e poupança de espaço na placa. A inclusão da categorização por intensidade (binning) é um diferenciador de qualidade chave para aplicações que requerem aparência uniforme.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P1: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (λ_p) e comprimento de onda dominante (λ_d)?

R1: O comprimento de onda de pico é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem a sua intensidade máxima. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida da saída do LED. Para um LED de espectro estreito como este, eles estão muito próximos (587nm vs 588nm).

P2: Posso acionar este LED a 25mA continuamente?

R2: Sim, mas apenas se a temperatura ambiente (T_a) estiver a 25°C ou abaixo. A temperaturas ambientes mais elevadas, deve reduzir a corrente de acordo com o fator de redução especificado de 0,28 mA/°C para evitar exceder a temperatura máxima da junção e degradar a confiabilidade.

P3: Por que é importante o teste da corrente reversa se não devo operá-lo em reverso?

R3: O teste de I_Ré uma medida de controlo de qualidade. Uma corrente de fuga reversa elevada pode indicar um defeito na junção PN do chip LED.

P4: O meu processo de montagem requer duas passagens de reflow. Isto é permitido?

R4: Sim, mas está estritamente limitado a um máximo de duas passagens. Deve garantir que a placa e os componentes arrefeçam completamente até à temperatura ambiente entre o primeiro e o segundo ciclo de reflow.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetar um display simples para um temporizador digital.

Um projetista está a criar um temporizador de contagem decrescente com um display de 2 dígitos que mostra minutos e segundos. Usaria dois dispositivos LTS-4817CKS-P. Os ânodos comuns de cada dígito seriam ligados a pinos GPIO separados de um microcontrolador configurados como saídas. Os 14 pinos de cátodo (7 segmentos + DP para cada dígito) seriam ligados em conjunto através dos dois dígitos (ou seja, todos os cátodos do segmento 'A' ligados, todos os cátodos do segmento 'B' ligados, etc.) e cada um ligado a uma resistência limitadora de corrente e depois a um pino GPIO ou a um CI driver externo capaz de drenar a corrente necessária. O microcontrolador usaria multiplexagem por divisão de tempo: ligaria o ânodo para o dígito dos 'minutos', definiria o padrão de cátodos para o número de minutos desejado, aguardaria um curto período (ex.: 5ms), depois desligaria esse ânodo, ligaria o ânodo para o dígito dos 'segundos', definiria o padrão de cátodos para os segundos, aguardaria e repetiria. Isto acontece mais rápido do que o olho humano pode perceber, criando a ilusão de ambos os dígitos estarem continuamente iluminados. O ponto decimal à direita em cada dígito poderia ser usado como um separador de dois pontos (colon) piscante entre minutos e segundos.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-4817CKS-P é baseado no material semicondutor AlInGaP cultivado epitaxialmente num substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção PN deste material, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Este processo de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica dos átomos de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo na rede cristalina determina a energia da banda proibida (bandgap), que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para este dispositivo, a composição é ajustada para produzir fotões na gama de comprimentos de onda amarela (~587-588 nm). O chip é então encapsulado com uma lente de plástico moldada que molda a saída de luz e fornece proteção ambiental.

13. Tendências e Desenvolvimentos da Indústria

A tendência em tecnologias de display como o LTS-4817CKS-P é para uma eficiência ainda maior, permitindo displays mais brilhantes com menor consumo de energia, o que é crítico para dispositivos alimentados por bateria. Há também um impulso contínuo para a miniaturização, mantendo ou melhorando a legibilidade. A integração é outra tendência, com a eletrónica de acionamento por vezes sendo incorporada no próprio módulo de display para simplificar o projeto do sistema. Além disso, os avanços em materiais e encapsulamento estão a melhorar o desempenho térmico e a confiabilidade a longo prazo dos LEDs, permitindo que sejam usados em ambientes mais exigentes. Embora os displays de matriz de pontos, a cores completas e OLED estejam a expandir-se em aplicações de alta gama, os displays LED monocromáticos de dígito único como este permanecem altamente relevantes devido à sua simplicidade, robustez, baixo custo e excelente legibilidade numa ampla gama de condições de iluminação.