Ficha Técnica do Display LED LTC-2621JE - Dígito de 0,28 Polegadas - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2621JE é um módulo de display numérico triplo, compacto e de alto desempenho. Sua função principal é fornecer leituras numéricas claras e brilhantes em diversos equipamentos eletrónicos. A tecnologia central utiliza chips LED vermelhos de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), fabricados sobre um substrato de GaAs não transparente. Este sistema de material é conhecido pela sua alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro vermelho. O dispositivo apresenta uma face cinza com segmentos brancos, o que aumenta o contraste e melhora a legibilidade sob várias condições de iluminação. É categorizado por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display foi projetado para aplicações onde o espaço é limitado, mas a visibilidade é crítica. As suas principais vantagens derivam da sua construção sólida em LED, oferecendo confiabilidade e longevidade superiores em comparação com outras tecnologias de display, como VFDs ou LCDs. Os mercados-alvo principais incluem instrumentação industrial, equipamentos de teste e medição, terminais de ponto de venda, dispositivos médicos e mostradores de painel automotivo. O baixo consumo de energia do dispositivo torna-o adequado tanto para equipamentos ligados à rede elétrica como para dispositivos portáteis alimentados por bateria.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos listados na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

A intensidade luminosa é um parâmetro crítico. A uma corrente de teste padrão de 1mA, a intensidade luminosa média típica (Iv) é de 900 µcd, com um mínimo de 320 µcd. Esta categorização garante um nível mínimo de brilho. A uma corrente de acionamento mais alta de 10mA, a intensidade típica aumenta significativamente para 12.000 µcd, demonstrando a capacidade do dispositivo para aplicações de alto brilho. O comprimento de onda dominante (λd) é especificado como 624 nm, e o comprimento de onda de emissão de pico (λp) é de 632 nm a 20mA, situando-o firmemente na região da cor vermelha. A meia-largura espectral (Δλ) de 20 nm indica uma cor vermelha relativamente pura e saturada. A correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é garantida dentro de uma relação de 2:1 a 1mA, assegurando uma aparência uniforme em todo o display.

2.2 Parâmetros Elétricos

A tensão direta (Vf) por segmento é tipicamente de 2,6V com um máximo de 2,6V a uma corrente direta (If) de 20mA. Esta é uma tensão padrão para LEDs de AlInGaP. A corrente reversa (Ir) é especificada com um máximo de 100 µA quando uma tensão reversa (Vr) de 5V é aplicada, indicando as características de fuga do díodo. As especificações máximas absolutas definem os limites operacionais: uma corrente direta contínua de 25 mA por segmento (derretada linearmente acima de 25°C a 0,33 mA/°C), uma corrente direta de pico de 90 mA para operação pulsada (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms) e uma tensão reversa máxima de 5V. A dissipação de potência por segmento é limitada a 70 mW.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C, tornando-o adequado para ambientes adversos. A faixa de temperatura de armazenamento é idêntica. Um parâmetro crítico de montagem é a temperatura de solda: o dispositivo pode suportar um máximo de 260°C por no máximo 3 segundos, medido a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento. Este é um requisito padrão para processos de soldagem por refluxo sem chumbo.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa". Isto implica um sistema de binning onde as unidades são classificadas e etiquetadas com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste específica (provavelmente 1mA). Os bins garantem que os projetistas recebam LEDs com brilho consistente, o que é crucial para displays de múltiplos dígitos para evitar iluminação desigual. Embora a estrutura específica do código de bin não seja detalhada neste excerto, os bins típicos são definidos por uma faixa de valores de intensidade luminosa (ex.: Bin A: 320-450 µcd, Bin B: 450-600 µcd, etc.). Não há menção a binning de tensão ou comprimento de onda para esta peça específica, sugerindo um controlo apertado desses parâmetros durante a fabricação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir o seu conteúdo padrão e significado para o projeto.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva é fundamental. Ela mostra a relação entre a corrente que flui através de um segmento LED e a tensão nos seus terminais. Para LEDs de AlInGaP, a curva exibe uma ativação abrupta a aproximadamente 1,8-2,0V, após o que a tensão aumenta apenas ligeiramente com um grande aumento na corrente. Os projetistas usam esta curva para selecionar resistores limitadores de corrente apropriados para o seu circuito de acionamento, garantindo operação estável e prevenindo fuga térmica.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico mostra como a saída de luz escala com a corrente de acionamento. Tipicamente, é quase linear em correntes mais baixas, mas pode mostrar sinais de queda de eficiência (eficácia reduzida) em correntes muito altas devido a efeitos térmicos e elétricos. A curva ajuda os projetistas a equilibrar requisitos de brilho com consumo de energia e longevidade do dispositivo.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica essa relação, mostrando a intensidade luminosa relativa em função da temperatura ambiente (ou do encapsulamento). É crítica para aplicações que operam numa ampla faixa de temperaturas, pois informa sobre a necessidade de compensação de brilho ou derretagem.

4.4 Distribuição Espectral

Um gráfico espectral mostraria a potência relativa emitida através dos comprimentos de onda, centrada em torno de 632 nm com a meia-largura especificada de 20 nm. Isto confirma o ponto de cor e a sua pureza.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões e Desenho de Contorno

O dispositivo apresenta um encapsulamento padrão de display LED. A altura do dígito é de 0,28 polegadas (7,0 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm (0,01") salvo indicação em contrário. O desenho mostraria tipicamente o comprimento, largura e altura total do encapsulamento, o espaçamento dos dígitos, as dimensões dos segmentos e o espaçamento dos terminais (passo).

5.2 Configuração dos Terminais e Identificação de Polaridade

O dispositivo tem uma configuração de 16 terminais, embora nem todas as posições estejam ocupadas (os terminais 9, 10, 11, 14 estão listados como "Sem Conexão" ou "Sem Terminal"). É do tipo multiplexado de ânodo comum. Isto significa que os ânodos dos LEDs para cada dígito estão ligados internamente (terminais 2, 5, 8 para os dígitos 1, 2, 3, respetivamente, e terminal 13 para os dois pontos/indicadores do lado esquerdo L1, L2, L3). Os cátodos para os segmentos individuais (A-G, DP) são partilhados por todos os dígitos. O terminal 1 é identificado como o cátodo para o segmento D. A identificação correta do terminal 1 é crucial para a orientação correta durante a montagem da PCB. O ponto decimal do lado direito (DP) é controlado através do seu próprio cátodo no terminal 3.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A diretriz principal fornecida é o perfil de temperatura máxima de soldagem: temperatura de pico de 260°C por no máximo 3 segundos, medido num ponto 1,6mm abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. Este é um perfil de refluxo JEDEC padrão para componentes sensíveis ao stress térmico. É fortemente recomendado seguir o perfil de refluxo sugerido pelo fabricante, se fornecido numa nota de aplicação separada. Aplicam-se as precauções gerais de manuseamento: evitar stress mecânico nos terminais e na face de vidro/epóxi, armazenar em ambientes antiestáticos e controlados de humidade, se especificado, e usar precauções ESD adequadas durante o manuseamento.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O LTC-2621JE requer circuito de acionamento externo devido ao seu design multiplexado de ânodo comum. Uma implementação típica usa um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou um CI dedicado de acionamento de display LED (como o MAX7219 ou similar). O microcontrolador ativaria sequencialmente o ânodo comum de um dígito (colocando-o em nível alto) enquanto envia o padrão de cátodo para os segmentos desejados desse dígito. Este processo repete-se rapidamente para os três dígitos, contando com a persistência da visão para criar uma imagem estável e sem cintilação. Resistores limitadores de corrente são obrigatórios em cada linha de cátodo de segmento (ou dentro do CI de acionamento) para definir a corrente direta, tipicamente entre 5-20 mA dependendo do brilho necessário.

7.2 Considerações de Projeto

• Taxa de Multiplexagem:Com 3 dígitos, o ciclo de trabalho de multiplexagem é de 1/3. Para alcançar o mesmo brilho médio de um dígito acionado estaticamente, a corrente de pulso de pico pode ser até três vezes maior, mas não deve exceder a especificação máxima absoluta de corrente de pico de 90 mA.
• Taxa de Atualização:A frequência de varredura dos dígitos deve ser suficientemente alta para evitar cintilação visível, tipicamente acima de 60 Hz por dígito, resultando numa taxa de atualização total do display >180 Hz.
• Ângulo de Visão:A ficha técnica afirma um amplo ângulo de visão. Para uma legibilidade ótima, o display deve ser montado perpendicularmente à direção principal de visualização.
• Sequenciamento de Energia:Certifique-se de que o circuito de acionamento não aplica tensões reversas ou surtos de corrente excessivos durante a ligação ou desligamento da energia.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsénio e Gálio), a tecnologia AlInGaP no LTC-2621JE oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento ou menor consumo de energia para o mesmo brilho. A cor é um vermelho mais saturado e "verdadeiro" em comparação com o tom laranja-avermelhado de muitos LEDs de GaAsP. Comparado com displays contemporâneos de brilho lateral ou matriz de pontos, este dispositivo oferece um formato clássico e altamente legível de 7 segmentos, ideal para dados numéricos. O seu principal diferenciador é a combinação de um pequeno tamanho de dígito de 0,28" com os benefícios de desempenho do material AlInGaP.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com uma tensão DC constante sem limitação de corrente?

R: Não. Os LEDs são dispositivos acionados por corrente. Aplicar uma tensão constante, especialmente uma próxima ou acima da tensão direta, fará com que a corrente aumente incontrolavelmente, podendo destruir os segmentos LED. Utilize sempre um resistor limitador de corrente em série ou um acionador de corrente constante.

P: A intensidade luminosa é especificada a 1mA e 10mA. Posso interpolar para outras correntes?

R: Aproximadamente, sim. A relação é aproximadamente linear em correntes mais baixas. No entanto, para um projeto preciso, especialmente em correntes mais altas, consulte a curva típica de intensidade luminosa vs. corrente direta, se disponível.

P: Qual é a finalidade dos terminais "Sem Conexão"?

R: Provavelmente são espaços reservados mecânicos para manter uma pegada padrão de DIP (Dual In-line Package) de 16 pinos para compatibilidade com soquetes e layouts de PCB padrão, mesmo que o circuito interno não os utilize.

P: Como controlo os indicadores de dois pontos (L1, L2, L3)?

R: Os segmentos dos dois pontos partilham um ânodo comum no terminal 13. Os seus cátodos individuais estão ligados aos cátodos dos segmentos A, B e C (terminais 15, 12 e 6, respetivamente). Para acender, por exemplo, L1, ativaria o ânodo comum no terminal 13 enquanto coloca o cátodo para o segmento A (terminal 15) em nível baixo.

10. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Caso: Projetando um Display para um Multímetro Digital Portátil

Um projetista está a criar um multímetro digital compacto. Os requisitos principais são baixo consumo de energia para autonomia da bateria, alto brilho para uso exterior e um formato pequeno. O LTC-2621JE é um excelente candidato. O projetista escolhe uma corrente de acionamento de 8 mA por segmento em modo multiplexado. Usando um ciclo de trabalho de 1/3, a corrente de pulso de pico é de 24 mA, bem dentro do limite de 90 mA. É utilizado um microcontrolador com segmentos de acionador de LED incorporados. O design de face cinza/segmento branco proporciona alto contraste mesmo sob luz solar direta. A baixa tensão direta minimiza a perda de potência no circuito de acionamento. O tamanho do dígito de 0,28" permite um layout de PCB compacto mantendo uma boa legibilidade. A ampla faixa de temperatura de operação garante funcionamento confiável desde uma garagem fria até um painel de automóvel quente.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTC-2621JE baseia-se na eletroluminescência de semicondutor. A estrutura do chip de AlInGaP forma uma junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada, eletrões da região n e lacunas da região p são injetados na região ativa onde se recombinam. No AlInGaP, esta recombinação liberta principalmente energia na forma de fotões (luz) na faixa de comprimento de onda vermelho (~624-632 nm). O substrato de GaAs não transparente absorve qualquer luz emitida para baixo, melhorando a eficiência geral de extração de luz do topo do chip. A luz passa através de uma lente de epóxi moldada na forma de segmento desejada, que também fornece proteção ambiental.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia AlInGaP representou um avanço significativo no desempenho de LEDs visíveis, particularmente para as cores vermelho, laranja e amarelo, quando foi comercializada na década de 1990. Substituiu amplamente as tecnologias menos eficientes de GaAsP e GaP para aplicações de alto desempenho. A tendência nos módulos de display tem sido para maior integração (incorporando o CI de acionamento no encapsulamento do display), encapsulamentos de montagem em superfície para montagem automatizada e o desenvolvimento de displays de matriz de pontos RGB a cores completas. No entanto, displays simples, confiáveis e económicos de 7 segmentos como o LTC-2621JE permanecem altamente relevantes para aplicações onde apenas informação numérica é necessária, devido à sua legibilidade inigualável, simplicidade de interface e confiabilidade comprovada em aplicações de campo. O desenvolvimento contínuo em materiais LED, como os micro-LEDs, foca-se em ultra-alta densidade e eficiência, mas para displays segmentados padrão, o AlInGaP e o InGaN (para azul/verde) continuam a ser as tecnologias de trabalho.