Ficha Técnica do Display LED LTS-5825CKG-PST1 - Dígito de 0,56 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Corrente Contínua 25mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5825CKG-PST1 é um display LED de montagem em superfície (SMD) de alto desempenho e dígito único, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes. A sua tecnologia central baseia-se no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), cultivado sobre um substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs). Este sistema de material é reconhecido por produzir emissão de luz verde de alta eficiência. O display apresenta uma face preta para maior contraste e segmentos brancos para difusão e visibilidade ótimas da luz. Com uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm), oferece uma excelente aparência dos caracteres e é adequado para uma vasta gama de dispositivos eletrónicos de consumo e industriais onde o espaço é limitado, mas a legibilidade é crítica.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este display é concebido para fiabilidade e desempenho. As principais vantagens incluem baixo consumo de energia, elevado brilho e um amplo ângulo de visão, garantindo legibilidade a partir de várias posições. A construção de estado sólido proporciona fiabilidade inerente e uma longa vida operacional. É categorizado por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência de brilho consistente em aplicações com múltiplos dígitos. Os principais mercados-alvo incluem painéis de instrumentação, equipamentos de teste e medição, terminais de ponto de venda, sistemas de controlo industrial e mostradores de painéis de automóveis onde é necessário um único dígito altamente visível.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A dissipação máxima de potência por segmento é de 70 mW. A corrente direta de pico por segmento é classificada em 60 mA, mas isto só é permitido em condições pulsadas (frequência de 1 kHz, ciclo de trabalho de 10%) para gerir o calor. A corrente direta contínua por segmento, que é o limite seguro para operação em estado estacionário, é de 25 mA a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Esta classificação reduz-se linearmente em 0,28 mA por cada grau Celsius de aumento na temperatura ambiente acima de 25°C. O dispositivo pode operar e ser armazenado dentro de uma gama de temperaturas de -40°C a +105°C. A condição de soldadura especifica que o corpo do dispositivo deve estar pelo menos 1/16 de polegada acima do plano de assentamento durante um reflow de 3 segundos a uma temperatura de pico de 260°C.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos numa condição de teste padrão de Ta = 25°C e fornecem o desempenho esperado. A intensidade luminosa (Iv) varia de um mínimo de 501 μcd a um valor típico de 1700 μcd a uma corrente direta (IF) de 1 mA. O comprimento de onda de emissão de pico (λp) é de 571 nm, e o comprimento de onda dominante (λd) é de 572 nm a IF=20mA, situando-o firmemente no espectro verde. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 15 nm, indicando uma cor relativamente pura. A tensão direta por segmento (VF) tem um máximo de 2,6V a IF=20mA, com um valor típico de 2,05V. A corrente inversa (IR) é no máximo de 100 μA a uma tensão inversa (VR) de 5V, embora a operação contínua sob polarização inversa seja proibida. A relação de correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada como 2:1 no máximo, garantindo um brilho uniforme em todo o dígito.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

3.1 Dimensões e Construção da Embalagem

O dispositivo é um pacote de montagem em superfície. As tolerâncias dimensionais críticas são de ±0,25mm salvo indicação em contrário. Os detalhes de construção incluem especificações para rebarba de plástico (máximo 0,14 mm) e empenamento da PCB (máximo 0,06 mm). O acabamento da almofada de solda é crítico para uma soldadura fiável e consiste numa estrutura em camadas: um mínimo de 1200 micro-polegadas de cobre, um mínimo de 150 micro-polegadas de níquel e 4 micro-polegadas de chapeamento de ouro. É aplicada uma camada adicional de pintura de 400 micro-polegadas.

3.2 Ligação dos Pinos e Circuito Interno

O display tem uma configuração de 10 pinos e utiliza um design de circuito de ânodo comum. O diagrama do circuito interno mostra que todos os ânodos dos segmentos estão ligados internamente a dois pinos de ânodo comum (Pino 3 e Pino 8). Cada cátodo de segmento (A, B, C, D, E, F, G e Ponto Decimal DP) tem o seu próprio pino dedicado. Esta configuração é comum para aplicações de multiplexagem onde múltiplos dígitos partilham linhas de acionamento.

4. Diretrizes de Soldadura e Montagem

4.1 Instruções de Soldadura SMT

Para soldadura por reflow, deve ser seguido um perfil específico. A fase de pré-aquecimento deve estar entre 120-150°C por um máximo de 120 segundos. A temperatura de pico durante o reflow não deve exceder 260°C, e o tempo acima desta temperatura crítica deve ser limitado a um máximo de 5 segundos. Crucialmente, o número de ciclos do processo de reflow deve ser inferior a dois. Se for necessário um segundo reflow (por exemplo, para montagem de dupla face), a placa deve arrefecer completamente até à temperatura ambiente normal entre o primeiro e o segundo processos. Para soldadura manual com ferro, a temperatura da ponta não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a 3 segundos no máximo por junta.

4.2 Padrão de Soldadura Recomendado

É fornecido um padrão de land (pegada) recomendado com dimensões em milímetros. Aderir a este padrão é essencial para alcançar uma formação adequada da junta de solda, estabilidade mecânica e alívio térmico durante a operação.

5. Embalagem e Manuseamento

5.1 Especificações de Embalagem

Os dispositivos são fornecidos em fita e bobina para montagem automatizada. A fita transportadora é feita de liga de poliestireno condutor preto com uma espessura de 0,30±0,05 mm. A curvatura (empenamento) da fita transportadora é controlada dentro de 1 mm ao longo de um comprimento de 250 mm. Cada bobina de 13 polegadas contém 700 peças, e o comprimento total da fita numa bobina de 22 polegadas é de 44,5 metros. A embalagem inclui secções de fita guia e de cauda (mínimo de 400 mm e 40 mm, respetivamente) para facilitar a alimentação da máquina. É especificada uma quantidade mínima de embalagem de 200 peças para lotes remanescentes. A direção de puxar a fita para fora da bobina é claramente indicada.

5.2 Sensibilidade à Humidade e Secagem

Como dispositivo de montagem em superfície, o display é sensível à absorção de humidade, o que pode causar "popcorning" ou delaminação durante o processo de reflow de alta temperatura. Os dispositivos são enviados numa embalagem selada à prova de humidade e devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% de humidade relativa. Uma vez aberto o saco selado, os dispositivos têm uma vida útil limitada no chão de fábrica. Se o saco estiver aberto há mais de uma semana em condições que não cumpram as especificações de armazenamento (inferior a 30°C e inferior a 60% de HR), é necessária secagem antes do reflow. As condições de secagem dependem do estado da embalagem: 60°C por ≥48 horas para peças em bobina, ou 100°C por ≥4 horas / 125°C por ≥2 horas para peças a granel. A secagem deve ser realizada apenas uma vez.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

6.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer aplicação que requeira um único dígito numérico altamente legível. Usos comuns incluem relógios digitais (mostrando segundos ou minutos), indicadores de nível de bateria, contadores de dígito único, mostradores de definição de parâmetros em eletrodomésticos e mostradores de códigos de estado em equipamentos eletrónicos. O seu formato SMD torna-o adequado para designs de PCB modernos e compactos.

6.2 Considerações de Design

• Limitação de Corrente:Utilize sempre resistências limitadoras de corrente em série para cada cátodo de segmento. O valor da resistência deve ser calculado com base na tensão de alimentação, na tensão direta (VF) do LED e na corrente direta desejada (IF), que não deve exceder 25 mA de forma contínua.
• Circuito de Acionamento:A configuração de ânodo comum simplifica o acionamento com interruptores de lado baixo (transístores ou CIs) que drenam corrente dos cátodos.
• Gestão Térmica:Garanta uma área de cobre na PCB ou vias térmicas adequadas, especialmente se operar perto da corrente máxima ou em temperaturas ambientes elevadas, para evitar sobreaquecimento e degradação da luminosidade.
• Proteção contra ESD:Implemente precauções padrão contra ESD durante o manuseamento e montagem, como em todos os dispositivos semicondutores.

7. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas, que são essenciais para um design detalhado. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, os engenheiros normalmente esperariam ver curvas de Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva IV), Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta, Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente e talvez Distribuição Espectral. Estas curvas permitem aos designers compreender comportamentos não lineares, como a forma como a eficiência muda com a corrente ou como o brilho diminui com o aumento da temperatura, permitindo a otimização das condições de acionamento para ambientes de aplicação específicos.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial chave do LTS-5825CKG-PST1 é a sua utilização da tecnologia AlInGaP para emissão verde. Comparado com tecnologias mais antigas como o GaP tradicional, o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa e brilho significativamente superiores. O design de face preta/segmentos brancos proporciona uma relação de contraste superior, especialmente em condições de iluminação intensa, em comparação com displays de face clara. A altura de dígito de 0,56 polegadas preenche um nicho específico entre indicadores mais pequenos e displays de painel maiores. A sua categorização por intensidade luminosa é uma característica de garantia de qualidade que assegura consistência em aplicações com múltiplos dígitos, um fator crítico nem sempre garantido em componentes LED básicos.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (λp) é o comprimento de onda no qual a potência ótica emitida é máxima. O comprimento de onda dominante (λd) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida da luz emitida. Para um LED de espectro estreito como este, eles estão muito próximos (571 nm vs. 572 nm).

P: Posso acionar este display a 20mA continuamente?

R: Sim, 20mA está abaixo da classificação máxima de corrente direta contínua de 25mA. No entanto, deve garantir que a temperatura ambiente é considerada, pois a classificação de corrente reduz-se acima de 25°C.

P: Por que é importante a especificação da corrente inversa se não posso operá-lo em reverso?

R: A especificação IR é um parâmetro de teste de qualidade e fuga. Uma corrente inversa elevada pode indicar um defeito de fabrico na junção semicondutora.

P: O que significa "categorização por intensidade luminosa"?

R: Significa que os dispositivos são testados e classificados (agrupados) com base na sua saída luminosa medida a uma corrente de teste padrão. Isto permite aos designers selecionar displays do mesmo grupo de intensidade para garantir um brilho uniforme numa matriz, evitando que um dígito apareça mais escuro que outro.

10. Exemplo Prático de Caso de Uso

Considere projetar um temporizador digital simples com uma resolução de 1 segundo. O dígito dos segundos da unidade poderia ser implementado usando o LTS-5825CKG-PST1. Um microcontrolador seria usado para controlar o display. Os pinos de ânodo comum seriam ligados a uma tensão de alimentação positiva (por exemplo, 5V) através de um esquema de limitação de corrente adequado se multiplexar outros dígitos. Os oito pinos de cátodo (segmentos A-G e DP) seriam ligados aos pinos GPIO do microcontrolador, cada um através da sua própria resistência limitadora de corrente (por exemplo, ~150Ω para 20mA a 5V de alimentação, considerando um Vf de ~2,1V). O software percorreria os números de 0 a 9, ligando a combinação apropriada de pinos de cátodo a cada segundo. O alto brilho e contraste garantem que o dígito seja facilmente legível à distância, enquanto o baixo consumo de energia contribui para a eficiência geral do sistema.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção é aplicada (ânodo positivo em relação ao cátodo), os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa onde se recombinam. Nos LEDs de AlInGaP, esta recombinação liberta principalmente energia na forma de fotões (luz) na gama de comprimentos de onda do verde. A composição específica da liga de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto determina a energia da banda proibida e, portanto, a cor da luz emitida. O substrato não transparente de GaAs absorve qualquer luz emitida para baixo, melhorando a eficiência global de extração de luz a partir do topo do dispositivo.

12. Tendências Tecnológicas

A tendência na tecnologia de displays LED continua a caminho de maior eficiência, maior miniaturização e melhor fiabilidade. Embora o AlInGaP seja uma tecnologia madura e eficiente para LEDs vermelhos, laranja, âmbar e verdes, materiais mais recentes como o Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) são agora capazes de cobrir todo o espectro visível com eficiência muito elevada, incluindo verde e azul. Para displays de dígito único, a tendência é para embalagens mais finas, maior densidade de píxeis (para displays alfanuméricos de matriz de pontos) e integração com CIs de acionamento ou capacidades inteligentes. No entanto, para aplicações específicas que requerem um dígito único simples, robusto e de alto brilho, displays de segmentos discretos como o LTS-5825CKG-PST1 continuam a ser uma solução económica e fiável. Considerações ambientais também estão a impulsionar a eliminação de substâncias perigosas e melhorias na reciclabilidade dos materiais de embalagem.