Folha de Dados do Display LED LTC-4624JD - Altura do Dígito 0,4 Polegadas - Hiper Vermelho - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-4624JD é um módulo de display numérico compacto e de alto desempenho com três dígitos, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes. A sua função principal é representar visualmente números de 0 a 9 em cada um dos seus três dígitos, utilizando segmentos de LED endereçáveis individualmente.

Este dispositivo pertence à categoria de displays de sete segmentos multiplexados de ânodo comum. Utiliza tecnologia semicondutora avançada de AlInGaP (Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio) para os seus elementos emissores de luz, especificamente na cor Hiper Vermelho. O display apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmentos brancas, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. O objetivo principal do design é oferecer uma solução confiável, de baixo consumo e visualmente uniforme para painéis de instrumentos, eletrônicos de consumo, controles industriais e outros sistemas embarcados onde a apresentação de dados numéricos é crítica.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho do Dígito:Apresenta uma altura de caractere de 0,40 polegadas (10,0 mm), tornando-o adequado para distâncias de visualização médias.
• Qualidade Óptica:Fornece emissão de luz contínua e uniforme em cada segmento, eliminando pontos escuros e garantindo uma aparência consistente dos caracteres.
• Eficiência:Construído com tecnologia AlInGaP, requer uma corrente de acionamento relativamente baixa para atingir alto brilho, contribuindo para um menor consumo geral de energia do sistema.
• Desempenho Visual:Projetado para alto brilho e alto contraste contra o seu fundo cinza, resultando em excelente legibilidade. Também oferece um amplo ângulo de visão, tornando o display legível a partir de várias posições.
• Confiabilidade:Como um dispositivo de estado sólido, oferece alta confiabilidade, longa vida operacional e resistência a choques e vibrações em comparação com displays mecânicos.
• Conformidade:O produto é construído como um pacote sem chumbo, aderindo às diretivas ambientais RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTC-4624JD especifica um dispositivo com LEDs AlInGaP Hiper Vermelho em uma configuração multiplexada de ânodo comum, incorporando um ponto decimal à direita. Esta convenção de nomenclatura permite uma identificação clara da tecnologia, cor, configuração elétrica e características especiais.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um único segmento de LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta classificação é reduzida linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C, o que significa que a corrente contínua segura diminui em ambientes mais quentes.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Solda:Suporta um máximo de 260°C por até 3 segundos a uma distância de 1,6mm abaixo do plano de assentamento durante a montagem.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste especificadas (Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 200 a 650 µcd a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Isto indica a potência de saída de luz percebida pelo olho humano.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):Tipicamente 2,6V, com um máximo de 2,6V em I_F=20mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente dentro desta faixa.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm. Este é o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta, definindo a sua cor Hiper Vermelho.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Esta é a percepção de cor de comprimento de onda único pelo olho humano.
• Largura de Meia Espectral (Δλ):20 nm. Este parâmetro descreve a dispersão do espectro emitido em torno do comprimento de onda de pico.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1. Isto garante que a variação de brilho entre segmentos dentro do mesmo display seja controlada, proporcionando uma aparência uniforme.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões da Embalagem

O LTC-4624JD vem em um formato padrão DIP (Dual In-line Package) de montagem em furo passante. Todas as dimensões críticas para o design da área de contato da PCB (Placa de Circuito Impresso) e dos recortes do painel são fornecidas no desenho mecânico detalhado. Todas as dimensões estão em milímetros com tolerâncias padrão de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Os projetistas devem consultar este desenho para o espaçamento preciso dos furos de montagem, posição da janela do segmento e espaçamento dos pinos, a fim de garantir o encaixe mecânico adequado.

3.2 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O display possui uma configuração de 15 pinos (com vários pinos marcados como \"Sem Pino\"). Utiliza um esquema multiplexado de ânodo comum.

• Ânodos Comuns:Os pinos 1 (Dígito 1), 5 (Dígito 2), 7 (Dígito 3) e 14 (Comum para LEDs L1, L2, L3) são os terminais positivos de alimentação para os dígitos e LEDs indicadores.
• Cátodos dos Segmentos:Os pinos 2 (E), 3 (C, L3), 4 (D), 6 (DP), 8 (G), 11 (B, L2), 12 (A, L1) e 15 (F) são os terminais negativos para os segmentos individuais e o ponto decimal à direita (DP). Os segmentos A-G formam o dígito principal, enquanto L1-L3 são LEDs indicadores separados.
• Diagrama do Circuito:O esquema interno mostra que os segmentos de cada dígito compartilham uma conexão de ânodo comum. Para acender um segmento específico em um dígito específico, o seu pino de cátodo correspondente deve ser colocado em nível baixo (aterrado) enquanto o pino de ânodo comum do seu dígito é colocado em nível alto. Esta técnica de multiplexação reduz o número total de pinos de acionamento necessários.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui curvas características típicas que são essenciais para uma análise de design detalhada.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva mostra a relação não linear entre a tensão aplicada através de um LED e a corrente resultante. É crucial para projetar o aspecto de limitação de corrente do circuito de acionamento, pois os LEDs são dispositivos acionados por corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Este gráfico ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É tipicamente linear em uma faixa, mas satura em correntes mais altas. Os projetistas usam isto para selecionar um ponto de operação que equilibre brilho com eficiência e vida útil.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra a redução da saída de luz à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Destaca a importância do gerenciamento térmico, especialmente em aplicações de alta temperatura ou alta corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda, centrada em torno do pico de 650 nm. Isto define as características precisas de cor da emissão Hiper Vermelho.

5. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

5.1 Projeto do Circuito de Acionamento

• Acionamento por Corrente Constante:Altamente recomendado em vez do acionamento por tensão constante. Os LEDs são sensíveis à corrente; uma fonte de corrente constante garante brilho consistente e protege contra fuga térmica, mesmo quando a tensão direta varia entre unidades ou com a temperatura.
• Margem de Tensão:O circuito de acionamento deve ser projetado para acomodar toda a faixa da tensão direta do LED (V_F), do mínimo ao máximo, para garantir que a corrente alvo seja fornecida sob todas as condições.
• Limitação de Corrente:A corrente de operação segura deve ser selecionada com base na temperatura ambiente máxima esperada, aplicando o fator de redução de 0,33 mA/°C acima de 25°C.
• Proteção contra Polarização Reversa:O circuito deve incorporar proteção (por exemplo, diodos em paralelo com os pinos do display) para evitar a aplicação de tensão reversa ou picos de tensão durante os ciclos de energia, o que pode causar migração de metal e falha do dispositivo.
• Implementação de Multiplexação:Como é um display multiplexado de ânodo comum, um microcontrolador ou CI driver dedicado deve ativar sequencialmente o ânodo de cada dígito enquanto apresenta os dados do segmento para aquele dígito nas linhas de cátodo. A taxa de atualização deve ser alta o suficiente para evitar cintilação visível (tipicamente >60 Hz).

5.2 Gerenciamento Térmico e Ambiental

• Evitar Sobretensão:Exceder a corrente de acionamento recomendada ou a temperatura de operação acelerará a degradação da saída de luz (depreciação de lúmens) e pode levar a uma falha catastrófica prematura.
• Prevenção de Condensação:Evite submeter o display a mudanças rápidas de temperatura, especialmente em ambientes úmidos, pois a condensação que se forma na superfície do LED pode causar problemas elétricos ou ópticos.
• Manuseio Mecânico:Não aplique força anormal ao corpo do display durante a montagem. Use ferramentas e métodos apropriados para evitar rachar a lente de epóxi ou danificar as ligações internas dos fios.

5.3 Notas de Montagem e Integração

• Filtros/Filmes de Sobreposição:Se usar um filme adesivo sensível à pressão (para filtros de cor ou padrões), certifique-se de que ele não entre em contato forçado com o painel frontal, pois isso pode fazer com que o filme se desloque da sua posição pretendida.
• Agrupamento para Conjuntos de Múltiplos Displays:Ao usar dois ou mais displays em uma montagem (por exemplo, um painel de múltiplos dígitos), é altamente recomendável obter displays do mesmo lote de produção para evitar diferenças perceptíveis de tonalidade ou brilho entre as unidades.
• Testes de Confiabilidade:Se o produto final que incorpora este display tiver de passar por testes específicos de queda ou vibração, as condições do teste devem ser avaliadas antecipadamente para garantir compatibilidade.

6. Armazenamento e Manuseio

O armazenamento adequado é crítico para manter a soldabilidade e o desempenho.

• Condições Padrão de Armazenamento:Para o display de montagem em furo passante na sua embalagem original, o ambiente recomendado é de 5°C a 30°C com umidade relativa abaixo de 60% RH.
• Sensibilidade à Umidade:Se o produto não for armazenado em uma bolsa de barreira de umidade ou se a bolsa estiver aberta por mais de 6 meses, é aconselhável assar os componentes a 60°C por 48 horas antes do uso. A montagem deve ser concluída dentro de uma semana após a assadura.
• Gestão de Inventário:Para evitar a oxidação dos pinos, sugere-se manter níveis baixos de inventário e usar os componentes o mais rápido possível. O armazenamento prolongado sob condições não ideais pode exigir o retinamento dos terminais antes da soldagem.

7. Cenários de Aplicação Típicos

O LTC-4624JD é bem adequado para uma variedade de aplicações que requerem indicação numérica clara e confiável:

• Equipamentos de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação, onde o seu brilho e legibilidade são fundamentais.
• Controles Industriais:Temporizadores de processo, displays de contadores, leituras de temperatura em painéis de controle de máquinas.
• Eletrônicos de Consumo:Equipamentos de áudio (displays de nível de amplificador), relógios de modelos antigos e controles de eletrodomésticos.
• Automotivo (Pós-venda):Medidores e ferramentas de diagnóstico (embora não para sistemas de segurança automotiva primários sem consulta prévia).
• Sistemas Embarcados e Prototipagem:Kits educacionais e projetos de hobby devido à sua interface de multiplexação direta.

8. Perguntas Frequentes (FAQ)

8.1 Qual é a diferença entre ânodo comum e cátodo comum?

Em um display de ânodo comum, todos os ânodos (lados positivos) dos LEDs para um dígito estão conectados juntos. Você liga um segmento aplicando uma tensão baixa (terra) ao seu cátodo. Em um display de cátodo comum, os cátodos são comuns, e você aplica uma tensão alta ao ânodo para ligar um segmento. O LTC-4624JD é do tipo ânodo comum.

8.2 Como calculo o valor do resistor limitador de corrente?

Para um acionamento por tensão constante (não recomendado como método principal), use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Use o V_Fmáximo da folha de dados (2,6V) e o seu I_Fdesejado (por exemplo, 20mA). Se V_fonte=5V, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Um circuito driver de corrente constante é uma solução mais robusta.

8.3 Por que a multiplexação é usada?

A multiplexação reduz significativamente o número de pinos de I/O do microcontrolador ou canais de CI driver necessários. Um display de 3 dígitos e 7 segmentos não multiplexado precisaria de 3*7=21 pinos. Esta versão multiplexada requer apenas 3 (ânodos dos dígitos) + 8 (cátodos dos segmentos) = 11 pinos, com alguns compartilhados para indicadores.

8.4 O que significa \"Hiper Vermelho\"?

Hiper Vermelho refere-se a um tom específico e profundo de luz vermelha emitida por LEDs AlInGaP com um comprimento de onda dominante em torno de 639-650 nm. É frequentemente mais brilhante e eficiente do que os LEDs vermelhos padrão e é escolhido pela sua alta visibilidade e contraste.

9. Contexto Tecnológico e Tendências

9.1 Tecnologia AlInGaP

Fosfeto de Gálio, Índio e Alumínio (AlInGaP) é um material semicondutor especificamente projetado para alta eficiência de emissão de luz nas faixas de comprimento de onda vermelho, laranja e amarelo. Crescido em um substrato de GaAs não transparente, oferece eficácia luminosa e estabilidade térmica superiores em comparação com tecnologias mais antigas como GaAsP, resultando no alto brilho e confiabilidade vistos no LTC-4624JD.

9.2 Contexto da Tecnologia de Display

Embora os displays LED de sete segmentos como o LTC-4624JD permaneçam um elemento básico para leituras numéricas dedicadas devido à sua simplicidade, brilho e baixo custo, eles fazem parte de um ecossistema mais amplo. Displays LED de matriz de pontos oferecem capacidade alfanumérica e gráfica. Para informações complexas, LCDs (Displays de Cristal Líquido) e OLEDs (Diodos Emissores de Luz Orgânicos) são frequentemente usados. A escolha depende dos requisitos específicos para ângulo de visão, brilho, consumo de energia, complexidade da informação e custo.