Ficha Técnica de Display de Sete Segmentos Laranja-Avermelhado 7.62mm - Dimensões 19.0x13.2x8.0mm - Tensão Direta 2.0V - Potência 60mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações técnicas de um display alfanumérico de sete segmentos com altura de dígito de 7,62 mm (0,3 polegadas). O dispositivo é projetado para montagem em furo passante (THT) e utiliza tecnologia de chip AlGaInP para emitir uma luz laranja-avermelhada. Apresenta segmentos emissores de luz branca contra uma superfície de fundo cinza, o que melhora o contraste e a legibilidade, especialmente em condições de iluminação ambiente intensa. O produto é categorizado por intensidade luminosa e está em conformidade com os padrões ambientais sem chumbo e RoHS, tornando-o adequado para uma ampla gama de aplicações eletrónicas que requerem leituras numéricas ou alfanuméricas limitadas confiáveis.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display incluem a sua adesão a uma pegada padrão industrial, garantindo compatibilidade com layouts de PCB e soquetes existentes projetados para este tamanho comum. O seu baixo consumo de energia é um benefício chave para dispositivos alimentados por bateria ou energeticamente eficientes. A resina de superfície cinza melhora significativamente o contraste ao reduzir a luz ambiente refletida, fazendo com que os segmentos iluminados se destaquem com mais clareza. O dispositivo é direcionado principalmente para aplicações que requerem displays numéricos duráveis, legíveis e de custo-benefício, como eletrodomésticos de consumo, painéis de instrumentos industriais e vários sistemas de leitura digital.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

As secções seguintes fornecem uma análise detalhada e objetiva das especificações elétricas, óticas e térmicas do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida e deve ser evitada num projeto confiável.

• Tensão Reversa (V_R):5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25mA. Esta é a corrente DC máxima recomendada para operação contínua.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho ≤ 10%, frequência ≤ 1kHz) e não deve ser usado para polarização DC.
• Dissipação de Potência (P_d):60mW. Esta é a potência máxima que o encapsulamento pode dissipar a uma temperatura ambiente (T_a) de 25°C. A curva de derating de potência deve ser consultada para temperaturas mais altas.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro desta faixa de temperatura ambiente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C por um tempo máximo de 5 segundos, o que é típico para processos de soldadura por onda ou manual.

2.2 Características Eletro-Óticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente padrão de 25°C e definem o desempenho do dispositivo em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (I_v):O valor típico é de 17,6 mcd por segmento quando alimentado por uma corrente direta (I_F) de 10mA. O valor mínimo especificado é de 7,8 mcd. Aplica-se uma tolerância de ±10% à intensidade luminosa. Os projetistas devem usar o valor mínimo para cálculos de brilho no pior caso.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):621 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):615 nm (típico). Este comprimento de onda descreve a cor percebida da luz e é mais relevante para a visão humana do que o comprimento de onda de pico.
• Largura de Banda do Espectro de Radiação (Δλ):18 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; uma largura de banda menor significa uma cor mais monocromática.
• Tensão Direta (V_F):2,0V típico, 2,4V máximo a I_F=20mA. A tolerância é de ±0,1V. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 100 µA a V_R=5V. Esta é a corrente de fuga quando o dispositivo está polarizado reversamente.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que os dispositivos são "Categorizados por intensidade luminosa". Isto implica um processo de binning ou triagem pós-fabricação.

• Binning por Intensidade Luminosa:O critério principal de binning é a intensidade luminosa (I_v). Os dispositivos são testados e agrupados em faixas de intensidade específicas ou códigos "CAT" (conforme referenciado na etiqueta de embalagem). Isto garante consistência no brilho dentro de um único lote de produção ou encomenda. Os projetistas que especificam esta peça devem estar cientes de que o brilho pode variar entre diferentes códigos CAT.
• Cor/Comprimento de Onda:Embora não mencionado explicitamente como um parâmetro de binning, são fornecidos os valores típicos para o comprimento de onda de pico (621nm) e dominante (615nm). Para a maioria das aplicações que usam AlGaInP para laranja-avermelhado, a variação de cor é tipicamente pequena, mas aplicações críticas de correspondência de cores devem verificar com o fornecedor.
• Tensão Direta:A tolerância especificada é de ±0,1V, que é relativamente apertada. Embora não seja necessariamente um bin formal, esta tolerância apertada simplifica o projeto do driver ao reduzir a variação na queda de tensão no display.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece curvas características típicas que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

4.1 Distribuição Espectral

A curva de saída espectral mostra um pico de emissão característico em torno de 621 nm, confirmando a cor laranja-avermelhada. A largura de banda de 18nm indica uma cor razoavelmente saturada. A forma da curva é típica para materiais AlGaInP.

4.2 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva ilustra a relação não linear entre corrente e tensão. Mostra que para uma determinada corrente direta (por exemplo, 20mA), a tensão direta será tipicamente em torno de 2,0V. A inclinação da curva representa a resistência dinâmica da junção LED. Os projetistas usam isto para calcular a tensão de alimentação necessária e o valor do resistor em série para uma regulação de corrente adequada.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para um projeto confiável. Mostra como a corrente direta contínua máxima permitida deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Na temperatura máxima de operação de 85°C, a corrente contínua permitida é significativamente menor do que a classificação absoluta máxima de 25mA a 25°C. Ignorar este derating pode levar à depreciação acelerada do lúmen, desvio de cor e falha catastrófica devido ao sobreaquecimento.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O display tem uma pegada padrão DIP (Dual In-line Package). As dimensões principais do desenho incluem:

• Altura Total: 8,0 mm (máx.)
• Largura do Corpo: 13,2 mm (nominal)
• Comprimento do Corpo: 19,0 mm (nominal)
• Altura do Dígito: 7,62 mm (0,3 polegadas)
• Espaçamento dos Terminais (Pinos): 2,54 mm (0,1 polegada) grelha padrão.
• Diâmetro do Terminal: 0,5 mm (típico)

As tolerâncias são de ±0,25mm salvo indicação em contrário. Estas dimensões são vitais para o layout da PCB, garantindo um encaixe adequado no orifício de montagem e o espaçamento correto para a soldadura por onda.

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O diagrama de circuito interno mostra uma configuração de cátodo comum para os sete segmentos. Isto significa que todos os LEDs dos segmentos compartilham uma conexão negativa comum (cátodo). Os ânodos individuais para os segmentos de a a g estão em pinos separados. O pino do cátodo comum deve ser conectado ao terra (ou ao potencial de tensão mais baixo) no circuito. O diagrama de pinagem deve ser consultado durante o projeto da PCB para encaminhar corretamente os sinais para cada segmento. Uma conexão incorreta resultará em segmentos não iluminando ou números/caracteres incorretos sendo exibidos.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

• Soldadura:A temperatura máxima absoluta de soldadura é de 260°C por até 5 segundos. Isto é adequado para soldadura manual com ferro ou processos de soldadura por onda. Deve-se ter cuidado para evitar exposição prolongada ao calor para evitar danos ao encapsulamento plástico e às ligações internas.
• Precauções contra ESD (Descarga Eletrostática):Os chips LED são sensíveis à ESD. As precauções de manuseio recomendadas incluem o uso de pulseiras aterradas, estações de trabalho antiestáticas com tapetes condutores e aterramento adequado de todos os equipamentos. Materiais isolantes devem ser tratados com ionizadores ou mantidos numa humidade controlada para dissipar a carga.
• Limpeza:Embora não especificado, podem ser utilizados processos padrão de limpeza de PCB compatíveis com encapsulamentos de resina epóxi. Consulte o fabricante para compatibilidade química específica.
• Armazenamento:Os dispositivos devem ser armazenados dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada (-40°C a +100°C) num ambiente de baixa humidade e antiestático.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

• Formato de Embalagem:Os dispositivos são embalados em tubos, depois em caixas e finalmente em cartões. A embalagem específica é de 26 peças por tubo, 88 tubos por caixa e 4 caixas por cartão, totalizando 9.152 peças por cartão.
• Informações da Etiqueta:A etiqueta de embalagem inclui informações críticas para rastreabilidade e identificação:
  • CPN: Número da Peça do Cliente
  • P/N: Número da Peça do Fabricante (por exemplo, ELS-321USOWA/S530-A4)
  • QTY: Quantidade na embalagem
  • CAT: Classificação de Intensidade Luminosa (o código de bin)
  • LOT No.: Número do lote de fabricação para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Sendo um display de cátodo comum, é tipicamente acionado por um microcontrolador ou um CI driver de display dedicado (por exemplo, registo de deslocamento 74HC595, MAX7219). Cada ânodo de segmento é conectado à saída do driver através de um resistor limitador de corrente. O valor deste resistor (R_série) é calculado usando a Lei de Ohm: R_série= (V_{alimentação}- V_F) / I_F. Usando o V_Fmáximo (2,4V) para um projeto robusto, e uma I_Fdesejada de 10mA com uma alimentação de 5V: R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260 Ω. Um resistor padrão de 270 Ω seria apropriado. O(s) pino(s) do cátodo comum são comutados para terra pelo controlador para ativar o dígito.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Use sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante. Conectar diretamente a uma fonte de tensão destruirá o LED devido à corrente excessiva.
• Multiplexagem:Para displays de múltiplos dígitos, a multiplexagem é comum para economizar pinos de I/O. Garanta que a corrente de pico em projetos multiplexados não exceda a classificação I_FP(60mA) e que a corrente média ao longo do tempo respeite o derating de I_Fpara o ciclo de trabalho utilizado.
• Ângulo de Visão:O fundo cinza melhora o contraste, mas pode afetar ligeiramente o ângulo de visão em comparação com um fundo preto. Considere a posição de visualização pretendida do produto final.
• Gestão Térmica:Em ambientes de alta temperatura ambiente ou quando acionado próximo da corrente máxima, garanta ventilação adequada ao redor do display para evitar que a temperatura da junção exceda os limites seguros.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas ou displays menores, este dispositivo oferece vantagens específicas:

• vs. Displays Incandescentes ou VFD:Consumo de energia muito menor, vida útil mais longa, maior resistência a choques/vibrações e operação mais fria.
• vs. Displays LED Menores (por exemplo, dígito de 5mm ou 3mm):A altura do dígito de 7,62mm oferece legibilidade superior à distância, tornando-o adequado para medidores de painel e eletrodomésticos onde o utilizador pode não estar próximo.
• vs. Displays LCD:Os LEDs são autoiluminados, proporcionando excelente visibilidade em condições de pouca luz sem retroiluminação. Também têm uma faixa de temperatura de operação muito mais ampla e tempo de resposta mais rápido.
• Diferencial Principal:A combinação do tamanho padrão industrial de 7,62mm, a superfície cinza que melhora o contraste e a tecnologia AlGaInP confiável para emissão laranja-avermelhada posiciona este display como uma escolha robusta, legível e energeticamente eficiente para leituras numéricas industriais e de consumo.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

10.1 Posso acionar este display com 20mA continuamente?

Sim, mas com cautela. A corrente contínua máxima absoluta é de 25mA a 25°C ambiente. Acionar a 20mA está dentro das especificações, mas vocêdeveconsultar a curva de derating da corrente direta se a temperatura ambiente for esperada subir. A 85°C, a corrente contínua máxima permitida é significativamente menor. Para uma operação de longo prazo confiável, acionar a 10-15mA é frequentemente uma prática mais segura que também prolonga a vida útil operacional.

10.2 Por que a tensão direta típica (2,0V) é menor do que a de alguns LEDs brancos ou azuis?

A tensão direta é determinada principalmente pela energia da banda proibida do material semicondutor. O AlGaInP, usado para cores laranja-avermelhado/vermelho/âmbar, tem uma energia de banda proibida menor do que os materiais InGaN usados para LEDs azuis, verdes e brancos. Uma banda proibida menor requer menos energia (tensão mais baixa) para os eletrões atravessarem e emitirem fotões.

10.3 O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu projeto?

Significa que displays de diferentes lotes de produção ou etiquetados com diferentes códigos "CAT" podem ter níveis de brilho diferentes. Se o brilho uniforme em todas as unidades do seu produto for crítico, você deve especificar e adquirir dispositivos de um único bin de intensidade (código CAT). Para a maioria das aplicações, a variação dentro da tolerância especificada (±10%) é aceitável.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetar um voltímetro simples de 3 dígitos para uma fonte de alimentação de bancada, operando num ambiente de até 50°C.

Passos do Projeto:

1. Seleção da Corrente de Acionamento:Definir 10mA por segmento para bom brilho e longevidade.
2. Resistor Limitador de Corrente:Usando uma alimentação de microcontrolador de 5V e o V_Fmáximo de 2,4V: R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260Ω. Usar 270Ω (valor padrão mais próximo).
3. Multiplexagem:Para controlar 3 dígitos (21 segmentos + 3 cátodos comuns) com menos pinos, usar multiplexagem com um ciclo de trabalho de 1/3. A corrente de pico por segmento durante o seu intervalo de tempo ativo seria de 30mA para manter uma média de 10mA (já que só está ligado 1/3 do tempo). Este pico de 30mA está bem abaixo da classificação I_FP rating.
4. Verificação Térmica:A 50°C ambiente, a curva de derating deve ser verificada. A corrente contínua permitida é menor que 25mA. No entanto, como a nossacorrente médiapor segmento é de apenas 10mA, e o display é multiplexado (cada dígito está desligado 2/3 do tempo), o aumento da temperatura da junção será mínimo, tornando este projeto termicamente seguro.
5. Interface com o Microcontrolador:Usar um registo de deslocamento como o 74HC595 para controlar os ânodos dos segmentos, e três pinos GPIO para drenar os cátodos comuns através de transistores (por exemplo, transistores NPN 2N3904).

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de sete diodos emissores de luz (LEDs) individuais dispostos num padrão de figura de oito. Cada LED forma um segmento (rotulado de a a g). Ao iluminar seletivamente combinações específicas destes segmentos, todos os numerais decimais (0-9) e algumas letras podem ser formados. Neste dispositivo de cátodo comum, os cátodos (terminais negativos) de todos os sete LEDs de segmento são conectados internamente a um ou mais pinos comuns. Para acender um segmento, uma tensão positiva deve ser aplicada ao seu pino de ânodo individual (através de um resistor limitador de corrente), enquanto o pino do cátodo comum é conectado ao terra, completando o circuito. A emissão de luz em si deve-se à eletroluminescência no chip semicondutor de AlGaInP: quando polarizado diretamente, eletrões e lacunas recombinam-se na junção p-n, libertando energia na forma de fotões com um comprimento de onda correspondente à banda proibida do material (cerca de 615-621 nm para laranja-avermelhado).

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Displays de sete segmentos de furo passante como este representam uma tecnologia madura e altamente confiável. Embora os displays de dispositivo de montagem em superfície (SMD) sejam cada vez mais comuns para montagem automatizada e miniaturização, os displays de furo passante permanecem populares para prototipagem, uso educacional, mercados de reparação e aplicações onde a robustez mecânica e a facilidade de soldadura manual são priorizadas. O uso de AlGaInP é padrão para LEDs vermelhos, laranja e âmbar de alta eficiência. As tendências no mercado mais amplo de displays incluem a integração de controladores/drivers no módulo de display, o desenvolvimento de versões de ultra-alto brilho para legibilidade à luz solar e uma mudança para encapsulamentos SMD. No entanto, o projeto fundamental e a interface elétrica do display de sete segmentos padrão permaneceram estáveis durante décadas, garantindo disponibilidade a longo prazo e familiaridade de projeto.