Ficha Técnica do Display LED LTC-5836JG - Dígito de 0,52 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-5836JG é um módulo de display LED de sete segmentos e três dígitos de alto desempenho. Foi concebido para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes. A tecnologia central utiliza o material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado sobre um substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs), projetado para emitir luz verde. Este sistema de material é conhecido pela sua alta eficiência e excelente pureza de cor. O dispositivo apresenta uma altura de dígito de 0,52 polegadas (13,2 mm), proporcionando boa visibilidade. O display possui um painel frontal cinza com segmentos brancos, o que aumenta o contraste e melhora a legibilidade dos caracteres sob diversas condições de iluminação. Utiliza uma configuração de ânodo comum, um design padrão para simplificar o circuito de acionamento em displays com múltiplos dígitos.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display incluem a sua alta intensidade luminosa, excelente aparência dos caracteres com iluminação uniforme dos segmentos e um amplo ângulo de visão, garantindo legibilidade a partir de diferentes posições. A sua construção de estado sólido oferece alta confiabilidade e longa vida útil operacional em comparação com outras tecnologias de display. O baixo requisito de potência torna-o adequado para dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética. Este produto é tipicamente direcionado para instrumentação industrial, eletrônicos de consumo (como relógios, temporizadores e eletrodomésticos), equipamentos de teste e medição, e qualquer aplicação onde seja necessário um display numérico confiável, brilhante e de fácil leitura.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As características elétricas e ópticas definem os limites operacionais e o desempenho do display LED. Compreender estes parâmetros é crucial para um correto projeto do circuito e integração do sistema.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O parâmetro óptico chave é a intensidade luminosa média por segmento. Sob uma corrente de teste padrão de 10 mA, o valor típico é de 577 microcandelas (µcd), com um valor mínimo especificado de 200 µcd. Este alto nível de brilho garante boa visibilidade. O pico do comprimento de onda de emissão (λp) é tipicamente de 571 nanômetros (nm), situando-o firmemente na região verde do espectro visível. A meia-largura espectral (Δλ) é de 15 nm, indicando uma emissão de cor relativamente estreita e pura. O comprimento de onda dominante (λd) é de 572 nm. A correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é especificada com uma razão máxima de 2:1, visando garantir um brilho uniforme em todos os segmentos de um dígito para uma aparência consistente.

2.2 Parâmetros Elétricos

A tensão direta (VF) por segmento é um parâmetro crítico para o projeto do driver. A uma corrente direta (IF) de 20 mA, a VF típica é de 2,6 volts, com um máximo de 2,6V e um mínimo de 2,1V. Esta faixa de tensão deve ser considerada ao selecionar resistores limitadores de corrente ou projetar drivers de corrente constante. A corrente reversa (IR) por segmento é muito baixa, com um máximo de 100 microamperes (µA) a uma tensão reversa (VR) de 5V, indicando boas características de diodo.

2.3 Especificações Máximas Absolutas e Considerações Térmicas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente. A dissipação de potência contínua máxima por segmento é de 70 mW. A corrente direta de pico por segmento é de 60 mA, mas isto só é permitido em condições pulsadas (frequência de 1 kHz, ciclo de trabalho de 10%) para gerenciar a geração de calor. A corrente direta contínua por segmento é reduzida a partir de 25 mA a 25°C a uma taxa de 0,33 mA/°C. Esta curva de redução é essencial para projetar sistemas confiáveis que operam em temperaturas ambientes elevadas. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -35°C a +85°C, tornando-o adequado para uma ampla gama de ambientes.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é categorizado por intensidade luminosa. Isto implica um processo de binning onde as unidades são classificadas com base na sua saída de luz medida em uma corrente de teste padrão (provavelmente 10 mA). Os bins são definidos com valores de intensidade mínimos e máximos. Os projetistas devem estar cientes de que ao encomendar esta peça podem receber displays de um bin de intensidade específico, o que afeta a consistência geral do brilho do display, especialmente se múltiplos displays forem usados em um único produto. A ficha técnica não especifica bins separados para comprimento de onda ou tensão direta, sugerindo um controle mais apertado ou menos variação nestes parâmetros para esta linha de produtos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora as curvas específicas não sejam detalhadas no texto fornecido, as curvas características típicas para tal dispositivo seriam essenciais para o projeto. Estas geralmente incluem:

• Curva IV (Corrente vs. Tensão):Mostra a relação entre a corrente direta e a tensão direta, crucial para determinar o ponto de operação e projetar o circuito de acionamento.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente de forma sub-linear, ajudando a otimizar o equilíbrio entre brilho e consumo de energia/calor.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra a diminuição da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, o que é crítico para aplicações em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que mostra a intensidade relativa da luz emitida através dos comprimentos de onda, confirmando os valores de pico e comprimento de onda dominante.

Os engenheiros devem consultar estas curvas para prever o desempenho em condições operacionais não padrão.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo vem em uma embalagem padrão de display LED. As dimensões da embalagem são fornecidas em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm. O diagrama de conexão dos pinos é crítico para o layout da PCB. O LTC-5836JG possui 30 pinos. O diagrama do circuito interno mostra uma configuração de ânodo comum para cada um dos três dígitos, com cátodos individuais para cada segmento (A-G) e ponto decimal (D.P.). A tabela de pinagem mapeia meticulosamente cada pino para a sua função (por exemplo, Pino 3 é o Ânodo Comum para o Dígito 1, Pino 16 é o Cátodo B para o Dígito 3). A interpretação correta desta tabela é obrigatória para evitar erros de fiação durante o projeto da PCB.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A ficha técnica especifica uma única condição de soldagem: o dispositivo pode ser submetido a uma temperatura de ferro de solda de 260°C por 3 segundos, com a ponta do ferro posicionada pelo menos 1/16 de polegada (aproximadamente 1,59 mm) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento. Esta é uma diretriz para soldagem manual ou reparo. Para montagem moderna, perfis de soldagem por onda ou de refusão seriam mais comuns. Embora não especificado aqui, um perfil típico de refusão sem chumbo com uma temperatura de pico em torno de 245-260°C provavelmente seria aplicável, mas a massa térmica do encapsulamento deve ser considerada. É sempre recomendado realizar uma qualificação do processo. A faixa de temperatura de armazenamento é de -35°C a +85°C, e os dispositivos devem ser mantidos em embalagem sensível à umidade se destinados à soldagem por refusão para prevenir danos por \"efeito pipoca\".

7. Embalagem e Informações de Pedido

O número da peça é LTC-5836JG. O sufixo \"JG\" provavelmente denota a cor verde e uma variante específica de embalagem ou desempenho. A ficha técnica não detalha a embalagem a granel (por exemplo, tubos, bandejas ou bobinas) ou quantidades por embalagem. Para produção, esta informação deve ser obtida do fornecedor ou distribuidor. O rótulo na embalagem normalmente incluiria o número da peça, código do lote e possivelmente informações do bin de intensidade.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer dispositivo que necessite de uma leitura numérica clara e com múltiplos dígitos. Aplicações comuns incluem multímetros digitais, contadores de frequência, indicadores de controle de processos, balanças, dispositivos médicos, displays de painel de instrumentos automotivos (para informações não críticas), temporizadores industriais e eletrodomésticos de consumo como fornos ou fornos de micro-ondas.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Utilize um driver de corrente constante ou resistores limitadores de corrente para cada cátodo de segmento. O ânodo comum de cada dígito deve ser chaveado (por exemplo, por um transistor) para permitir a multiplexação, o que reduz o número de pinos de I/O necessários de um microcontrolador.
• Cálculo da Corrente:Com base no brilho desejado e na curva IV, calcule o valor apropriado do resistor em série usando a fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta (use 2,6V para margem de projeto) e IF é a corrente direta desejada (não excedendo 25 mA contínuos).
• Multiplexação:Ao multiplexar múltiplos dígitos, garanta que a taxa de atualização seja alta o suficiente (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível. A corrente de pico por segmento durante o tempo de ativação multiplexado não deve exceder as especificações máximas absolutas.
• Gerenciamento de Calor:Garanta ventilação adequada se operar próximo da corrente máxima ou em altas temperaturas ambientes. Considere a curva de redução da corrente direta.
• Proteção contra ESD:Os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. Implemente procedimentos adequados de manuseio de ESD durante a montagem.

9. Comparação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos de Fosfeto de Arsenieto de Gálio (GaAsP), a tecnologia AlInGaP no LTC-5836JG oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays mais brilhantes para a mesma corrente, ou brilho similar com menor potência. A cor verde é frequentemente percebida como mais confortável para visualização prolongada do que a vermelha. Comparado com displays de matriz de pontos ou OLEDs gráficos, este display de sete segmentos é mais simples, mais econômico para aplicações apenas numéricas e tipicamente oferece maior brilho e vida útil mais longa, embora careça de capacidade alfanumérica ou gráfica.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito da configuração \"ânodo comum\"?

R: Num display de ânodo comum, todos os ânodos dos LEDs em um dígito estão conectados a um único pino. Isto permite que o microcontrolador controle qual dígito está ativo fornecendo tensão (através de um interruptor) a este ânodo comum, enquanto os cátodos dos segmentos individuais são controlados para ligar ou desligar segmentos específicos. Isto reduz drasticamente o número de pinos de microcontrolador necessários.

P: Posso acionar este display com uma alimentação de 5V?

R: Sim, mas deve usar um resistor limitador de corrente em série com cada segmento. Por exemplo, para obter uma corrente direta de 20 mA com uma VF de 2,6V e uma Vcc de 5V, o valor do resistor seria R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Um resistor padrão de 120Ω seria adequado.

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

R: Significa que os displays são testados e classificados em grupos (bins) com base no seu brilho. Se a consistência absoluta de brilho for crítica em todas as unidades do seu produto, deve especificar e comprar dispositivos do mesmo bin de intensidade do seu fornecedor.

P: Como faço para multiplexar os três dígitos?

R: Conectaria todos os cátodos de segmento correspondentes (por exemplo, todos os cátodos do segmento \"A\" do Dígito 1, 2 e 3 a um pino do microcontrolador via um driver). Em seguida, habilita sequencialmente (fornece energia ao) ânodo comum do Dígito 1, depois do Dígito 2, depois do Dígito 3, enquanto envia o padrão de segmento correto para cada dígito. Este ciclo repete-se rapidamente.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando um Temporizador Digital com Microcontrolador.Um projetista está criando um temporizador de contagem regressiva. Ele usa o LTC-5836JG para exibir minutos e segundos (MM:SS). Ele conecta as 7 linhas de segmento (A-G) e as linhas de dois pontos/ponto decimal aos pinos de saída de um microcontrolador via resistores limitadores de corrente (calculados para 15 mA por segmento para um equilíbrio entre brilho e potência). Os três pinos de ânodo comum (um para cada dígito dos minutos e dois para os segundos) são conectados ao microcontrolador via transistores NPN atuando como interruptores do lado negativo. O firmware do microcontrolador executa uma interrupção de temporizador a 1 kHz. Na rotina de serviço de interrupção, ele desliga todos os transistores de dígito, atualiza o padrão de segmento para o próximo dígito a ser exibido, liga o transistor de dígito correspondente e depois passa para o próximo dígito. Este esquema de multiplexação usa apenas 7+3=10 pinos de I/O do microcontrolador para controlar um display de 3 dígitos, demonstrando uso eficiente de recursos.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTC-5836JG é baseado na tecnologia semicondutora de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP). Este é um semicondutor composto III-V de banda proibida direta. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Estes portadores de carga se recombinam, liberando energia na forma de fótons (luz). A composição específica de Al, In, Ga e P na rede cristalina determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para emissão verde, a banda proibida é projetada para ser aproximadamente 2,2 a 2,3 elétron-volts (eV). O uso de um substrato de GaAs fornece um modelo cristalino adequado para o crescimento das camadas epitaxiais de AlInGaP. A face cinza e os segmentos brancos fazem parte do encapsulamento plástico, que atua como um difusor e lente para moldar a saída de luz dos minúsculos chips LED em segmentos uniformes e reconhecíveis.

13. Tendências de Desenvolvimento Tecnológico

A tendência na tecnologia de displays LED é em direção a maior eficiência, maior integração e fatores de forma mais versáteis. Embora displays discretos de sete segmentos como o LTC-5836JG permaneçam relevantes para aplicações apenas numéricas e sensíveis ao custo, várias tendências são notáveis. Primeiramente, a mudança para materiais ainda mais eficientes como Nitreto de Gálio (GaN) para azul/verde/branco e o refinamento contínuo do AlInGaP para vermelho/laranja/amarelo/verde. Em segundo lugar, a integração de circuitos integrados driver diretamente no módulo de display (\"displays inteligentes\") para simplificar o projeto do sistema. Terceiro, o crescimento de embalagens de dispositivo de montagem em superfície (SMD) sobre os tipos de montagem em orifício para montagem automatizada. Finalmente, a pressão competitiva de tecnologias alternativas como LEDs Orgânicos (OLEDs) e Displays de Cristal Líquido (LCDs), que oferecem capacidade gráfica completa em embalagens finas, embora frequentemente em pontos diferentes de preço, brilho e vida útil. O display de sete segmentos AlInGaP ocupa um nicho estável onde sua simplicidade, robustez, alto brilho e baixo custo são vantagens decisivas.