Folha de Dados do Display LED LTC-4724JF - Dígito de 0,4 Polegadas - Cor Amarelo-Alaranjada - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-4724JF é um módulo compacto e de alto desempenho de display LED de sete segmentos triplo. Sua função principal é fornecer leituras numéricas claras e brilhantes em vários dispositivos eletrónicos e instrumentação. O dispositivo é construído usando a tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecida por produzir emissão de luz de alta eficiência no espectro amarelo-alaranjado. Esta escolha específica de material resulta em excelente intensidade luminosa e pureza de cor. O display apresenta uma face cinza com marcações de segmentos brancas, criando uma aparência de alto contraste que melhora a legibilidade sob diferentes condições de iluminação. É projetado como um tipo de cátodo comum multiplexado, uma configuração padrão para displays de múltiplos dígitos para minimizar o número de pinos de acionamento necessários.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LTC-4724JF oferece várias vantagens distintas para projetistas e engenheiros:

• Tamanho Compacto com Alta Legibilidade:A altura do dígito de 0,4 polegadas (10,0 mm) proporciona um bom equilíbrio entre design que economiza espaço e visibilidade clara, tornando-o adequado para medidores de painel, equipamentos de teste e eletrónicos de consumo onde o espaço no painel frontal é limitado.
• Desempenho Óptico Superior:O uso de chips AlInGaP proporciona alto brilho e excelente contraste. Os segmentos contínuos e uniformes garantem uma aparência de carácter consistente e profissional, sem lacunas ou pontos escuros.
• Eficiência Energética:Tem um requisito de baixa potência, o que é benéfico para aplicações alimentadas por bateria ou conscientes do consumo de energia. A tensão direta típica é relativamente baixa, reduzindo o consumo geral de energia do subsistema de display.
• Amplo Ângulo de Visão:O display mantém boa visibilidade em um amplo ângulo, garantindo que a leitura possa ser vista de várias posições, o que é crítico para equipamentos montados em painel.
• Alta Confiabilidade:Como um dispositivo de estado sólido, oferece longa vida operacional e robustez contra vibração e choque em comparação com displays mecânicos.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados ("binned") por intensidade luminosa. Isto significa que as unidades são classificadas com base na sua saída de luz medida, permitindo que os projetistas selecionem níveis de brilho consistentes para suas aplicações, evitando iluminação irregular em configurações com múltiplos displays.
• Conformidade Ambiental:A embalagem é livre de chumbo, em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-a adequada para uso em produtos vendidos em mercados com regulamentações ambientais rigorosas.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Detalhada

Esta seção fornece uma análise detalhada dos parâmetros elétricos e ópticos que definem os limites de desempenho e as condições de operação do LTC-4724JF.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

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

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança na forma de calor por um único segmento LED. Exceder este valor pode levar a superaquecimento e degradação acelerada da junção semicondutora.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (sob condições pulsadas: ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Esta classificação é para pulsos de curta duração, frequentemente usados em esquemas de multiplexação para alcançar maior brilho de pico.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua. A folha de dados especifica um fator de derating de 0,33 mA/°C acima de 25°C. Por exemplo, a uma temperatura ambiente (Ta) de 65°C, a corrente contínua máxima permitida seria: 25 mA - [ (65°C - 25°C) * 0,33 mA/°C ] = 25 mA - 13,2 mA =11,8 mA. Este derating é crucial para o gerenciamento térmico e a confiabilidade a longo prazo.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para faixas de temperatura industriais, adequado para ambientes fora das condições típicas de escritório.
• Condição de Soldagem:260°C por 3 segundos, medido 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Isto orienta o perfil de soldagem por refluxo para montagem em PCB.

2.2 Características Elétricas e Ópticas (Típicas a 25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas, representando o comportamento esperado do dispositivo.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):200 a 650 µcd (microcandelas) a I_F=1mA. Esta ampla faixa indica o processo de binning. O mínimo é 200 µcd, mas as unidades típicas serão mais brilhantes. A corrente de teste de 1mA é uma condição padrão de baixa corrente para comparar o brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):611 nm. Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral do LED está na sua intensidade máxima. Define a cor percebida "amarelo-alaranjada".
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):17 nm. Isto mede a dispersão dos comprimentos de onda da luz emitida. Um valor de 17 nm indica uma emissão de cor relativamente estreita e pura, característica da tecnologia AlInGaP.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):605 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor representa a cor percebida da luz para o olho humano, ligeiramente diferente do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,05V a 2,6V a I_F=20mA. Este é um parâmetro crítico para o projeto do driver. O circuito driver deve ser capaz de fornecer pelo menos 2,6V para garantir que a corrente desejada de 20mA flua através de todos os segmentos, mesmo aqueles na extremidade superior da faixa V_F distribution.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA máximo a V_R=5V. Isto especifica a corrente de fuga máxima quando o LED está polarizado reversamente. Embora pequena, confirma a característica de bloqueio do díodo.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 máximo a I_F=10mA. Esta é a taxa máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais escuro dentro de um único dígito ou entre segmentos idênticos em diferentes dígitos. Uma taxa de 2:1 garante uniformidade visual.

3. Explicação do Sistema de Binning

O LTC-4724JF emprega um sistema de binning principalmente paraIntensidade Luminosa. Como indicado pela faixa I_V(200-650 µcd), as unidades são testadas e classificadas em diferentes bins com base na sua saída de luz a uma corrente de teste padrão (1mA). Isto permite aos clientes:

• Garantir Consistência:Para aplicações que usam múltiplos displays (por exemplo, um instrumento de múltiplos dígitos), encomendar peças do mesmo bin de intensidade garante que todos os dígitos terão brilho correspondente, evitando uma aparência irregular e desigual.
• Selecionar para as Necessidades da Aplicação:Um projeto que requer brilho muito alto pode especificar unidades de um bin de intensidade mais alta, enquanto um projeto sensível à potência pode usar um bin mais baixo.

A folha de dados não menciona explicitamente bins separados para comprimento de onda (cor) ou tensão direta para este número de peça específico, implicando que o processo AlInGaP produz controle suficientemente apertado nesses parâmetros, ou eles estão incluídos dentro do binning primário de intensidade.

4. Análise das Curvas de Desempenho

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

• Corrente vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial. A curva terá um "joelho" em torno da V_Ftípica (2,05-2,6V). Acionar com uma corrente constante, conforme recomendado, garante brilho estável independentemente de pequenas variações de V_F variations.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_Vvs. I_F):Geralmente mostra uma relação quase linear em correntes mais baixas, potencialmente saturando em correntes muito altas. Este gráfico ajuda a determinar a corrente de acionamento necessária para alcançar um brilho alvo.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura aumenta. Isto é vital para projetar sistemas que operam em ambientes de alta temperatura, pois a corrente de acionamento pode precisar ser aumentada (dentro das classificações) para compensar.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, centrado em torno de 611 nm com uma largura de 17 nm na metade da intensidade de pico (FWHM).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O LTC-4724JF vem em um formato padrão DIP (Dual In-line Package) de montagem através do orifício. O desenho (referenciado na página 3) fornece todas as dimensões críticas, incluindo comprimento total, largura, altura, espaçamento dos dígitos, espaçamento dos terminais (passo) e diâmetro dos terminais. A nota especifica que todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Esta informação é essencial para o projeto da pegada da PCB, dimensionamento do recorte do painel e garantia do encaixe mecânico adequado dentro do produto final.

5.2 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 14 pinos (com alguns pinos marcados como "SEM PINO"). O diagrama do circuito interno (página 4) revela uma arquitetura de cátodo comum multiplexada:

• Cátodos Comuns:Os pinos 1, 5 e 7 são os cátodos para o Dígito 1, Dígito 2 e Dígito 3, respectivamente. O pino 14 é um cátodo comum para os três pontos decimais do lado direito (L1, L2, L3).
• Ânodos dos Segmentos:Os ânodos para os sete segmentos principais (A, B, C, D, E, F, G) e os pontos decimais são trazidos para pinos individuais (por exemplo, Pino 12 = Segmento A, Pino 2 = Segmento E).

Para iluminar um segmento específico em um dígito específico, o pino do ânodo do segmento correspondente deve ser levado a nível alto (com um resistor limitador de corrente), e o pino do cátodo para aquele dígito deve ser levado a nível baixo (aterrado). Esta técnica de multiplexação permite que 3 dígitos e seus segmentos sejam controlados com apenas 14 pinos, em vez de 24+ pinos se cada segmento fosse ligado independentemente.

6. Diretrizes de Soldagem, Montagem e Armazenamento

6.1 Soldagem e Montagem

• Soldagem por Refluxo:Siga a condição especificada: 260°C por 3 segundos. Isto deve ser integrado em um perfil padrão de refluxo sem chumbo.
• Tensão Mecânica:Evite aplicar força anormal ao corpo do display durante a montagem. Use ferramentas adequadas para evitar rachar o encapsulamento de epóxi ou danificar as ligações internas dos fios.
• Condensação:Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos para evitar a formação de condensação no display, o que poderia causar curtos-circuitos ou corrosão.
• Aplicação de Filme:Se usar um filme decorativo ou filtro, observe que é usado adesivo sensível à pressão. Evite deixar o lado do filme pressionar diretamente contra um painel frontal, pois a força externa pode deslocá-lo.

6.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é crítico para evitar a oxidação dos terminais estanhados, o que pode causar má soldabilidade.

• Para Displays de Montagem em Orifício (LTC-4724JF):Armazene na embalagem original a 5°C a 30°C e abaixo de 60% de UR. Se a bolsa de barreira de humidade for aberta por mais de 6 meses, faça um "bake" a 60°C por 48 horas antes do uso e monte dentro de uma semana.
• Princípio Geral:Consuma o estoque prontamente. O armazenamento de longo prazo de grandes quantidades é desencorajado. Se os pinos parecerem oxidados, pode ser necessário re-estanhar antes da montagem.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTC-4724JF é ideal para aplicações que requerem displays numéricos claros e confiáveis, tais como:

• Medidores de painel digital (tensão, corrente, temperatura)
• Equipamentos de teste e medição
• Leituras de sistemas de controle industrial
• Eletrodomésticos (micro-ondas, balanças, equipamentos de áudio)
• Dispositivos médicos (onde a confiabilidade excepcional não é de responsabilidade exclusiva deste componente - veja as Precauções)

7.2 Considerações de Projeto Críticas

• Projeto do Circuito Driver:
  • Acionamento por Corrente Constante:Altamente recomendado em vez do acionamento por tensão constante. Garante brilho de segmento consistente independentemente das variações de V_Fe fornece proteção inerente contra fuga térmica.
  • Resistores Limitadores de Corrente:Se usar um acionamento simples baseado em resistor, calcule o valor do resistor com base na tensão de alimentação (V_CC), a V_Fmáxima esperada (2,6V) e a I_Fdesejada. Exemplo: Para V_CC=5V e I_F=10mA, R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240Ω. Use o próximo valor padrão (por exemplo, 240Ω ou 220Ω).
  • Margem de Tensão:O driver (pino do microcontrolador ou CI dedicado) deve ser capaz de fornecer tensão suficiente para superar a V_Fmais alta no circuito. Um sistema de 3,3V pode ter dificuldade com segmentos a 2,6V de V_Fapós considerar a tensão de saturação do driver.
  • Proteção contra Tensão Reversa:O circuito deve evitar polarização reversa através dos LEDs durante as sequências de ligar/desligar. Isto pode ser alcançado com um sequenciamento de energia cuidadoso ou adicionando um diodo de proteção em paralelo com o display (polarizado reversamente durante a operação normal).
• Gerenciamento Térmico:Aderir à curva de derating de corrente. Em ambientes de alta temperatura ambiente, reduza a corrente de acionamento ou melhore a ventilação para manter a temperatura da junção do LED dentro dos limites seguros.
• Driver de Multiplexação:Use um CI driver de display dedicado ou microcontrolador com suporte a multiplexação. Certifique-se de que a frequência de varredura seja alta o suficiente (tipicamente >60Hz) para evitar cintilação visível. A corrente de pulso de pico pode ser maior que a classificação DC (conforme a classificação de 90mA) para manter o brilho médio.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos/amarelos padrão de GaP (Fosfeto de Gálio) ou GaAsP (Fosfeto de Arsênio de Gálio), a tecnologia AlInGaP no LTC-4724JF oferece:

• Maior Eficiência e Brilho:Mais saída de luz por miliampere de corrente.
• Melhor Saturação de Cor:Largura espectral mais estreita (17 nm) para uma cor amarelo-alaranjada mais pura e definida.
• Estabilidade de Temperatura Superior:O AlInGaP geralmente mantém seu brilho e cor melhor ao longo das faixas de temperatura do que as tecnologias mais antigas.

Comparado com LEDs brancos com filtros, oferece uma solução mais simples e eficiente quando uma saída monocromática específica é desejada.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

• P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?R: Possivelmente, mas com cautela. Você deve usar um resistor limitador de corrente. Calcule o valor com base na tensão alta de saída do pino (que pode ser menor que 5V) e na V_Fdo LED. Certifique-se de que o pino do microcontrolador pode drenar/fornecer a corrente necessária (por exemplo, 10-20mA por segmento), o que pode exceder a classificação máxima do pino, exigindo um transistor ou CI driver.
• P: Por que o acionamento por corrente constante é recomendado?R: O brilho do LED é controlado principalmente pela corrente, não pela tensão. A V_Fpode variar de unidade para unidade e com a temperatura. Uma fonte de corrente constante ajusta automaticamente a tensão para manter a corrente definida, garantindo brilho estável e previsível e protegendo o LED de condições de sobrecorrente.
• P: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu projeto?R: Significa que você deve especificar e comprar unidades do mesmo código de bin de intensidade se usar múltiplos displays em um produto. Isto evita diferenças de brilho perceptíveis entre dígitos ou displays. Consulte o fornecedor para disponibilidade específica de bins.
• P: As instruções de armazenamento mencionam "bake". Isto é sempre necessário?R: O "bake" é um processo de remoção de humidade ("bake-out") para componentes que absorveram humidade do ar durante armazenamento prolongado. Evita o "efeito pipoca" (rachadura da embalagem) durante o processo de soldagem em alta temperatura. Se as peças forem usadas logo após a abertura da bolsa selada, o "bake" normalmente não é necessário. Siga as diretrizes na seção 6.2.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um display de medidor de tensão DC de 3 dígitos.

1. Microcontrolador & Driver:Selecione um microcontrolador com pinos de I/O suficientes ou use um driver LED de multiplexação dedicado (por exemplo, MAX7219, TM1637) para controlar os ânodos dos segmentos e os cátodos dos dígitos.
2. Configuração da Corrente:Decida sobre a corrente de operação. Para um bom brilho em ambientes internos, 10-15mA por segmento é frequentemente suficiente. Use a fórmula de derating para verificar se isto é seguro na sua temperatura ambiente máxima esperada (por exemplo, 50°C).
3. Cálculo do Resistor:Se o driver usar limitação de corrente por resistor, calcule como mostrado na seção 7.2. Se usar um driver de corrente constante, ajuste a corrente para o valor desejado.
4. Layout da PCB:Coloque os resistores limitadores de corrente perto do CI driver ou microcontrolador, não necessariamente diretamente nos pinos do display. Certifique-se de que os traços para os pinos de cátodo comum possam lidar com a soma das correntes de todos os segmentos em um dígito (por exemplo, se todos os 7 segmentos + DP estiverem ligados a 10mA cada, o traço do cátodo deve lidar com 80mA).
5. Software:Implemente uma rotina de multiplexação que cicla rapidamente pelos dígitos 1, 2 e 3. O ciclo de trabalho para cada dígito é 1/3, então para alcançar o mesmo brilho médio de um display estático, a corrente de pico durante seu tempo ativo pode ser até 3 vezes maior (mas não deve exceder a classificação de pico de 90mA).
6. Teste:Verifique a uniformidade do brilho. Se os dígitos parecerem desiguais, verifique se há V_CCconsistente nos pinos do display, verifique os valores dos resistores e certifique-se de que todos os segmentos do display são do mesmo bin de intensidade.

11. Princípio de Funcionamento

O LTC-4724JF é baseado no princípio da eletroluminescência em uma junção PN de semicondutor. Quando uma tensão de polarização direta que excede a tensão de condução do díodo (aproximadamente 2V para AlInGaP) é aplicada, os elétrons do material tipo N e as lacunas do material tipo P se recombinam na região ativa (a estrutura de poço quântico da camada de AlInGaP). Este evento de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica dos átomos de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarelo-alaranjado a ~611 nm. O substrato de GaAs não transparente ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência geral de extração de luz da superfície superior do chip.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os displays de sete segmentos permaneçam um elemento básico para leituras numéricas, a tecnologia LED subjacente continua a evoluir. O AlInGaP representa uma tecnologia madura e de alto desempenho para cores vermelhas, laranjas e amarelas. As tendências atuais na tecnologia de display incluem:

• Integração:Movimento em direção a displays com CIs driver integrados ("displays inteligentes") que simplificam a interface para o controlador principal, exigindo apenas dados seriais (I2C, SPI) em vez de muitos pinos paralelos.
• Miniaturização & Densidade:Desenvolvimento de menores passos de pixel e módulos de múltiplos dígitos ou matriz de pontos de maior densidade usando embalagens avançadas.
• Avanços em Materiais:Pesquisa contínua em materiais como compostos baseados em GaN para gamas de cores mais amplas e maiores eficiências, embora estes sejam mais prevalentes em LEDs azuis/verdes/brancos.
• Fatores de Forma Flexíveis e Inovadores:Exploração de displays em substratos flexíveis para superfícies não planas.

Para aplicações que requerem indicação numérica simples, confiável e brilhante, displays de sete segmentos AlInGaP de montagem em orifício, como o LTC-4724JF, continuam sendo uma solução robusta e econômica.