Ficha Técnica em Português: Dígito de Display LED Hiper Vermelho AlInGaP de 0,56 Polegadas - 14,22mm de Altura - Tensão Direta de 2,6V

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um componente de display LED de alto desempenho, com altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm). O dispositivo foi projetado para aplicações que requerem indicação numérica ou alfanumérica clara e brilhante, com excelente visibilidade e confiabilidade. O seu design central foca-se em fornecer um desempenho óptico superior através de materiais semicondutores avançados.

O display utiliza um design de estado sólido, garantindo uma longa vida operacional e robustez contra vibrações e impactos, tornando-o adequado para aplicações industriais, de instrumentação e eletrônicos de consumo, onde uma saída visual confiável é crítica.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste dígito de display derivam da sua tecnologia de material e design óptico. A utilização do material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) num substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs) é um diferencial chave. Este sistema de material é reconhecido pela sua alta eficiência na porção vermelha a âmbar do espectro visível, contribuindo diretamente para o alto brilho e excelente pureza de cor do dispositivo.

A combinação de uma face cinza claro e cor de segmento branca foi especificamente escolhida para maximizar a relação de contraste. Isto melhora a legibilidade sob várias condições de iluminação ambiente, desde ambientes pouco iluminados até salas muito claras. O amplo ângulo de visão garante que a informação exibida permaneça legível mesmo quando vista de posições fora do eixo, o que é crucial para medidores de painel, equipamentos de teste e displays de informação pública.

A baixa exigência de potência é outro benefício significativo, permitindo a integração em sistemas alimentados por bateria ou energeticamente eficientes sem comprometer o brilho do display. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, proporcionando consistência e previsibilidade nos níveis de brilho entre lotes de produção, o que é essencial para displays multi-dígitos onde uma aparência uniforme é obrigatória.

O mercado-alvo abrange uma ampla gama de setores, incluindo automação industrial (para leituras de controle de processos), equipamentos de teste e medição (multímetros, osciloscópios), dispositivos médicos, painéis de automóveis (para displays auxiliares) e eletrodomésticos. A sua confiabilidade e desempenho tornam-no uma escolha preferencial para designers que necessitam de uma solução de display numérico durável e clara.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa dos parâmetros elétricos e ópticos é essencial para um design de circuito adequado e para alcançar o desempenho desejado na aplicação final.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido sob condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C. AIntensidade Luminosa Média (Iv)é especificada com um mínimo de 320 µcd, um valor típico de 700 µcd, e sem máximo declarado, quando acionada por uma corrente direta (IF) de 1mA. Este parâmetro, medido usando um filtro que aproxima a curva de resposta do olho fotópico da CIE, indica o brilho percebido. A ampla gama sugere que uma seleção cuidadosa é necessária para aplicações que requerem intensidade igualada.

OComprimento de Onda Dominante (λd)é de 639 nm, classificando a saída como uma cor hiper vermelha. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é tipicamente 650 nm. A pequena diferença entre o comprimento de onda dominante e o de pico indica uma saída espectralmente pura. ALargura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ)é de 20 nm, o que descreve a estreiteza do espectro da luz emitida; um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática.

ARelação de Igualdade de Intensidade Luminosa (Iv-m)é especificada como 2:1 no máximo quando os segmentos são acionados a 10mA. Esta relação define a variação permitida no brilho entre diferentes segmentos do mesmo dígito ou entre dígitos, garantindo uniformidade visual no número exibido.

2.2 Características Elétricas e Térmicas

O parâmetro elétrico chave é aTensão Direta por Segmento (VF), que tem um valor típico de 2,6V a uma corrente de acionamento (IF) de 20mA. O mínimo é listado como 2,1V. Esta tensão é crucial para projetar o circuito limitador de corrente. ACorrente Reversa por Segmento (IR)é no máximo de 100 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando a característica de fuga do diodo no estado desligado.

Os limites térmicos e de confiabilidade são definidos sob asEspecificações Absolutas Máximas. ACorrente Direta Contínua por Segmentoé de 25 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,28 mA/°C. Isto significa que a corrente contínua permitida diminui linearmente à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C. Exceder estas especificações pode causar danos permanentes.

ACorrente Direta de Pico por Segmentoé classificada para 90 mA, mas apenas sob condições de pulso específicas: um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1ms. Isto permite breves períodos de sobreatuação para multiplexação ou para alcançar um brilho de pico mais alto. ADissipação de Potência por Segmentoé limitada a 70 mW. O dispositivo pode operar e ser armazenado dentro de uma ampla faixa de temperatura de -35°C a +105°C. A temperatura de solda não deve exceder 260°C por mais de 3 segundos a uma distância de 1,6mm abaixo do plano de assentamento durante a montagem.

3. Informações Mecânicas e de Embalagem

A construção física do dispositivo determina a sua pegada, requisitos de montagem e integração geral num produto.

3.1 Dimensões do Pacote e Pinagem

O dispositivo está de acordo com um pacote padrão de display LED de dois dígitos. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário no desenho dimensional. Este desenho é essencial para os designers de layout de PCB criarem a pegada correta, garantindo o encaixe mecânico adequado e a formação das juntas de solda.

O esquema de conexão dos pinos é crítico para uma interface correta. O dispositivo tem uma configuração deÂnodo Comum. Existem dois pinos de ânodo comum separados: Pino 12 para o Dígito 1 e Pino 9 para o Dígito 2. Isto permite o controle independente ou a multiplexação dos dois dígitos. Os cátodos dos segmentos (A a G, e Ponto Decimal) estão conectados em paralelo através de ambos os dígitos. Por exemplo, o Pino 11 (Cátodo A) controla o segmento 'A' tanto do Dígito 1 quanto do Dígito 2. Os Pinos 6 e 8 são indicados como "Sem Conexão" (N/C). Um diagrama de circuito interno detalhado normalmente mostra esta estrutura de ânodo comum e cátodo paralelo para dois dígitos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora a ficha técnica forneça dados tabulares, as curvas de características típicas oferecem uma visão mais profunda do comportamento do dispositivo sob condições não padrão.

A curva de tensão direta (VF) versus corrente direta (IF) é fundamental. Ela mostra a relação não linear onde VF aumenta com IF. Os designers usam isto para selecionar um valor apropriado de resistor limitador de corrente para uma determinada tensão de alimentação, a fim de alcançar a corrente de acionamento desejada (ex.: 10mA ou 20mA).

A curva de intensidade luminosa (Iv) versus corrente direta (IF) demonstra como o brilho escala com a corrente. Geralmente é linear em correntes mais baixas, mas pode saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e de eficiência. Esta curva ajuda os designers a equilibrar o brilho com o consumo de energia e a longevidade do dispositivo.

A curva de intensidade luminosa versus temperatura ambiente é crucial para entender o derating térmico. À medida que a temperatura aumenta, a eficiência do chip LED diminui, levando a uma queda na intensidade de saída para a mesma corrente de acionamento. Isto deve ser considerado em aplicações sujeitas a altas temperaturas operacionais para garantir que o display permaneça suficientemente brilhante.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O manuseio adequado durante o processo de montagem é vital para prevenir danos e garantir a confiabilidade a longo prazo.

A especificação absoluta máxima para soldagem é explicitamente declarada: o dispositivo pode suportar uma temperatura máxima de 260°C por uma duração máxima de 3 segundos, medida num ponto a 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento do pacote. Esta diretriz é projetada para processos de soldagem por onda ou de refluxo. Exceder estes limites de tempo-temperatura pode causar falha da ligação interna do fio, rachadura do pacote ou degradação do chip LED.

Recomenda-se seguir as diretrizes padrão JEDEC ou IPC para sensibilidade à umidade e procedimentos de cozimento se os dispositivos forem armazenados em ambientes não controlados antes do uso, embora um nível específico não seja declarado nesta ficha técnica. O uso de precauções contra ESD (Descarga Eletrostática) durante o manuseio é sempre aconselhado para componentes semicondutores.

6. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

Integrar este display requer um design elétrico e óptico cuidadoso.

6.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Para um display de ânodo comum, os ânodos são tipicamente conectados a uma fonte de tensão positiva através de resistores limitadores de corrente ou comutados via transistores. Os cátodos dos segmentos são conectados ao CI driver (como um driver de display dedicado ou pinos GPIO do microcontrolador) que drena corrente para o terra para iluminar o segmento. O valor do resistor limitador de corrente (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF - Vdriver_sat) / IF, onde Vcc é a tensão de alimentação, VF é a tensão direta do segmento LED (use o valor típico ou máximo para confiabilidade), Vdriver_sat é a tensão de saturação do transistor ou CI driver, e IF é a corrente direta desejada.

Para multiplexar dois dígitos, os ânodos comuns (Pinos 9 e 12) são ligados alternadamente a uma alta frequência (tipicamente >100Hz). Quando o ânodo do Dígito 1 está ativo, os drivers de cátodo apresentam o padrão para o Dígito 1. Em seguida, o ânodo do Dígito 2 é ativado com o seu padrão correspondente. Isto reduz significativamente o número de pinos de driver necessários, mas requer um temporização cuidadosa para evitar cintilação e efeito fantasma.

6.2 Integração Óptica

A face cinza claro fornece um fundo neutro e não reflexivo que melhora o contraste. Ao projetar o invólucro do produto, considere o uso de uma janela ou filtro. Um filtro de densidade neutra pode ser usado para reduzir o brilho em ambientes muito escuros, enquanto um filtro colorido (ex.: vermelho) pode melhorar ainda mais o contraste em condições claras. O amplo ângulo de visão deve ser considerado ao posicionar o display em relação às linhas de visão esperadas do utilizador.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

O diferencial chave deste dispositivo é a sua utilização da tecnologiaAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Comparada com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsenieto de Gálio), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior. Isto significa que produz mais luz (lúmens) para a mesma quantidade de energia elétrica (watts), resultando em maior brilho e/ou menor consumo de energia.

Além disso, os LEDs AlInGaP geralmente têm estabilidade térmica superior e vida útil mais longa devido a melhores propriedades do material. A saída "hiper vermelha" (comprimento de onda dominante de 639nm) também é uma cor vermelha distinta e saturada, comparada ao vermelho frequentemente alaranjado das tecnologias mais antigas. Quando comparado com alternativas contemporâneas, a combinação específica de altura de dígito de 0,56 polegadas, configuração de ânodo comum e a categorização garantida de intensidade luminosa são as suas características definidoras para designers que selecionam um display.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: O que significa "categorizado para intensidade luminosa"?

R: Significa que os LEDs são testados e classificados (selecionados) com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão. Isto garante consistência quando múltiplos dígitos são usados lado a lado, impedindo que um dígito apareça visivelmente mais brilhante ou mais escuro que os seus vizinhos.

P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?

R: Não, não diretamente. A tensão direta típica é de 2,6V, e um pino GPIO de um microcontrolador não pode fornecer ou drenar corrente suficiente com segurança (geralmente 20-40mA máximo por pino, com um limite total para o chip). Deve usar resistores limitadores de corrente externos e provavelmente drivers de transistor ou um CI driver de display dedicado para fornecer a corrente e tensão corretas.

P: Por que existem dois pinos de ânodo comum separados para dois dígitos?

R: Isto permite a multiplexação. Ligando o ânodo para o Dígito 1 e configurando os seus segmentos, depois desligando-o e ligando o ânodo para o Dígito 2 com os seus segmentos, e repetindo este ciclo rapidamente, pode controlar dois dígitos usando apenas 7 pinos de segmento + 2 pinos de dígito = 9 pinos, em vez de 7 x 2 = 14 pinos se cada segmento fosse ligado independentemente.

P: Qual é o propósito dos pinos "Sem Conexão" (N/C)?

R: São pinos fisicamente presentes no pacote que não estão eletricamente conectados ao circuito interno do LED. São frequentemente incluídos para estabilidade mecânica do pacote durante o processo de moldagem ou para manter um espaçamento e pegada padrão dos pinos. Eles não devem ser conectados no circuito.

9. Introdução ao Princípio de Operação

Um LED (Diodo Emissor de Luz) é um diodo de junção p-n semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o limiar do diodo é aplicada, eletrões da região do tipo n e lacunas da região do tipo p são injetados na região da junção. Quando estes portadores de carga (eletrões e lacunas) se recombinam, libertam energia. Num diodo de silício padrão, esta energia é libertada principalmente como calor. Num material como o AlInGaP, a banda proibida de energia é tal que uma porção significativa desta energia de recombinação é libertada como fotões (luz). O comprimento de onda específico (cor) da luz emitida é determinado pela energia da banda proibida do material semicondutor. A banda proibida do AlInGaP é projetada para produzir luz na região vermelha a âmbar do espectro com alta eficiência. O substrato não transparente de GaAs ajuda a refletir mais da luz gerada para fora através do topo do dispositivo, melhorando a eficiência global de extração de luz.

10. Tendências de Desenvolvimento

O campo da tecnologia de displays está em evolução contínua. Embora dígitos LED discretos como este permaneçam vitais para aplicações específicas devido à sua simplicidade, brilho e confiabilidade, várias tendências são notáveis. Existe um movimento geral em direção a uma maior integração, como módulos multi-dígitos com controladores integrados (interface I2C ou SPI) que simplificam a tarefa do microcontrolador principal. A busca por maior eficiência continua, potencialmente passando do AlInGaP para sistemas de material ainda mais avançados para emissão vermelha/laranja. Além disso, a demanda por gamas de cores mais amplas e coordenadas de cromaticidade específicas em aplicações profissionais pode impulsionar uma seleção mais precisa e especificações mais rigorosas sobre o comprimento de onda dominante e pureza de cor. No entanto, as vantagens fundamentais do dígito LED discreto — robustez, alto brilho, baixo custo para display numérico simples e excelente ângulo de visão — garantem a sua relevância contínua em muitos produtos industriais e comerciais.