ELT-512SURWA/S530-A3 0.56"

1. Visão Geral do Produto

O ELT-512SURWA/S530-A3 é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos para montagem em furo passante. Possui um formato padrão industrial com altura do dígito de 14,22mm, equivalente a 0,56 polegadas. O dispositivo é construído com chips semicondutores AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio) vermelho brilhante, que são encapsulados numa resina difusora branca para melhorar a emissão de luz e o ângulo de visão. A superfície externa do display possui acabamento cinza, proporcionando uma aparência neutra e profissional adequada para diversos projetos de painel.

Este display é categorizado como um componente de baixo consumo de energia, tornando-o ideal para aplicações onde a eficiência energética é uma consideração. É totalmente compatível com as diretivas Pb-free (sem chumbo) e RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), garantindo sua adequação para uso em produtos comercializados globalmente com regulamentações ambientais rigorosas.

O objetivo principal de design deste display é oferecer excelente confiabilidade e legibilidade mesmo em condições de luz ambiente intensa. Seu tamanho padrão e embalagem de furo passante o tornam uma escolha versátil tanto para prototipagem quanto para produção em volume, sendo facilmente integrado em placas de circuito impresso (PCBs) usando técnicas convencionais de soldagem.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As vantagens principais do ELT-512SURWA/S530-A3 derivam da sua seleção de materiais e design. O uso da tecnologia AlGaInP para os chips LED proporciona uma saída vermelho brilhante de alta eficiência com boa pureza de cor. A resina difusora branca ajuda a espalhar a luz uniformemente por cada segmento, reduzindo pontos quentes e garantindo iluminação uniforme, o que é crucial para a legibilidade pelo utilizador.

Os mercados-alvo do dispositivo são amplos, abrangendo qualquer aplicação que necessite de uma leitura numérica ou alfanumérica limitada, clara e confiável. Sua robustez e interface padrão tornam-no um componente essencial para engenheiros que projetam sistemas que precisam apresentar dados de forma simples e eficaz ao utilizador final.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Uma compreensão completa das especificações do dispositivo é crucial para um design de circuito adequado e para garantir a confiabilidade a longo prazo. Os parâmetros são definidos sob condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações 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 no uso normal.

• Tensão Reversa (V_R): 5V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura imediata da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F): 25mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP): 60mA. Isto é permitido apenas sob condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 10% ou menos e uma frequência de 1kHz.
• Dissipação de Potência (P_d): 60mW. A potência máxima que o dispositivo pode dissipar como calor.
• Temperatura de Operação e Armazenamento: -40°C a +85°C (operação), -40°C a +100°C (armazenamento).
• Temperatura de Soldagem (T_sol): 260°C por uma duração não superior a 5 segundos, o que é compatível com processos padrão de soldagem por onda ou reflow.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estas características descrevem o desempenho do dispositivo sob condições normais de operação. Os valores típicos são fornecidos para orientação de projeto, mas os projetistas devem considerar os limites mínimos e máximos.

• Intensidade Luminosa (I_v): 7,8mcd (Mín), 17,6mcd (Típ) a I_F=10mA. Esta é a saída de luz média por segmento. Uma tolerância de ±10% aplica-se a este parâmetro.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p): 632nm (Típ) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): 624nm (Típ) a I_F=20mA. Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano, definindo a cor como "vermelho brilhante".
• Largura de Banda Espectral (Δλ): 20nm (Típ) a I_F=20mA, indicando a faixa de comprimentos de onda emitidos.
• Tensão Direta (V_F): 2,0V (Típ), 2,4V (Máx) a I_F=20mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente. Aplica-se uma tolerância de ±0,1V.
• Corrente Reversa (I_R): 100µA (Máx) a V_R=5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que a intensidade luminosa é "categorizada". Isto refere-se a um processo de binning onde os displays fabricados são classificados com base na sua saída de luz medida. Dispositivos dentro de um bin específico (ou "CAT" conforme indicado no rótulo) terão intensidades luminosas dentro de uma faixa definida em torno do valor típico (ex.: 17,6mcd ±10%). Isto permite aos projetistas selecionar displays com brilho consistente para as suas aplicações, garantindo uma aparência uniforme em múltiplas unidades num produto. A tensão direta também é controlada com uma tolerância apertada (±0,1V), o que simplifica o cálculo do resistor limitador de corrente e garante consumo de energia e comportamento térmico consistentes num lote de dispositivos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica fornece curvas típicas que ilustram a relação entre parâmetros-chave. Estas são essenciais para compreender o comportamento em condições não padrão.

4.1 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda. Para o ELT-512SURWA/S530-A3, esta curva estaria centrada em torno de 632nm (pico) com uma largura de banda típica de 20nm, confirmando a emissão vermelha pura e estreita característica da tecnologia AlGaInP. Isto resulta numa alta saturação de cor.

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

Esta curva descreve a relação não linear entre a corrente que flui através do LED e a queda de tensão no mesmo. Inicialmente, flui muito pouca corrente até que a tensão direta atinja um limiar (cerca de 1,8-2,0V para este dispositivo). Além deste ponto, a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão. É por isso que os LEDs são sempre acionados com um mecanismo limitador de corrente (resistor ou driver de corrente constante) e não diretamente com uma fonte de tensão.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Esta é uma curva crítica para a confiabilidade. Ela mostra como a corrente direta contínua máxima permitida (I_F) deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente de operação aumenta. À medida que a temperatura sobe, a eficiência interna do LED diminui e a sua capacidade de dissipar calor reduz. Para evitar sobreaquecimento e degradação acelerada, a corrente de acionamento deve ser reduzida em conformidade. Por exemplo, enquanto 25mA são permitidos a 25°C, uma corrente significativamente menor seria o valor máximo seguro a uma temperatura ambiente de 85°C.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo utiliza um formato padrão DIP (Dual In-line Package) de furo passante. O desenho das dimensões da embalagem fornece todas as medidas mecânicas críticas para o layout da PCB, incluindo:

• Altura, largura e profundidade totais.
• Espaçamento dos pinos (pitch) e diâmetro.
• Dimensões e posicionamento da janela dos segmentos.
• Tamanho e espaçamento recomendados para as pastilhas da PCB.

As tolerâncias para estas dimensões são tipicamente ±0,25mm salvo indicação em contrário. O diagrama de circuito interno mostra a configuração de cátodo comum ou ânodo comum dos sete segmentos e do ponto decimal (se presente), o que é essencial para projetar o circuito de acionamento correto. O pinout identifica qual pino controla cada segmento (A-G e DP).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

O dispositivo é adequado para processos de soldagem padrão. A classificação absoluta máxima para a temperatura de soldagem é de 260°C por até 5 segundos. Isto está alinhado com perfis típicos de soldagem por onda ou soldagem manual. É crucial evitar tensão térmica excessiva não excedendo esta combinação tempo/temperatura. Recomenda-se pré-aquecer a placa para minimizar o choque térmico. Após a soldagem, o dispositivo deve ser limpo de acordo com os procedimentos padrão de limpeza de PCB, garantindo que nenhum resíduo de fluxo permaneça, o que poderia afetar a confiabilidade a longo prazo.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

O dispositivo segue um fluxo de embalagem específico para protegê-lo durante o transporte e manuseamento.

• Embalagem Unitária: 13 peças são embaladas num tubo antiestático.
• Embalagem Intermediária: 63 tubos são embalados numa caixa.
• Embalagem Mestra: 4 caixas são embaladas num cartão de envio, totalizando 3.276 peças por cartão (13 x 63 x 4).

O rótulo na embalagem contém informações-chave para rastreabilidade e identificação:

• CPN: Número de Peça do Cliente (se atribuído).
• P/N: Número de Peça do Fabricante (ELT-512SURWA/S530-A3).
• QTY: Quantidade contida na embalagem.
• CAT: Classificação de Intensidade Luminosa (Categoria de binning).
• LOT No: Número do Lote de Fabricação para rastreabilidade.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Conforme listado na ficha técnica, as aplicações primárias incluem:

• Eletrodomésticos: Display para temporizadores, definições de temperatura ou códigos de estado em fornos, micro-ondas, máquinas de lavar e ar condicionados.
• Painéis de Instrumentos: Leituras para equipamentos de teste, controlos industriais, medidores automotivos do mercado secundário e dispositivos médicos.
• Displays de Leitura Digital: Qualquer dispositivo que necessite de saída numérica, como relógios, contadores, balanças ou registradores de dados simples.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente: Utilize sempre um resistor em série ou um driver de corrente constante. Calcule o valor do resistor usando R = (V_fonte- V_F) / I_F. Utilize o V_Fmáximo da ficha técnica para garantir corrente suficiente nas piores condições.
• Multiplexagem: Para displays multi-dígito, uma técnica de multiplexagem é comumente usada para controlar muitos segmentos com menos pinos de I/O. Garanta que a corrente de pico neste esquema multiplexado não exceda o I_FP rating.
• Ângulo de Visão: A resina difusora branca proporciona um amplo ângulo de visão. Considere a posição pretendida do utilizador em relação ao display durante o projeto mecânico.
• Proteção contra ESD(Descarga Eletrostática): Os LEDs são sensíveis à ESD. Implemente procedimentos de manuseamento (estações de trabalho aterradas, pulseiras) durante a montagem. No produto final, considere adicionar supressão de tensão transitória nas linhas de entrada se estas estiverem expostas ao utilizador ou ambiente externo.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos de GaAsP (Fosfeto de Arsênio de Gálio), o AlGaInP usado neste display oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante para a mesma corrente de acionamento. A cor "vermelho brilhante" também é mais saturada e visualmente distinta em comparação com o vermelho padrão. A embalagem de furo passante proporciona resistência mecânica superior e condução térmica para a PCB em comparação com dispositivos de montagem em superfície (SMDs) em aplicações de alta vibração ou alta confiabilidade, embora exija soldagem manual ou por onda e ocupe mais espaço na placa.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. A tensão direta típica é de 2,0V. Conectá-lo diretamente a 5V faria com que uma corrente excessiva fluísse, destruindo o LED. Deve usar um resistor limitador de corrente em série. Por exemplo, com uma fonte de 5V, um I_Falvo de 10mA, e usando V_Fmáx=2,4V por segurança: R = (5V - 2,4V) / 0,01A = 260Ω. Um resistor padrão de 270Ω seria apropriado.

P: O que significa "cátodo comum" ou "ânodo comum" para este display?

R: O diagrama de circuito interno especifica a configuração. Num display de cátodo comum, todos os cátodos (lados negativos) dos LEDs dos segmentos estão conectados a um pino comum. Aciona-se um segmento aplicando uma tensão positiva ao seu pino de ânodo individual. Num display de ânodo comum, os ânodos são comuns. Deve verificar o diagrama interno da ficha técnica para projetar o circuito de acionamento correto (fornecendo vs. drenando corrente).

P: Por que existe uma classificação de corrente direta de pico (I_FP) superior à classificação contínua (I_F)?

R: Os LEDs podem suportar pulsos curtos de corrente mais alta sem sobreaquecer, pois há tempo para a junção arrefecer entre os pulsos. Isto permite uma multiplexagem de display mais brilhante ou operação pulsada. O ciclo de trabalho de 1/10 e a frequência de 1kHz são as condições seguras definidas para esta corrente de pico.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetando uma Leitura Simples de Voltímetro Digital

Um engenheiro está a construir um voltímetro DC de 0-30V. O conversor analógico-digital (ADC) emite um sinal BCD (Decimal Codificado em Binário). Estes dados BCD precisam de ser convertidos para o formato de 7 segmentos usando um CI decodificador/driver (como um 7447 para displays de ânodo comum). O display ELT-512SURWA/S530-A3 seria conectado às saídas deste CI driver. O engenheiro deve:

1. Verificar se a capacidade de corrente de saída do CI driver corresponde ao requisito de I_Fdo display (ex.: 10-20mA por segmento).

2. Calcular e colocar resistores limitadores de corrente entre as saídas do CI driver e os pinos do display se o driver não tiver limitação de corrente integrada.

3. Projetar o layout da PCB de acordo com as dimensões da embalagem, garantindo o alinhamento correto dos pinos.

4. Considerar adicionar uma funcionalidade de dimmer usando PWM (Modulação por Largura de Pulso) no pino de blanking ou controlo de intensidade do driver, o que modularia o ciclo de trabalho dos segmentos para controlar o brilho sem alterar a corrente.

12. Introdução ao Princípio

Um display de sete segmentos é um conjunto de sete elementos LED retangulares (segmentos), dispostos num padrão de figura de oito. Ao iluminar combinações específicas destes segmentos, todos os dígitos decimais (0-9) e algumas letras (como A, C, E, F) podem ser formados. Cada segmento é um LED individual. No ELT-512SURWA/S530-A3, estes LEDs são feitos de material semicondutor AlGaInP. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões (luz). O bandgap específico do material AlGaInP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, vermelho brilhante. A luz é então difundida e moldada pelo encapsulamento de resina epóxi branca para criar os segmentos visíveis.

13. Tendências de Desenvolvimento

Embora displays de furo passante como o ELT-512SURWA/S530-A3 permaneçam vitais para os mercados de reparação, hobbyistas e certos setores industriais, a tendência geral na eletrónica é fortemente direcionada para a tecnologia de montagem em superfície (SMT). Os displays SMT oferecem tamanho menor, perfil mais baixo, adequação para montagem automatizada pick-and-place e, frequentemente, melhor desempenho térmico através da fixação direta à PCB. Para aplicações de alto brilho, materiais mais recentes como InGaN (Nitreto de Gálio Índio) são usados para cores como azul, verde e branco. No entanto, para displays vermelhos padrão, o AlGaInP permanece uma solução altamente eficiente e económica. Desenvolvimentos futuros podem incluir displays com drivers e controladores integrados, reduzindo a contagem de componentes externos, e o uso de plásticos ou revestimentos avançados para ângulos de visão mais amplos e contraste aprimorado à luz solar.