Folha de Dados do Display LED LTS-6980HR - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Tensão Direta 2,6V - Cor Vermelha - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-6980HR é um módulo de display LED numérico de sete segmentos de alto desempenho. A sua função principal é fornecer leituras numéricas claras e brilhantes numa variedade de equipamentos eletrónicos. A tecnologia central utiliza chips LED avançados, especificamente GaP epi em substrato de GaP e AlInGaP num substrato de GaAs não transparente, para alcançar a sua característica emissão vermelha de alta eficiência. O dispositivo apresenta face vermelha e segmentos vermelhos, garantindo excelente contraste e visibilidade.

1.1 Características e Vantagens Principais

O display foi concebido com várias características-chave que o tornam adequado para aplicações exigentes:

• Altura do Dígito de 0,56 Polegadas (14,22 mm):Fornece um tamanho de caráter facilmente legível à distância, tornando-o ideal para painéis de instrumentação, controlos industriais e eletrónica de consumo.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Os segmentos são concebidos para consistência visual, eliminando lacunas ou irregularidades que possam prejudicar a legibilidade.
• Baixo Requisito de Potência:Projetado para eficiência, permite a integração em dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética.
• Alto Brilho e Alto Contraste:A combinação da emissão vermelha brilhante com a face vermelha cria um display de alto contraste que permanece visível sob várias condições de iluminação ambiente.
• Ângulo de Visão Ampla:O design ótico garante que os caracteres exibidos permaneçam legíveis mesmo quando vistos de ângulos fora do eixo.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Como um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e tolerância a vibrações em comparação com outras tecnologias de display.
• Categorizado por Intensidade Luminosa:Os dispositivos são classificados de acordo com a sua saída de luz, permitindo aos projetistas selecionar unidades com brilho consistente para displays multi-dígitos.
• Pacote Sem Chumbo (Conformidade RoHS):Fabricado em conformidade com as regulamentações ambientais, tornando-o adequado para mercados globais.

1.2 Configuração do Dispositivo

O LTS-6980HR está configurado como um display de cátodo comum. Isto significa que os cátodos de todos os segmentos LED estão ligados internamente. O número de peça específico denota um display vermelho com ponto decimal à direita. Para acionar um display de cátodo comum, é tipicamente necessário ligar o(s) pino(s) do cátodo comum ao terra e aplicar uma tensão positiva (através de uma resistência limitadora de corrente) aos pinos de ânodo individuais correspondentes aos segmentos a iluminar.

2. Parâmetros Técnicos: Análise Objetiva Aprofundada

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos limites operacionais e características de desempenho do dispositivo. Compreender estes parâmetros é crítico para um design de circuito fiável e para garantir que o display opera dentro da sua vida útil especificada.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada em uso normal.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 75 mW. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação acelerada do chip LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:100 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Esta especificação é para pulsos de alta corrente breves usados em esquemas de multiplexagem, não para operação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente reduz linearmente a uma taxa de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima permitida seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 5,2 mA.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C. O dispositivo pode ser armazenado ou operado dentro desta gama completa.
• Condição de Soldadura:O dispositivo pode suportar soldadura por onda com o banho de solda a 1/16 de polegada (≈1,6mm) abaixo do plano de assentamento durante 3 segundos a 260°C. A temperatura do corpo do dispositivo em si não deve exceder a classificação de temperatura máxima durante a montagem.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C). Eles definem como o dispositivo se comportará num circuito corretamente projetado.

• Intensidade Luminosa Média (Iv):Varia de 800 µcd (mínimo) a 2400 µcd (típico) quando acionado com uma corrente direta (IF) de 10 mA. Esta é a medida primária de brilho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):Tipicamente 635 nm a IF=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica de saída é maior.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Tipicamente 40 nm. Isto indica a pureza espectral; uma largura a meia altura mais estreita significa uma luz mais monocromática (cor pura).
• Comprimento de Onda Dominante (λd):Tipicamente 623 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano que melhor corresponde à cor da luz.
• Tensão Direta por Segmento (VF):Varia de 2,0 V (mínimo) a 2,6 V (típico) a IF=20mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento pode fornecer tensão suficiente para alcançar a corrente desejada nesta gama. É notada uma tolerância de ±0,1V.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):Máximo de 100 µA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. Este parâmetro é apenas para fins de teste; o dispositivo não foi concebido para operação contínua em polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (Iv-m):Máximo de 2:1 entre segmentos a IF=10mA. Isto garante uniformidade no brilho em todos os segmentos de um único dígito.
• Diafonia:Especificada como ≤ 2,5%. Isto refere-se à iluminação indesejada de um segmento devido a fuga elétrica ou acoplamento ótico quando um segmento adjacente é acionado.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

A folha de dados indica que os dispositivos sãocategorizados por intensidade luminosa. Isto é uma consideração crítica de controlo de qualidade e design. Na fabricação de LEDs, existem variações naturais na saída. Para garantir consistência nos produtos finais, os LEDs são testados e classificados em diferentes "classes" (bins) com base em parâmetros específicos.

Para o LTS-6980HR, o critério de classificação primário é a intensidade luminosa (Iv). Ao projetar uma aplicação que utiliza dois ou mais destes displays em conjunto (por exemplo, um contador multi-dígitos), éaltamente recomendado selecionar displays da mesma classe de intensidade. Usar displays de classes diferentes pode resultar em diferenças notáveis de brilho entre dígitos, levando a uma aparência irregular e pouco profissional. Os projetistas devem consultar o seu fornecedor para especificar os requisitos de classe para as suas encomendas, de modo a evitar este problema de "brilho irregular", conforme alertado nas notas de aplicação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

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

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva não linear mostra a relação entre a tensão aplicada ao LED e a corrente resultante. É essencial para selecionar o valor apropriado da resistência limitadora de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L):Isto mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. Geralmente é linear numa gama, mas satura a correntes altas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Destaca a importância da gestão térmica, especialmente quando operando a correntes altas ou em ambientes quentes.
• Distribuição Espectral de Potência:Um gráfico que mostra a potência óptica relativa emitida ao longo do espectro de comprimentos de onda, centrada nos comprimentos de onda dominante e de pico.

Estas curvas permitem aos projetistas prever o desempenho em condições não padrão (correntes, temperaturas diferentes) e otimizar o seu design para eficiência e longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias do Pacote

O display tem uma pegada física definida. As notas dimensionais-chave incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros.
• A tolerância geral é de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de desvio da ponta do pino é de ±0,4 mm.
• Existem controlos de qualidade específicos para a face do display: material estranho num segmento deve ser ≤10 mils, contaminação de tinta na superfície ≤20 mils, e bolhas dentro de um segmento ≤10 mils.
• A curvatura do refletor deve ser ≤ 1% do seu comprimento.
• É recomendado um diâmetro de furo de placa de circuito impresso (PCB) de 1,0 mm para os pinos.

5.2 Configuração dos Pinos e Diagrama de Circuito

O dispositivo tem uma configuração padrão de 10 pinos em fila única. O diagrama de circuito interno mostra uma arquitetura de cátodo comum. A atribuição dos pinos é a seguinte:

• Pino 1: Ânodo para o segmento E
• Pino 2: Ânodo para o segmento D
• Pino 3: Cátodo Comum 1
• Pino 4: Ânodo para o segmento C
• Pino 5: Ânodo para o Ponto Decimal à Direita (R.D.P.)
• Pino 6: Ânodo para o segmento B
• Pino 7: Ânodo para o segmento A
• Pino 8: Cátodo Comum 2
• Pino 9: Ânodo para o segmento F
• Pino 10: Ânodo para o segmento G

Ambos os pinos de cátodo comum (3 e 8) estão ligados internamente. Ligar um ou ambos ao terra ativará o display.

6. Diretrizes de Soldadura, Montagem e Armazenamento

6.1 Soldadura e Montagem

A condição máxima de reflow de soldadura é especificada. Durante a montagem:

• Evite usar ferramentas ou métodos inadequados que apliquem força anormal ao corpo do display, pois isso pode causar danos físicos.
• Se um filme decorativo ou sobreposição for aplicado à superfície do display usando adesivo sensível à pressão, não é recomendado deixar esse lado do filme em contacto próximo com o painel frontal ou tampa. A força externa pode fazer com que o filme se desloque da sua posição original.

6.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é essencial para prevenir degradação, particularmente oxidação dos pinos.

• Armazenamento Padrão (na embalagem original):Temperatura: 5°C a 30°C. Humidade: Abaixo de 60% RH.
• Se estas condições não forem cumpridas, pode ocorrer oxidação dos pinos, exigindo re-chapeamento antes do uso. O armazenamento de longo prazo de grandes inventários é desencorajado.
• Se o saco de barreira à humidade for aberto por mais de 6 meses, é recomendado cozer os dispositivos a 60°C durante 48 horas e completar a montagem dentro de uma semana.

7. Recomendações de Aplicação e Considerações de Design

O LTS-6980HR destina-se a equipamentos eletrónicos comuns em aplicações de escritório, comunicação e domésticas. Para aplicações que requerem fiabilidade excecional onde a falha pode comprometer a segurança (aviação, médicas, etc.), é aconselhada consulta específica.

7.1 Melhores Práticas de Design de Circuito

• Aderir às Especificações Máximas Absolutas:O design do circuito deve respeitar estritamente os limites de corrente, potência e temperatura.
• Prevenir Sobrecarga (Over-Driving):Corrente excessiva ou alta temperatura operacional causará degradação severa da saída de luz ou falha prematura.
• Proteger Contra Tensão Reversa e Transitórios:O circuito de acionamento deve incluir proteção (por exemplo, díodos) para prevenir danos por tensões reversas ou picos de tensão durante o arranque/desligamento.
• Usar Acionamento por Corrente Constante:Este é o método recomendado para garantir intensidade luminosa e cor consistentes, independentemente das variações na tensão direta.
• Considerar a Gama de Tensão Direta:O circuito deve ser projetado para fornecer a corrente de acionamento pretendida mesmo quando o VF do LED estiver no valor máximo especificado (2,6V típico + tolerância).
• Derating Térmico:A corrente operacional escolhida deve ser segura para a temperatura ambiente máxima esperada, considerando o fator de derating de corrente de 0,33 mA/°C.
• Evitar Polarização Reversa:Mesmo pequenas polarizações reversas podem causar migração de metal dentro do chip LED, aumentando a corrente de fuga ou causando um curto-circuito.
• Gerir Condições Ambientais:Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes de alta humidade para prevenir a formação de condensação no display.

7.2 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é bem adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem indicação numérica clara e fiável, incluindo mas não limitado a:

• Equipamentos de teste e medição (multímetros, contadores de frequência)
• Painéis de controlo industrial e temporizadores de processo
• Eletrodomésticos de consumo (micro-ondas, fornos, equipamentos de áudio)
• Terminais de ponto de venda e calculadoras
• Medidores e displays automotivos do mercado de reposição

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com peças concorrentes específicas não seja fornecida na folha de dados, as especificações do LTS-6980HR posicionam-no de forma competitiva. Os seus principais diferenciadores provavelmente incluem:

• Tecnologia de Material:O uso das tecnologias de chip GaP e AlInGaP pode oferecer um equilíbrio de desempenho, potencialmente fornecendo boa eficiência e um ponto de cor vermelha desejável.
• Alto Brilho e Contraste:A gama de intensidade luminosa especificada (até 2400 µcd @10mA) e o design vermelho sobre vermelho visam aplicações que requerem excelente visibilidade.
• Construção Robusta e Especificações:Especificações detalhadas para potência, derating de corrente e tolerância ambiental sugerem um design focado na fiabilidade.
• Orientação de Aplicação Abrangente:A inclusão de advertências detalhadas e diretrizes de armazenamento auxilia os projetistas na implementação correta do dispositivo, potencialmente reduzindo falhas no campo.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é a diferença entre o Comprimento de Onda de Pico (635nm) e o Comprimento de Onda Dominante (623nm)?

R1: O comprimento de onda de pico é onde a potência óptica é fisicamente mais alta. O comprimento de onda dominante é um valor calculado baseado na perceção de cor humana (padrão CIE) que melhor representa a cor que vemos. É comum que eles difiram ligeiramente.

P2: Posso acionar este display diretamente com um pino de microcontrolador de 5V?

R2: Não. Deve usar uma resistência limitadora de corrente em série com cada ânodo de segmento. O valor depende da sua tensão de alimentação (por exemplo, 5V), da tensão direta do LED (~2,0-2,6V) e da sua corrente direta desejada (por exemplo, 10-20mA). Por exemplo, a 5V, Vf de 2,3V e 15mA: R = (5V - 2,3V) / 0,015A ≈ 180 Ω.

P3: Por que existem dois pinos de cátodo comum (3 e 8)?

R3: Eles estão ligados internamente. Este design permite um roteamento de layout de PCB mais flexível ou pode ser usado para dividir a corrente de terra se acionar todos os segmentos de uma vez com alta corrente, potencialmente melhorando o desempenho.

P4: O que significa "Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa ≤ 2:1"?

R4: Significa que, dentro de um único dispositivo, o segmento mais brilhante não será mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais fraco quando acionado nas mesmas condições. Isto garante uniformidade.

P5: Quão crítica é a especificação de humidade de armazenamento?

R5: Muito crítica para armazenamento de longo prazo. A exposição a alta humidade pode levar à oxidação dos pinos estanhados, resultando em má soldabilidade. Seguir as recomendações de armazenamento e cozedura é essencial para uma montagem fiável.

10. Estudo de Caso de Design e Utilização

Cenário: Projetando um Display de Voltímetro de 4 Dígitos.

Um projetista está a criar um voltímetro digital de bancada. Eles selecionam quatro displays LTS-6980HR. Os passos-chave de design baseados nesta folha de dados incluiriam:

1. Método de Acionamento:Para minimizar os pinos I/O do microcontrolador, eles escolhem multiplexagem. Eles ligam todos os ânodos de segmento correspondentes (A, B, C...) dos quatro displays em conjunto. Os pinos de cátodo comum de cada display são ligados a um transístor separado controlado pelo MCU.
2. Cálculo da Corrente:Para boa visibilidade, eles visam 15mA por segmento. Usando o Vf máximo de 2,6V e uma alimentação de 5V, eles calculam a resistência limitadora de corrente no pior caso: R_min = (5V - 2,6V) / 0,015A ≈ 160 Ω. Eles escolhem uma resistência padrão de 150 Ω, sabendo que a corrente real variará ligeiramente com o Vf.
3. Verificação da Corrente de Pico:Num design multiplexado, cada dígito está ligado apenas 1/4 do tempo (ciclo de trabalho de 25%). Para alcançar umacorrentemédia de 15mA, acorrentede pico durante o seu tempo de LIGADO deve ser 15mA / 0,25 = 60mA. Eles devem verificar se este pulso de 60mA está dentro da especificação de corrente de pico de 100mA e que o ciclo de trabalho é ≤10% se se aproximar de 100mA.
4. Consideração Térmica:Espera-se que o invólucro atinja no máximo 50°C. A corrente contínua deratada por segmento é: 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) ≈ 16,75 mA. A sua corrente de design de 15mA (média) é segura.
5. Aquisição:Eles especificam ao seu fornecedor que todos os quatro displays devem ser da mesma classe de intensidade luminosa para garantir brilho uniforme na leitura.
6. Layout do PCB:Eles usam os furos recomendados de 1,0mm para os pinos e garantem que o layout não coloque stress mecânico no corpo do display.

11. Princípio de Funcionamento

O LTS-6980HR opera no princípio fundamental da eletroluminescência em materiais semicondutores. Quando uma tensão direta suficiente é aplicada através da junção p-n de um chip LED (excedendo a sua tensão de bandgap), os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões (luz). A cor específica (comprimento de onda) da luz emitida é determinada pela energia de bandgap do material semicondutor. Neste dispositivo, são usados materiais GaP e AlInGaP para produzir luz vermelha. Os sete segmentos são LEDs individuais dispostos num padrão de oito. Ao aplicar seletivamente corrente a diferentes combinações destes segmentos, podem ser formados os numerais 0-9 e algumas letras.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

O LTS-6980HR representa uma tecnologia de display segmentado madura e fiável. No contexto mais amplo das tendências da tecnologia de display:

• Vantagem de Estado Sólido:Os displays LED continuam a ter vantagens em ambientes que requerem robustez, operação em ampla gama de temperaturas e longa vida, em comparação com LCDs ou VFDs.
• Evolução do Material:O uso de AlInGaP representa um avanço em relação aos LEDs mais antigos de GaAsP, oferecendo maior eficiência e melhor estabilidade de cor.
• Nicho de Mercado:Embora OLEDs de matriz de pontos e LCDs ofereçam maior flexibilidade para gráficos e alfanuméricos, os displays LED de 7 segmentos permanecem a escolha ideal para leituras numéricas dedicadas devido à sua simplicidade, alto brilho, baixo custo e excelente legibilidade sob luz solar direta ou condições escuras.
• Tendências de Integração:Existe uma tendência para versões de dispositivo de montagem em superfície (SMD) de tais displays para montagem automatizada. O design de orifício passante do LTS-6980HR é adequado para aplicações onde a montagem ou reparação manual é comum, ou onde é necessário maior manuseamento de potência.
• Integração do Driver:Os designs modernos frequentemente emparelham displays discretos como este com circuitos integrados de driver LED dedicados que lidam com multiplexagem, regulação de corrente e interface, simplificando o software e o hardware do microcontrolador.