Folha de Dados do Display LED LTC-561JG - Altura do Dígito de 0,56 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-561JG é um módulo de display de sete segmentos e três dígitos de alto desempenho e baixo consumo. Sua aplicação principal é em dispositivos que requerem leituras numéricas claras e brilhantes, como equipamentos de teste, painéis de controle industrial, instrumentação e eletrônicos de consumo. A vantagem central deste dispositivo reside no uso da tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED, o que proporciona uma eficiência luminosa e pureza de cor superiores em comparação com materiais tradicionais.

O display possui uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,2 mm), oferecendo excelente legibilidade. É projetado em uma configuração multiplexada de ânodo comum, o que simplifica o circuito de acionamento ao interagir com microcontroladores ou drivers de display. Um objetivo de projeto fundamental foi alcançar um desempenho excelente com correntes de acionamento muito baixas, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou sensíveis ao consumo de energia. Os segmentos são contínuos e uniformes, e o dispositivo é categorizado por intensidade luminosa para garantir consistência entre lotes de produção.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade deste display. Em uma corrente de teste padrão de 1mA por segmento, a intensidade luminosa média (Iv) tem um valor típico de 577 µcd, com um valor mínimo especificado de 200 µcd. Isso garante que o display seja suficientemente brilhante para a maioria das condições de iluminação interna. A emissão de luz é caracterizada por um comprimento de onda de pico (λp) de 571 nm e um comprimento de onda dominante (λd) de 572 nm, posicionando-o firmemente na região do verde puro do espectro visível. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 15 nm, indicando uma saída de cor relativamente estreita e bem definida.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites de operação e os requisitos de energia. As especificações absolutas máximas fornecem os limites para operação segura: uma dissipação de potência máxima de 70 mW por segmento, uma corrente direta de pico de 60 mA (sob condições pulsadas com ciclo de trabalho de 1/10) e uma corrente direta contínua de 25 mA a 25°C, reduzindo linearmente em 0,33 mA/°C acima dessa temperatura. A tensão reversa máxima por segmento é de 5V.

Sob condições típicas de operação (Ta=25°C), a tensão direta (Vf) por segmento é de 2,6V a uma corrente de acionamento de 20mA. Uma característica fundamental destacada na folha de dados são os excelentes parâmetros de baixa corrente do dispositivo; ele é testado e selecionado para operar bem com uma corrente de acionamento tão baixa quanto 1mA por segmento, o que reduz significativamente o consumo total de energia do sistema. A corrente reversa (Ir) é especificada com um máximo de 100 µA na polarização reversa total de 5V.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +105°C e uma faixa idêntica de temperatura de armazenamento. Esta ampla faixa o torna adequado para uso em ambientes adversos, desde freezers industriais até equipamentos próximos a fontes de calor. A folha de dados também fornece orientações específicas de soldagem: o componente pode ser submetido a soldagem por onda ou por refluxo, com a temperatura a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento não excedendo 260°C por 3 segundos. Esta informação é crítica para a montagem da PCB, a fim de evitar danos térmicos aos chips LED ou ao encapsulamento plástico.

3. Sistema de Binning e Casamento

O LTC-561JG é categorizado por intensidade luminosa. Isso significa que as unidades são testadas e classificadas em "bins" com base em sua saída de luz medida em uma condição de teste padrão (tipicamente 1mA). Este processo de binning garante que os projetistas recebam displays com níveis de brilho consistentes, o que é vital para displays com múltiplos dígitos ou produtos onde várias unidades são usadas lado a lado. A folha de dados especifica uma taxa de casamento de intensidade luminosa (para área iluminada similar) máxima de 2:1. Esta taxa define a variação permitida no brilho entre os segmentos de um único dispositivo, garantindo uniformidade visual no número exibido.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tal dispositivo incluiriam:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva mostra a relação não linear entre a corrente através do LED e a tensão sobre ele. É essencial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Este gráfico mostra como o brilho aumenta com a corrente de acionamento. É tipicamente sublinear, o que significa que a eficiência diminui em correntes muito altas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra a redução térmica da saída de luz. À medida que a temperatura aumenta, a eficiência luminosa geralmente diminui.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico estreito em torno de 571-572 nm.

Estas curvas permitem que os engenheiros otimizem as condições de acionamento para uma aplicação específica, equilibrando brilho, consumo de energia e longevidade do dispositivo.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões Físicas

O encapsulamento é do tipo furo passante padrão. Todas as dimensões críticas são fornecidas em milímetros. As tolerâncias para a maioria das dimensões são de ±0,25 mm, garantindo compatibilidade com layouts de PCB e soquetes padrão. Uma nota específica menciona uma tolerância de deslocamento da ponta do pino de +0,4 mm, o que é importante para equipamentos de inserção automatizada.

5.2 Pinagem e Circuito Interno

O dispositivo possui uma configuração de 12 pinos. O diagrama do circuito interno mostra que se trata de um display multiplexado de ânodo comum. Os três dígitos compartilham seus cátodos de segmento, e cada dígito tem seu próprio pino de ânodo comum (pinos 12, 9 e 8 para os Dígitos 1, 2 e 3, respectivamente). Isso permite que o microcontrolador ilumine um dígito por vez, ligando seu ânodo e drenando corrente através dos pinos de cátodo de segmento apropriados. As conexões dos pinos são: 1:E, 2:D, 3:DP (Ponto Decimal), 4:C, 5:G, 6:NC (Sem Conexão), 7:B, 8:Ânodo Dígito 3, 9:Ânodo Dígito 2, 10:F, 11:A, 12:Ânodo Dígito 1.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Como mencionado nas especificações térmicas, a temperatura máxima permitida de soldagem é de 260°C por 3 segundos, medida a 1,6 mm abaixo do plano de assentamento. É crucial seguir isso para evitar que o encapsulamento plástico se deforme ou que as ligações internas dos fios falhem. Para soldagem por refluxo, recomenda-se um perfil com temperatura de pico abaixo de 260°C e tempo limitado acima do líquido. Para soldagem manual, deve-se usar um ferro de solda com controle de temperatura e tempo de contato mínimo. O dispositivo deve ser armazenado em sua bolsa original à prova de umidade até o uso, para evitar a absorção de umidade, que pode causar o fenômeno de "popcorning" durante o refluxo.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O projeto multiplexado de ânodo comum requer um circuito driver. Isso normalmente envolve o uso de um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou um CI driver de display LED dedicado (como o MAX7219 ou TM1637). O driver habilitará sequencialmente o ânodo de cada dígito (via um transistor de chaveamento) enquanto envia o padrão para os segmentos que devem ser acesos naquele dígito. Um resistor limitador de corrente é necessário em série com cada linha de cátodo de segmento (ou integrado ao CI driver). O valor deste resistor é calculado com base na corrente de segmento desejada e na tensão direta do LED. Por exemplo, com uma fonte de 5V e uma corrente desejada de 5mA: R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2,6V) / 0,005A = 480Ω (um resistor padrão de 470Ω seria usado).

7.2 Considerações de Projeto

• Taxa de Atualização:Ao multiplexar, a taxa de atualização deve ser alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível.
• Limitação de Corrente:Sempre use resistores limitadores de corrente. Acionar os LEDs diretamente de um pino de microcontrolador pode danificar tanto o LED quanto o microcontrolador.
• Sequenciamento de Energia:Evite aplicar tensão reversa ou exceder as especificações absolutas máximas.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas a posição de montagem ainda deve ser considerada em relação à linha de visão típica do usuário.

8. Comparação Técnica e Vantagens

O principal diferencial do LTC-561JG é o uso da tecnologia AlInGaP para emissão verde. Comparada a tecnologias mais antigas, como GaP (Fosfeto de Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays mais brilhantes para a mesma corrente, ou brilho equivalente com menor potência. O "baixo requisito de energia" e a capacidade de operar com apenas 1mA por segmento são resultados diretos desta vantagem material. Além disso, a construção com "face cinza e segmentos brancos" aumenta a taxa de contraste, fazendo com que os segmentos verdes acesos se destaquem com mais clareza contra o fundo, especialmente em condições de alta luminosidade ambiente.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a corrente mínima necessária para ver um display visível?

R: O dispositivo é caracterizado até 1mA por segmento, o que produzirá uma saída visível (mínimo 200 µcd). Para aplicações de muito baixa potência, correntes na faixa de 1-2mA são utilizáveis.

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

R: Sim. A tensão direta típica é de 2,6V. Com uma fonte de 3,3V, há 0,7V sobre o resistor limitador de corrente, o que é suficiente para uma regulação de corrente estável em correntes baixas a moderadas (ex.: 5-10mA).

P: Por que há um pino "Sem Conexão" (Pino 6)?

R: Isso é comum em encapsulamentos de display para manter uma contagem de pinos e footprint padrão entre diferentes variantes do produto (ex.: com ou sem pontos decimais, cores diferentes). Ele fornece estabilidade mecânica, mas não deve ser conectado eletricamente.

P: Como alcanço brilho uniforme em todos os três dígitos?

R: Em operação multiplexada, garanta que o tempo de ligação (ciclo de trabalho) seja igual para cada dígito. Além disso, use a informação de binning de intensidade luminosa; especificar um bin apertado junto ao seu fornecedor ajuda.

10. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Display de Multímetro Portátil

Um projetista está criando um multímetro digital portátil. Os requisitos principais são: operação por bateria (9V), legibilidade clara em ambientes internos/externos e baixo consumo de energia para maior vida útil da bateria. O LTC-561JG é um candidato ideal. O projetista opta por acionar cada segmento a 2mA. Usando um CI driver multiplexado alimentado pela bateria de 9V (reduzida para 5V para a lógica), o consumo médio de corrente para um display totalmente iluminado "888" pode ser calculado. Com 3 dígitos * 7 segmentos = 21 segmentos acesos, mas devido à multiplexação, apenas um dígito está ligado por vez. A corrente de pico por dígito é de 7 segmentos * 2mA = 14mA. Com um ciclo de trabalho de 1/3, a corrente média é de ~4,7mA. Adicionando a corrente de repouso do driver, o total fica bem abaixo de 10mA, permitindo centenas de horas de operação com uma bateria padrão de 9V. O alto brilho e contraste garantem legibilidade em várias condições de iluminação.

11. Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede a tensão de limiar do diodo (aproximadamente 2,05V para este dispositivo AlInGaP) é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p se recombinam na região ativa. No AlInGaP, essa recombinação libera energia principalmente na forma de fótons na faixa de comprimento de onda verde (em torno de 572 nm). Cada um dos sete segmentos (A a G) e o ponto decimal (DP) contém um ou mais desses chips LED. Na configuração de ânodo comum, todos os ânodos dos LEDs para um dígito específico são conectados internamente. Para acender um segmento, seu cátodo é conectado a uma tensão mais baixa (terra através de um resistor) enquanto o ânodo comum do seu dígito é conectado a uma tensão de alimentação positiva.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os displays de sete segmentos permaneçam onipresentes para leituras numéricas, a tecnologia LED subjacente continua a evoluir. O AlInGaP representa um sistema de material maduro e altamente eficiente para LEDs vermelhos, laranja, âmbar e verdes. As tendências atuais na tecnologia de display incluem uma mudança para micro-LEDs totalmente baseados em silício e uma maior miniaturização. No entanto, para displays de dígitos de tamanho médio e furo passante, o AlInGaP oferece um excelente equilíbrio entre desempenho, confiabilidade e custo. A tendência de menor consumo de energia em todos os dispositivos eletrônicos se alinha perfeitamente com a capacidade deste display de operar com correntes muito baixas. Além disso, a conformidade RoHS (encapsulamento sem chumbo) mencionada na folha de dados reflete o movimento da indústria em direção a processos de fabricação ambientalmente corretos.