Folha de Dados do Display LED LTC-2721JD - Altura do Dígito 0,28 Polegadas - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-2721JD é um display compacto e de alto desempenho de sete segmentos e três dígitos, projetado para leituras numéricas claras em equipamentos eletrônicos. Apresenta uma altura de dígito de 0,28 polegadas (7,0 mm), oferecendo um excelente equilíbrio entre tamanho e legibilidade. O dispositivo utiliza a avançada tecnologia de chip LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), especificamente uma variante Vermelha de Alta Eficiência fabricada em um substrato de GaAs não transparente. Esta escolha tecnológica é fundamental para o seu desempenho, oferecendo brilho e eficiência superiores em comparação com materiais de LED mais antigos. O display possui uma face cinza distinta com segmentos brancos, o que aumenta o contraste e a aparência dos caracteres, tornando os números fáceis de ler sob várias condições de iluminação. Seus mercados-alvo principais incluem eletrônicos de consumo, painéis de controle industrial, instrumentação, equipamentos de teste e eletrodomésticos de escritório onde é necessária uma indicação numérica confiável e de baixo consumo.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho Ideal:Altura do dígito de 0,28 polegadas oferece uma exibição clara sem ocupar espaço excessivo no painel.
• Desempenho Óptico Superior:Segmentos contínuos e uniformes garantem iluminação consistente. A combinação de alto brilho, alto contraste e amplo ângulo de visão garante legibilidade de múltiplas perspectivas.
• Eficiência Energética:Baixa exigência de potência, impulsionada pela eficiente tecnologia AlInGaP.
• Confiabilidade Aprimorada:Construção de estado sólido proporciona longa vida operacional e resistência a choques e vibrações.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção.
• Conformidade Ambiental:O produto é oferecido em uma embalagem sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTC-2721JD denota especificamente um display de cátodo comum multiplexado que utiliza LEDs Vermelhos de Alta Eficiência AlInGaP, apresentando um ponto decimal à direita. Esta configuração é padrão para acionar múltiplos dígitos com um número reduzido de pinos de I/O do microcontrolador.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros críticos que definem o desempenho e os limites operacionais do display.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estes são limites de estresse que não devem ser excedidos sob nenhuma condição, mesmo momentaneamente. Operar nestes limites ou além deles pode causar danos permanentes.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que um único segmento pode dissipar com segurança na forma de calor.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para multiplexação.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 5,2 mA.
• Faixa de Temperatura:A faixa de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +85°C.
• Condições de Soldagem:A soldagem por onda ou manual deve ser realizada 1/16 de polegada (≈1,59 mm) abaixo do plano de assentamento. A temperatura máxima de soldagem recomendada é de 260°C por 5 segundos ou 350°C ±30°C para soldagem manual dentro de 5 segundos.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C e corrente direta especificada (IF).

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 200 a 600 μcd (microcandelas) em IF=1mA. O display é classificado em lotes (binned) por intensidade, o que significa que as peças são classificadas em grupos com base na saída medida para garantir consistência.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):Tipicamente 2,6V, com um máximo de 2,6V em IF=20mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):656 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):640 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor (vermelho).
• Largura de Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):22 nm. Isto indica a pureza espectral da luz vermelha emitida.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 μA em V_R=5V.Nota Crítica:Este parâmetro é apenas para fins de teste. O dispositivo não foi projetado para operação contínua em polarização reversa, e tal condição deve ser evitada pelo circuito de acionamento.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para segmentos dentro de uma área de luz similar. Isto garante brilho uniforme em todos os segmentos de um dígito.
• Crosstalk (Interferência):Especificado como ≤2,5%. Isto se refere à iluminação não intencional de um segmento quando um segmento adjacente é acionado, que deve ser mínima.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões e Tolerâncias da Embalagem

O display está em conformidade com um padrão de encapsulamento DIP (Dual In-line Package). Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (mm).
• A tolerância geral é de ±0,20 mm, salvo especificação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm.
• Os limites de controle de qualidade são definidos para material estranho (≤10 mils), contaminação por tinta (≤20 mils), dobra (≤1% do comprimento do refletor) e bolhas no segmento (≤10 mils).
• O diâmetro recomendado do furo na PCB para os pinos é de 1,30 mm.

3.2 Pinagem e Circuito Interno

O LTC-2721JD é um display decátodo comum multiplexado. Possui três pinos de cátodo comum (um para cada dígito: pinos 2, 5, 8) e pinos de ânodo individuais para cada segmento (A-G, DP) e segmentos de dois pontos (L1, L2, L3). O pino 13 é um cátodo comum para os três LEDs de dois pontos. Esta arquitetura permite que um microcontrolador ilumine um dígito específico aterrando seu cátodo comum enquanto aplica uma tensão direta aos ânodos dos segmentos desejados. Ao percorrer os dígitos rapidamente (multiplexação), todos os três dígitos parecem estar continuamente acesos. As conexões dos pinos são as seguintes: 1(D), 2(CC1), 3(DP), 4(E), 5(CC2), 6(C/L3), 7(G), 8(CC3), 9(NC), 10-11(NP), 12(B/L2), 13(CC L1/L2/L3), 14(NP), 15(A/L1), 16(F).

4. Curvas e Características de Desempenho

A folha de dados referencia curvas de desempenho típicas (embora não exibidas no texto fornecido). Com base no comportamento padrão do LED e nos parâmetros fornecidos, essas curvas normalmente ilustrariam:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação exponencial, com a V_Ftípica de 2,6V a 20mA.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, até os limites máximos.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura aumenta, um fator crítico para o projeto.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que traça a intensidade relativa em função do comprimento de onda, centrado em torno de 656 nm (pico) e 640 nm (dominante).

5. Testes de Confiabilidade

O dispositivo passa por uma série abrangente de testes de confiabilidade baseados em padrões militares (MIL-STD), japoneses (JIS) e internos para garantir robustez e longevidade.

• Vida Útil de Operação (RTOL):1000 horas na corrente máxima nominal em temperatura ambiente.
• Estresse Ambiental:Inclui Armazenamento em Alta Temperatura/Umidade (500 hrs a 65°C/90-95% UR), Armazenamento em Alta Temperatura (1000 hrs a 105°C) e Armazenamento em Baixa Temperatura (1000 hrs a -35°C).
• Ciclagem Térmica e Choque:Ciclagem de Temperatura (30 ciclos entre -35°C e 105°C) e Choque Térmico (30 ciclos entre -35°C e 105°C) testam a resiliência a mudanças rápidas de temperatura.
• Soldabilidade:Testes de Resistência à Soldagem (10 seg a 260°C) e Soldabilidade (5 seg a 245°C) validam a capacidade da embalagem de suportar os processos de montagem.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Soldagem Automatizada

Para soldagem por onda, a condição recomendada é imergir os terminais a uma profundidade de 1/16 de polegada (1,59 mm) abaixo do plano de assentamento por no máximo 5 segundos a 260°C. A temperatura do corpo do display não deve exceder a temperatura máxima de armazenamento durante este processo.

6.2 Soldagem Manual

Ao usar um ferro de solda, a ponta deve entrar em contato com o terminal (novamente, 1/16 de polegada abaixo do plano de assentamento) por não mais que 5 segundos a uma temperatura de 350°C ±30°C. Usar um dissipador de calor no terminal entre a junta e o corpo do encapsulamento é uma boa prática.

7. Precauções Críticas de Aplicação e Considerações de Projeto

Importante:A adesão a estas precauções é essencial para operação confiável e para evitar falhas prematuras.

• Uso Pretendido:Projetado para equipamentos eletrônicos comuns. Consulta é necessária para aplicações críticas de segurança (aviação, médicas, etc.).
• Conformidade com as Especificações:O circuito de acionamentodevegarantir que as especificações máximas absolutas (corrente, tensão, potência, temperatura) nunca sejam excedidas. O fabricante não é responsável por danos resultantes do não cumprimento.
• Gerenciamento de Corrente e Térmico:Exceder a corrente direta recomendada ou a temperatura de operação causará degradação severa e irreversível da saída de luz e pode levar a falha catastrófica.
• Proteção do Circuito:O circuito de acionamento deve incorporar proteção contra tensões reversas e transientes de tensão que podem ocorrer durante a energização ou desligamento. Um resistor em série ou um driver de corrente constante é obrigatório para limitar a corrente.
• Método de Acionamento: O acionamento por corrente constante é fortemente recomendadoem vez do acionamento por tensão constante. Isto garante intensidade luminosa consistente independentemente de pequenas variações na tensão direta (V_F) entre segmentos ou unidades e fornece proteção inerente contra picos de corrente. Para operação multiplexada, a corrente de pico deve ser calculada com base no ciclo de trabalho para garantir que a corrente média por segmento permaneça dentro dos limites.

8. Cenários de Aplicação Prática e Notas de Projeto

8.1 Aplicações Típicas

• Multímetros Digitais (DMMs) e Equipamentos de Teste:Fornecendo leituras numéricas claras para tensão, corrente e resistência.
• Temporizadores e Contadores Industriais:Exibindo tempo decorrido, contagens de produção ou pontos de ajuste.
• Eletrônicos de Consumo:Relógios, displays de equipamentos de áudio, leituras de eletrodomésticos de cozinha.
• Painéis de Instrumentação:Para exibir dados de sensores como temperatura, pressão ou velocidade em um formato compacto.

8.2 Estudo de Caso de Implementação de Projeto

Cenário:Projetando um display de voltímetro de 3 dígitos usando um microcontrolador.

1. Driver de Multiplexação:O microcontrolador usará 7-8 pinos de I/O para os ânodos dos segmentos (A-G, DP) e 3 pinos de I/O (configurados como dreno aberto/saída baixa) para os cátodos dos dígitos (CC1, CC2, CC3).
2. Limitação de Corrente:Coloque um resistor limitador de corrente em série com cada linha de ânodo do segmento. O valor do resistor (R) é calculado usando: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, V_F=2,6V, e uma I_Fdesejada de 10 mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. Use o valor padrão mais próximo (ex.: 220 Ω ou 270 Ω).
3. Temporização de Multiplexação:Programe o microcontrolador para ativar um cátodo de dígito por vez, iluminar os segmentos necessários para aquele dígito, aguardar um curto período (ex.: 2-5 ms) e, em seguida, passar para o próximo dígito. Uma taxa de atualização de 50-200 Hz evita cintilação visível.
4. Verificação da Corrente de Pico:Se usar um ciclo de trabalho de 10% (3 dígitos), a corrente de pico durante o tempo ativo pode ser maior. Para umamédia I_Fde 10 mA, acorrente de picodurante o ciclo de trabalho de 1/3 seria de 30 mA. Isto deve ser verificado em relação à Especificação Máxima Absoluta para Corrente Direta de Pico (90 mA) e à redução da Corrente Contínua na temperatura de operação.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

As principais vantagens do LTC-2721JD derivam de sua tecnologia AlInGaP:

• vs. LEDs Vermelhos Tradicionais GaAsP/GaP:O AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento ou menor consumo de energia para o mesmo brilho. Também fornece melhor estabilidade térmica e pureza de cor.
• vs. Displays Maiores:O tamanho de 0,28 polegadas oferece um ponto ideal entre os displays muito pequenos (0,2 polegadas) que podem ser difíceis de ler e os displays maiores (0,5 polegadas ou mais) que consomem mais energia e área da placa.
• Cátodo Comum vs. Ânodo Comum:A configuração de cátodo comum é frequentemente preferida em sistemas acionados por microcontroladores, pois eles normalmente podem drenar corrente (colocar pinos em nível baixo) de forma mais eficaz do que podem fornecer (colocar pinos em nível alto).

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

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

Resposta:Possivelmente, mas com cautela. A tensão direta típica (V_F) é de 2,6V. Com uma fonte de 3,3V, há apenas 0,7V de margem para o resistor limitador de corrente. Esta pequena queda de tensão torna a corrente muito sensível a variações na V_Fe na tensão da fonte. Um circuito driver de corrente constante é altamente recomendado para operação a 3,3V para garantir brilho estável. A conexão direta aos pinos GPIO de 3,3V sem um driver corre o risco de sobrecorrente se a V_Festiver na extremidade inferior de sua faixa.

10.2 Por que a corrente contínua máxima é reduzida com o aumento da temperatura?

Resposta:Isto se deve ao coeficiente de temperatura negativo da tensão direta do LED e aos limites físicos do encapsulamento. À medida que a temperatura aumenta, a eficiência interna cai e mais energia elétrica é convertida em calor em vez de luz. Se a corrente não for reduzida, a temperatura da junção pode subir incontrolavelmente (fuga térmica), levando a degradação rápida e falha. A curva de redução (0,33 mA/°C) é fornecida para evitar isso.

10.3 O que significa "categorizado por intensidade luminosa"?

Resposta:Significa que os displays são testados e classificados em diferentes lotes de brilho após a produção. Por exemplo, um lote pode ter I_Vde 200-300 μcd, outro de 300-400 μcd, etc. Isto permite que projetistas que compram grandes quantidades garantam brilho uniforme em todas as unidades de seu produto. O código de lote específico é frequentemente marcado na embalagem (referenciado como "Z: CÓDIGO DE LOTE" na marcação do módulo).

11. Princípio de Funcionamento e Tendências Tecnológicas

11.1 Princípio Básico de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é uma matriz de diodos emissores de luz dispostos em um padrão de figura de oito. Cada segmento (A a G) é um LED individual. Aplicando uma tensão de polarização direta (excedendo a V_Fdo diodo) e limitando a corrente com um resistor ou fonte de corrente constante, elétrons e lacunas se recombinam dentro da região ativa do semicondutor AlInGaP, liberando energia na forma de fótons (luz) em um comprimento de onda característico do material — neste caso, vermelho (~640 nm). A multiplexação aproveita a persistência da visão do olho humano, iluminando apenas um dígito por vez, mas alternando entre eles tão rapidamente que parecem estar todos acesos simultaneamente.

11.2 Contexto Tecnológico Objetivo

O AlInGaP representa um sistema de material maduro e altamente otimizado para LEDs vermelhos, laranjas e amarelos. Oferece excelente eficiência e confiabilidade. A tendência na tecnologia de displays é em direção a maior integração (ex.: displays de matriz de pontos, OLEDs, micro-LEDs) e integração direta com circuitos integrados drivers. No entanto, displays discretos de sete segmentos como o LTC-2721JD permanecem altamente relevantes devido à sua simplicidade, baixo custo, alto brilho, robustez e facilidade de uso em aplicações onde apenas dados numéricos precisam ser mostrados. Seu projeto é bem compreendido e eles se conectam facilmente com microcontroladores de baixo custo, garantindo seu uso contínuo nos campos industrial, de consumo e de instrumentação no futuro previsível.