Folha de Dados do Display LED LTD-5023AJD - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Tensão Direta 2,6V - Cor Vermelho Hiper - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-5023AJD é um módulo de display LED de dois dígitos, com sete segmentos mais ponto decimal. Apresenta uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm), fornecendo uma saída numérica clara e legível, adequada para diversas aplicações em instrumentação e displays. O dispositivo utiliza chips LED avançados de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) na cor Vermelho Hiper, que são crescidos epitaxialmente sobre um substrato de GaAs. Esta tecnologia é conhecida pela sua alta eficiência e excelente desempenho luminoso. O display apresenta uma face cinza claro com segmentos brancos, oferecendo uma aparência clássica e de alto contraste que melhora a legibilidade sob várias condições de iluminação.

1.1 Vantagens Principais

• Alto Brilho e Contraste:A tecnologia AlInGaP proporciona uma intensidade luminosa superior, garantindo que o display seja facilmente visível.
• Ângulo de Visão Ampla:Oferece brilho e cor consistentes numa ampla gama de posições de visualização.
• Baixa Exigência de Potência:Projetado para operação eficiente, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética.
• Excelente Aparência dos Caracteres:Apresenta segmentos contínuos e uniformes para uma exibição numérica limpa e profissional.
• Confiabilidade de Estado Sólido:Os LEDs oferecem uma longa vida operacional e robustez contra choques e vibrações, em comparação com outras tecnologias de display.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:Os dispositivos são classificados em lotes para níveis de brilho consistentes, auxiliando na uniformidade do projeto.
• Embalagem Livre de Chumbo:Conforme regulamentações ambientais (ex., RoHS).

1.2 Mercado-Alvo

Este display é ideal para aplicações que requerem indicadores numéricos confiáveis, brilhantes e de fácil leitura. Casos de uso comuns incluem equipamentos de teste e medição, painéis de controle industrial, dispositivos médicos, eletrodomésticos, painéis de automóveis (displays secundários) e terminais de ponto de venda.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA (a 1 kHz, ciclo de trabalho de 10%). Esta especificação é para operação pulsada para alcançar brilho instantâneo mais alto sem superaquecimento.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a uma taxa de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente 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.
• Tensão Reversa por Segmento:Máximo de 5 V. Exceder este valor pode danificar a junção do LED.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta um máximo de 260°C por até 3 segundos, medido a 1,6mm abaixo do plano de assentamento, o que é crítico para processos de soldagem por refluxo.

2.2 Características Elétricas e Ópticas (Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 320 μcd (mín.) a 700 μcd (máx.) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. A 10 mA, a intensidade típica é de 16250 μcd (16,25 mcd). Esta alta eficiência é uma marca registrada da tecnologia AlInGaP.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):650 nm (típico). Isto define o pico espectral da saída de luz, posicionando-a na região do vermelho hiper do espectro.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; uma largura mais estreita significa uma cor mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):639 nm (típico). Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano e é crucial para a especificação da cor.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,1 V (mín.), 2,6 V (típico) a I_F=20 mA. Este parâmetro é essencial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (máx.) a uma tensão reversa (V_R) de 5V.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (máx.) a I_F=1 mA. Isto especifica a variação máxima de brilho permitida entre os segmentos dentro de um dispositivo, garantindo uniformidade visual.

Nota: As medições de intensidade luminosa utilizam um sensor e filtro que aproximam a curva de resposta fotópica do olho da CIE para precisão relevante à visão humana.

3. Explicação do Sistema de Classificação

A folha de dados indica que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa." Isto implica um processo de classificação onde os displays são classificados com base na saída óptica medida a uma corrente de teste padrão (provavelmente 1 mA ou 10 mA). Os projetistas podem selecionar lotes para garantir brilho consistente em várias unidades de um produto, evitando variações perceptíveis entre os displays. Embora códigos de lote específicos não sejam fornecidos neste excerto, os lotes típicos são definidos por faixas de intensidade luminosa (ex., Lote A: 500-600 μcd, Lote B: 600-700 μcd).

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas." Embora não exibidas no texto fornecido, tais curvas normalmente incluem:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a tensão direta e a corrente para um segmento. É não linear, com uma tensão de ligação em torno de 1,8-2,0V para AlInGaP, subindo para os típicos 2,6V a 20 mA.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Um gráfico que mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. Geralmente é linear em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra como a saída de luz diminui com o aumento da temperatura. Os LEDs de AlInGaP têm um bom desempenho em alta temperatura em comparação com alguns outros materiais, mas a redução de potência ainda é necessária.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~650 nm e a largura a meia altura de 20 nm.

Estas curvas são vitais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão e para otimizar as condições de acionamento para necessidades específicas da aplicação (ex., maximizar o brilho vs. maximizar a eficiência ou a vida útil).

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O dispositivo vem numa embalagem padrão de dupla linha (DIP). Todas as dimensões são especificadas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm (0,01"). O contorno exato, espaçamento dos segmentos, espaçamento dos terminais e altura/largura/comprimento totais são definidos no desenho dimensional na página 2 da folha de dados. Este desenho é crítico para o projeto da área de montagem na PCB e integração mecânica no produto final.

5.2 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O LTD-5023AJD é um display do tipocátodo comum. Isto significa que os cátodos (terminais negativos) dos LEDs para cada dígito estão conectados internamente. A pinagem é a seguinte:

• Pinos 1-4, 15-18: Controlam os segmentos (A, B, C, D, E, F, G, DP) doDígito 1.
• Pinos 5-13: Controlam os segmentos (A, B, C, D, E, F, G, DP) e o cátodo comum doDígito 2.
• Pino 14: Cátodo comum para oDígito 1.

O diagrama do circuito interno mostra o arranjo dos 14 segmentos LED (7 por dígito, mais dois pontos decimais) e sua conexão com os 18 pinos. A multiplexação é necessária para acionar ambos os dígitos: alternando a ativação do cátodo do Dígito 1 e do Dígito 2 enquanto se fornecem sinais de ânodo para os segmentos desejados do dígito ativo, ambos os dígitos podem ser controlados com menos linhas de I/O.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A especificação máxima absoluta define um perfil de temperatura de soldagem: a embalagem pode suportar uma temperatura de pico de 260°C por no máximo 3 segundos, medido num ponto a 1,6mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento (ou seja, na PCB perto do terminal). Esta é uma especificação padrão para processos de soldagem por refluxo sem chumbo (ex., usando solda SAC305). Os projetistas devem garantir que o perfil do forno de refluxo permaneça dentro destes limites para evitar danos aos chips LED ou à embalagem plástica. Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio. O armazenamento deve ser dentro da faixa especificada de -35°C a +85°C em ambiente de baixa umidade.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Para acionar este display, é necessário um microcontrolador ou um CI driver dedicado. Para displays de cátodo comum, os pinos do cátodo são conectados ao terra (via um transistor chave para multiplexação), e os pinos do ânodo são conectados a uma fonte de tensão com limitação de corrente (ex., através de um resistor em série ou driver de corrente constante). A tensão direta (V_F) de 2,6V e a corrente desejada (I_F, ex., 10-20 mA para brilho total) determinam o valor do resistor em série: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Se multiplexar dois dígitos a 10 mA cada, a corrente de pico durante o tempo de ativação do dígito pode ser de 10 mA, mas a corrente média por segmento é menor, reduzindo o consumo de energia.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use resistores em série ou drivers de corrente constante. Nunca conecte um LED diretamente a uma fonte de tensão.
• Multiplexação:Essencial para displays de múltiplos dígitos para minimizar a contagem de pinos. A taxa de atualização deve ser alta o suficiente (>60 Hz) para evitar cintilação visível.
• Gestão Térmica:Embora os LEDs sejam eficientes, a dissipação de potência (P = V_F* I_F) por segmento pode chegar a 52 mW (2,6V * 20mA). Garanta ventilação adequada, especialmente se operando em altas correntes ou em altas temperaturas ambientes.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a linha de visão principal do utilizador ao montar o display.

8. Comparação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsênio de Gálio), o LED Vermelho Hiper de AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior (mais saída de luz por mA de corrente) e melhor desempenho em temperaturas elevadas. Comparado com LEDs brancos (frequentemente LED azul + fósforo), oferece pureza de cor superior e tipicamente maior eficiência para luz vermelha monocromática. A altura de dígito de 0,56" é um tamanho comum, oferecendo um bom equilíbrio entre legibilidade e compacidade em comparação com displays menores (0,3") ou maiores (0,8").

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre o comprimento de onda de pico (650nm) e o comprimento de onda dominante (639nm)?

R: O comprimento de onda de pico é o ponto mais alto na curva de saída espectral. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor para o olho humano. Eles frequentemente diferem ligeiramente.

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

R: Sim. Com uma V_Fde 2,6V, uma fonte de 3,3V é suficiente. Um resistor em série seria: R = (3,3V - 2,6V) / 0,020A = 35 Ohms. Um resistor padrão de 33 ou 39 Ohm seria adequado.

P: Por que a corrente direta de pico (90mA) é muito maior que a corrente contínua (25mA)?

R: O LED pode suportar pulsos curtos de alta corrente sem superaquecer, permitindo esquemas de multiplexação de display mais brilhantes (onde cada dígito está ligado apenas por uma fração do tempo) ou para criar flashes muito brilhantes.

P: O que significa "AlInGaP epi em substrato de GaAs"?

R: As camadas emissoras de luz (as camadas epitaxiais ou "epi") são feitas de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio. Estas são crescidas sobre uma pastilha de Arsenieto de Gálio (GaAs) que fornece suporte estrutural, mas não é o principal material emissor de luz.

10. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário: Projetando um display simples para um voltímetro digital.

O circuito do voltímetro produz uma saída BCD (Decimal Codificado em Binário) correspondente a uma leitura de tensão. Um microcontrolador lê este valor BCD. Em seguida, usa uma tabela de consulta para determinar quais segmentos (A-G) iluminar para cada dígito para exibir o número. Os pinos de I/O do microcontrolador, conectados através de resistores limitadores de corrente, acionam os pinos do ânodo do LTD-5023AJD. Dois outros pinos de I/O, conectados a transistores chave, controlam os pinos do cátodo comum (14 e 13). O software alterna rapidamente (multiplexa) entre ativar o Dígito 1 e o Dígito 2, enquanto envia os padrões de ânodo corretos para cada dígito. O tamanho de 0,56" proporciona leitura clara a uma distância típica de bancada, e o alto contraste garante visibilidade sob iluminação de oficina. O baixo consumo de energia é benéfico se o medidor for portátil.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O AlInGaP é um composto semicondutor III-V. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para a cor Vermelho Hiper, a banda proibida é ajustada para emitir fótons em torno de 650 nm. O substrato de GaAs é opticamente absorvente neste comprimento de onda, portanto a luz é tipicamente extraída da superfície superior do chip. A designação "Vermelho Hiper" indica uma cor vermelha profunda e saturada com alta eficácia luminosa.

12. Tendências de Desenvolvimento Tecnológico

A tecnologia de display LED continua a evoluir. Embora o AlInGaP permaneça o material dominante para LEDs vermelhos e âmbar de alta eficiência, as tendências incluem:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas em ciência dos materiais e design de chips produzem mais lúmens por watt, permitindo displays mais brilhantes com menor potência.
• Miniaturização:O desenvolvimento de geometrias de chip menores permite displays de maior resolução ou tamanhos de embalagem mais compactos.
• Melhoria na Gestão Térmica:Novos materiais e designs de embalagem dissipam melhor o calor, permitindo correntes de acionamento mais altas e brilho sustentado.
• Integração:Movimento em direção a displays com CIs driver integrados ("displays inteligentes") para simplificar o design do sistema.
• Expansão da Gama de Cores:Embora este seja um dispositivo monocromático, tendências mais amplas envolvem o desenvolvimento de novos fósforos e materiais de emissão direta para faixas de cores mais amplas em displays de cor total, embora o vermelho AlInGaP seja um componente chave em tais sistemas RGB.