Ficha Técnica do Display LED LTD-5723AJF - Dígito 0,56 Polegadas - Cor Laranja-Amarela - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-5723AJF é um módulo de display LED de 7 segmentos e dois dígitos de alto desempenho. A sua função principal é fornecer informação numérica e alfanumérica limitada de forma clara e brilhante em dispositivos eletrónicos. A tecnologia central baseia-se no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), que foi especificamente concebido para emitir luz no espectro laranja-amarelo. Esta escolha de material é fundamental para o alto brilho e eficiência do dispositivo. O display apresenta uma face cinza e cor dos segmentos branca, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Está categorizado por intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção. O dispositivo foi concebido como tipo de cátodo comum, uma configuração padrão para simplificar o circuito de acionamento em displays com múltiplos dígitos.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade deste display. A intensidade luminosa média (Iv) é especificada de um mínimo de 320 µcd até um valor típico de 900 µcd a uma corrente direta (IF) de 1mA. Este parâmetro indica a quantidade de luz visível emitida e é crucial para determinar a visibilidade do display. O comprimento de onda dominante (λd) é de 605 nm, e o comprimento de onda de emissão de pico (λp) é de 611 nm a IF=20mA, posicionando firmemente a saída na região laranja-amarela do espectro visível. A meia-largura da linha espectral (Δλ) é de 17 nm, o que descreve a pureza ou estreiteza da cor emitida; um valor menor indica uma fonte de luz mais monocromática. A correspondência de intensidade luminosa entre segmentos é garantida dentro de uma relação de 2:1, assegurando uma aparência uniforme em todos os segmentos iluminados de um caráter.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites operacionais e as condições para uma utilização fiável. As classificações absolutas máximas estabelecem limites rígidos: uma corrente direta contínua por segmento de 25 mA (derating linear a partir de 25°C a 0,33 mA/°C), uma corrente direta de pico de 60 mA em condições pulsadas e uma tensão reversa máxima de 5 V por segmento. A tensão direta típica (VF) por segmento é de 2,6 V a IF=20mA, com um mínimo de 2,05 V. Esta tensão direta é um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente. A corrente reversa (IR) é no máximo de 100 µA a VR=5V, indicando o nível de fuga quando o LED está polarizado inversamente. A dissipação de potência por segmento está limitada a 70 mW, o que influencia o projeto térmico.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo está classificado para uma gama de temperatura de operação de -35°C a +85°C e uma gama idêntica de temperatura de armazenamento. Esta ampla gama torna-o adequado para aplicações em ambientes desafiadores, desde controlos industriais até interiores automóveis. A especificação da temperatura de soldadura é crítica para a montagem: o dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Respeitar este perfil de reflow é essencial para evitar danos nos chips semicondutores internos e nas ligações por fio durante o processo de montagem em superfície.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa". Isto indica a implementação de um processo de binning ou classificação pós-fabricação. Os LEDs são testados e agrupados (binados) com base na sua saída luminosa medida numa corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 20mA conforme a ficha técnica). Isto garante que os clientes recebam displays com níveis de brilho consistentes e previsíveis. Embora a estrutura específica do código de bin não seja detalhada neste excerto, tais sistemas normalmente usam códigos alfanuméricos para denotar intervalos predefinidos de intensidade luminosa, tensão direta e, por vezes, comprimento de onda. Os projetistas devem consultar a documentação completa de binning do fabricante para selecionar o grau apropriado para os requisitos de uniformidade de brilho da sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas", que são essenciais para uma análise de projeto aprofundada. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos incluem tipicamente:

• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. É tipicamente não linear, com a eficiência (lúmens por watt) frequentemente a diminuir em correntes muito elevadas devido a efeitos térmicos.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Isto mostra a característica I-V do díodo, crucial para selecionar a resistência série correta ou projetar drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra como o brilho diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Compreender esta derating é vital para aplicações que operam em temperaturas ambientes elevadas.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em 611 nm e a meia-largura de 17 nm, confirmando as características de cor.

Estas curvas permitem aos engenheiros otimizar as condições de acionamento para um equilíbrio entre brilho, eficiência e longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo é apresentado com um desenho detalhado das dimensões da embalagem (não totalmente renderizado em texto). As características mecânicas-chave inferidas e padrão para tais embalagens incluem: uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm), que define o tamanho do caráter. A embalagem é uma configuração de dois dígitos lado a lado num único invólucro. Apresenta 18 pinos para ligação elétrica, dispostos numa pegada padrão DIP (Dual In-line Package) ou similar. A nota "Rt. Hand Decimal" na descrição da peça sugere a inclusão de um ponto decimal à direita para cada dígito. A face cinza e a cor dos segmentos branca fazem parte do design da embalagem para melhorar o contraste. As dimensões precisas, espaçamento dos terminais e contorno geral da embalagem estão contidos no desenho dimensional, com tolerâncias de ±0,25mm salvo indicação em contrário.

6. Ligação dos Pinos e Circuito Interno

A tabela de ligação dos pinos é fornecida. Detalha uma configuração de 18 pinos onde os pinos 1-12 e 15-18 são ânodos para segmentos específicos (A-G e DP) para o Dígito 1 e Dígito 2. Os pinos 13 e 14 são os cátodos comuns para o Dígito 2 e Dígito 1, respetivamente. Esta arquitetura de cátodo comum significa que todos os segmentos LED para um único dígito partilham uma ligação comum ao terra (cátodo). O diagrama do circuito interno, referenciado mas não mostrado, ilustraria como os 14 segmentos (7 por dígito, mais pontos decimais) estão ligados a estes pinos de ânodo e cátodo. Esta estrutura permite multiplexagem, onde os dígitos são iluminados um de cada vez rapidamente, alternando os seus cátodos comuns, reduzindo o número total de pinos de acionamento necessários.

7. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A diretriz principal de montagem fornecida é a especificação da temperatura de soldadura: 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (aprox. 1,6mm) abaixo do plano de assentamento. Este é um perfil de reflow padrão para muitos processos de soldadura sem chumbo. Considerações-chave incluem:

• Perfil de Reflow:Os engenheiros devem garantir que o perfil do forno não exceda esta temperatura/tempo no corpo do componente para evitar danos na embalagem de epóxi e no chip interno.
• Proteção contra ESD:Embora não declarado, os LEDs AlInGaP são dispositivos semicondutores e devem ser manuseados com as precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática).
• Limpeza:Se for necessária limpeza após a soldadura, utilize métodos compatíveis com o material de epóxi do display.
• Armazenamento:Armazene na gama especificada de -35°C a +85°C num ambiente seco e antiestático para evitar absorção de humidade e degradação.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para aplicações que requerem leituras numéricas de tamanho médio e claras. Usos comuns incluem: equipamento de teste e medição (multímetros, osciloscópios), painéis de controlo industrial, terminais de ponto de venda, displays de painel de instrumentos automóvel (para informação não crítica), eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, equipamento de áudio) e dispositivos médicos. A cor laranja-amarela é frequentemente escolhida pela sua alta visibilidade e menor sensação de encandeamento em comparação com o vermelho ou verde puros, especialmente em condições de iluminação variável.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Utilize drivers de corrente constante ou resistências limitadoras de corrente apropriadas para cada linha de ânodo. Calcule os valores das resistências com base na tensão de alimentação (Vcc), na tensão direta típica (Vf ~2,6V) e na corrente direta desejada (por exemplo, 10-20 mA para um bom brilho).
• Multiplexagem:Para displays com múltiplos dígitos como este, um esquema de acionamento multiplexado é eficiente. Isto envolve ativar sequencialmente o cátodo comum de cada dígito através de um interruptor de transistor, enquanto apresenta os dados dos segmentos para esse dígito nas linhas de ânodo. A taxa de atualização deve ser suficientemente alta (>60 Hz) para evitar cintilação visível.
• Ângulo de Visão:A ficha técnica afirma um "ângulo de visão amplo", mas para uma colocação ideal, considere a linha de visão principal do utilizador em relação à superfície do display.
• Controlo de Brilho:O brilho pode ser ajustado variando a corrente direta (dentro dos limites) ou usando modulação por largura de pulso (PWM) na corrente de acionamento.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTD-5723AJF estão enraizados na sua tecnologia AlInGaP em comparação com tecnologias mais antigas, como os LEDs padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsénio de Gálio):

• Maior Brilho e Eficiência:Os sistemas de material AlInGaP são significativamente mais eficientes na conversão de energia elétrica em luz nos espectros vermelho, laranja e amarelo, resultando numa maior intensidade luminosa para a mesma corrente de acionamento.
• Melhor Estabilidade Térmica:Os LEDs AlInGaP geralmente exibem menos variação na saída luminosa e no comprimento de onda com mudanças de temperatura em comparação com tecnologias mais antigas.
• Saturação de Cor:A meia-largura espectral de 17 nm indica uma cor relativamente pura, que pode ser mais visualmente atraente e distinta do que emissores de espectro mais amplo.
• Contraste:A combinação de uma face cinza e segmentos brancos foi concebida para maximizar o contraste quando os segmentos estão apagados, melhorando a legibilidade geral em comparação com displays com faces pretas ou segmentos de cores diferentes.

10. Perguntas Frequentes Baseadas em Parâmetros Técnicos

P: Qual é o propósito da "Relação de Correspondência de Intensidade Luminosa" de 2:1?

R: Isto garante que o segmento mais escuro num caráter não será menos de metade do brilho do segmento mais brilhante nas mesmas condições. Isto assegura uniformidade visual, impedindo que alguns segmentos pareçam visivelmente mais escuros do que outros, o que é crítico para a legibilidade.

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

R: Sim, mas deve usar uma resistência limitadora de corrente em série com cada ânodo. Por exemplo, para atingir uma IF típica de 20mA com uma alimentação de 5V e uma VF de 2,6V, o valor da resistência seria R = (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Verifique sempre também a dissipação de potência na resistência.

P: O que significa "Cátodo Comum" para o meu projeto de circuito?

R: Significa que todos os cátodos (terminais negativos) dos LEDs para um dígito estão ligados internamente a um único pino (Pino 14 para o Dígito 1, Pino 13 para o Dígito 2). Para iluminar um dígito, aplica uma tensão positiva aos ânodos dos segmentos desejados enquanto liga o pino de cátodo comum desse dígito ao terra (0V). Isto simplifica a multiplexagem.

P: Como interpreto a classificação de "Corrente Direta de Pico" de 60mA?

R: Esta é a corrente instantânea máxima que o LED pode suportar sob condições de pulso muito curtas (largura de pulso de 0,1ms, ciclo de trabalho de 1/10). NÃO é para operação contínua. Exceder a corrente direta contínua (25 mA) pode causar degradação rápida ou falha.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Considere projetar um contador simples de dois dígitos usando um microcontrolador. Os pinos de I/O do microcontrolador seriam ligados às 12 linhas de ânodo (segmentos A-G e DP para dois dígitos) através de resistências limitadoras de corrente. Dois pinos adicionais do microcontrolador controlariam transistores NPN, cujos coletores estão ligados aos pinos de cátodo comum (13 e 14) e emissores ao terra. O software implementaria uma rotina de multiplexagem: desliga ambos os transistores de cátodo, define os pinos de I/O para exibir os segmentos para o "Dígito 1", depois liga brevemente o transistor para o cátodo do Dígito 1. Em seguida, repete o processo para o Dígito 2. Este ciclo executa-se continuamente a uma alta frequência. A corrente média por segmento é determinada pela corrente de pico e pelo ciclo de trabalho (por exemplo, 20mA de pico com um ciclo de trabalho de 50% por dígito dá uma média de 10mA). Esta abordagem minimiza a contagem de componentes e o consumo de energia.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O princípio de funcionamento baseia-se na eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. A estrutura cristalina de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) forma a região ativa. Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do díodo (aproximadamente 2,0-2,2V) é aplicada, os eletrões da região tipo n e as lacunas da região tipo p são injetados na região ativa. Quando estes portadores de carga se recombinam, libertam energia. No AlInGaP, uma porção significativa desta energia é libertada como fotões (luz) com um comprimento de onda correspondente à energia da banda proibida do material, que foi concebida para ser cerca de 605-611 nm (laranja-amarelo). O substrato de GaAs não transparente ajuda a refletir a luz para cima, melhorando a eficiência de extração de luz externa. Cada segmento do display de 7 segmentos contém um ou mais destes minúsculos chips LED de AlInGaP.

13. Tendências de Desenvolvimento

Embora este dispositivo específico represente uma tecnologia madura, o campo mais amplo dos LEDs de display continua a evoluir. Tendências relevantes para tais displays indicadores e de segmentos incluem:

• Aumento da Eficiência:A investigação contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna (mais fotões gerados por eletrão) e a eficiência de extração de luz (mais fotões a escaparem do chip), levando a displays mais brilhantes com menor potência.
• Miniaturização:Existe uma constante procura por menores distâncias entre pixels e maior resolução, mesmo em displays de segmentos, permitindo mais informação no mesmo espaço.
• Integração:As tendências incluem integrar os circuitos integrados de acionamento de LED diretamente na embalagem ou módulo do display, simplificando o projeto de circuito do utilizador final.
• Novos Materiais:Embora o AlInGaP domine o espectro vermelho-laranja-amarelo, outros sistemas de materiais como o InGaN (para azul/verde/branco) também estão a avançar. A tendência é para capacidade de cor total em displays de pequeno formato.
• Substratos Flexíveis:A investigação sobre a colocação de chips LED em circuitos flexíveis pode levar a novos fatores de forma de display, embora isto seja mais relevante para matrizes de pontos do que para displays de segmentos tradicionais.

O LTD-5723AJF, com a sua comprovada tecnologia AlInGaP, oferece uma solução fiável e de alto desempenho para aplicações onde são necessárias as suas características específicas de cor, brilho e tamanho.