Ficha Técnica do Display LED LTC-561JD - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Vermelho AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Baixo Consumo de Energia - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-561JD é um módulo de display LED de alto desempenho, com três dígitos e sete segmentos. O seu foco principal de projeto é permitir leituras numéricas claras em aplicações onde a eficiência energética é uma preocupação crítica. O dispositivo utiliza a avançada tecnologia de chip LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), que é reconhecida pela sua alta eficiência luminosa e excelente pureza de cor, especialmente no espectro vermelho. Este sistema de material específico, cultivado num substrato de GaAs não transparente, contribui para o alto brilho e elevado contraste do display.

O display apresenta uma face cinza com marcações de segmentos brancas, uma combinação escolhida para maximizar o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Uma inovação chave deste produto é a sua otimização para operação com baixa corrente. Os segmentos são meticulosamente testados e classificados para garantir excelente uniformidade e desempenho mesmo quando acionados com correntes tão baixas quanto 1 mA por segmento. Isto torna-o excecionalmente adequado para dispositivos alimentados por bateria, instrumentação portátil e qualquer sistema onde minimizar o consumo de energia seja essencial. O encapsulamento é livre de chumbo, em conformidade com as diretivas ambientais RoHS.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Altura do Dígito:0,56 polegadas (14,2 mm), oferecendo uma exibição numérica clara e de fácil leitura.
• Excelente Uniformidade dos Segmentos:Testes rigorosos e classificação garantem brilho e cor consistentes em todos os segmentos e dígitos.
• Baixa Exigência de Potência:Especificamente projetado para operar eficientemente com correntes de acionamento muito baixas, prolongando a vida útil da bateria.
• Alto Brilho e Contraste:A tecnologia AlInGaP e o design de face cinza/segmentos brancos proporcionam um desempenho óptico superior.
• Ângulo de Visão Ampla:Oferece visibilidade clara a partir de uma ampla gama de perspetivas.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Os LEDs oferecem uma longa vida operacional e alta resistência a choques e vibrações em comparação com outras tecnologias de display.
• Classificado por Intensidade Luminosa:Os produtos são categorizados com base na saída de luz medida, permitindo um emparelhamento preciso em aplicações com múltiplos displays.
• Encapsulamento Livre de Chumbo:Fabricado em conformidade com os regulamentos RoHS.

1.2 Identificação e Configuração do Dispositivo

O número de peça LTC-561JD identifica uma configuração específica: um display multiplexado de ânodo comum com LEDs vermelhos de alta eficiência AlInGaP. Inclui um ponto decimal (DP) à direita para cada dígito. Esta configuração de ânodo comum é típica para acionamentos multiplexados, onde os ânodos (comuns para cada dígito) são comutados sequencialmente enquanto os cátodos dos segmentos apropriados são ativados.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Especificações Máximas Absolutas

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

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada do chip LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1 ms). Esta especificação é para surtos de curta duração, não para operação contínua.
• 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 permitida seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 5,2 mA. Esta redução é crucial para a gestão térmica.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é classificado para gamas de temperatura industrial.
• Condições de Soldadura:A soldadura por onda ou por refluxo deve ser realizada com o corpo do display a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) acima do perfil de onda de solda ou de refluxo, por um máximo de 3 segundos a 260°C. A temperatura do próprio encapsulamento do LED não deve exceder a sua especificação máxima durante este processo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C em condições de teste padronizadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):320 a 700 ucd (microcandelas) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Esta ampla gama indica que o dispositivo é classificado; unidades específicas cairão num subconjunto desta gama. O teste a 1 mA destaca a sua capacidade de baixa corrente.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):656 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior, característico dos LEDs vermelhos profundos AlInGaP.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):22 nm (típico). Isto mede a dispersão do espectro emitido; um valor menor indica uma luz mais monocromática (cor pura).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):640 nm (típico). Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor. É ligeiramente mais curto do que o comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,1V a 2,6V a I_F=20 mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento pode fornecer tensão suficiente em toda esta gama para alcançar a corrente desejada. É especificada uma tolerância de ±0,1V.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V.Importante:Este parâmetro é apenas para fins de teste. O dispositivo não foi projetado para operação contínua sob polarização reversa, o que pode causar danos.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 dentro de uma classificação de saída de luz semelhante a I_F=10 mA. Isto significa que o segmento mais fraco não deve ser menos de metade do brilho do segmento mais brilhante dentro da mesma unidade ou lote correspondente, garantindo uniformidade visual.
• Interferência (Cross Talk):≤2,5%. Isto refere-se à iluminação indesejada de um segmento quando um segmento adjacente é acionado, causada por fuga óptica ou elétrica interna.

3. Explicação do Sistema de Classificação

O LTC-561JD emprega um sistema de classificação principalmente paraIntensidade Luminosa. Como observado nas características, a intensidade luminosa média varia de 320 a 700 ucd. As unidades são testadas e classificadas em categorias específicas de intensidade. Isto permite aos projetistas selecionar displays com níveis de brilho consistentes, o que é especialmente crítico quando múltiplos displays são usados lado a lado num único produto para evitar diferenças de brilho notáveis (desigualdade de tonalidade). A ficha técnica recomenda escolher displays da mesma classificação para aplicações com múltiplas unidades. Embora não detalhado explicitamente para este modelo, a classificação também pode envolver a tensão direta (V_F) até certo ponto, dada a sua tolerância especificada, garantindo uma correspondência de corrente mais fácil em cenários de acionamento multiplexado ou paralelo.

4. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

4.1 Dimensões e Desenho do Encapsulamento

O display tem uma pegada padrão de encapsulamento duplo em linha (DIP). As dimensões principais incluem um tamanho total do módulo de aproximadamente 37,70 mm (comprimento) x 15,24 mm (largura). A altura do dígito é de 14,22 mm (0,560 polegadas). Os pinos estão num espaçamento de 2,54 mm (0,100 polegadas), que é o espaçamento padrão para componentes de orifício passante. O plano de assento é claramente definido, e o desenho inclui um ângulo de saída de 8 graus nos lados. O pino 1 está tipicamente marcado no encapsulamento, e o número da peça, código de data e código de classificação também são indicados na superfície superior.

4.2 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 12 pinos. Utiliza um design multiplexado de ânodo comum. O diagrama do circuito interno mostra três pinos de ânodo comum, um para cada dígito (Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3: pinos 12, 9, 8, respetivamente). Os sete cátodos de segmento (A, B, C, D, E, F, G) e o cátodo do ponto decimal (DP) são partilhados por todos os dígitos e ligados aos seus respetivos pinos. O pino 6 é indicado como \"Sem Ligação\" (N/C). Esta disposição de pinos é padrão para acionar o display de forma multiplexada por divisão de tempo, onde cada dígito é iluminado em sequência rápida.

5. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas de desempenho típicas, que são essenciais para um projeto detalhado. Embora os gráficos específicos não estejam totalmente detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tal dispositivo tipicamente incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta, destacando a tensão de limiar (~2V) e a resistência dinâmica do LED.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_Vvs I_F):Esta curva é crucial para determinar a corrente de acionamento necessária para alcançar um brilho desejado. É tipicamente linear numa gama, mas pode saturar a correntes altas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs T_a):Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção do LED aumenta. Isto informa o projeto térmico e a redução da corrente.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico a 656 nm e a largura a meia altura espectral de 22 nm.

Os projetistas devem consultar os gráficos completos da ficha técnica para otimizar a eficiência, o brilho e a longevidade para as suas condições operacionais específicas.

6. Diretrizes de Soldadura, Montagem e Armazenamento

6.1 Soldadura

A condição de soldadura recomendada é um máximo de 3 segundos a 260°C, com o corpo do display posicionado pelo menos 1,6 mm acima do plano de assento. Isto evita que o calor excessivo suba pelos pinos e danifique os chips LED internos e a resina epóxi. Podem ser usados perfis de soldadura por onda ou por refluxo padrão para componentes de orifício passante, desde que o limite de temperatura do encapsulamento não seja excedido. Evite aplicar força mecânica ao corpo do display durante a montagem.

6.2 Condições de Armazenamento

Para armazenamento a longo prazo, o produto deve permanecer na sua embalagem original. As condições ambientais recomendadas são uma temperatura entre 5°C e 30°C e uma humidade relativa abaixo de 60% RH. Armazenar fora destas condições, particularmente em alta humidade, pode levar à oxidação dos pinos estanhados, potencialmente exigindo re-estanhagem antes do uso em processos de montagem automatizados. A condensação deve ser evitada.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Equipamentos Portáteis e Alimentados por Bateria:Multímetros, testadores portáteis, monitores médicos, onde o baixo consumo de corrente é primordial.
• Instrumentação Industrial:Medidores de painel, controladores de processo, displays de temporizadores.
• Eletrónica de Consumo:Eletrodomésticos, equipamentos de áudio, displays de equipamentos de fitness.
• Displays para o Mercado Automóvel de Acessórios:Onde são necessárias uma ampla gama de temperaturas e fiabilidade (sujeito a qualificação específica).

7.2 Considerações de Projeto Críticas

• Método de Acionamento:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante em vez de acionamento por tensão constante. Garante intensidade luminosa consistente independentemente das variações na tensão direta (V_F) entre segmentos ou unidades e ao longo da temperatura.
• Limitação de Corrente:O circuito deve ser projetado para limitar a corrente para cada segmento a um valor seguro, considerando tanto as especificações contínuas como de pico, e deve ter em conta a redução térmica a altas temperaturas ambientes.
• Circuitaria de Multiplexagem:Para o design de ânodo comum, é necessário um CI driver adequado (como um driver LED multiplexador ou um microcontrolador com capacidade suficiente de sumidouro/fonte de corrente) para ativar sequencialmente o ânodo de cada dígito enquanto drena corrente através dos cátodos dos segmentos desejados. A taxa de atualização deve ser suficientemente alta para evitar cintilação percetível (tipicamente >60 Hz).
• Proteção contra Tensão Reversa:O circuito de acionamento deve incorporar proteção (por exemplo, diodos em série ou paralelo) para evitar a aplicação de polarização reversa ou transientes de tensão durante ciclos de energia, o que pode causar migração de metal e falha.
• Gestão Térmica:Embora o próprio dispositivo não tenha uma almofada térmica, garantir fluxo de ar adequado e evitar a colocação perto de outras fontes de calor no PCB ajudará a manter temperaturas de junção mais baixas, preservando a saída de luz e a vida útil.
• Interface Óptica:Se usar um painel frontal ou filtro, garanta que há um pequeno espaço de ar e não deixe que pressione diretamente contra a superfície do display, especialmente se for aplicado um filme decorativo, pois isso pode fazer com que o filme se desloque.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

A principal diferenciação do LTC-561JD reside na suaotimização para baixa corrente. Muitos displays de sete segmentos padrão são caracterizados a 10 mA ou 20 mA. O facto de este dispositivo especificar parâmetros-chave como intensidade luminosa a 1 mA e garantir correspondência de segmentos a um nível de acionamento tão baixo é uma vantagem significativa para projetos sensíveis à potência. Além disso, o uso da tecnologiaAlInGaPoferece maior eficiência e potencialmente melhor estabilidade de cor ao longo da temperatura e da vida útil em comparação com tecnologias mais antigas, como os LEDs vermelhos padrão GaAsP (Fosfeto de Arsénio de Gálio). A sua disposição de pinos multiplexada de ânodo comum é padrão da indústria, garantindo compatibilidade com uma ampla gama de circuitos driver e microcontroladores.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display diretamente com um pino de microcontrolador de 5V?

R: Não diretamente para iluminação constante. A tensão direta é ~2,6V no máximo. É necessário um resistor limitador de corrente em série. Para multiplexagem, precisará de transístores externos para comutar os ânodos comuns (que podem estar a corrente mais alta) e provavelmente de um buffer para os cátodos dos segmentos, pois os limites de corrente dos pinos do microcontrolador são frequentemente muito baixos para múltiplos segmentos.

P: O que significa \"classificado por intensidade luminosa\" para o meu projeto?

R: Significa que pode encomendar peças de uma gama específica de brilho. Se o seu projeto usa múltiplos displays, encomendar do mesmo código de classificação garante que todos terão brilho semelhante, evitando uma aparência irregular. Para um único display, qualquer classificação dentro da gama de 320-700 ucd funcionará, mas o brilho variará.

P: A corrente contínua máxima é de 25mA a 25°C. Que corrente devo usar para operação normal?

R: Para fiabilidade e longevidade, é prática comum acionar LEDs abaixo da sua especificação máxima absoluta. Uma corrente operacional típica pode ser de 10-20 mA, dependendo do brilho necessário e do ambiente térmico. Use a curva I_Vvs. I_Fpara selecionar a corrente que dá o seu brilho alvo.

P: Por que a polarização reversa é tão perigosa para os LEDs?

R: Os LEDs não são projetados para bloquear tensão reversa como diodos regulares. Aplicar mesmo uma tensão reversa moderada (como a condição de teste de 5V) pode causar altas correntes de fuga e, com o tempo, levar à eletromigração dentro do chip semicondutor, criando curtos-circuitos ou aumentando a fuga permanentemente.

10. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetando um Temporizador Digital de Baixa Potência

Um projetista está a criar um temporizador de cozinha alimentado por bateria que deve funcionar durante meses com um único conjunto de pilhas AA. O LTC-561JD é selecionado para o seu display. O microcontrolador opera a 3,3V. O projeto utiliza um CI driver LED dedicado com saídas de corrente constante configuradas para 2 mA por segmento. Esta baixa corrente é suficiente para brilho interior graças à alta eficiência do display a baixa corrente. O driver trata da multiplexagem, percorrendo os três dígitos a 200 Hz. Os pinos de ânodo comum são acionados pelos drivers de dígito do driver, e os pinos de segmento são ligados aos seus sumidouros de corrente constante. Um díodo Schottky é colocado em série com a fonte de alimentação para cada ânodo comum para proteger contra polaridade reversa acidental do driver. O consumo médio de corrente do display é mantido abaixo de 5 mA, tornando-o ideal para uma vida útil prolongada da bateria.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é uma matriz de díodos emissores de luz dispostos num padrão de figura de oito. Cada um dos sete segmentos (rotulados de A a G) é um LED individual (ou uma combinação série/paralelo de chips LED). Um LED adicional é usado para o ponto decimal (DP). Numa configuração de ânodo comum como o LTC-561JD, os ânodos de todos os LEDs para um único dígito estão ligados juntos a um pino comum. Os cátodos de cada tipo de segmento (A, B, C, etc.) estão ligados juntos em todos os dígitos. Para iluminar um segmento específico num dígito específico, o ânodo comum para esse dígito é ligado a uma tensão de alimentação positiva (através de um circuito limitador de corrente), e o cátodo para o segmento desejado é ligado ao terra (ou a um sumidouro de corrente). Para exibir números, múltiplos segmentos são iluminados simultaneamente. Para controlar múltiplos dígitos com menos pinos, usa-se multiplexagem: o controlador percorre rapidamente cada dígito, acendendo os segmentos apropriados apenas para esse dígito durante o seu intervalo de tempo. A persistência da visão do olho humano mistura estes flashes rápidos num número estável de múltiplos dígitos.

12. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

A tendência na tecnologia de display, incluindo displays LED segmentados, continua em direção a maior eficiência, menor consumo de energia e integração melhorada. Embora a tecnologia central AlInGaP para vermelho/laranja/amarelo seja madura, melhorias no processo produzem eficácia ligeiramente mais alta ao longo do tempo. Há uma ênfase crescente na compatibilidade \"drop-in\" e integração de driver. Alguns displays mais novos podem incorporar resistências limitadoras de corrente integradas ou até lógica simples (como descodificadores BCD para 7 segmentos) para simplificar a interface para microcontroladores. Além disso, a procura por gamas de cores mais amplas e novas aplicações (como dispositivos IoT de ultra-baixa potência) impulsiona displays que mantêm legibilidade à luz do sol (alto contraste) ou oferecem correntes operacionais mínimas ainda mais baixas. Os princípios de multiplexagem e acionamento, no entanto, permanecem fundamentalmente consistentes para esta classe de componente.