Folha de Dados do Display LED LTS-2807CKD-P - Altura do Dígito 0,2 Polegadas - Hiper Vermelho - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-2807CKD-P é um dispositivo de montagem em superfície (SMD) projetado como um display numérico de um único dígito. A sua função principal é fornecer uma indicação numérica clara e fiável num encapsulamento compacto e moderno, adequado para processos de montagem automatizados. O dispositivo utiliza camadas epitaxiais avançadas de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivadas num substrato de GaAs para produzir a sua emissão característica hiper vermelha. Esta tecnologia de material é escolhida pela sua eficiência e estabilidade na produção de luz vermelha de alta luminosidade. O design visual apresenta uma face cinza com marcações de segmentos brancos, uma combinação projetada para maximizar o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação, tornando-o adequado para eletrónica de consumo, painéis de instrumentação e interfaces de controlo industrial onde o espaço é limitado e a legibilidade é crítica.

1.1 Características e Vantagens Principais

O produto é definido por várias características-chave de desempenho e fiabilidade que o diferenciam no mercado de displays de pequeno formato.

• Formato Compacto:Uma altura de dígito de 0,2 polegadas (5,08 mm) permite a integração em PCBs densamente povoadas sem sacrificar o tamanho numérico.
• Desempenho Óptico:O display oferece alta luminosidade e excelente contraste, facilitados pelos chips AlInGaP e pelo design cinza sobre branco. Um amplo ângulo de visão garante visibilidade a partir de várias posições.
• Uniformidade dos Segmentos:Os segmentos são projetados para iluminação contínua e uniforme, prevenindo pontos quentes ou áreas escuras que possam prejudicar a aparência do caráter.
• Eficiência Energética:Tem um requisito de potência baixo, contribuindo para um menor consumo geral de energia do sistema.
• Qualidade e Fiabilidade:O dispositivo apresenta fiabilidade de estado sólido e é categorizado por intensidade luminosa, o que significa que as unidades são classificadas para garantir um brilho consistente. É também construído como um encapsulamento sem chumbo em conformidade com as diretivas ambientais RoHS.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise detalhada e objetiva dos limites operacionais e características de desempenho do dispositivo sob condições definidas.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e falha catastrófica.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA, mas apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Isto é para flashes breves e de alta intensidade.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Este valor é reduzido linearmente em 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,28 mA/°C * 60°C) = 8,2 mA.
• Intervalos de Temperatura:O intervalo de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +105°C.
• Tolerância de Soldadura:O dispositivo pode suportar soldadura com ferro a 260°C durante 3 segundos, com a ponta do ferro posicionada pelo menos 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C, representando o comportamento esperado sob condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (Iv):A saída de luz depende da corrente. A uma corrente direta (I_F) de 1 mA, a intensidade varia de 201 a 650 µcd (microcandelas). A 10 mA, o valor típico sobe para 8250 µcd. Uma tolerância de ±15% aplica-se a estas medições.
• Características do Comprimento de Onda:O dispositivo emite no espectro hiper vermelho. O comprimento de onda de emissão de pico (λ_p) é 650 nm. O comprimento de onda dominante (λ_d) é 639 nm com uma tolerância de ±1 nm. A meia largura da linha espectral (Δλ) é 20 nm, indicando a dispersão do comprimento de onda da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2,6V a I_F=20 mA, com uma tolerância de ±0,1V. O mínimo especificado é 2,05V.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não foi projetado para operação contínua em polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Uma taxa máxima de 2:1 para segmentos dentro de uma área de luz semelhante a I_F=1 mA. Isto especifica a variação máxima de brilho permitida entre segmentos.
• Interferência (Cross Talk):Especificado como ≤ 2,5%, referindo-se à iluminação indesejada de um segmento não selecionado quando um segmento adjacente é acionado.

3. Sistema de Classificação e Categorização

A folha de dados indica que o produto é \"categorizado por intensidade luminosa,\" o que implica um processo de classificação.

• Classificação por Intensidade Luminosa:Os dispositivos são testados e classificados em categorias com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (ex.: 1 mA ou 10 mA). Isto garante que os designers recebam LEDs com níveis de brilho consistentes para uma aparência uniforme do display.
• Classificação por Comprimento de Onda:Embora não seja explicitamente declarado como classificado, a tolerância apertada no comprimento de onda dominante (±1 nm) indica um controlo de processo rigoroso, resultando numa saída de cor muito consistente em todas as unidades.
• Triagem por Tensão Direta:A tolerância especificada de V_Fde ±0,1V sugere que as peças são provavelmente selecionadas para cumprir este parâmetro elétrico, contribuindo para um comportamento consistente do circuito de acionamento.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto do PDF fornecido faça referência a curvas típicas mas não as exiba, a análise padrão para tal dispositivo incluiria:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostraria a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente, com a tensão de joelho em torno de 2,0-2,2V para LEDs vermelhos AlInGaP.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_v-I_F):Espera-se que seja quase linear a correntes mais baixas, potencialmente mostrando efeitos de saturação a correntes mais altas devido ao decaimento térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstraria a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, um fator crítico para a fiabilidade do design.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando intensidade versus comprimento de onda, centrado em 650 nm (pico) com uma meia largura de 20 nm, confirmando o ponto de cor hiper vermelho.

5. Informações Mecânicas e do Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo tem uma pegada SMD definida. Notas dimensionais-chave incluem: todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Controlos de qualidade específicos são notados, como limites para material estranho, contaminação por tinta, bolhas dentro da área do segmento e rebarbas nos pinos de plástico. Devido ao pequeno tamanho do encapsulamento, a marcação da peça é abreviada para \"2807CKD-P\" (o prefixo \"LTS\" é omitido).

5.2 Circuito Interno e Pinagem

O dispositivo tem uma configuração deânodo comum. O diagrama do circuito interno mostra dez pinos correspondentes às seguintes ligações: Dois pinos são dedicados como ânodos comuns (pinos 3 e 8). Os pinos restantes são cátodos individuais para os segmentos A, B, C, D, E, F, G e o ponto decimal (DP). O pino 1 é listado como \"Sem Ligação.\" Esta configuração requer um driver de fornecimento de corrente para os pinos de ânodo comum e um sumidouro de corrente para os pinos de cátodo individuais para iluminar os segmentos.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

6.1 Instruções de Soldadura SMT

O dispositivo é projetado para processos de soldadura por refluxo. Uma restrição crítica é que o número de ciclos do processo de refluxo deve ser inferior a dois. Se um segundo refluxo for necessário (ex.: para montagem dupla face), a placa deve ser arrefecida à temperatura normal entre o primeiro e o segundo processo.

• Perfil de Refluxo (Máx. 2 ciclos):Pré-aquecer a 120-150°C por um máximo de 120 segundos. A temperatura de pico não deve exceder 260°C.
• Soldadura Manual (Máx. 1 ciclo):Se usar um ferro de soldar, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a um máximo de 3 segundos.

6.2 Padrão de Soldadura Recomendado

Um padrão de land (pegada) é fornecido para o design do PCB. Aderir a este padrão é essencial para a formação fiável da junta de solda, o alinhamento adequado e a gestão térmica durante o refluxo.

6.3 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

Os componentes são enviados em embalagem à prova de humidade. Devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa (HR). Uma vez aberto o saco selado, os componentes começam a absorver humidade do ambiente. Se não forem usados imediatamente e não forem armazenados num armário seco (<10% HR é típico), devem ser pré-cozidos antes da soldadura por refluxo para prevenir danos de \"pipocagem\" ou delaminação causados pela rápida expansão do vapor.

• Condições de Pré-cozedura:Se os componentes estiverem em bobina: 60°C por ≥48 horas. Se os componentes estiverem a granel: 100°C por ≥4 horas ou 125°C por ≥2 horas. A pré-cozedura deve ser realizada apenas uma vez.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificações de Embalagem

O dispositivo é fornecido em fita e bobina para montagem automatizada pick-and-place.

• Dimensões da Bobina:Fornecidas tanto para a fita transportadora de componentes como para a bobina geral (ex.: são indicadas opções de bobina de 13 polegadas e 22 polegadas).
• Fita Transportadora:Feita de liga de poliestireno condutivo preto. As dimensões estão em conformidade com os padrões EIA-481-D. A espessura da fita é de 0,30 ±0,05 mm.
• Quantidades de Embalagem:Uma bobina padrão de 13\" contém 1000 peças. Uma bobina de 22\" contém um comprimento de fita para 56,5 metros. A quantidade mínima de encomenda para bobinas restantes é de 250 peças.
• Fita Guia e Fita Final:A bobina inclui uma fita guia (mínimo 400mm) e uma fita final (mínimo 40mm) para alimentação da máquina.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Design

8.1 Uso Pretendido e Limitações

O display é projetado para equipamentos eletrónicos comuns em aplicações de escritório, comunicações e domésticas. Não é classificado para aplicações críticas de segurança ou de alta fiabilidade onde uma falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (ex.: aviação, sistemas médicos) sem consulta prévia e potencial qualificação.

8.2 Regras de Design Críticas

• Proteção do Circuito de Acionamento:O circuito de acionamentodeveincluir proteção contra tensões reversas e transientes de tensão, pois estas podem danificar instantaneamente as junções LED.
• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante. Nunca ligue o LED diretamente a uma fonte de tensão. Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (V_{alimentação}), na tensão direta do LED (V_F~2,6V), e na corrente direta desejada (I_F). Fórmula: R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F.
• Gestão Térmica:Observe as regras de dissipação de potência e redução de corrente. Operar a correntes ou temperaturas ambientes acima dos limites recomendados acelerará a degradação da saída de luz (depreciação de lúmen) e pode causar falha prematura. Garanta uma área de cobre adequada no PCB ou vias térmicas se operar perto dos valores máximos.
• Multiplexagem:Para displays multi-dígitos usando multiplexagem, garanta que a corrente de pico no modo pulsado não exceda o valor máximo absoluto de 60 mA, e calcule a corrente média para permanecer dentro do valor de corrente contínua.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), a tecnologia AlInGaP no LTS-2807CKD-P oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de entrada. Também tipicamente fornece melhor estabilidade do comprimento de onda ao longo da temperatura e da vida útil. Comparado com alguns displays de segmentos brancos que usam um filtro de cor sobre um LED azul/branco, o chip monocromático AlInGaP oferece saturação de cor pura e potencialmente maior eficiência para a cor vermelha alvo. O seu encapsulamento SMD proporciona melhor robustez mecânica e adequação para fabrico automatizado de alto volume em comparação com displays LED de orifício passante.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Baseado em Parâmetros Técnicos

P: Que valor de resistor devo usar com uma alimentação de 5V?

R: Para uma tensão direta típica de 2,6V e uma corrente desejada de 10 mA, o cálculo é: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 240Ω ou 220Ω). Verifique sempre a corrente real no circuito.

P: Posso acioná-lo com 20 mA continuamente?

R: Sim, 20 mA está abaixo do máximo de 25 mA a 25°C. No entanto, deve verificar a temperatura ambiente. Se o ambiente operacional estiver acima de 25°C, deve reduzir a corrente. A 70°C, a corrente máxima seria 25 mA - (0,28 mA/°C * 45°C) ≈ 12,4 mA.

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

R: É um indicador de qualidade e fuga. Uma corrente reversa alta pode sinalizar uma junção defeituosa. O valor também informa o nível de proteção necessário; qualquer evento de polarização reversa que exceda 5V ou cause corrente acima de 100 µA é prejudicial.

P: O que significa \"taxa de correspondência de intensidade luminosa 2:1\" para o meu design?

R: Significa que o segmento mais escuro num dígito pode ser não menos de metade do brilho do segmento mais brilhante sob as mesmas condições de teste. Isto garante uniformidade visual. Para aplicações críticas, pode selecionar de uma categoria mais apertada.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetar uma leitura de temperatura de um dígito para um eletrodoméstico.

O LTS-2807CKD-P é uma escolha ideal. Os pinos de porta do microcontrolador (MCU) podem sumir corrente (ligar aos cátodos dos segmentos). Um único transistor PNP ou um driver IC dedicado pode fornecer corrente ao pino de ânodo comum. O firmware do MCU implementa um descodificador de 7 segmentos e um temporizador de multiplexagem se forem usados múltiplos dígitos. A face cinza/segmento branco proporciona excelente contraste contra o painel do eletrodoméstico. O baixo consumo de energia está alinhado com os objetivos de eficiência energética. O designer deve garantir que o layout do PCB inclui o padrão de solda recomendado, colocar um resistor limitador de corrente em série com cada cátodo (ou usar um driver IC de corrente constante), e seguir as diretrizes do perfil de refluxo durante a fabricação. Os componentes devem ser armazenados num ambiente seco após a abertura da bobina até à data de montagem.

12. Princípio de Operação

O dispositivo opera no princípio da eletroluminescência numa junção P-N de semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção (aproximadamente 2,0-2,2V para AlInGaP) é aplicada, eletrões do material tipo N e lacunas do material tipo P são injetados através da junção. Eles recombinam-se na região ativa (as camadas de poço quântico AlInGaP). Uma parte desta energia de recombinação é libertada como fotões (luz). A composição específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto nas camadas epitaxiais determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, hiper vermelho a ~650 nm. A configuração de ânodo comum liga internamente os ânodos de todos os segmentos LED, simplificando o circuito de acionamento ao exigir apenas um nó de fonte de corrente por dígito.

13. Tendências Tecnológicas

O uso de AlInGaP para LEDs vermelhos e âmbar representa uma tecnologia madura e altamente otimizada. As tendências atuais em LEDs de display focam-se em várias áreas: 1)Aumento da Eficiência:A investigação em curso visa reduzir o decaimento de eficiência a altas correntes e melhorar a extração de luz do encapsulamento do chip. 2)Miniaturização:Embora 0,2 polegadas seja padrão, existe procura por alturas de dígito menores em dispositivos ultra-compactos. 3)Integração:As tendências incluem combinar o display LED com drivers IC e controladores em módulos multi-chip ou soluções system-in-package (SiP) para simplificar o design do produto final. 4)Fiabilidade Aprimorada:Melhorias nos materiais de encapsulamento e técnicas de fixação do chip continuam a aumentar a vida operacional e a tolerância a perfis de refluxo de temperatura mais altos exigidos para soldadura sem chumbo.