Folha de Dados do Display de LED LTD-5307AG - Dígito de 0,56 Polegadas (14,22mm) - Segmento Verde - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTD-5307AG é um módulo de display LED de 7 segmentos, de alto desempenho e dígito único. A sua função principal é fornecer uma saída numérica ou alfanumérica limitada, clara e brilhante, em dispositivos eletrónicos. As principais áreas de aplicação incluem painéis de instrumentação, displays de eletrónica de consumo, leituras de controlo industrial e equipamentos de teste onde é necessário um indicador numérico compacto, fiável e de fácil leitura.

O posicionamento chave do dispositivo reside no seu equilíbrio entre tamanho, legibilidade e eficiência energética. Foi concebido para engenheiros e desenvolvedores de produtos que necessitam de um componente de display fiável que se integre perfeitamente em circuitos digitais sem exigir eletrónica de acionamento complexa, graças à sua configuração direta de cátodo comum.

2. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. O dispositivo utiliza chips de LED de Fosfeto de Gálio (GaP) num substrato transparente de GaP, uma tecnologia comprovada para produzir emissão de luz verde eficiente.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 800 μcd (mín.) a 2400 μcd (típ.) quando acionado com uma corrente direta (I_F) de 10mA. Este parâmetro define o brilho percebido. O valor típico de 2400 μcd indica um display brilhante adequado para ambientes bem iluminados.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):565 nm. Este é o comprimento de onda no qual o LED emite a maior potência óptica, situando-o firmemente na região verde do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):569 nm. Este comprimento de onda corresponde à cor percebida da luz pelo olho humano, que é um verde ligeiramente amarelado.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):30 nm. Este valor indica a pureza espectral ou largura de banda da luz emitida. Um valor de 30 nm é típico para LEDs verdes padrão de GaP, resultando numa cor verde saturada.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Máximo 2:1. Esta especificação crítica garante uniformidade visual em todo o display. Significa que o brilho do segmento mais fraco não será inferior a metade do brilho do segmento mais brilhante nas mesmas condições de acionamento, prevenindo aparência irregular.

2.2 Características Elétricas

Os parâmetros elétricos definem a interface entre o display e o circuito de acionamento.

• Tensão Direta por Segmento (V_F):Tipicamente 2,6V, com um máximo de 2,6V a I_F=20mA. Este é um parâmetro crucial para projetar o valor do resistor limitador de corrente em série com cada segmento. Usando uma fonte de alimentação lógica padrão de 5V, um valor típico do resistor limitador seria (5V - 2,6V) / 0,02A = 120Ω.
• Corrente Direta Contínua por Segmento (I_F):25 mA máximo. Exceder esta corrente degradará a vida útil e a saída luminosa do LED. A folha de dados fornece um fator de derating linear de 0,28 mA/°C acima dos 25°C de temperatura ambiente, significando que a corrente máxima permitida diminui à medida que a temperatura aumenta.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:100 mA máximo, mas apenas em condições pulsadas (largura de pulso de 0,1ms, ciclo de trabalho de 1/10). Isto permite um sobreacionamento breve para alcançar brilho instantâneo mais elevado em aplicações multiplexadas.
• Tensão Reversa por Segmento (V_R):5V máximo. Aplicar uma tensão reversa superior pode causar falha imediata e catastrófica da junção do LED.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA máximo a V_R=5V. Esta é a corrente de fuga quando o LED está polarizado inversamente.

2.3 Valores Máximos Absolutos e Considerações Térmicas

Estes valores definem os limites operacionais além dos quais pode ocorrer dano permanente. Não são para operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:75 mW. Isto é calculado como V_F* I_F. Na V_Ftípica de 2,6V, a corrente contínua máxima é aproximadamente 75mW / 2,6V ≈ 28,8 mA, o que está alinhado com a classificação de corrente contínua de 25mA.
• Intervalo de Temperatura de Operação:-35°C a +105°C. Esta ampla gama torna o dispositivo adequado para aplicações em ambientes severos, desde congeladores industriais até compartimentos de motores automóveis.
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldadura:O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos num ponto a 1/16 de polegada (≈1,6mm) abaixo do plano de assentamento. Esta é uma especificação padrão para processos de soldadura por onda ou reflow.

3. Sistema de Categorização e Binning

A folha de dados afirma explicitamente que os dispositivos são "Categorizados por Intensidade Luminosa". Isto indica um processo de binning na produção. Embora códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste excerto, a categorização típica para tais displays envolve agrupar unidades com base na sua intensidade luminosa medida numa corrente de teste padrão (ex.: 10mA). Isto garante que os projetistas possam selecionar displays com níveis de brilho consistentes para os seus produtos, ou usar displays do mesmo bin de intensidade num único produto para manter uma aparência uniforme entre múltiplos dígitos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir o seu conteúdo e significado padrão com base nos parâmetros listados:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Este gráfico mostraria a relação exponencial típica de um díodo. É essencial para compreender a queda de tensão no LED em várias correntes operacionais, crucial para um projeto preciso do acionador.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Esta curva mostra como o brilho aumenta com a corrente. É tipicamente linear numa gama antes da eficiência cair em correntes muito elevadas devido a efeitos térmicos.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico demonstraria a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta. A eficiência do LED diminui com o aumento da temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico a 565nm e a largura a meia altura de 30nm, confirmando as características da cor verde.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O dispositivo apresenta uma altura de dígito de 0,56 polegadas, o que corresponde a 14,22 milímetros. Este é um tamanho padrão que oferece um bom equilíbrio entre legibilidade e consumo de espaço na placa. O desenho das dimensões da embalagem (referenciado mas não detalhado no texto) mostraria tipicamente o comprimento, largura e altura total do módulo, as dimensões do dígito e segmentos, e o espaçamento dos terminais. Todas as dimensões têm uma tolerância padrão de ±0,25mm salvo indicação em contrário.

5.2 Configuração dos Terminais e Circuito Interno

O LTD-5307AG é um display de dois dígitos, de cátodo comum, num único encapsulamento. A tabela de ligação dos terminais é fornecida:

• Configuração:Cátodo Comum. Isto significa que todos os cátodos (terminais negativos) para os segmentos de cada dígito estão ligados internamente. Para iluminar um segmento, o seu terminal de ânodo correspondente deve ser acionado em nível alto (através de um resistor limitador de corrente) enquanto o terminal de cátodo comum do seu dígito é colocado em nível baixo.
• Pinagem:O dispositivo de 18 terminais tem uma atribuição específica para os ânodos dos segmentos A-G e ponto decimal (D.P.) para dois dígitos (Dígito 1 e Dígito 2), juntamente com os seus respetivos terminais de cátodo comum (terminais 13 e 14). Os terminais 1, 2, 16, 17, 18 estão marcados como "Sem Ligação" (N.C.).
• Diagrama do Circuito Interno:Referenciado na folha de dados, representaria visualmente a interligação dos 14 segmentos de LED (7 por dígito) e dos dois nós de cátodo comum, esclarecendo o layout elétrico.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

Com base nos valores máximos absolutos:

• Soldadura:O dispositivo é compatível com processos padrão de montagem de PCB. A especificação crítica é 260°C durante 3 segundos a 1,6mm abaixo do corpo. Para soldadura por reflow, um perfil padrão sem chumbo com temperatura de pico em torno de 260°C é aceitável, desde que o tempo acima do líquido seja controlado.
• Manuseamento:Devem ser observadas precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) durante o manuseamento e montagem, pois os chips de LED são sensíveis à eletricidade estática.
• Limpeza:Se for necessária limpeza após a soldadura, utilizar métodos e solventes compatíveis com o encapsulamento plástico e enchimento epóxi do dispositivo.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

A configuração de cátodo comum é diretamente compatível com pinos de I/O padrão de microcontroladores ou CIs decodificadores/acionadores (como o registo de deslocamento 74HC595 ou chips dedicados de acionamento de LED). Um circuito de acionamento típico envolve:

1. Ligar cada ânodo de segmento a uma tensão de alimentação positiva (ex.: 3,3V ou 5V) através de um resistor limitador de corrente individual.
2. Ligar os terminais de cátodo comum ao terra através de um interruptor do lado baixo (ex.: um transistor NPN ou um MOSFET). O interruptor é controlado por um microcontrolador para selecionar qual dígito está ativo.
3. Para multiplexagem de dois dígitos, o microcontrolador alterna rapidamente entre ativar o Dígito 1 e o Dígito 2 enquanto atualiza os padrões de segmentos em conformidade. Isto reduz significativamente o número de pinos de I/O necessários.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilizar sempre resistências em série para cada ânodo de segmento. O valor da resistência é calculado como R = (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Para uma alimentação de 5V, V_F=2,6V, e I_F=10mA: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240Ω. Uma resistência padrão de 220Ω ou 270Ω seria apropriada.
• Frequência de Multiplexagem:Ao multiplexar múltiplos dígitos, usar uma taxa de atualização suficientemente alta para evitar cintilação visível, tipicamente acima de 60 Hz por dígito. Para dois dígitos, recomenda-se uma frequência de ciclo >120 Hz.
• Gestão de Calor:Embora a dissipação de potência seja baixa, garantir ventilação adequada se múltiplos displays forem usados num espaço confinado, especialmente perto do limite superior do intervalo de temperatura de operação.
• Ângulo de Visão:A folha de dados destaca um "Amplo Ângulo de Visão". Isto deve ser considerado durante o projeto mecânico para garantir que o display está orientado corretamente para o utilizador final.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Possivelmente, mas deve verificar a tensão direta. A V_Ftípica é 2,6V. Um pino de 3,3V pode fornecer apenas 3,3V - 2,6V = 0,7V através do resistor limitador de corrente, limitando a corrente máxima e, portanto, o brilho. É geralmente mais seguro usar um circuito acionador ou uma tensão de alimentação mais elevada para o lado do ânodo.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico (565nm) é o pico físico do espectro de luz emitida. O comprimento de onda dominante (569nm) é o comprimento de onda único da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor que a saída do LED para o olho humano. O comprimento de onda dominante é mais relevante para a perceção de cor.

P: Como consigo brilho uniforme em todos os segmentos?

R: Utilizar valores idênticos de resistência limitadora de corrente para todos os segmentos. A taxa de correspondência de intensidade luminosa incorporada (máx. 2:1) garante que, mesmo com correntes de acionamento idênticas, os segmentos não variarão em brilho por mais do que um fator de dois. Para aplicações críticas, selecionar displays do mesmo bin de intensidade.

9. Princípio de Funcionamento

O LTD-5307AG opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção P-N de semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo (aproximadamente 2,1-2,6V para este dispositivo de GaP) é aplicada, os eletrões do material tipo N recombinam-se com as lacunas do material tipo P na região de depleção. Nos LEDs de Fosfeto de Gálio (GaP), este evento de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz) com um comprimento de onda correspondente à energia da banda proibida do material, que está na região verde do espectro. O substrato transparente de GaP permite que mais desta luz gerada internamente escape, contribuindo para uma maior eficiência. Os segmentos específicos são iluminados aplicando seletivamente polarização direta ao ânodo do segmento desejado enquanto se coloca o cátodo comum do dígito correspondente ao terra.

10. Contexto Tecnológico e Tendências

O LTD-5307AG representa uma tecnologia madura e fiável baseada em material GaP. Embora tecnologias de display mais recentes, como OLEDs, micro-LEDs e LEDs de alta eficiência baseados em InGaN, ofereçam vantagens em termos de gama de cores, eficiência e resolução para gráficos complexos, os tradicionais displays LED de 7 segmentos como este permanecem altamente relevantes. As suas vantagens incluem extrema simplicidade de controlo, fiabilidade e longevidade muito elevadas, excelente brilho e contraste, amplo intervalo de temperatura de operação e baixo custo. São a escolha ideal para aplicações onde apenas informação numérica ou alfanumérica simples precisa de ser exibida de forma clara e fiável sob várias condições ambientais, como em controlos industriais, dispositivos médicos, painéis de instrumentos automóveis (para funções secundárias) e eletrodomésticos. A tendência neste segmento é para maior eficiência (mais saída de luz por mA), tensões diretas mais baixas para maior compatibilidade com a lógica moderna de baixa tensão e, potencialmente, tamanhos de encapsulamento mais pequenos mantendo ou melhorando a legibilidade.