Folha de Dados do Display LED LTD-5435CKG-P - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Corrente Contínua 25mA - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-5435CKG-P é um dispositivo de montagem em superfície (SMD) com uma configuração de display de sete segmentos e dois dígitos. Sua aplicação principal é em dispositivos eletrônicos que requerem leituras numéricas claras e brilhantes, como painéis de instrumentação, eletrônicos de consumo, controles industriais e equipamentos de teste. O display utiliza a tecnologia de semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) para os chips LED, que são fabricados sobre um substrato não transparente de Arseneto de Gálio (GaAs). Esta tecnologia é conhecida por produzir emissão de luz de alta eficiência nas regiões espectrais vermelha, laranja, amarela e verde. O dispositivo é construído com face cinza e segmentos brancos, proporcionando alto contraste para uma legibilidade ideal. Foi especificamente projetado para processos de montagem por inversão.

1.1 Vantagens Principais

• Alto Brilho e Contraste:A tecnologia e o design AlInGaP proporcionam excelente intensidade luminosa e definição dos caracteres.
• Baixo Consumo de Energia:Projetado para operação eficiente com correntes de acionamento padrão.
• Amplo Ângulo de Visão:Garante visibilidade a partir de várias posições.
• Confiabilidade de Estado Sólido:A tecnologia LED oferece longa vida operacional e resistência a choques e vibrações.
• Saída Categorizada:Os dispositivos são classificados por intensidade luminosa e tonalidade (comprimento de onda dominante) para garantir consistência nas aplicações.
• Conformidade RoHS:O encapsulamento é livre de chumbo, aderindo às regulamentações ambientais.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob estas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA (a 1 kHz, ciclo de trabalho de 10%)
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA
• Derating da Corrente Direta:0,28 mA/°C acima de 25°C de temperatura ambiente.
• Faixa de Temperatura de Operação:-40°C a +105°C
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-40°C a +105°C

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Medidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C, estes são os parâmetros de desempenho típicos.

• Intensidade Luminosa Média por Segmento (I_V):14.000 µcd (Mín), 26.000 µcd (Típ) a I_F= 10 mA.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):571 nm (Típ) a I_F= 20 mA.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):15 nm (Típ) a I_F= 20 mA.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):568 nm a 572 nm a I_F= 20 mA.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,0 V (Mín), 2,6 V (Típ) a I_F= 20 mA.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 µA (Máx) a V_R= 5V.Nota: Esta é uma condição de teste; a operação contínua em polarização reversa não é suportada.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx) a I_F= 10 mA, garantindo uniformidade de brilho dos segmentos.
• Crosstalk (Interferência):≤ 2,5%, minimizando a iluminação indesejada de segmentos adjacentes.

3. Explicação do Sistema de Classificação

Para garantir a consistência de cor e brilho na produção, os displays são categorizados em classes (bins).

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Os dispositivos são classificados com base na sua intensidade luminosa média por segmento a 10 mA.

• Classe P:13.701 µcd a 21.820 µcd
• Classe Q:21.821 µcd a 34.700 µcd
• Classe R:34.701 µcd a 55.170 µcd
• A tolerância geral de intensidade luminosa é de ±15%.

3.2 Classificação por Tonalidade (Comprimento de Onda Dominante)

Os dispositivos também são classificados pelo seu comprimento de onda dominante a 20 mA para controlar o tom de verde.

• Classe 5:568,1 nm a 570,0 nm
• Classe 6:570,1 nm a 572,0 nm
• A tolerância para cada classe de comprimento de onda dominante é de ±1 nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados inclui curvas características típicas (não reproduzidas em texto aqui, mas descritas). Estas curvas representam graficamente a relação entre parâmetros-chave, auxiliando no projeto do circuito e na previsão de desempenho.

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (I_F-V_F):Mostra a relação não linear, crítica para a seleção de resistores limitadores de corrente ou projeto de drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_V-I_F):Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sublinear em correntes mais altas devido aos efeitos de aquecimento.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_a):Demonstra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é crucial para o gerenciamento térmico na aplicação.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico de emissão estreito característico dos LEDs AlInGaP, centrado em torno de 571 nm.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo tem uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm). Desenhos dimensionais detalhados especificam o tamanho total do encapsulamento, a posição dos segmentos e a posição dos terminais. Todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.

5.2 Diagrama de Pasta de Solda vs. Máscara de Solda

Este diagrama é crítico para o layout da PCB. Ele define a área da pasta de solda versus a área pintada (máscara de solda) para garantir a formação adequada da junta de solda e evitar curtos-circuitos. Notas importantes incluem:

• Rebarba máxima do pino plástico: 0,14 mm.
• Empenamento máximo da PCB: 0,06 mm.
• Especificação do revestimento da pasta de solda: Cobre (Cu) mín. 1200 µin, Níquel (Ni) mín. 150 µin, Ouro (Au) mín. 4 µin.
• Espessura da pintura (máscara de solda): 400 µin.

5.3 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

O display possui uma configuração multiplexada de ânodo comum. O diagrama do circuito interno mostra dois ânodos comuns (um para cada dígito) e cátodos individuais para cada segmento (A-G) e para os pontos (L1, L2). A pinagem é a seguinte:

• Pino 1: Sem Conexão (NC)
• Pino 2: Cátodo E
• Pino 3: Ânodo Comum Dígito 1
• Pino 4: Cátodo D
• Pino 5: Cátodo C
• Pino 6: Cátodo L1, L2 (Dois Pontos)
• Pino 7: Ânodo Comum Dígito 2
• Pino 8: Cátodo B
• Pino 9: Cátodo A
• Pino 10: NC
• Pino 11: Cátodo F
• Pino 12: Cátodo G

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Instruções de Soldagem SMT

A soldagem adequada é essencial para a confiabilidade.

• Soldagem por Refluxo (Máximo 2 ciclos):
  • Pré-aquecimento: 120–150°C
  • Tempo de Pré-aquecimento: máximo 120 segundos
  • Temperatura de Pico: máximo 260°C
  • Tempo acima do líquido: máximo 5 segundos
• Soldagem Manual (Ferro, Máximo 1 ciclo):
  • Temperatura: máximo 300°C
  • Tempo: máximo 3 segundos
• É necessário um período de resfriamento até a temperatura ambiente entre o primeiro e o segundo ciclo de refluxo, se uma segunda passagem for necessária.

6.2 Padrão de Soldagem Recomendado

Um diagrama do padrão de solda é fornecido para o projeto da PCB, especificando as dimensões ótimas (em mm) das pastas de cobre para garantir um filete de solda confiável e resistência mecânica.

7. Embalagem e Manuseio

7.1 Formatos de Embalagem

• Dimensões da Bobina:Especificações para a embalagem em fita e bobina usada para montagem automatizada.
• Dimensões da Fita Suporte:Detalhes da fita suporte em relevo que segura os componentes.
• Direção de Retirada:Claramente indicada para evitar danos durante a configuração do alimentador.

7.2 Sensibilidade à Umidade e Secagem

O display SMD é sensível à umidade (MSL). É enviado em um saco selado à prova de umidade com um dessecante.

• Armazenamento:Sacos não abertos devem ser armazenados a ≤30°C e ≤90% UR.
• Vida Útil em Bancada:Uma vez aberto o saco, os componentes devem ser usados dentro de um tempo especificado (implicado como 1 semana em condições controladas <30°C, <60% UR) ou secos antes do refluxo.
• Condições de Secagem:
  • Na Bobina: 60°C por ≥48 horas.
  • A Granel: 100°C por ≥4 horas ou 125°C por ≥2 horas.
  • A secagem deve ser realizada apenas uma vez para evitar degradação por estresse térmico.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Multímetros Digitais e Equipamentos de Teste:Para leituras numéricas claras e brilhantes.
• Painéis de Controle Industrial:Exibindo variáveis de processo como temperatura, pressão ou contagem.
• Eletrodomésticos:Fornos de micro-ondas, máquinas de lavar ou displays de equipamentos de áudio.
• Displays para Automotivo (Aftermarket):Onde alto brilho e amplo ângulo de visão são benéficos.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Use drivers de corrente constante ou resistores limitadores de corrente apropriados para cada combinação segmento/ânodo, considerando o design multiplexado de ânodo comum. As classificações de tensão direta e corrente devem ser respeitadas.
• Gerenciamento Térmico:Certifique-se de que o projeto da PCB permita uma dissipação de calor adequada, especialmente se operar próximo à corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes, pois a intensidade luminosa diminui com a temperatura.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é uma vantagem, mas a altura de montagem e o design do painel frontal devem ser considerados para maximizar a legibilidade para o usuário final.
• Proteção contra ESD:Implemente práticas padrão de manuseio e proteção contra descarga eletrostática durante a montagem, pois os LEDs são sensíveis a ESD.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a outras tecnologias, como LEDs verdes tradicionais de GaP ou mais novos baseados em InGaN, a tecnologia AlInGaP no LTD-5435CKG-P oferece vantagens específicas:

• vs. LEDs Verdes GaP Antigos:O AlInGaP proporciona eficiência luminosa e brilho significativamente maiores, melhor pureza de cor (espectro mais estreito) e confiabilidade aprimorada.
• vs. LEDs Verdes InGaN (Fósforo Azul/Amarelo):Os LEDs verdes AlInGaP normalmente têm maior eficácia no espectro verde puro (em torno de 570 nm) e não sofrem degradação do fósforo ou mudança de cor ao longo do tempo. Eles oferecem uma cor verde distinta e saturada.
• Diferencial Principal:A combinação de alto brilho (até a classe R), excelente contraste (face cinza/segmentos brancos) e a comprovada confiabilidade da tecnologia AlInGaP torna este display adequado para aplicações que exigem longa vida e desempenho consistente.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

Comprimento de Onda de Pico (λ_p):O comprimento de onda único onde a distribuição de potência espectral é máxima (571 nm Típ).Comprimento de Onda Dominante (λ_d):O comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida do LED. É o parâmetro usado para a classificação por tonalidade (568-572 nm).

10.2 Posso acionar este display com uma fonte de 5V?

Sim, mas não diretamente. A tensão direta típica é de 2,6V a 20 mA. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série com cada caminho segmento/ânodo. O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V e alvo de 20 mA: R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ω. Sempre verifique a dissipação de potência no resistor.

10.3 Por que há um limite no número de ciclos de refluxo?

Múltiplos ciclos de refluxo submetem o componente a repetidos estresses térmicos, o que pode potencialmente danificar as ligações internas dos fios, degradar o chip LED ou delaminar os materiais do encapsulamento. O limite de dois ciclos é uma precaução de confiabilidade.

10.4 O que significa "categorizado para intensidade luminosa" para o meu projeto?

Significa que você pode selecionar uma classe específica (P, Q, R) ao fazer o pedido. Para um produto onde a uniformidade de brilho entre todas as unidades é crítica, você especificaria uma classe mais restrita (por exemplo, apenas Classe Q). Isso pode afetar o custo e a disponibilidade, mas garante um desempenho visual consistente.

11. Estudo de Caso de Implementação

Cenário:Projetando uma nova fonte de alimentação de bancada que requer um display de tensão/corrente brilhante e confiável.

Racional de Seleção:O LTD-5435CKG-P foi escolhido por sua altura de dígito de 0,56" (facilmente legível à distância), alto brilho (classe R especificada para legibilidade à luz do sol) e confiabilidade AlInGaP para operação contínua. A configuração de ânodo comum simplificou o projeto do circuito driver multiplexador usando um único microcontrolador.

Implementação:Um CI driver de corrente constante foi usado para fornecer 15 mA por segmento (derivado dos 25 mA máximos para longevidade e gerenciamento térmico). O layout da PCB seguiu precisamente o padrão de pasta de solda recomendado. Os componentes foram armazenados em um gabinete seco após a abertura do saco à prova de umidade e usados dentro de 3 dias para evitar a necessidade de secagem.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

Os chips LED neste display são baseados no material semicondutorFosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Variando as proporções de Al, In, Ga e P, a banda proibida do semicondutor pode ser projetada para emitir luz em comprimentos de onda específicos na região do vermelho ao verde do espectro. Neste caso, a composição é ajustada para emissão verde em torno de 571 nm. Os elétrons e as lacunas se recombinam na região ativa da junção semicondutora, liberando energia na forma de fótons (luz). O substrato não transparente de GaAs absorve parte da luz, mas o design do chip e o refletor do encapsulamento são otimizados para direcionar a luz para fora através do topo do segmento, alcançando alta eficiência e brilho.

13. Tendências Tecnológicas

Embora o AlInGaP permaneça a tecnologia de alta eficiência dominante para LEDs vermelhos, laranja, âmbar e verdes puros, a indústria de LED em geral vê tendências contínuas:

• Miniaturização:Redução contínua no tamanho do encapsulamento para displays de maior densidade.
• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas em materiais e crescimento epitaxial produzem mais lúmens por watt.
• InGaN Verde Direto:A pesquisa sobre emissão verde direta eficiente a partir de materiais de Nitreto de Índio e Gálio (InGaN) continua, o que poderia eventualmente oferecer uma alternativa para algumas aplicações.
• Integração:Tendências para displays com circuito driver integrado ("displays inteligentes") para simplificar o projeto do sistema, embora o LTD-5435CKG-P permaneça um componente padrão, sem driver integrado.

O LTD-5435CKG-P representa uma solução madura, confiável e de alto desempenho dentro de seu nicho específico de displays numéricos de tamanho médio e alto brilho.