Folha de Dados do Display LED LTD-5721AJS - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Amarelo AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-5721AJS é um módulo de display LED de sete segmentos de alto desempenho e baixo consumo. A sua função principal é fornecer uma saída numérica e alfanumérica limitada, clara e brilhante, em dispositivos eletrónicos. A tecnologia central baseia-se no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP), que é reconhecido pela sua alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro amarelo-laranja-vermelho. Este dispositivo específico emite uma luz amarela, caracterizada pelo seu comprimento de onda dominante. O display apresenta uma face cinza claro e segmentos de cor branca, o que melhora significativamente o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. É categorizado quanto à intensidade luminosa, garantindo níveis de brilho consistentes entre lotes de produção, o que é crucial para aplicações que requerem uma saída visual uniforme.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display foi concebido para aplicações onde a eficiência energética, a fiabilidade e a clareza visual são primordiais. O seu baixo requisito de corrente, com segmentos operacionais a correntes tão baixas quanto 1mA, torna-o ideal para dispositivos alimentados por bateria ou com restrições energéticas, como instrumentação portátil, medidores de mão, eletrónica de consumo e painéis de controlo industrial. O alto brilho e o amplo ângulo de visão garantem que a informação exibida é facilmente legível a partir de várias perspetivas, uma característica crítica para equipamentos montados em painel. A fiabilidade do estado sólido da tecnologia LED oferece uma longa vida operacional sem partes móveis, tornando-o adequado para ambientes agressivos onde o desgaste mecânico é uma preocupação. Os segmentos uniformes e contínuos contribuem para uma excelente aparência dos caracteres, proporcionando um aspeto limpo e profissional.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas e óticas definidas na folha de dados. Compreender estes parâmetros é essencial para um correto desenho do circuito e integração do sistema.

2.1 Características Fotométricas e Óticas

Os principais parâmetros óticos são medidos em condições de teste padronizadas (tipicamente a uma temperatura ambiente de 25°C). AIntensidade Luminosa Média (Iv)varia de um mínimo de 320 µcd até um valor típico de 700 µcd quando alimentado por uma corrente direta (IF) de 1mA por segmento. Este parâmetro quantifica o brilho percebido da luz emitida. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é de 588 nm, indicando o comprimento de onda no qual a distribuição espectral de potência é máxima. OComprimento de Onda Dominante (λd)é de 587 nm, que é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da luz emitida. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)é de 15 nm, descrevendo a largura de banda da luz emitida; uma largura a meia altura mais estreita indica uma cor mais monocromática e pura. A intensidade luminosa é medida usando uma combinação de sensor e filtro que se aproxima da curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que as medições se correlacionam com a perceção visual humana.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites operacionais e os requisitos para o circuito de acionamento. ATensão Direta por Segmento (VF)está entre 2,05V (mín.) e 2,6V (máx.) a uma corrente de teste de 20mA. Esta é a queda de tensão no LED quando está a conduzir. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento pode fornecer esta tensão. ACorrente Inversa por Segmento (IR)é no máximo de 100 µA quando é aplicada uma tensão inversa (VR) de 5V, indicando o nível de fuga quando o LED está polarizado inversamente. Exceder as Especificações Absolutas Máximas pode causar danos permanentes. Estas incluem umaDissipação de Potência Máxima por Segmentode 40 mW, umaCorrente Direta de Picode 60 mA (em condições pulsadas), e umaCorrente Direta Contínuade 25 mA, que deve ser reduzida linearmente acima de 25°C a uma taxa de 0,33 mA/°C. ATensão Inversa Máximaé de 5V.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo está classificado para umaGama de Temperatura de Funcionamentode -35°C a +85°C e uma idênticaGama de Temperatura de Armazenamento. Esta ampla gama garante funcionalidade na maioria dos ambientes comerciais e industriais. A especificação daTemperatura de Soldaduraé crítica para a montagem: o dispositivo pode suportar 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assento. Isto orienta o perfil de soldadura por refluxo para prevenir danos térmicos nos chips LED ou na embalagem.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma que o dispositivo é "Categorizado quanto à Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de binning ou triagem pós-fabrico. Embora os detalhes específicos dos códigos de bin não sejam fornecidos neste excerto, a categorização típica para tais displays envolve agrupar unidades com base na intensidade luminosa medida a uma corrente de teste padrão (por exemplo, 1mA ou 20mA). Isto garante que, dentro de uma única encomenda de produção ou montagem, todos os dígitos tenham brilho correspondente, prevenindo iluminação desigual num display de múltiplos dígitos. Os projetistas devem consultar o fabricante para a estrutura e códigos de binning específicos, de modo a especificar os requisitos de consistência para a sua aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas/Óticas", que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo para além das especificações de ponto único. Embora os gráficos específicos não sejam exibidos no texto fornecido, as curvas padrão para tais LEDs incluiriam tipicamente:Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V): Mostra como o brilho aumenta com a corrente, frequentemente de forma sub-linear, destacando a eficiência a baixas correntes.Tensão Direta vs. Corrente Direta: Esta curva é vital para projetar circuitos limitadores de corrente ou acionadores de corrente constante.Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Demonstra a redução térmica da saída de luz, o que é crucial para aplicações de alta temperatura.Distribuição Espectral: Um gráfico que mostra a potência relativa ao longo dos comprimentos de onda, centrada no comprimento de onda de pico de 588 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo é apresentado com um desenho detalhado das dimensões da embalagem (todas as dimensões em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25mm, salvo indicação em contrário). Este desenho é crítico para o desenho da impressão na PCB, garantindo um encaixe e alinhamento adequados. O display tem uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm). É fornecido numa configuração padrão de dois dígitos com ponto decimal à direita. A embalagem inclui 18 pinos para ligação elétrica.

5.1 Configuração dos Pinós e Identificação da Polaridade

A tabela de ligação dos pinos é fornecida. O LTD-5721AJS é um display do tipoÂnodo Comum. Isto significa que os terminais do ânodo para todos os segmentos de um dígito estão ligados internamente. Os dígitos 1 e 2 têm pinos de ânodo comum separados (Pino 14 e Pino 13, respetivamente). Cada segmento (de A a G, mais o Ponto Decimal) tem o seu próprio pino de cátodo individual. Para iluminar um segmento, o seu cátodo correspondente deve ser ligado a uma tensão mais baixa (terra) enquanto o ânodo comum para esse dígito é mantido a uma tensão mais alta (alimentação). O ponto decimal à direita está incluído. O Pino 1 está explicitamente marcado como "Sem Ligação" (N.C.).

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A adesão às especificações de soldadura é obrigatória para prevenir danos. O parâmetro chave é a temperatura máxima admissível de soldadura de 260°C durante 3 segundos, medida a 1,6mm abaixo do plano de assento. Isto traduz-se num perfil de refluxo padrão sem chumbo com uma temperatura de pico provavelmente não excedendo 250-255°C no corpo do componente para fornecer uma margem de segurança. Devem ser observadas as precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) durante a manipulação. Para armazenamento, deve ser mantida a gama especificada de -35°C a +85°C num ambiente seco.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é perfeitamente adequado para uma vasta gama de aplicações, incluindo:Equipamento de Teste e Medição: Multímetros digitais, osciloscópios, contadores de frequência.Controlos Industriais: Indicadores de processo, displays de temporizador, leituras de painel de controlo.Eletrónica de Consumo: Displays de equipamento de áudio, controlos de eletrodomésticos.Dispositivos Médicos: Monitores portáteis, equipamento de diagnóstico.Automóvel (Pós-Venda): Medidores e instrumentação.

7.2 Considerações de Projeto

Circuito de Acionamento: Utilize acionadores de corrente constante ou resistências limitadoras de corrente apropriadas para cada cátodo de segmento. Os cálculos devem ter em conta a tensão direta (VF) e a corrente desejada (IF). Para operação de baixa potência, o acionamento a 1-5mA por segmento é viável de acordo com a folha de dados.Multiplexagem: Uma vez que os dois dígitos têm ânodos comuns separados, podem ser facilmente multiplexados. Isto envolve ativar sequencialmente o ânodo de um dígito de cada vez, enquanto os dados dos segmentos para esse dígito são apresentados nas linhas do cátodo. A multiplexagem reduz o número necessário de pinos de acionamento e pode diminuir o consumo total de energia.Ângulo de Visão: O amplo ângulo de visão permite uma montagem flexível em painel.Correspondência de Brilho: Especifique o binning de intensidade se um brilho consistente entre múltiplas unidades for crítico para a aplicação.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como os LEDs vermelhos padrão de GaAsP, o LTD-5721AJS baseado em AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho à mesma corrente ou brilho equivalente a uma corrente mais baixa. A cor amarela proporciona um excelente contraste contra fundos escuros e é frequentemente escolhida pela sua alta visibilidade. A capacidade de baixa corrente (até 1mA) é um diferenciador chave face a displays que requerem correntes de acionamento mais elevadas, permitindo uma maior duração da bateria em dispositivos portáteis. A categorização quanto à intensidade luminosa proporciona uma vantagem em aplicações que requerem consistência visual face a displays sem tal triagem.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com um microcontrolador de 3,3V?R: Sim. A tensão direta máxima é de 2,6V. Ao usar uma resistência limitadora de corrente em série, uma alimentação de 3,3V fornece uma margem suficiente (3,3V - 2,6V = 0,7V) para controlar a corrente de forma fiável.

P: Qual é o propósito da "Relação de Correspondência de Intensidade Luminosa" de 2:1?R: Esta relação (Iv-m) indica que, dentro de um único dispositivo, a intensidade luminosa de qualquer segmento não será inferior a metade da intensidade do segmento mais brilhante. Garante uniformidade dentro de um dígito.

P: Como ligo isto para um display de ânodo comum?R: Ligue o(s) pino(s) do ânodo comum à sua tensão de alimentação positiva (através de um transistor de acionamento se estiver a multiplexar). Ligue cada pino de cátodo de segmento a um sumidouro de corrente (por exemplo, um pino I/O de microcontrolador com capacidade de corrente suficiente ou um CI acionador) que o puxe para um nível baixo para ligar o segmento.

10. Caso Prático de Projeto

Considere projetar um contador simples de dois dígitos alimentado por uma fonte de 5V e controlado por um microcontrolador. Os pinos I/O do microcontrolador não podem fornecer/absorver corrente suficiente para os LEDs. Portanto, seria usado um CI acionador, como um registo de deslocamento 74HC595 ou um acionador de LED dedicado (por exemplo, MAX7219), para absorver a corrente para os cátodos. Dois transistores NPN (por exemplo, 2N3904) seriam usados para comutar a alimentação de 5V para os ânodos comuns (Dígitos 1 e 2) sob controlo do microcontrolador para multiplexagem. Resistências limitadoras de corrente seriam colocadas nas linhas do cátodo. O valor da resistência (R) é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF - Vce_sat) / IF. Assumindo Vcc=5V, VF=2,2V (típico), Vce_sat do acionador ~0,2V, e uma IF desejada=5mA: R = (5 - 2,2 - 0,2) / 0,005 = 520 Ohms. Uma resistência padrão de 510 ou 560 Ohm seria adequada. O firmware do microcontrolador alternaria entre ativar o Dígito 1 e o Dígito 2 a uma velocidade rápida (por exemplo, 100Hz cada) enquanto atualiza os dados dos segmentos de forma síncrona, criando a ilusão de ambos os dígitos estarem constantemente acesos.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

Os chips LED neste display são fabricados a partir de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) crescidos epitaxialmente num substrato não transparente de Arsenieto de Gálio (GaAs). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, eletrões e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. No AlInGaP, esta recombinação liberta energia principalmente na forma de fotões no espectro amarelo-laranja-vermelho (cerca de 587-590 nm para o amarelo). O substrato não transparente ajuda a direcionar mais da luz gerada para o topo do chip, melhorando a eficiência quântica externa em comparação com alguns desenhos mais antigos. O formato de sete segmentos é criado colocando múltiplos desses chips LED (ou um único chip com múltiplas junções eletricamente isoladas) no padrão de sete barras (segmentos) e um ponto decimal. Ao energizar seletivamente estes segmentos, podem ser formados caracteres numéricos (0-9) e algumas letras.

12. Tendências Tecnológicas

Embora o AlInGaP permaneça uma tecnologia dominante para LEDs vermelhos, laranjas e amarelos de alta eficiência, o panorama mais amplo da tecnologia de displays está a evoluir. Para aplicações de sete segmentos, a tendência continua para correntes e tensões de operação ainda mais baixas para suportar dispositivos IoT e vestíveis de ultra-baixa potência. Há também uma movimentação para uma maior integração, com displays que incorporam o CI acionador e, por vezes, um microcontrolador no mesmo pacote, simplificando o projeto. Em termos de materiais, embora o AlInGaP seja maduro, a investigação em LEDs de perovskita e outros semicondutores novos pode oferecer alternativas futuras. No entanto, para aplicações padrão de indicadores e displays numéricos que requerem fiabilidade, pontos de cor específicos e custo-eficácia, espera-se que displays baseados em AlInGaP, como o LTD-5721AJS, permaneçam prevalecentes num futuro previsível.