Ficha Técnica do Display LED de 7 Segmentos Duplo LTD-3506KR - Altura do Dígito 7.62mm - Tensão Direta 2.6V - Potência 75mW - Cor Super Vermelho

1. Visão Geral do Produto

O dispositivo é um módulo de display de díodo emissor de luz (LED) de sete segmentos e dois dígitos. Sua função principal é fornecer uma leitura numérica clara e legível em várias aplicações eletrônicas. O componente principal utiliza materiais semicondutores avançados para alcançar seu desempenho óptico.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

Este display oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para uma gama de aplicações. Apresenta um design de segmento contínuo e uniforme, que melhora a aparência e a legibilidade dos caracteres. O dispositivo opera com baixos requisitos de potência, contribuindo para a eficiência energética nos produtos finais. Oferece alta luminosidade e alto contraste, garantindo visibilidade mesmo em condições de boa iluminação. Um amplo ângulo de visão permite que o display seja lido de várias posições. A construção de estado sólido proporciona confiabilidade inerente e longa vida operacional. A intensidade luminosa é categorizada, permitindo consistência no brilho entre lotes de produção. Finalmente, o encapsulamento atende aos requisitos livres de chumbo.

O mercado-alvo para este componente inclui eletrônicos de consumo, instrumentação industrial, painéis automotivos, equipamentos de teste e medição, e qualquer dispositivo que necessite de um display numérico compacto e confiável.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros técnicos do dispositivo, conforme definido em sua folha de especificações.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a função do display. A cor primária emitida está no espectro vermelho, alcançada através de materiais semicondutores específicos. O pico típico de comprimento de onda de emissão é de aproximadamente 639 nanômetros (nm) quando alimentado por uma corrente direta de 20 miliamperes (mA). O comprimento de onda dominante é especificado em 631 nm. A meia largura da linha espectral, que indica a pureza ou amplitude da cor emitida, é de 240 nm. A intensidade luminosa média, uma medida do brilho percebido, é categorizada. Com uma corrente direta de 1 mA, a intensidade varia de um mínimo de 350 microcandelas (μcd) a um máximo de 860 μcd. Com uma corrente de acionamento mais alta de 10 mA, um valor típico de 11150 μcd é observado. Uma relação de correspondência de intensidade luminosa de 2:1 (máximo para mínimo) é especificada para segmentos dentro da mesma área de luz a 1 mA, garantindo uniformidade visual.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem as condições operacionais e os limites para o dispositivo. As classificações absolutas máximas estabelecem os limites para operação segura. A dissipação de potência por segmento não deve exceder 75 miliwatts (mW). A corrente direta de pico por segmento é limitada a 90 mA em condições pulsadas (1 kHz, ciclo de trabalho de 10%). A corrente direta contínua por segmento é classificada em 25 mA a 25°C, com um fator de derating de 0,33 mA por grau Celsius acima de 25°C. A tensão direta por segmento, medida a 20 mA, tem um valor típico de 2,6 volts (V) e um máximo de 2,6 V (com um mínimo de 2,0 V). A corrente reversa por segmento é limitada a um máximo de 100 microamperes (μA) a uma tensão reversa de 5V; é crucial notar que esta é uma condição de teste e o dispositivo não se destina à operação contínua em polarização reversa.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

O dispositivo foi projetado para operar dentro de uma faixa de temperatura ambiente de -35°C a +85°C. A faixa de temperatura de armazenamento é idêntica. Essas classificações garantem funcionalidade tanto em ambientes severos quanto padrão. Perfis de temperatura de soldagem específicos são fornecidos para evitar danos durante a montagem: a soldagem por onda não deve exceder 260°C por no máximo 5 segundos medidos 1,6mm abaixo do plano de assentamento, enquanto a soldagem manual não deve exceder 295°C ±5°C por no máximo 3 segundos no mesmo ponto de referência.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa. Esta é uma prática comum de binning, na qual os LEDs de um lote de produção são classificados ("binned") com base na saída de luz medida. Isto garante que os clientes recebam displays com níveis de brilho consistentes. A especificação de uma relação de correspondência de intensidade máxima/mínima de 2:1 para os segmentos garante ainda mais a uniformidade visual dentro de um único dispositivo. Embora não detalhados explicitamente para comprimento de onda ou tensão direta neste documento, tais parâmetros são frequentemente controlados de forma rigorosa na fabricação para atender aos valores típicos e máximos/mínimos publicados.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a curvas típicas de características elétricas e ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos normalmente ilustrariam a relação entre a corrente direta e a intensidade luminosa (mostrando o aumento da saída de luz com a corrente), a relação entre a tensão direta e a corrente direta, e a variação da intensidade luminosa com a temperatura ambiente. Essas curvas são essenciais para que os projetistas otimizem as condições de acionamento para o brilho e eficiência desejados, mantendo-se dentro dos limites operacionais do dispositivo.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas e Tolerâncias

O dispositivo tem uma altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm). As dimensões do encapsulamento são fornecidas em um desenho com todas as medidas em milímetros. As tolerâncias padrão são de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Notas mecânicas adicionais incluem uma tolerância de deslocamento da ponta do pino de ±0,4 mm, limites para material estranho e contaminação por tinta na superfície do segmento, um limite para curvatura do refletor e um limite para bolhas dentro do material do segmento. Um diâmetro de furo de placa de circuito impresso (PCB) de 1,0 mm é recomendado para o melhor encaixe.

5.2 Configuração dos Pinos e Identificação de Polaridade

O dispositivo possui 10 pinos em uma configuração de encapsulamento duplo em linha. Apresenta uma arquitetura de cátodo comum, com um cátodo comum para cada dígito (Dígito 1 e Dígito 2). O diagrama de circuito interno mostra a interconexão dos ânodos dos segmentos (A, B, C, D, E, F, G) e pontos decimais (DP) para ambos os dígitos com os números de pino específicos. A tabela de conexão dos pinos mapeia claramente cada número de pino para sua função (ex.: Pino 1: Ânodo para G1,G2; Pino 4: Cátodo Comum para Dígito 2; Pino 7: Cátodo Comum para Dígito 1). Esta informação é crítica para o layout correto do PCB e a interface do sistema.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Como mencionado nas especificações térmicas, a adesão estrita aos limites de temperatura e tempo de soldagem é fundamental para evitar danos térmicos aos chips LED, ligações de fio ou ao encapsulamento plástico. O tamanho de furo de PCB recomendado (1,0 mm) deve ser usado para garantir o alinhamento mecânico adequado e a formação da junta de solda. Os projetistas devem seguir as precauções padrão contra ESD (descarga eletrostática) durante o manuseio. Para armazenamento, a faixa de temperatura especificada de -35°C a +85°C deve ser mantida em um ambiente seco.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display de dois dígitos é ideal para aplicações que requerem uma leitura numérica compacta de dois dígitos. Usos comuns incluem: multímetros digitais, contadores de frequência, displays de relógio (mostrando minutos ou segundos), controladores de temperatura, balanças de pequena escala, indicadores de nível de carga da bateria e displays de status de painéis de controle.

7.2 Considerações e Notas de Projeto

Ao integrar este display, vários fatores devem ser considerados.Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada ânodo de segmento ou linha de cátodo comum para definir o brilho desejado e garantir que a corrente direta contínua por segmento não exceda 25 mA (derating para temperatura). O valor pode ser calculado usando a tensão de alimentação, a tensão direta do LED (Vf ~2,6V) e a corrente alvo.Circuito de Acionamento:Um microcontrolador ou CI driver de display dedicado é necessário para multiplexar os dois dígitos. Isso envolve habilitar sequencialmente um cátodo comum por vez, enquanto apresenta os dados do segmento para aquele dígito, em uma frequência alta o suficiente para evitar cintilação visível (normalmente >60 Hz).Crosstalk (Interferência):A ficha técnica especifica uma especificação de crosstalk de ≤2,5%. Isto se refere à iluminação não intencional de um segmento no dígito não selecionado devido a vazamento ou acoplamento capacitivo. O timing de multiplexação e a força de acionamento adequados ajudam a minimizar este efeito.Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas deve ser considerado durante o projeto do invólucro mecânico para se alinhar com a linha de visão típica do usuário.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs GaP de cor única, o uso do material AlInGaP oferece brilho e eficiência superiores para emissão vermelha. A face cinza com segmentos brancos é uma escolha de design que aumenta o contraste em comparação com faces totalmente pretas ou cinzas, especialmente sob luz ambiente. A categorização por intensidade luminosa é um diferencial chave que fornece níveis de brilho previsíveis, o que nem sempre é garantido com displays não categorizados. O encapsulamento livre de chumbo garante conformidade com as regulamentações ambientais modernas (RoHS).

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Qual valor de resistor devo usar para acionar um segmento a 10 mA a partir de uma fonte de 5V?

R: Usando a Lei de Ohm: R = (Vfonte - Vf) / I. R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Um resistor padrão de 240Ω ou 220Ω seria apropriado.

P: Posso acionar este display com uma tensão constante sem limitação de corrente?

R: Não. LEDs são dispositivos acionados por corrente. Aplicar uma tensão constante próxima ou acima de Vf sem um resistor em série resultará em corrente excessiva, potencialmente excedendo a classificação absoluta máxima e destruindo o segmento.

P: O que significa "cátodo comum" para o meu projeto de circuito?

R: Em um display de cátodo comum, todos os cátodos (terminais negativos) dos LEDs para um dígito estão conectados internamente. Para iluminar um dígito, você deve conectar seu pino de cátodo comum ao terra (nível lógico baixo) e aplicar uma tensão positiva (através de um resistor limitador de corrente) ao ânodo do segmento que deseja acender. Isto é o oposto de um display de ânodo comum.

P: Como faço para acionar os pontos decimais?

R: O diagrama de circuito interno mostra os ânodos do ponto decimal (DP) para cada dígito. Estes são controlados de forma independente, assim como os segmentos principais (A-G). Para acender um ponto decimal, você deve acionar seu pino de ânodo correspondente enquanto o cátodo comum do seu dígito está ativo.

10. Caso Prático de Projeto e Uso

Considere projetar um contador simples de dois dígitos usando um microcontrolador. Os pinos de I/O do microcontrolador seriam conectados aos ânodos dos segmentos (A1/A2 até G1/G2, e DP1/DP2) através de resistores limitadores de corrente. Outros dois pinos de I/O seriam conectados aos dois pinos de cátodo comum (Cátodo do Dígito 1 e do Dígito 2). O firmware implementaria uma rotina de multiplexação: definir o padrão de segmentos para o Dígito 1 nas linhas de ânodo, habilitar (aterrar) o pino de cátodo do Dígito 1 por alguns milissegundos e depois desabilitá-lo. Em seguida, definir o padrão de segmentos para o Dígito 2, habilitar o pino de cátodo do Dígito 2 e repetir. O ciclo deve ser rápido o suficiente para aparecer como um número de dois dígitos estável para o olho humano. A corrente por segmento deve ser calculada com base no valor do resistor e no ciclo de trabalho da multiplexação para garantir que a dissipação média de potência permaneça dentro dos limites.

11. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção (a tensão direta Vf) é aplicada, elétrons e lacunas são injetados na região ativa onde se recombinam. Em um LED AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), este evento de recombinação libera energia na forma de fótons (luz) na faixa de comprimento de onda vermelho. A composição específica das camadas de AlInGaP determina a cor exata (comprimento de onda) da luz emitida. Cada segmento do display contém um ou mais desses minúsculos chips LED. O encapsulamento plástico serve para encapsular os chips, fornecer proteção mecânica e atuar como uma lente para moldar a saída de luz para uma visualização ideal.

12. Tendências e Desenvolvimentos Tecnológicos

Embora este dispositivo específico use a tecnologia AlInGaP para emissão vermelha, o mercado mais amplo de displays LED continua a evoluir. As tendências incluem o desenvolvimento de materiais com eficiência ainda maior, levando a um menor consumo de energia para o mesmo brilho. Há um impulso para maior densidade de pixels e capacidade de cor total em displays de múltiplos segmentos e matriz de pontos. A integração da eletrônica de acionamento diretamente no encapsulamento do display ("displays inteligentes") simplifica o projeto do sistema. Além disso, os avanços em materiais de encapsulamento visam melhorar o gerenciamento térmico, permitindo correntes de acionamento e brilho mais altos, e maior confiabilidade em uma faixa de temperatura mais ampla. O princípio fundamental da emissão de luz de estado sólido permanece, mas os níveis de desempenho e integração continuam a aumentar.