Ficha Técnica de Display LED de 7 Segmentos 0,56 Polegadas - Altura do Dígito 14,22mm - Tensão Direta 2,6V - AlInGaP Laranja Amarelado - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5703AJF é um módulo de display LED de 7 segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e de alta visibilidade. A sua função principal é converter sinais elétricos num caractere numérico visível. A tecnologia central utiliza material semicondutor de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) depositado num substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs) para produzir luz no espectro laranja-amarelado. Este sistema de material é escolhido pela sua alta eficiência e excelente brilho na gama de cores âmbar/laranja, em comparação com tecnologias mais antigas como o Fosfeto de Gálio (GaP) padrão. O dispositivo apresenta uma face cinza claro e segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação.

O display é categorizado como tipo de cátodo comum, o que significa que todos os cátodos (terminais negativos) dos segmentos LED individuais estão conectados internamente a pinos comuns. Esta configuração é comum em displays digitais e simplifica o design do circuito ao utilizar microcontroladores ou circuitos integrados (CIs) drivers que afundam corrente. O mercado-alvo para este componente inclui painéis de controlo industrial, equipamentos de teste e medição, eletrodomésticos, painéis de instrumentos automóveis (para indicadores não críticos) e qualquer sistema embarcado que necessite de um display numérico fiável e de baixo consumo.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é definido por vários parâmetros-chave medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C). AIntensidade Luminosa Média (Iv)é especificada com um mínimo de 800 μcd, típico de 1667 μcd, e sem limite máximo declarado, quando alimentada por uma corrente direta (IF) de 1mA. Este parâmetro indica o brilho percebido dos segmentos acesos. A intensidade luminosa é medida usando um sensor e um filtro que aproximam a curva de resposta do olho humano fotópico (adaptado à luz do dia), conforme definido pela CIE (Comissão Internacional de Iluminação).

As características de cor são definidas pelo comprimento de onda. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é tipicamente 611 nanómetros (nm) a IF=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é máxima. OComprimento de Onda Dominante (λd)é tipicamente 605 nm. Este é o comprimento de onda único que melhor corresponde à cor percebida da luz emitida e é mais relevante para a especificação da cor. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)é tipicamente 17 nm, indicando a pureza espectral ou a dispersão dos comprimentos de onda emitidos em torno do pico; uma largura a meia altura mais estreita indica uma cor mais monocromática (pura).

2.2 Características Elétricas

O principal parâmetro elétrico é aTensão Direta por Segmento (VF), que tem um valor típico de 2,6V e um máximo de 2,6V a uma corrente direta de 20mA. Esta é a queda de tensão no segmento LED quando está a conduzir. O valor mínimo é listado como 2,05V. ACorrente Reversa por Segmento (IR)é especificada com um máximo de 100 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada, indicando as características de fuga do dispositivo no estado desligado.

Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosaé especificado como 2:1 máximo para segmentos dentro de uma área de luz semelhante. Isto significa que o brilho de um segmento não deve ser mais do que o dobro do brilho de outro segmento sob condições de condução idênticas, garantindo uma aparência uniforme do dígito.

2.3 Especificações Absolutas Máximas e Considerações Térmicas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente. ACorrente Direta Contínua por Segmentoestá classificada com um máximo de 25 mA. Um fator de derating de 0,33 mA/°C é especificado acima da temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Isto é crucial para a gestão térmica; à medida que a temperatura ambiente aumenta, a corrente máxima permitida deve ser reduzida linearmente para evitar sobreaquecimento. Por exemplo, a 85°C, a corrente máxima seria 25 mA - (0,33 mA/°C * (85-25)°C) = 5,2 mA.

ACorrente Direta de Pico por Segmentoé de 60 mA, mas apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Isto permite esquemas de multiplexagem ou sobrecondução breve para aumentar o brilho. ADissipação de Potência por Segmentoé de 70 mW. ATensão Reversa por Segmentonão deve exceder 5V. A gama de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +105°C. A classificação de temperatura de soldadura é para soldadura por onda ou reflow: 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo estáCategorizado por Intensidade Luminosa. Isto implica que existe um sistema de binning. O binning é uma prática padrão da indústria onde os LEDs fabricados são classificados (binning) com base em parâmetros-chave como intensidade luminosa, tensão direta e comprimento de onda dominante após a produção. Isto garante consistência dentro de um único lote de produção ou encomenda. Embora códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste excerto, os designers devem estar cientes de que os bins típicos agrupariam dispositivos com Iv semelhante (ex: 800-1200 μcd, 1200-1667 μcd) e possivelmente gamas de VF semelhantes. Para aplicações críticas que requerem uniformidade de cor ou brilho em vários displays, especificar um bin apertado ou solicitar dispositivos do mesmo bin é essencial.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas características típicas para tal dispositivo incluiriam:

• Curva Corrente Direta (IF) vs. Tensão Direta (VF):Esta mostra a relação exponencial. A curva terá uma tensão de joelho em torno de 1,8-2,0V, após a qual a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão. A VF típica de 2,6V é lida nesta curva a IF=20mA.
• Curva Intensidade Luminosa (Iv) vs. Corrente Direta (IF):Esta curva é geralmente linear a correntes mais baixas, mas pode mostrar saturação ou eficiência reduzida a correntes muito altas devido a efeitos térmicos.
• Curva Intensidade Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Esta mostra como o brilho diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Os LEDs AlInGaP têm tipicamente um coeficiente de temperatura negativo para a saída de luz.
• Curva de Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando um pico em torno de 611 nm e uma largura a meia altura de aproximadamente 17 nm, confirmando a emissão laranja-amarelada.

Estas curvas são vitais para os designers entenderem o comportamento não linear dos LEDs, planearem a gestão térmica e projetarem circuitos de limitação de corrente apropriados.

5. Informação Mecânica e de Embalagem

O dispositivo tem umaaltura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas num desenho (não totalmente detalhado aqui) com todas as dimensões em milímetros. As tolerâncias-chave são notadas: as tolerâncias dimensionais gerais são ±0,25 mm salvo indicação em contrário, e a tolerância de desvio da ponta do pino é ±0,4 mm. Esta tolerância de desvio contabiliza um desalinhamento menor dos terminais que saem do corpo do encapsulamento plástico, o que é importante para o design da impressão da PCB e equipamentos de inserção automática.

Odiagrama de ligação dos pinosestá claramente definido com 10 pinos numa configuração de pacote duplo em linha (DIP). A pinagem é: 1(E), 2(D), 3(Cátodo Comum), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(Cátodo Comum), 9(F), 10(G). A presença de dois pinos de cátodo comum (3 e 8) ajuda a distribuir a corrente e a reduzir a densidade de corrente num único pino, o que é bom para a fiabilidade. O ânodo do ponto decimal (DP) está no pino 5. O diagrama do circuito interno mostra cada segmento (A-G, DP) como um LED individual com o seu ânodo conectado ao respetivo pino e todos os cátodos ligados em conjunto aos pinos de cátodo comum.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

As especificações absolutas máximas definem o perfil de soldadura: a temperatura do corpo do componente não deve exceder a especificação máxima durante a montagem. Especificamente, afirma que a temperatura de soldadura deve ser 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de polegada (1,6mm) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma referência padrão para soldadura por onda. Para soldadura por reflow, um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico de 260°C seria apropriado, garantindo que o tempo acima do líquido (TAL) e a duração da temperatura de pico nos terminais do componente sejam controlados para evitar danos térmicos no encapsulamento plástico ou nas ligações internas.

As condições de armazenamentodevem aderir à gama de temperatura de armazenamento especificada de -35°C a +105°C. É aconselhável armazenar os componentes num ambiente seco e antiestático para prevenir a absorção de humidade (que pode causar "popcorning" durante o reflow) e danos por descarga eletrostática, embora o risco para LEDs seja menor do que para alguns CIs.

7. Embalagem e Informação de Encomenda

O número de peça é LTS-5703AJF. O sufixo "AJF" provavelmente codifica atributos específicos como cor (Laranja Amarelado), tipo de encapsulamento e possivelmente um bin de brilho. A revisão da ficha técnica é indicada, e o documento está marcado como propriedade do fabricante. A embalagem padrão para tais componentes de orifício passante é tipicamente em tubos antiestáticos ou fitas de munição em bobinas para inserção automática. A quantidade exata por tubo/bobina e o material de embalagem não são especificados neste excerto, mas estariam disponíveis em especificações de embalagem separadas.

8. Recomendações de Aplicação

Circuitos de Aplicação Típicos:Como um display de cátodo comum, é tipicamente acionado por um microcontrolador ou um CI driver de display dedicado (como um registo de deslocamento 74HC595 com resistências limitadoras de corrente ou um MAX7219). Cada ânodo de segmento requer uma resistência limitadora de corrente. O valor da resistência pode ser calculado usando R = (Vcc - VF) / IF. Para uma alimentação de 5V (Vcc), VF=2,6V e IF=20mA, R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ohms. Um valor ligeiramente superior (ex: 150-220 Ohms) é frequentemente usado para aumentar a vida útil e reduzir o consumo de energia, mantendo um bom brilho.

Considerações de Design:

• Condução de Corrente:Não exceda a corrente contínua absoluta máxima de 25 mA por segmento. Utilize o fator de derating para ambientes de alta temperatura.
• Multiplexagem:Para displays multi-dígito, a multiplexagem é comum. A classificação de corrente de pico (60 mA a 1/10 do ciclo de trabalho) permite uma corrente instantânea mais alta durante o tempo ligado multiplexado para alcançar um brilho percebido mais elevado. Garanta que a corrente média ao longo do tempo não excede a classificação contínua.
• Ângulo de Visão:A ficha técnica menciona um ângulo de visão amplo, o que é característico dos displays LED com lente difusa. Considere a posição de visualização pretendida ao montar o display.
• Layout da PCB:Siga a impressão recomendada do desenho dimensional. Garanta que os orifícios têm o tamanho correto para o diâmetro do terminal e fornecem folga adequada.

9. Comparação Técnica e Vantagens

Comparado com os LEDs vermelhos GaAsP mais antigos ou LEDs amarelos/verdes GaP padrão, a tecnologia AlInGaP no LTS-5703AJF oferece vantagens significativas:

• Maior Brilho e Eficiência:O AlInGaP proporciona uma eficácia luminosa superior, resultando em displays mais brilhantes com a mesma corrente de condução ou brilho semelhante com menor potência.
• Melhor Saturação de Cor:As características espectrais produzem uma cor laranja-amarelada mais vívida e consistente.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Os LEDs não têm filamentos ou vidro para partir, oferecendo alta resistência a choques e vibrações e uma vida operacional muito longa (tipicamente dezenas de milhares de horas).
• Baixo Requisito de Potência:Opera a baixa tensão e corrente, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria.
• Embalagem Sem Chumbo:Conforme com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), tornando-o adequado para mercados globais com regulamentações ambientais.

Comparado com os modernos displays de 7 segmentos de dispositivo de montagem em superfície (SMD), esta versão de orifício passante é mais fácil para prototipagem, montagem manual e aplicações onde a substituição do display possa ser necessária.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é a finalidade dos dois pinos de cátodo comum (3 e 8)?

R1: Eles estão internamente conectados. Ter dois pinos ajuda a distribuir a corrente total do cátodo (que é a soma das correntes de todos os segmentos acesos) por dois terminais físicos, reduzindo a densidade de corrente e o stress térmico em cada junta de solda e armação de terminais, melhorando assim a fiabilidade.

P2: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 3,3V?

R2: Possivelmente, mas deve verificar a tensão direta. A VF típica é 2,6V, portanto uma alimentação de 3,3V deixa apenas 0,7V para a resistência limitadora de corrente. Usando a Lei de Ohm, para uma corrente desejada de 10mA, R = (3,3 - 2,6) / 0,01 = 70 Ohms. Isto é viável, mas o brilho pode ser ligeiramente inferior ao valor nominal a 20mA. Garanta que o pino do microcontrolador pode fornecer a corrente necessária.

P3: O que significa "Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosa 2:1" para o meu design?

R3: Garante que, dentro de um único dispositivo, nenhum segmento será mais do que duas vezes mais brilhante do que qualquer outro segmento quando acionado de forma idêntica. Isto previne um dígito de aparência irregular (ex: um segmento A muito fraco e um segmento G muito brilhante). Para designs multi-dígito, especifique dispositivos do mesmo bin de intensidade para garantir consistência entre dígitos.

P4: Como calculo a dissipação de potência para todo o display?

R4: Para o pior cenário com todos os 8 segmentos (7 segmentos + DP) acesos continuamente na corrente contínua máxima de 25 mA cada, com uma VF típica de 2,6V. Potência por segmento = VF * IF = 2,6V * 0,025A = 65 mW. Potência total = 8 * 65 mW = 520 mW. Esta é a potência dissipada como calor pelo próprio encapsulamento LED, que deve ser considerada para a gestão térmica em espaços fechados.

11. Exemplos Práticos de Design e Utilização

Exemplo 1: Leitura de Voltímetro Digital.Num protótipo simples de multímetro digital de bancada, o LTS-5703AJF pode ser usado para mostrar leituras de tensão. O conversor analógico-digital (ADC) de um microcontrolador lê a tensão, processa-a e aciona o display através de um registo de deslocamento como o 74HC595. As resistências limitadoras de corrente são colocadas em série com cada ânodo de segmento. Os cátodos comuns são comutados por um transistor controlado pelo microcontrolador para multiplexagem se forem usados múltiplos dígitos. O alto contraste e brilho garantem legibilidade em ambientes de laboratório bem iluminados.

Exemplo 2: Display de Contador Industrial.Para um contador de peças de linha de produção, o display precisa de ser fiável e visível à distância. O LTS-5703AJF, com a sua altura de dígito de 0,56 polegadas, é adequado. Pode ser acionado por um módulo de saída de controlador lógico programável (PLC) projetado para displays LED ou através de um simples CI contador. A ampla gama de temperatura de operação (-35°C a +105°C) torna-o robusto para condições de chão de fábrica onde as temperaturas podem flutuar.

12. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-5703AJF é baseado numaheteroestrutura semicondutora de Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP)crescida epitaxialmente numsubstrato de Arsenieto de Gálio (GaAs). A emissão de luz é alcançada através de eletroluminescência. Quando uma tensão direta que excede a tensão de bandgap do díodo é aplicada, os eletrões da região tipo-n e as lacunas da região tipo-p são injetados na região ativa (o poço quântico). Lá, eles recombinam-se radiativamente, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia do bandgap, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida. Para luz laranja-amarelada, a energia do bandgap é aproximadamente 2,0-2,1 eletrões-volt (eV). O substrato de GaAs é opaco à luz emitida, pelo que o chip é projetado para emitir luz a partir da superfície superior. O encapsulamento plástico incorpora uma lente moldada que molda a saída de luz, fornece proteção ambiental e cria a forma distinta do segmento.

13. Tendências de Desenvolvimento Tecnológico

Embora este seja um componente de orifício passante maduro, as tendências na tecnologia de display influenciam o seu contexto. A indústria mais ampla de LED continua a focar-se em:

• Aumento da Eficiência (lm/W):A investigação contínua em ciência de materiais visa reduzir a recombinação não radiativa e melhorar a extração de luz do chip semicondutor, levando a displays mais brilhantes com menor potência.
• Miniaturização e Dominância SMD:O mercado mudou largamente para pacotes de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, redução do espaço na placa e perfil mais baixo. Displays de orifício passante como este permanecem relevantes para nichos específicos que requerem robustez, facilidade de soldadura manual ou substituição.
• Soluções Integradas:Existe uma tendência para displays com CIs driver integrados ("displays inteligentes") que simplificam a interface do microcontrolador hospedeiro, tratando a multiplexagem, descodificação e controlo de corrente internamente.
• Gama de Cores Expandida e RGB:Para displays com capacidade de cor total, o desenvolvimento de LEDs vermelhos, verdes e azuis eficientes, incluindo micro-LEDs, é uma grande tendência. Embora este seja um dispositivo monocromático, as melhorias subjacentes nos materiais beneficiam todas as cores de LED.
• Substratos Flexíveis e Transparentes:A investigação sobre displays em substratos flexíveis ou transparentes está ativa, embora isto seja mais relevante para painéis de display avançados do que para unidades numéricas segmentadas tradicionais.

O LTS-5703AJF representa uma solução fiável e rentável dentro destes avanços tecnológicos em curso.