Ficha Técnica do Display LED LTD-5623AJG - Dígito de 0,56 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-5623AJG é um módulo de display de díodo emissor de luz (LED) de sete segmentos e dois dígitos. A sua função principal é fornecer uma leitura numérica clara e brilhante para vários dispositivos eletrónicos e instrumentação. A aplicação central é em cenários que requerem a exibição de dois dígitos decimais, como contadores, temporizadores, equipamentos de medição e painéis de controlo industrial.

O posicionamento-chave do dispositivo reside no seu equilíbrio entre desempenho e fiabilidade. Utiliza tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips LED, conhecida por produzir emissão de luz de alta eficiência nas regiões espectrais verde e amarela. O display apresenta um painel frontal cinzento com segmentos iluminados a verde, oferecendo alto contraste para uma excelente legibilidade.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display oferece várias vantagens distintas que o tornam adequado para aplicações profissionais e industriais:

• Alto Brilho e Contraste:A tecnologia AlInGaP combinada com o painel cinzento proporciona uma intensidade luminosa típica de até 900 µcd, garantindo visibilidade mesmo em ambientes bem iluminados.
• Baixo Requisito de Potência:Opera de forma eficiente, sendo adequado para dispositivos alimentados a bateria ou com preocupações energéticas.
• Ângulo de Visão Ampla:O design permite que os números exibidos sejam lidos a partir de uma ampla gama de ângulos.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Como um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e tempos de comutação rápidos em comparação com outras tecnologias de display.
• Intensidade Luminosa Categorizada:Os dispositivos são classificados por intensidade, permitindo uma correspondência de brilho consistente em aplicações multi-dígitos.
• Embalagem Sem Chumbo:O componente está em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

O mercado-alvo inclui fabricantes de equipamentos de teste e medição, sistemas de controlo de processos, dispositivos médicos, eletrodomésticos com displays numéricos e qualquer sistema embarcado que necessite de uma saída numérica robusta e fiável de dois dígitos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação detalhada e objetiva dos principais parâmetros elétricos e ópticos especificados na ficha técnica.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação nestas condições não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um único segmento LED (ex: segmento 'A') sem causar sobreaquecimento.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, tipicamente especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e largura de pulso de 0,1ms. É usada para multiplexagem ou sobrecarga breve para brilho extra.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente reduz linearmente para 0 mA a 105°C (a uma taxa de 0,28 mA/°C). Esta é a corrente DC máxima para operação contínua em condições normais de temperatura.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V. Aplicar uma tensão reversa superior a esta pode danificar a junção do LED.
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo é classificado para gamas de temperatura industriais.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 320 µcd (Mín) a 900 µcd (Típ) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. Este parâmetro é categorizado.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):571 nm (Típ). Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é máxima, definindo a cor verde.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,05V (Mín), 2,6V (Típ) a I_F=20 mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento pode fornecer esta tensão.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 µA (Máx) a V_R=5V. Esta é a pequena corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 (Máx). Especifica a taxa máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro da "área de luz similar", garantindo uma aparência uniforme.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que a intensidade luminosa é categorizada. Embora os códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste excerto, o princípio é crítico para o projeto.

• Binning de Intensidade Luminosa:Os LEDs são classificados ("binned") com base na sua saída de luz medida numa corrente de teste padrão (1mA). Utilizar LEDs do mesmo bin ou de bins adjacentes num display multi-dígito ou multi-segmento garante um brilho uniforme em toda a leitura, evitando que alguns dígitos pareçam mais brilhantes que outros. Os projetistas devem especificar o bin de intensidade necessário ao encomendar para garantir consistência na produção.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas características típicas. Embora os gráficos não sejam reproduzidos aqui, as suas implicações são analisadas.

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Esta curva mostraria a relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F). É não linear, com uma tensão de limiar (cerca de 1,8-2,0V para AlInGaP) abaixo da qual flui muito pouca corrente. A curva ajuda a projetar circuitos limitadores de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Este gráfico mostraria que a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode tornar-se sublinear a correntes muito altas devido ao aquecimento e à queda de eficiência. O ponto de operação típico de 20mA é escolhido para um bom equilíbrio entre brilho e eficiência.
• Dependência da Temperatura:As curvas características são indicadas a 25°C, salvo especificação em contrário. Na prática, V_Ftem um coeficiente de temperatura negativo (diminui à medida que a temperatura aumenta), enquanto a intensidade luminosa tipicamente diminui com o aumento da temperatura da junção. A redução da corrente contínua é um resultado direto das necessidades de gestão térmica.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias

A embalagem é do tipo "through-hole" com 18 pinos. Notas dimensionais-chave incluem:

• Altura do Dígito:0,56 polegadas (14,22 mm).
• Tolerâncias Gerais:±0,25 mm salvo indicação em contrário.
• Tolerância de Desvio da Ponta do Pino:±0,4 mm, importante para o alinhamento dos furos na PCB.
• Furo Recomendado na PCB:Ø1,0 mm.
• Tolerâncias de Qualidade:São definidas especificações para material estranho (≤10 mils), contaminação por tinta (≤20 mils), curvatura (≤1/100) e bolhas nos segmentos (≤10 mils) para garantir a qualidade visual.

5.2 Ligação dos Pinos e Polaridade

O dispositivo tem uma configuração decátodo comum. Cada dígito (Dígito 1 e Dígito 2) tem o seu próprio pino de cátodo comum (Pino 14 e Pino 13, respetivamente). Os ânodos de cada segmento (A-G e DP) são individualmente acessíveis em pinos separados para cada dígito. Esta configuração é ideal para acionamento multiplexado, onde os cátodos são ligados sequencialmente ao terra enquanto os padrões de ânodo apropriados são aplicados.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A ficha técnica fornece condições específicas de soldadura:

• Soldadura Manual:A ponta do ferro deve ser colocada 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assento (o ponto onde o corpo do display encontra os terminais).
• Temperatura e Tempo:A soldadura deve ser concluída em 3 segundos a uma temperatura máxima de 260°C.
• Regra Geral:A temperatura da unidade durante a montagem não deve exceder a classificação máxima de temperatura (105°C para operação, mas a temperatura de transição vítrea do epóxi é o limite real durante a soldadura).
• Armazenamento:Armazenar dentro da gama de temperatura especificada de -35°C a +105°C num ambiente seco para evitar absorção de humidade.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

O método de acionamento mais comum é amultiplexagem. Como o display tem cátodos comuns separados para cada dígito, um microcontrolador pode alternar rapidamente entre ligar o Dígito 1 e o Dígito 2. Quando o cátodo do Dígito 1 está ligado ao terra, o microcontrolador envia o padrão de segmentos para o primeiro dígito nos pinos de ânodo. Em seguida, muda para o cátodo do Dígito 2 e envia o padrão do segundo dígito. Isto acontece mais rápido do que o olho humano consegue perceber, criando a ilusão de ambos os dígitos estarem acesos simultaneamente. Este método reduz drasticamente o número de pinos de I/O do microcontrolador necessários e o consumo de energia.

7.2 Considerações de Projeto

• Resistências Limitadoras de Corrente:Uma resistência em série deve ser usada em cada linha de ânodo (ou uma resistência comum no cátodo se multiplexar com corrente constante) para limitar a corrente direta a um valor seguro (ex: 20 mA). O valor da resistência é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Frequência de Multiplexagem:É recomendada uma taxa de atualização de pelo menos 60 Hz por dígito (taxa de varredura total de 120 Hz) para evitar cintilação visível.
• Corrente de Pico na Multiplexagem:Quando multiplexado com um ciclo de trabalho de 1/2 (para dois dígitos), a corrente instantânea por segmento pode ser duplicada para alcançar o mesmo brilho médio da operação DC. Por exemplo, para obter uma média de 10 mA, poderia pulsar a 20 mA com um ciclo de trabalho de 50%. Isto deve permanecer dentro da classificação de corrente de pico.
• Ângulo de Visão:Posicione o display considerando o seu amplo ângulo de visão para maximizar a legibilidade para o utilizador final.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outras tecnologias de display de sete segmentos:

• vs. LEDs Vermelhos GaAsP/GaP:Os LEDs verdes AlInGaP geralmente oferecem maior eficiência luminosa e melhor visibilidade numa gama mais ampla de condições de iluminação ambiente. A cor verde é frequentemente percecionada como mais brilhante pelo olho humano.
• vs. LCDs:Os LEDs são emissores (produzem a sua própria luz), tornando-os claramente visíveis no escuro sem retroiluminação. Têm uma gama de temperatura de operação muito mais ampla, tempo de resposta mais rápido e são mais robustos contra choques físicos.
• vs. Displays Maiores ou Menores:A altura de dígito de 0,56 polegadas é um tamanho comum, oferecendo um bom equilíbrio entre ser facilmente legível a uma distância moderada e conservar espaço no painel.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. A tensão direta típica é de 2,6V, e um pino de microcontrolador não pode fornecer 20mA a 2,6V enquanto também está num nível lógico alto de 5V. Deve usar um transistor ou um CI driver no lado do cátodo e/ou no lado do ânodo. Uma resistência limitadora de corrente é sempre obrigatória.

P: O que significa uma "Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa de 2:1" na prática?

R: Significa que, dentro de uma única unidade de display, nenhum segmento deve ser mais do que duas vezes mais brilhante do que qualquer outro segmento sob condições de acionamento idênticas. Isto garante que os caracteres numéricos pareçam uniformes e profissionais.

P: A corrente de pico é 60mA. Posso operá-lo continuamente a 40mA para brilho extra?

R: Absolutamente não. A classificação de corrente direta contínua é de 25 mA a 25°C. Exceder isto causará aquecimento excessivo, degradará rapidamente o LED e provavelmente levará a uma falha prematura. A classificação de pico é apenas para pulsos muito curtos.

P: Como escolho o valor correto da resistência limitadora de corrente?

R: Use a fórmula R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, uma V_Fde 2,6V, e uma I_Fdesejada de 20mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ohms. Use o próximo valor padrão (ex: 120Ω ou 150Ω). Calcule sempre a dissipação de potência na resistência: P = I²* R.

10. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetar um Contador Simples de Dois Dígitos.

Um projetista está a criar um contador de frequência de bancada que precisa de exibir valores de 00 a 99. Seleciona o LTD-5623AJG pela sua clareza e facilidade de uso. O sistema usa um microcontrolador com 18 pinos de I/O disponíveis. O projetista liga os 16 pinos de ânodo (8 segmentos/dígito x 2 dígitos) a uma porta do microcontrolador através de resistências limitadoras de 150Ω. Os dois pinos de cátodo comum são ligados a dois transistores NPN (ex: 2N3904), cujas bases são acionadas por outros dois pinos do microcontrolador. O software implementa uma rotina de multiplexagem numa interrupção de temporizador. Desliga ambos os transistores, define a porta de ânodo para o padrão do Dígito 1, liga o transistor para o cátodo do Dígito 1, espera 5ms e depois repete o processo para o Dígito 2. Isto cria um display estável e sem cintilação. O painel cinzento garante que os segmentos apagados não distraiam, enquanto os segmentos verdes brilhantes acesos proporcionam um excelente contraste contra ele.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de múltiplos díodos emissores de luz dispostos num padrão de figura de oito. Cada segmento (identificado de A a G) e o ponto decimal (DP) é um LED separado. Ao iluminar seletivamente combinações específicas destes segmentos, todos os dígitos decimais (0-9) e algumas letras podem ser formados. Num display de cátodo comum como o LTD-5623AJG, todos os cátodos (terminais negativos) dos LEDs para um dígito específico estão ligados juntos a um único pino. Para acender um segmento, uma tensão positiva (através de uma resistência limitadora de corrente) deve ser aplicada ao seu pino de ânodo, enquanto o pino de cátodo comum do dígito correspondente é ligado ao terra (0V). Isto permite o controlo independente de cada segmento dentro de um dígito e uma multiplexagem eficiente entre dígitos.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora os LEDs de montagem em superfície (SMD) e os módulos de display integrados sejam cada vez mais comuns, os displays de sete segmentos "through-hole" como o LTD-5623AJG permanecem relevantes em nichos específicos. As suas principais vantagens são a facilidade de prototipagem, robustez em ambientes de alta vibração e excelente visibilidade à distância devido ao seu tamanho maior. O uso do material AlInGaP representa um avanço em relação à tecnologia mais antiga GaAsP/GaP, oferecendo eficiência superior e pureza de cor para tons verdes e amarelos. A tendência para maior eficiência e menor consumo de energia continua, mas o princípio fundamental de acionamento por multiplexagem e a lógica de aplicação para estes displays discretos permanecem estáveis e amplamente compreendidos no design eletrónico.