Ficha Técnica do Display LED de 7 Segmentos LTS-5703AKF 0,56 Polegadas Laranja-Amarelo - Altura do Dígito 14,22mm - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5703AKF é um módulo de display LED de sete segmentos e um dígito de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes. Apresenta uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm), tornando-o adequado para painéis de tamanho médio e instrumentação onde a legibilidade a uma distância moderada é essencial. O dispositivo utiliza tecnologia avançada de semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) num substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs) para produzir uma emissão de luz laranja-amarela distintiva. Este sistema de material é conhecido pela sua alta eficiência e excelente brilho. O display possui uma face cinza claro com segmentos brancos, proporcionando alto contraste para uma aparência ótima dos caracteres em várias condições de iluminação.

As suas vantagens principais incluem baixa exigência de potência, alto brilho, amplo ângulo de visão e fiabilidade de estado sólido. Os segmentos são projetados para serem contínuos e uniformes, garantindo uma saída visual consistente e profissional. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa e é oferecido num pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para projetos eletrónicos modernos com considerações ambientais.

2. Análise Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem os limites operacionais e as condições para uso fiável. As especificações absolutas máximas definem os limites que não devem ser excedidos para evitar danos permanentes. A corrente direta contínua por segmento é classificada em 25 mA a 25°C, com um fator de derivação linear de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta. A corrente direta de pico, permitida em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms), é de 60 mA. A dissipação de potência máxima por segmento é de 70 mW. A capacidade de suportar tensão reversa é de 5 V. A tensão direta (V_F) por segmento varia tipicamente de 2,05V a 2,6V quando acionado a uma corrente de teste padrão de 20 mA. A corrente reversa (I_R) é especificada com um máximo de 100 µA quando é aplicada uma polarização reversa de 5V.

2.2 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a sua função. A intensidade luminosa média (I_V) é uma métrica chave, com um mínimo de 800 µcd, um valor típico de 1667 µcd, e nenhum máximo especificado numa condição de teste de I_F= 1 mA. Este alto brilho garante boa visibilidade. As características de cor são definidas pelo comprimento de onda: o comprimento de onda de emissão de pico (λ_p) é tipicamente 611 nm, e o comprimento de onda dominante (λ_d) é tipicamente 605 nm, ambos medidos a I_F= 20 mA, colocando a saída firmemente no espectro laranja-amarelo. A meia largura da linha espectral (Δλ) é de aproximadamente 17 nm, indicando uma emissão de cor relativamente pura. A correspondência de intensidade luminosa entre segmentos (para áreas iluminadas semelhantes) tem uma razão máxima de 2:1, garantindo uniformidade ao longo do dígito.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +85°C, e uma faixa de temperatura de armazenamento de -35°C a +85°C. Esta ampla faixa torna-o adequado para uso em vários ambientes, desde controlos industriais até eletrónica de consumo. Para montagem, a temperatura de soldadura é especificada como 260°C durante 3 segundos, medida 1/16 de polegada (aproximadamente 1,59 mm) abaixo do plano de assentamento, o que é uma referência padrão para processos de soldadura por onda ou por refluxo.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de binning ou classificação baseado na saída de luz medida. Na fabricação de LEDs, são criados bins para agrupar componentes com características de desempenho semelhantes, como intensidade luminosa (brilho), tensão direta e comprimento de onda dominante. Ao adquirir de um bin específico, os projetistas podem garantir a consistência do brilho entre múltiplos displays num produto, evitando variações perceptíveis entre dígitos ou unidades. Embora os códigos ou faixas específicas de bin não sejam detalhados neste documento, os projetistas devem consultar a documentação detalhada de binning do fabricante para o planeamento da produção, a fim de garantir uniformidade visual na sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, tais curvas são padrão na documentação de LEDs e são cruciais para o projeto. Tipicamente, elas incluem:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É tipicamente não linear, com a eficiência a diminuir em correntes muito altas devido a efeitos térmicos.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Mostra a característica IV do díodo, essencial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta, destacando a importância da gestão térmica em aplicações de alto brilho ou alto ciclo de trabalho.
• Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando a forma e a pureza da cor emitida.

Os projetistas devem usar estas curvas para selecionar correntes de acionamento apropriadas, compreender a derivação térmica e prever o desempenho em condições não padrão.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo vem num pacote padrão de display LED. O desenho das dimensões do pacote (referenciado mas não detalhado no texto) mostraria tipicamente o comprimento, largura e altura total do módulo, as dimensões da janela do segmento e o espaçamento e diâmetro precisos dos dez pinos. Notas mecânicas importantes incluem: todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão de ±0,25 mm salvo indicação em contrário. Uma tolerância adicional de ±0,4 mm é permitida para o desvio da ponta do pino, o que é importante para o design da pegada na PCB e para processos de inserção automatizada. O diagrama de ligação dos pinos é claramente fornecido, identificando a função de cada um dos dez pinos para os segmentos A-G, o ponto decimal (D.P.) e os dois pinos de catodo comum.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal de montagem fornecida é a especificação da temperatura de soldadura: o dispositivo pode suportar uma temperatura de 260°C durante 3 segundos num ponto a 1,59 mm (1/16 de polegada) abaixo do plano de assentamento. Este é um parâmetro crítico para os perfis de soldadura por refluxo. Os projetistas devem garantir que o perfil do seu forno de refluxo não exceda esta combinação temperatura-tempo nos terminais do componente para evitar danos nas ligações internas por fio ou no chip LED. Devem ser observadas as precauções padrão de manuseamento para dispositivos sensíveis à eletricidade estática. A ampla faixa de temperatura de armazenamento (-35°C a +85°C) permite flexibilidade na gestão de inventário.

7. Circuito Interno e Configuração dos Pinos

O diagrama do circuito interno mostra uma configuração de catodo comum. Isto significa que todos os cátodos (terminais negativos) dos segmentos LED estão ligados internamente. O LTS-5703AKF tem dois pinos de catodo comum (pino 3 e pino 8), que estão internamente ligados. Isto permite flexibilidade no layout da PCB. Os ânodos (terminais positivos) para cada segmento (A, B, C, D, E, F, G) e o ponto decimal (D.P.) são trazidos para pinos separados. A pinagem é a seguinte: Pino 1: E, Pino 2: D, Pino 3: Catodo Comum, Pino 4: C, Pino 5: D.P., Pino 6: B, Pino 7: A, Pino 8: Catodo Comum, Pino 9: F, Pino 10: G. Para iluminar um segmento, deve ser aplicada uma tensão positiva (através de uma resistência limitadora de corrente) ao seu respetivo pino de ânodo, enquanto o(s) pino(s) de catodo comum devem ser ligados à terra.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer dispositivo que necessite de uma leitura numérica de um dígito, clara. Aplicações comuns incluem: equipamentos de teste e medição (multímetros, contadores de frequência), painéis de controlo industrial, dispositivos médicos, eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, máquinas de café), displays de painel de instrumentos automóveis (para computadores de bordo, controlo climático) e terminais de ponto de venda.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência em série para cada ânodo de segmento (ou uma resistência no catodo comum para multiplexagem) para definir a corrente direta. Calcule o valor da resistência com base na tensão de alimentação (V_CC), na tensão direta do LED (V_F~2,6V máx.) e na corrente desejada (ex.: 10-20 mA para bom brilho). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Multiplexagem:Para displays de múltiplos dígitos, é utilizado um esquema de multiplexagem onde os dígitos são iluminados um de cada vez rapidamente. O design de catodo comum do LTS-5703AKF é bem adequado para isto. A classificação de corrente de pico (60 mA) permite correntes pulsadas mais altas durante a multiplexagem para alcançar um brilho percebido comparável a um segmento acionado continuamente.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão garante legibilidade a partir de várias posições, o que é crucial para equipamentos montados em painel.
• Gestão Térmica:Embora o dispositivo tenha uma boa faixa operacional, garanta ventilação adequada se operar a altas temperaturas ambientes ou a altas correntes contínuas para manter a longevidade e a saída de luz estável.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTS-5703AKF residem na sua tecnologia de material e características de desempenho específicas. Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos ou verdes padrão de Fosfeto de Gálio (GaP), o AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays muito mais brilhantes para a mesma corrente de acionamento. Comparado com alguns LEDs brancos ou azuis de alto brilho baseados em InGaN, a cor laranja-amarela tem aplicações estéticas e funcionais distintas, muitas vezes escolhida para esquemas de cores específicos de painel ou pela sua perceção de calor e clareza. O tamanho de 0,56 polegadas preenche um nicho entre displays menores (0,3 polegadas) para dispositivos compactos e displays maiores (1 polegada+) para visualização a longa distância. A sua conformidade RoHS é uma característica padrão, mas essencial para os mercados globais modernos.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é o propósito de ter dois pinos de catodo comum?

R: Os dois pinos (3 e 8) estão internamente ligados. Isto proporciona flexibilidade de layout na PCB, permitindo que a ligação à terra seja feita de qualquer lado do pacote, o que pode simplificar o roteamento, especialmente em designs densos ou ao usar PCBs de um só lado.

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

R: Não. Deve sempre usar uma resistência limitadora de corrente. Um pino de microcontrolador tipicamente não pode fornecer 20 mA com segurança, e mesmo que pudesse, sem uma resistência, o LED tentaria drenar corrente excessiva, potencialmente danificando tanto o LED como o microcontrolador. Calcule o valor apropriado da resistência em série.

P: O que significa "razão de correspondência de intensidade luminosa de 2:1"?

R: Significa que o segmento mais fraco num dispositivo não será menos de metade do brilho do segmento mais brilhante (sob as mesmas condições de teste). Isto garante uniformidade visual ao longo do dígito.

P: Este display é adequado para uso exterior?

R: A faixa de temperatura de operação estende-se a -35°C, o que cobre muitas condições exteriores. No entanto, a ficha técnica não especifica uma classificação de Proteção contra Ingressos (IP) contra poeira e água. Para uso exterior, o display provavelmente precisaria de estar atrás de uma janela selada ou dentro de um invólucro protegido.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um Display de Temporizador Digital Simples.Um projetista está a criar um temporizador de contagem decrescente com um display de um dígito. Escolhe o LTS-5703AKF pela sua clareza e tamanho. Utiliza um microcontrolador com lógica de 5V. Para uma corrente de segmento alvo de 15 mA, calcula a resistência limitadora de corrente: R = (5V - 2,4V) / 0,015A ≈ 173 ohms. Seleciona uma resistência padrão de 180 ohms. Liga os dois pinos de catodo comum a um pino de terra no microcontrolador através de um transistor NPN (para comutação/multiplexagem se mais dígitos forem adicionados posteriormente). Os sete pinos de ânodo dos segmentos são ligados aos pinos de I/O do microcontrolador, cada um através da sua própria resistência de 180 ohms. O ponto decimal não é usado neste design. O software percorre a exibição dos números de 9 até 0. O alto contraste e brilho garantem que o número seja facilmente lido numa sala bem iluminada.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTS-5703AKF é baseado num díodo emissor de luz (LED) de semicondutor de estado sólido. O material ativo é o Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado num substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs). Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo (aproximadamente 2V) é aplicada, eletrões e lacunas são injetados na região ativa a partir das camadas de semicondutor tipo n e tipo p, respetivamente. Estes portadores de carga recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida do semicondutor, que dita diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, laranja-amarelo (~605-611 nm). Cada segmento do display contém um ou mais destes minúsculos chips LED. A configuração de catodo comum liga internamente todos os lados negativos destes chips, simplificando o circuito de acionamento externo.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

A tecnologia LED AlInGaP representa uma solução madura e altamente otimizada para emissão de luz vermelha, laranja, âmbar e amarela. Tem sido o sistema de material dominante para estas cores em aplicações de alto brilho durante décadas, devido à sua eficiência e fiabilidade superiores em comparação com tecnologias mais antigas. As tendências atuais na tecnologia de display incluem o desenvolvimento de micro-LEDs ainda mais eficientes e a adoção generalizada de LEDs orgânicos (OLEDs) para displays flexíveis a cores completas. No entanto, para displays numéricos segmentados monocromáticos que requerem brilho muito alto, longa vida útil e estabilidade numa ampla faixa de temperaturas — especialmente em contextos industriais, automóveis e de instrumentação — LEDs baseados em AlInGaP como o desta ficha técnica permanecem uma escolha preferida e económica. A mudança para embalagens sem chumbo (RoHS), como visto aqui, é uma evolução padrão em toda a indústria impulsionada por regulamentações ambientais.