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

1. Visão Geral do Produto

O LTS-4812SKR-P é um dispositivo de montagem em superfície (SMD) projetado para aplicações de exibição numérica. Trata-se de um display de um único dígito com altura de caractere de 0,39 polegadas (10,0 mm). A tecnologia central utiliza camadas epitaxiais de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) crescidas sobre um substrato de GaAs para produzir a emissão de luz Super Vermelha. O dispositivo apresenta uma face cinza com segmentos brancos, melhorando o contraste e a legibilidade. É construído em uma configuração de ânodo comum, um design padrão para simplificar o circuito de acionamento em displays de múltiplos segmentos.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho Compacto e Alta Legibilidade:A altura do dígito de 0,39 polegadas oferece um bom equilíbrio entre a área ocupada no circuito e a visibilidade do caractere, sendo adequado para eletrônicos de consumo, instrumentação e painéis de controle.
• Desempenho Óptico Superior:O sistema de material AlInGaP proporciona alta intensidade luminosa e excelente pureza de cor no espectro vermelho. Os segmentos contínuos e uniformes, juntamente com o amplo ângulo de visão, garantem uma aparência consistente de várias perspectivas.
• Eficiência Energética:Caracterizado por baixa exigência de potência, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com restrições de energia.
• Confiabilidade Aprimorada:Como um dispositivo de estado sólido, oferece alta confiabilidade e longa vida operacional em comparação com outras tecnologias de exibição, como VFDs ou lâmpadas incandescentes.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados ("binned") por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência consistente de brilho em displays de múltiplos dígitos. A embalagem é livre de chumbo e está em conformidade com as diretivas RoHS.

2. Parâmetros e Características Técnicas

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas e ópticas críticas para o projeto.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estes são os limites de estresse que não devem ser excedidos sob nenhuma condição para evitar danos permanentes.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Isso limita a potência contínua máxima que cada segmento LED pode suportar.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (com ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Apenas para operação pulsada.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta especificação é reduzida linearmente a 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 permitida seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldagem:260°C por 3 segundos (ponta do ferro 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento).

2.2 Características Elétricas e Ópticas (Ta=25°C)

Estes são os parâmetros típicos de operação sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):3000 µcd (Típico) em I_F=2mA. O mínimo é 1301 µcd e o máximo é 8600 µcd, refletindo a faixa de categorização.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,6V (Típico) em I_F=20mA, com um máximo de 2,6V. Um resistor limitador de corrente deve ser calculado com base nesta V_Fe na tensão de alimentação.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):639 nm. Este é o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo o ponto de cor.
• Largura à Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm. Isso indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (Máx.) em V_R=5V. Observe que a operação com tensão reversa é apenas para fins de teste e não para uso contínuo.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 (Máx.). Em um display de múltiplos dígitos, o segmento mais brilhante não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais fraco dentro de uma área iluminada similar, garantindo uniformidade.
• Crosstalk (Interferência):≤ 2,5%. Especifica a iluminação máxima não intencional de um segmento não acionado quando um segmento adjacente está energizado.

2.3 Considerações Térmicas

A redução linear da corrente direta com a temperatura é um parâmetro de projeto crítico. Exceder o limite de corrente reduzida em temperaturas elevadas pode levar à depreciação acelerada do lúmen e à redução da vida útil. É recomendado um layout adequado da PCB para dissipação de calor, especialmente ao acionar múltiplos segmentos ou dígitos simultaneamente.

3. Explicação do Sistema de Categorização (Binning)

O LTS-4812SKR-P é categorizado em faixas de intensidade luminosa para garantir consistência. O código da categoria (ex.: J1, K2, M1) indica a faixa mínima e máxima garantida de intensidade para aquele grupo de dispositivos, medida em microcandelas (µcd) em I_F=2mA com uma tolerância de ±15%.

• Categorias Inferiores (J1, J2):1301-2100 µcd. Adequadas para aplicações onde um brilho mais baixo é aceitável ou a economia de energia é crítica.
• Categorias Intermediárias (K1, K2, L1):2101-4300 µcd. Oferece um equilíbrio entre brilho e eficiência para displays de uso geral.
• Categorias Superiores (L2, M1, M2):4301-8600 µcd. Projetadas para aplicações de alto brilho ou onde é necessária visibilidade superior em condições de alta luz ambiente.

Especificar um código de categoria durante o pedido é essencial para aplicações que exigem aparência uniforme em várias unidades.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora gráficos específicos sejam referenciados na folha de dados, suas implicações são padrão para dispositivos LED.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial. A V_Ftípica de 2,6V a 20mA é o ponto de operação chave para o projeto do driver.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):A intensidade luminosa aumenta com a corrente, mas não linearmente. A eficiência (lúmens por watt) normalmente atinge o pico em uma corrente inferior à especificação máxima absoluta.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:A intensidade geralmente diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isso ressalta a importância do gerenciamento térmico para manter o brilho consistente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico centrado em torno de 639 nm (pico) com uma largura à meia altura de 20 nm, confirmando a emissão Super Vermelha de banda estreita.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias da Embalagem

O dispositivo está em conformidade com um contorno SMD padrão. As dimensões críticas incluem o comprimento, largura e altura totais, bem como o espaçamento e tamanho dos terminais. Todas as dimensões primárias têm uma tolerância de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. As notas de qualidade importantes incluem limites para material estranho, contaminação por tinta, bolhas dentro da área do segmento e rebarbas nos pinos de plástico.

5.2 Configuração dos Terminais e Diagrama de Circuito

O display possui uma configuração de 10 terminais. É um dispositivo deânodo comum. O diagrama de circuito interno mostra oito segmentos LED individuais (a, b, c, d, e, f, g, dp) com seus ânodos conectados internamente a dois pinos de ânodo comum (Pino 3 e Pino 8). Cada cátodo de segmento tem seu próprio pino dedicado.

Pinagem:

1: Cátodo E

2: Cátodo D

3: Ânodo Comum 1

4: Cátodo C

5: Cátodo DP (Ponto Decimal)

6: Cátodo B

7: Cátodo A

8: Ânodo Comum 2

9: Cátodo F

10: Cátodo G

Identificação de Polaridade:Os pinos de ânodo comum devem ser conectados à tensão de alimentação positiva (através de resistores limitadores de corrente apropriados). Os segmentos individuais são ligados conectando seus pinos de cátodo a uma tensão mais baixa (normalmente o terra).

5.3 Padrão Recomendado para as Ilhas de Solda

Um padrão de ilha é fornecido para garantir a formação confiável da junta de solda durante o refluxo. Seguir este padrão ajuda a evitar tombamento, desalinhamento e filetes de solda insuficientes.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Instruções para Soldagem por Refluxo

O dispositivo é classificado para um máximo de dois ciclos de soldagem por refluxo. É necessário um resfriamento completo até a temperatura ambiente entre os ciclos.

• Perfil:Pré-aquecimento: 120-150°C por no máximo 120 segundos. Temperatura de pico: 260°C no máximo.
• Soldagem Manual (Ferro):Temperatura máxima da ponta de 300°C por no máximo 3 segundos por junta. Isso deve ser limitado apenas a reparos pontuais.

6.2 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

Os componentes são enviados em embalagem à prova de umidade. Eles devem ser armazenados a ≤30°C e ≤60% de Umidade Relativa (UR). Uma vez que a bolsa selada é aberta, os componentes começam a absorver umidade do ambiente.

Requisitos de Secagem (Baking):Se os componentes forem expostos a condições ambientes além dos limites especificados, eles devem ser secados antes do refluxo para evitar rachaduras "popcorn" ou delaminação durante o processo de soldagem em alta temperatura.

• Componentes na bobina: Secar a 60°C por ≥48 horas.
• Componentes 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.

7. Especificações de Embalagem e Pedido

7.1 Embalagem em Fita e Bobina

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada enrolada em bobinas, adequada para montagem automatizada pick-and-place.

• Dimensões da Bobina:As dimensões padrão da bobina são fornecidas (ex.: bobina de 13 polegadas ou 22 polegadas).
• Fita Transportadora:Feita de liga de poliestireno condutora preta. As dimensões estão em conformidade com os padrões EIA-481-D. As especificações principais incluem tolerância de curvatura e tolerância cumulativa de passo ao longo de 10 furos de arraste.
• Quantidades de Embalagem:Uma bobina de 13 polegadas normalmente contém 800 peças. Uma bobina de 22 polegadas contém um comprimento de fita de 44,5 metros. A quantidade mínima de pedido para remanescentes é de 200 peças.
• Orientação:A fita inclui uma seção líder e uma seção final (mínimo de 400mm e 40mm, respectivamente) para facilitar o carregamento na máquina.

8. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrônicos de Consumo:Relógios digitais, fornos de micro-ondas, displays de ar condicionado, equipamentos de áudio.
• Instrumentação:Medidores de painel, equipamentos de teste, leituras de dispositivos médicos.
• Controles Industriais:Indicadores de controle de processos, displays de temporizadores, leituras de contadores.
• Automotivo (Mercado de Reposição):Displays auxiliares onde alto brilho e amplo ângulo de visão são benéficos.

8.2 Considerações Críticas de Projeto

1. Limitação de Corrente:Sempre use um resistor em série para cada conexão de ânodo comum (ou para cada segmento se usar um driver de corrente constante). Calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (V_CC), na tensão direta típica (V_F~2,6V) e na corrente direta desejada (I_F). Exemplo: Para V_CC=5V e I_F=10mA, R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ω.
2. Multiplexação:Para displays de múltiplos dígitos, um esquema de acionamento multiplexado é comum. Certifique-se de que a corrente de pico neste esquema não exceda a especificação máxima absoluta (90mA pulsada) e que a corrente média respeite o limite de corrente contínua reduzida com base no ciclo de trabalho e na temperatura.
3. Gerenciamento Térmico:Forneça área de cobre adequada na PCB conectada aos terminais térmicos (se houver) ou aos terminais do dispositivo para atuar como dissipador de calor, especialmente em aplicações de alto brilho ou alta temperatura ambiente.
4. Proteção contra ESD:Embora não seja explicitamente declarado como sensível, são recomendadas as precauções padrão de manuseio ESD para dispositivos semicondutores durante a montagem.
5. Interface Óptica:Considere o design de face cinza/segmento branco ao escolher sobreposições ou filtros para manter o contraste ideal.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

9.1 Qual é a diferença entre o comprimento de onda de pico (639nm) e o comprimento de onda dominante (631nm)?

O comprimento de onda de pico é a medição física do ponto de maior intensidade no espectro de emissão. O comprimento de onda dominante é um valor calculado que representa a cor percebida pelo olho humano. Para uma fonte monocromática como este LED vermelho, eles são próximos, mas não idênticos, devido ao formato da curva de sensibilidade do olho.

9.2 Posso acionar este display diretamente com um pino GPIO de um microcontrolador de 3,3V?

Não. Um pino GPIO típico não pode fornecer ou drenar corrente suficiente (geralmente 20-25mA máx. por pino, com um limite total do encapsulamento) para acionar múltiplos segmentos LED de forma brilhante e segura. Além disso, a tensão direta do LED (~2,6V) está próxima de 3,3V, deixando pouca margem para um resistor limitador de corrente. Você deve usar um circuito driver, como um array de transistores ou um CI driver de LED dedicado.

9.3 Por que o ciclo máximo de refluxo é limitado a dois?

Múltiplos ciclos de refluxo submetem o encapsulamento plástico e as ligações internas dos fios a repetidos estresses térmicos, o que pode potencialmente levar a falhas mecânicas, aumento da absorção de umidade ou degradação do material epóxi. O limite garante a confiabilidade de longo prazo.

9.4 Como seleciono a categoria de intensidade luminosa apropriada?

Escolha com base nas condições de luz ambiente da sua aplicação e na legibilidade necessária. Para ambientes internos com pouca luz ambiente, categorias inferiores (J, K) podem ser suficientes e mais eficientes em energia. Para aplicações legíveis à luz do sol ou com alta luz ambiente, especifique categorias superiores (L, M). Para displays de múltiplos dígitos, especificar o mesmo código de categoria é crucial para a uniformidade.

10. Contexto Tecnológico e Tendências

10.1 Tecnologia LED AlInGaP

Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) é um material semicondutor especificamente projetado para emissão de luz de alta eficiência nos comprimentos de onda vermelho, laranja e amarelo. Crescido sobre um substrato de GaAs, oferece desempenho superior em comparação com tecnologias mais antigas, como GaAsP, proporcionando maior brilho, melhor estabilidade térmica e maior vida útil. A designação "Super Vermelho" normalmente indica uma composição específica otimizada para alta eficácia luminosa e um ponto de cor vermelho visualmente saturado.

10.2 Tendências dos Displays LED SMD

A tendência nos componentes de exibição continua em direção à miniaturização, maior confiabilidade e integração. Embora displays SMD de um dígito como o LTS-4812SKR-P permaneçam vitais para leituras numéricas segmentadas, há um crescimento paralelo em displays SMD de matriz de pontos e módulos de display totalmente integrados com controladores embutidos. As demandas por faixas de temperatura de operação mais amplas, menor consumo de energia e compatibilidade com processos de soldagem sem chumbo e de alta temperatura (como os exigidos para eletrônica automotiva) continuam a impulsionar o desenvolvimento de componentes.