Ficha Técnica do Display LED LTS-4817SW-P - Altura do Dígito 0,39 Polegadas - Segmentos Brancos - Tensão Direta 3,2V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4817SW-P é um módulo de display LED alfanumérico de dígito único para montagem em superfície. Foi projetado com uma altura de dígito de 0,39 polegadas (10,0 mm), tornando-o adequado para aplicações que requerem indicação numérica compacta e altamente legível ou alfanumérica limitada. O dispositivo utiliza tecnologia de semicondutor InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) para produzir luz branca, oferecendo uma alternativa moderna aos LEDs brancos tradicionais filtrados ou convertidos por fósforo. Sua face cinza com segmentos brancos proporciona excelente contraste para uma legibilidade ideal.

1.1 Características e Posicionamento Principais

Este display é projetado para confiabilidade e desempenho em eletrônicos de consumo, instrumentação industrial, painéis de automóveis e painéis de controle de eletrodomésticos. Suas vantagens centrais incluem um design de segmento contínuo e uniforme que elimina lacunas para uma aparência limpa, e um amplo ângulo de visão que garante visibilidade de várias posições. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa e tensão direta, permitindo maior consistência de brilho e cor na produção em lote. Sendo um pacote sem chumbo em conformidade com as diretrizes RoHS, é adequado para mercados globais com regulamentações ambientais rigorosas.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

O desempenho do LTS-4817SW-P é definido por um conjunto abrangente de parâmetros elétricos e ópticos críticos para o projeto.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais danos permanentes podem ocorrer. A dissipação máxima de potência por segmento é de 35 mW. A corrente direta de pico é de 50 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). A corrente direta contínua por segmento é reduzida a partir de 10 mA a 25°C a uma taxa de 0,11 mA/°C, o que significa que a corrente permitida diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -35°C a +105°C, indicando robustez para ambientes severos. A condição de soldagem é especificada como 260°C por 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Sob condições típicas de teste (Ta=25°C, IF=5mA), os parâmetros principais são: A intensidade luminosa média por chip varia de um mínimo de 71 mcd a um máximo de 165 mcd. A tensão direta por chip (VF) varia de 2,7V a 3,2V. A corrente reversa (IR) é no máximo 100 µA em VR=5V, mas esta é apenas uma condição de teste; o dispositivo não se destina à operação contínua em polarização reversa. A taxa de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é de 2:1 ou melhor, garantindo brilho uniforme. As coordenadas de cromaticidade (x, y) são fornecidas conforme o padrão CIE 1931, com valores típicos em torno de x=0,294, y=0,286, definindo o ponto de branco. Uma especificação de crosstalk de ≤ 2,5% é observada, referindo-se à fuga de luz indesejada entre segmentos adjacentes.

3. Explicação do Sistema de Binning

Para garantir consistência, os LEDs usados neste display são classificados em bins com base em parâmetros-chave.

3.1 Binning de Tensão Direta (VF)

Os LEDs são agrupados em bins (3, 4, 5, 6, 7) com base em sua tensão direta a 5mA. Cada bin tem uma faixa de 0,1V (ex.: Bin 3: 2,70-2,80V, Bin 4: 2,80-2,90V). Uma tolerância de ±0,1V é permitida dentro de cada bin. Isso permite que os projetistas selecionem componentes para aplicações sensíveis à queda de tensão ou ao projeto da fonte de alimentação.

3.2 Binning de Intensidade Luminosa (IV)

O brilho é categorizado em bins rotulados Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12, R21. Cada bin cobre uma faixa específica de mcd a 5mA (ex.: Q11: 71,0-81,0 mcd, R21: 146,0-165,0 mcd). Uma tolerância de ±15% se aplica a cada bin. Este sistema permite igualar o brilho do display entre várias unidades ou dígitos.

3.3 Binning de Matiz (Cromaticidade)

A cor da luz branca é controlada através de bins de matiz (S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). Cada bin é definido por uma área quadrilátera no diagrama de cromaticidade CIE 1931, especificando a faixa permitida das coordenadas x e y. Uma tolerância de ±0,01 é mantida. Isso minimiza diferenças de cor visíveis entre segmentos ou displays.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora dados gráficos específicos sejam referenciados no documento, curvas típicas para tais dispositivos incluem a relação entre corrente direta (IF) e tensão direta (VF), que é exponencial. A relação entre corrente direta (IF) e intensidade luminosa (IV) é geralmente linear dentro da faixa de operação. O efeito da temperatura ambiente (Ta) na intensidade luminosa mostra um coeficiente negativo; o brilho diminui à medida que a temperatura aumenta. Compreender essas curvas é vital para o projeto do circuito de acionamento e gerenciamento térmico, a fim de manter a saída óptica consistente ao longo da vida útil do produto.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo está em conformidade com um footprint SMD específico. As dimensões críticas incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como o espaçamento e tamanho dos terminais (pinos). As tolerâncias são tipicamente ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Notas adicionais de qualidade abordam limites para material estranho, contaminação por tinta, bolhas no segmento, curvatura do refletor e rebarbas nos pinos, que são cruciais para o rendimento da montagem e a aparência final.

5.2 Pinagem e Diagrama de Circuito

O display possui uma configuração de ânodo comum. O diagrama de circuito interno mostra dez pinos: dois são pinos de ânodo comum (pinos 3 e 8), e os oito restantes são cátodos para os segmentos A, B, C, D, E, F, G e o ponto decimal (DP). O pino 1 é listado como "Sem Conexão". Esta configuração requer um driver de sumidouro de corrente; os ânodos são conectados a uma fonte positiva (através de resistores limitadores de corrente), e os segmentos individuais são iluminados conectando seus respectivos pinos de cátodo ao terra.

5.3 Padrão de Soldagem Recomendado

Um padrão de land pattern (footprint) para projeto de PCB é fornecido. Este padrão garante a formação adequada da junta de solda durante o reflow, fornece resistência mecânica adequada e evita pontes de solda. A adesão a este padrão é crítica para uma montagem confiável em superfície.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Reflow

O dispositivo pode suportar no máximo dois ciclos de reflow, sendo necessário um período de resfriamento até a temperatura ambiente entre os ciclos. O perfil de reflow recomendado possui uma zona de pré-aquecimento de 120-150°C por no máximo 120 segundos, e uma temperatura de pico não superior a 260°C. Para reparo manual, a temperatura do ferro de solda não deve exceder 300°C, com o tempo de contato limitado a no máximo 3 segundos. Exceder essas condições pode danificar o encapsulamento plástico ou os chips LED.

6.2 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

O chip InGaN é sensível à descarga eletrostática. Precauções obrigatórias incluem o uso de pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas pelo pessoal. Todas as estações de trabalho, equipamentos e instalações de armazenamento devem estar devidamente aterrados. Recomenda-se o uso de ionizadores para neutralizar a carga estática que pode se acumular no encapsulamento plástico durante o manuseio. A falha em observar os controles de ESD pode levar a falhas latentes ou catastróficas do dispositivo.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Embalagem em Fita e Carretel

Os componentes são fornecidos em fita transportadora em relevo enrolada em carretéis, adequada para máquinas automáticas de pick-and-place. As dimensões detalhadas do carretel (diâmetro do carretel, largura do cubo, etc.) e da fita transportadora (tamanho do bolso, passo, detalhes dos furos de arraste) são especificadas. Tolerâncias-chave incluem uma tolerância cumulativa de ±0,20 mm ao longo de 10 furos de arraste e um limite de curvatura (empenamento) de 1 mm ao longo de 250 mm de fita transportadora.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Um circuito de acionamento típico envolve conectar os pinos de ânodo comum a uma fonte de tensão positiva (ex.: 5V) através de um resistor limitador de corrente. O valor deste resistor é calculado com base na tensão da fonte, na tensão direta do segmento LED (VF) e na corrente direta desejada (IF). Para multiplexar vários dígitos, um transistor ou um CI driver dedicado pode ser usado para chavear os ânodos comuns, enquanto os cátodos dos segmentos são acionados por um registrador de deslocamento ou expansor de porta.

8.2 Controle de Brilho e Corrente

Como a intensidade luminosa é aproximadamente proporcional à corrente direta, o brilho pode ser controlado via PWM (Modulação por Largura de Pulso) da corrente de acionamento. Isso é mais eficaz e eficiente do que o dimmer analógico via tensão variável. A curva de derating para corrente contínua deve ser respeitada em aplicações de alta temperatura para evitar superaquecimento e aceleração da depreciação do lúmen.

8.3 Gerenciamento Térmico

Embora a dissipação de potência seja baixa por segmento, o calor combinado de vários segmentos iluminados em um pacote pequeno deve ser considerado. Uma área adequada de cobre na PCB ao redor dos pads pode atuar como um dissipador de calor. Garantir um bom fluxo de ar no gabinete do produto final ajuda a manter a temperatura de junção dentro dos limites seguros, preservando a longevidade e a estabilidade da cor.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs de GaP ou GaAsP filtrados, o LED branco InGaN oferece maior brilho, melhor eficiência e um ponto de branco mais moderno. A configuração de ânodo comum é comum e suportada por muitos CIs drivers padrão. O tamanho de 0,39 polegadas preenche um nicho entre indicadores menores e displays maiores de múltiplos dígitos. O binning detalhado para intensidade, tensão e matiz fornece um nível de consistência essencial para produtos de nível profissional onde a uniformidade visual é crítica.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

10.1 Qual é a finalidade dos dois pinos de ânodo comum?

Os dois pinos (3 e 8) estão internamente conectados. Fornecer dois pinos ajuda a distribuir a corrente total do ânodo, reduz a densidade de corrente nos terminais do pacote e pode auxiliar no layout da PCB para simetria e confiabilidade.

10.2 Posso acionar este display com um microcontrolador de 3,3V?

Sim, mas é necessário um projeto cuidadoso. A VF típica é de 2,7-3,2V. Com uma fonte de 3,3V, a margem de tensão para o resistor limitador de corrente é muito pequena (0,1-0,6V). Isso requer um valor de resistor muito pequeno, tornando a corrente sensível a variações na VF e na tensão da fonte. Uma fonte de 5V é geralmente recomendada para uma operação mais estável, ou um driver LED de corrente constante dedicado deve ser usado.

10.3 Como interpreto os códigos de bin de matiz (ex.: S3-2)?

O código do bin corresponde a uma região específica no diagrama de cromaticidade CIE definido na ficha técnica. Os projetistas podem especificar um bin necessário ou uma faixa de bins ao fazer o pedido para garantir a correspondência de cores em uma execução de produção. Para a maioria das aplicações gerais, qualquer bin branco padrão é aceitável.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Considere projetar um display de timer digital usando quatro dígitos LTS-4817SW-P. O projeto envolveria criar uma PCB com quatro footprints idênticos de acordo com o padrão de soldagem recomendado. Um microcontrolador multiplexaria os dígitos, energizando o ânodo comum de um dígito por vez enquanto envia o padrão de segmentos para aquele dígito. Resistores limitadores de corrente seriam colocados nas linhas de ânodo comum. A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível. Os códigos de bin para intensidade e matiz devem ser especificados ao fornecedor para garantir que todos os quatro dígitos pareçam idênticos. A proteção contra ESD durante a montagem e manuseio é obrigatória.

12. Princípio Tecnológico

O LTS-4817SW-P utiliza chips LED baseados em InGaN. O InGaN é um material semicondutor capaz de emitir luz no espectro do azul ao ultravioleta. Para produzir luz branca, o dispositivo provavelmente emprega um chip InGaN emissor de azul combinado com um revestimento de fósforo. O fósforo absorve uma parte da luz azul e a reemite como luz amarela. A mistura da luz azul restante e da luz amarela emitida é percebida pelo olho humano como branca. Este é um método comum e eficiente para criar LEDs brancos.

13. Tendências da Indústria

A tendência em displays e indicadores SMD continua em direção a maior eficiência (mais lúmens por watt), permitindo menor consumo de energia ou maior brilho. Há também uma busca pela miniaturização mantendo ou melhorando a legibilidade. A consistência de cor e o binning mais rigoroso são cada vez mais importantes para eletrônicos de consumo de alta qualidade. Além disso, a integração do circuito de acionamento diretamente com o pacote do display é uma tendência crescente, simplificando o projeto do sistema para os usuários finais.