Folha de Dados do Display LED LTC-5623JD - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Cor Vermelho Hiper - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-5623JD é um módulo de display de díodo emissor de luz (LED) de sete segmentos e quatro dígitos. A sua função principal é fornecer uma leitura numérica clara e brilhante para vários dispositivos eletrónicos e instrumentação. A aplicação central é em cenários que requerem a exibição de dados numéricos, como em equipamentos de teste, controlos industriais, eletrodomésticos e medidores de painel.

O posicionamento chave do dispositivo reside no seu equilíbrio entre tamanho do caráter, brilho e fiabilidade. Utiliza tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os seus chips LED, especificamente na cor Vermelho Hiper. Esta tecnologia oferece vantagens em eficiência e intensidade luminosa comparativamente a tecnologias mais antigas como o GaAsP padrão. O display apresenta uma face cinzenta com marcações de segmentos brancas, melhorando o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação.

As suas vantagens principais, conforme listadas na folha de dados, incluem uma aparência de segmento uniforme e contínua, baixo requisito de potência, excelente aparência dos caracteres, alto brilho e contraste, um ângulo de visão amplo e fiabilidade de estado sólido. O dispositivo também é categorizado por intensidade luminosa e é oferecido num encapsulamento sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes parâmetros definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não são condições para operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a perda de potência máxima permitida como calor para um único segmento (ex: segmento 'A'). Exceder este valor pode sobreaquecer a junção semicondutora.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). É útil para esquemas de multiplexagem onde uma corrente instantânea mais alta é usada para alcançar o brilho percebido.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente derating linearmente em 0,28 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) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo pode funcionar e ser armazenado dentro desta gama completa.
• Temperatura de Soldadura:Máximo de 260°C por um máximo de 3 segundos, medido 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assento. Isto é crítico para processos de soldadura por onda ou reflow para prevenir danos térmicos no encapsulamento plástico e nas ligações internas dos fios.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):320 μcd (mín), 700 μcd (típ) a uma corrente direta (IF) de 1 mA. Isto quantifica a saída de luz. O dispositivo é categorizado com base neste parâmetro.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):650 nm (típ) a IF=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte.
• Meia Largura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (típ) a IF=20mA. Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):639 nm (típ) a IF=20mA. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor 'Vermelho Hiper'.
• Tensão Direta por Segmento (Vf):2,1V (mín), 2,6V (típ) a IF=20mA. Esta é a queda de tensão através de um segmento iluminado. É crucial para projetar circuitos limitadores de corrente.
• Corrente Reversa por Segmento (Ir):100 μA (máx) a uma tensão reversa (Vr) de 5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não se destina a operação contínua em polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (Iv-m):2:1 (máx). Isto especifica a taxa máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um dispositivo, garantindo uma aparência uniforme.

3. Sistema de Categorização e Binning

A folha de dados afirma que o dispositivo é \"Categorizado por Intensidade Luminosa.\" Isto implica que as unidades são classificadas (binning) com base na saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (tipicamente 1mA ou 20mA). Embora códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste excerto, a prática comum envolve códigos alfanuméricos (ex: B1, B2, C1) representando gamas de intensidade luminosa. Isto permite aos projetistas selecionar displays com níveis de brilho consistentes para a sua aplicação. A rigorosa taxa de correspondência de intensidade de 2:1 garante ainda mais consistência visual em todos os segmentos de um único dígito e entre dígitos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia \"Curvas Típicas de Características Elétricas / Óticas\" na página final. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir o seu conteúdo padrão com base na tecnologia LED:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Este gráfico mostraria a relação exponencial típica de um díodo. A curva permite aos projetistas determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação desejada, o que é essencial para projetar drivers de corrente constante estáveis.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Isto mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. É geralmente linear numa gama, mas saturará a correntes muito altas devido ao droop térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender este derating é crítico para aplicações que operam em ambientes de temperatura elevada.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~650nm e a meia largura de ~20nm, confirmando a especificação da cor Vermelho Hiper.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo tem uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,2 mm). O desenho dimensional (não totalmente detalhado no texto) forneceria medições críticas para o design da pegada na PCB: comprimento, largura e altura totais; espaçamento entre dígitos; dimensões dos segmentos; e comprimento, diâmetro e espaçamento dos pinos. As notas especificam que todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm. Uma nota crítica é a tolerância de desvio da ponta do pino de ±0,4 mm, que aconselha a projetar orifícios para pinos na placa-mãe com um diâmetro (ψ) de 1,0 mm para acomodar este possível desalinhamento durante a inserção.

5.2 Ligação dos Pinos e Polaridade

O LTC-5623JD utiliza uma configuração deânodo comum. Isto significa que os ânodos dos LEDs para cada dígito estão ligados internamente e trazidos para pinos separados (Dígitos 1-4), enquanto os cátodos para cada tipo de segmento (A-G, DP) são partilhados por todos os dígitos e trazidos para pinos individuais. A pinagem é a seguinte: Pino 1: Cátodo E, Pino 2: Cátodo D, Pino 3: Cátodo DP, Pino 4: Cátodo C, Pino 5: Cátodo G, Pino 6: Ânodo Comum Dígito 4, Pino 7: Cátodo B, Pino 8: Ânodo Comum Dígito 3, Pino 9: Ânodo Comum Dígito 2, Pino 10: Cátodo F, Pino 11: Cátodo A, Pino 12: Ânodo Comum Dígito 1. O diagrama de circuito interno mostraria claramente este arranjo de multiplexagem.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal fornecida é o limite de temperatura de soldadura: um máximo de 260°C por um máximo de 3 segundos, medido 1,6mm abaixo do plano de assento. Este é um perfil padrão para soldadura reflow sem chumbo. Os projetistas devem garantir que o seu processo de montagem de PCB adere a este limite para evitar fissuras no encapsulamento, deformação da lente ou danos no die interno e ligações dos fios. Para soldadura por onda, o tempo de contacto deve ser minimizado. A manipulação adequada para evitar descargas eletrostáticas (ESD) também é recomendada, embora não explicitamente declarada, uma vez que os LEDs são dispositivos semicondutores.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Para um display de ânodo comum, o circuito de acionamento envolve tipicamente ligar os pinos de ânodo comum a uma fonte de tensão positiva (Vcc) através de transístores de seleção de dígito (ex: PNP ou MOSFETs de canal P). Os pinos de cátodo dos segmentos são ligados à terra através de resistências limitadoras de corrente e transístores de acionamento de segmentos ou um CI driver de LED dedicado. É utilizada uma técnica de multiplexagem: um dígito é iluminado de cada vez, ativando o seu ânodo, enquanto os cátodos apropriados para o número desejado nesse dígito são ativados. Este ciclo repete-se rapidamente pelos quatro dígitos, criando a ilusão de todos os dígitos estarem acesos simultaneamente. Este método reduz o número de pinos de driver necessários de 32 (4 dígitos * 8 segmentos) para 12 (4 ânodos + 8 cátodos).

7.2 Cálculos de Projeto

Cálculo da Resistência Limitadora de Corrente:Assumindo uma fonte de 5V (Vcc), uma tensão direta típica do segmento (Vf) de 2,6V, e uma corrente de segmento desejada (Iseg) de 10 mA para brilho normal. O valor da resistência R = (Vcc - Vf) / Iseg = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ω. A potência nominal da resistência deve ser pelo menos I²R = (0,01)² * 240 = 0,024 W, portanto uma resistência padrão de 1/8W ou 1/10W é suficiente.

Corrente de Pico na Multiplexagem:Para alcançar uma corrente média de segmento de 10 mA com um ciclo de trabalho de 1/4 (para quatro dígitos), a corrente de pico durante o seu intervalo de tempo ativo precisaria ser de 40 mA. Isto está dentro da classificação de corrente de pico absoluta máxima de 90 mA, mas deve ser verificado contra o derating da corrente contínua se o display operar num ambiente quente.

7.3 Ângulo de Visão e Legibilidade

A especificação de ângulo de visão amplo garante que o display permaneça legível quando visto de lado. A face cinzenta e os segmentos brancos melhoram o contraste, fazendo com que os algarismos se destaquem claramente contra o fundo, o que é benéfico tanto em ambientes com pouca luz como em ambientes muito iluminados.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTC-5623JD diferencia-se através de vários fatores. A utilização da tecnologiaAlInGaP Vermelho Hipergeralmente oferece maior eficiência luminosa e melhor estabilidade térmica comparativamente a tecnologias de LED vermelho mais antigas como o GaAsP, resultando numa saída mais brilhante e consistente. Aaltura do dígito de 0,56 polegadascoloca-o numa categoria de tamanho específica, maior do que displays de 0,3 polegadas para melhor visibilidade à distância, mas potencialmente menor do que displays de 1 polegada usados em painéis maiores. Aconfiguração de quatro dígitos, ânodo comum com ponto decimal à direitaé um conjunto de funcionalidades padrão, mas essencial, para muitas aplicações de display numérico. A suaampla gama de temperatura de operação(-35°C a +105°C) torna-o adequado para ambientes industriais e automóveis onde temperaturas extremas são comuns, fornecendo uma vantagem sobre displays com gamas mais estreitas.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador?

R: Não. Um pino típico de um MCU só pode fornecer/absorver 20-25mA, que é o total para o pino. Como este display usa multiplexagem, um único segmento pode requerer 10-40mA, e o ânodo comum para um dígito inteiro precisaria da soma das correntes de todos os segmentos acesos (ex: 8 segmentos * 10mA = 80mA). Portanto, transístores externos ou um CI driver dedicado são obrigatórios.

P: Porque existe uma 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 pico físico do espectro de luz emitido. O comprimento de onda dominante é calculado com base na curva de resposta fotópica do olho humano (CIE). O olho é mais sensível a certos comprimentos de onda, portanto a cor \"percebida\" (dominante) pode estar num comprimento de onda diferente do pico físico.

P: A temperatura de armazenamento é até 105°C. Posso soldá-lo a 260°C?

R: Sim, mas com um timing crítico. A classificação de armazenamento é para condições de longo prazo, sem operação. A classificação de soldadura (260°C por 3s) é um processo térmico extremo de curto prazo que o encapsulamento foi projetado para suportar se o perfil for estritamente seguido. Exceder o tempo ou a temperatura pode causar danos.

10. Estudo de Caso de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar uma Leitura Digital de Voltímetro.Um projetista está a criar um voltímetro DC de 4 dígitos com uma gama de 0-20V. Seleciona o LTC-5623JD pela sua legibilidade clara. O conversor analógico-digital (ADC) e o microcontrolador processam a tensão de entrada. O firmware do MCU calcula os dígitos a exibir (ex: 12,34) e controla o display através de uma rotina de multiplexagem. Os pinos de ânodo comum são ligados ao MCU via transístores PNP para comutar a fonte de 5V para cada dígito sequencialmente. Os pinos de cátodo dos segmentos são ligados ao MCU através de um registo de deslocamento 74HC595 ou um driver de LED dedicado como o MAX7219, que também fornece os sumidouros de corrente constante. Resistências limitadoras de corrente são colocadas em série com as linhas dos segmentos. O firmware garante que a taxa de atualização seja superior a 60 Hz para evitar cintilação visível. A ampla gama de temperatura de operação permite que o voltímetro seja usado numa garagem de oficina onde as temperaturas podem variar significativamente.

11. Princípio de Operação

O dispositivo opera no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo (aproximadamente 2,1-2,6V para este material AlInGaP) é aplicada através de um segmento (ânodo positivo relativamente ao cátodo), eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Num semicondutor de banda proibida direta como o AlInGaP, esta recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, Vermelho Hiper (~639-650 nm). O encapsulamento plástico serve para encapsular e proteger o frágil die semicondutor, moldar a saída de luz para uma visualização ótima e fornecer a interface mecânica (pinos) para montagem na placa de circuito.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os displays de sete segmentos permaneçam um elemento básico para leituras numéricas, o panorama mais amplo está a evoluir. Existe uma tendência para maior integração, onde a eletrónica de acionamento é incorporada no próprio módulo de display, simplificando o design do sistema anfitrião. O uso de AlInGaP para vermelho/laranja/âmbar está bem estabelecido, mas para capacidade de cor total, os displays podem combinar diferentes tecnologias LED (ex: InGaN para azul/verde) ou avançar para painéis de matriz de pontos OLED ou micro-LED que oferecem maior flexibilidade na exibição de caracteres e gráficos. No entanto, para aplicações que requerem brilho muito alto, ampla gama de temperatura, longa vida útil e simplicidade, displays LED de sete segmentos discretos como o LTC-5623JD continuam a ser uma solução robusta e económica. Desenvolvimentos em embalagem podem levar a fatores de forma ainda menores ou versões de montagem em superfície para montagem automatizada.