Ficha Técnica do Display de Sete Segmentos ELS-2326SURWA/S530-A3 - Altura do Dígito 57,0mm - Tensão Direta 2,0V - Vermelho Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O ELS-2326SURWA/S530-A3 é um display alfanumérico de sete segmentos para montagem em furo passante, projetado para aplicações que requerem leitura numérica clara e confiável em diversas condições de iluminação. Este dispositivo pertence a uma família de componentes padrão industrial, conhecida pela sua durabilidade e desempenho consistente.

1.1 Características e Vantagens Principais

As principais vantagens deste módulo de display derivam do seu design e seleção de materiais. Apresenta um formato padrão industrial, garantindo compatibilidade com layouts de PCB e soquetes existentes projetados para componentes similares. Um benefício chave é o seu baixo consumo de energia, tornando-o adequado para aplicações alimentadas por bateria ou sensíveis ao consumo energético. O dispositivo é construído com materiais livres de chumbo e está totalmente em conformidade com as diretrizes RoHS, atendendo aos requisitos ambientais e regulatórios modernos. Os segmentos são brancos, sobre uma superfície cinza, o que proporciona um alto contraste para melhor legibilidade.

1.2 Mercado-Alvo e Posicionamento

Este display é posicionado para uso em aplicações de baixo custo e foco em confiabilidade, onde a indicação numérica clara é primordial. O seu design prioriza o desempenho a longo prazo em ambientes operacionais padrão, em vez de condições extremas que requerem componentes especializados.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do ELS-2326SURWA/S530-A3 é definido por um conjunto de parâmetros elétricos, ópticos e térmicos que os projetistas devem considerar para uma implementação bem-sucedida.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não se destinam à operação normal.

• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. Esta é a corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente a cada segmento.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho ≤ 10%, frequência ≤ 1 kHz) e não deve ser usado para operação DC.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW. A potência máxima que pode ser dissipada como calor, calculada como Tensão Direta (V_F) × Corrente Direta (I_F).
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é especificado para operar corretamente.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):260°C por no máximo 5 segundos. Isto é crítico para processos de soldagem por onda ou manual para evitar danos térmicos à resina epóxi e às ligações internas.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Medidas a uma temperatura de junção padrão (T_a= 25°C), estes parâmetros definem a saída de luz e o comportamento elétrico do dispositivo em condições normais de operação.

• Intensidade Luminosa (I_v):15 mcd (Mín), 34 mcd (Típ) em I_F= 10 mA. Esta é a saída de luz média por segmento. Uma tolerância de ±10% é aplicada a este valor, o que significa que os dispositivos são classificados ou categorizados com base na intensidade medida.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):632 nm (Típ). O comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte. Este é um parâmetro chave para a cor percebida (vermelho brilhante).
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):624 nm (Típ). O comprimento de onda único que melhor corresponde à cor percebida da luz, que pode diferir ligeiramente do comprimento de onda de pico.
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (Típ). A faixa de comprimentos de onda emitidos, medida na metade da intensidade de pico (Largura Total à Meia Altura). Uma largura de banda mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.
• Tensão Direta (V_F):2,0 V (Típ), 2,4 V (Máx) em I_F= 20 mA. Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. O circuito de acionamento deve ser projetado para fornecer tensão suficiente. Uma tolerância de ±0,1V é especificada.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (Máx) em V_R= 5 V. Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o dispositivo está polarizado reversamente dentro da sua especificação máxima.

3. Sistema de Classificação e Categorização

A ficha técnica indica que os dispositivos são"Categorizados por intensidade luminosa."Isto refere-se a uma prática comum na fabricação de LEDs conhecida como "classificação por bins".

3.1 Classificação por Intensidade Luminosa

Devido a variações inerentes no crescimento epitaxial do semicondutor e no processo de fabricação, a saída de luz dos LEDs pode variar. Para garantir consistência para o usuário final, os fabricantes testam e classificam (bin) os LEDs em grupos com base na sua intensidade luminosa medida. O ELS-2326SURWA/S530-A3 tem uma intensidade típica de 34 mcd com um mínimo de 15 mcd. Os dispositivos adquiridos estarão dentro de uma faixa específica de intensidade (bin), que deve ser consistente dentro de um único lote de produção ou pedido. A explicação do rótulo inclui "CAT: Classificação de Intensidade Luminosa", confirmando esta prática.

3.2 Consistência da Tensão Direta

Embora não seja explicitamente descrito como um parâmetro classificado, a tolerância apertada na tensão direta (±0,1V) sugere um controle cuidadoso do processo. A consistência de V_Fé importante para projetar circuitos simples de limitação de corrente com resistor em série, pois minimiza a variação de brilho entre os segmentos quando acionados por uma fonte de tensão comum.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Dados gráficos fornecem insights sobre como os parâmetros mudam com as condições de operação.

4.1 Distribuição Espectral

A curva espectral mostra a intensidade relativa da luz emitida em diferentes comprimentos de onda. Para este dispositivo baseado em AlGaInP, a curva estará centrada em torno de 632 nm (pico) com uma largura de banda típica de 20 nm. Esta curva confirma a cor monocromática "vermelho brilhante" sem emissão significativa em outras faixas de cores.

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

Esta curva ilustra a relação não linear entre corrente e tensão em um diodo semicondutor. Para o LED, um pequeno aumento na tensão além do limiar de condução (~1,8V) causa um grande aumento exponencial na corrente. É por isso que os LEDs devem ser acionados por uma fonte limitada de corrente (por exemplo, um driver de corrente constante ou um resistor em série), e não por uma fonte de tensão constante, para evitar fuga térmica e destruição.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para um projeto confiável. Ele mostra como a corrente direta contínua máxima permitida (I_F) deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta. A 25°C, os 25 mA completos são permitidos. À medida que a temperatura sobe em direção à temperatura máxima de operação de 85°C, a corrente permitida diminui significativamente. Este derating é necessário porque a temperatura interna da junção do LED aumenta tanto com a temperatura ambiente quanto com o auto-aquecimento do fluxo de corrente. Exceder a temperatura segura da junção degrada a saída de luz e reduz drasticamente a vida útil. Os projetistas devem usar esta curva para selecionar uma corrente de operação apropriada para a pior temperatura ambiente da sua aplicação.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O dispositivo tem uma altura de dígito de 57,0 mm (2,24 polegadas), o que o classifica como um display de grande formato adequado para visualização à distância. O desenho das dimensões da embalagem fornece medidas detalhadas para o corpo geral do display, o espaçamento e o tamanho dos pinos de furo passante e o layout dos segmentos. Uma tolerância geral de ±0,25 mm se aplica, salvo indicação em contrário. O desenho é essencial para criar o footprint da PCB, garantir o encaixe adequado e definir a área de exclusão na placa.

5.2 Pinagem e Diagrama de Circuito Interno

O diagrama de circuito interno mostra a conexão elétrica dos segmentos individuais (a a g) e a conexão comum. Este display usa uma configuração de ânodo comum, o que significa que os ânodos (lados positivos) de todos os segmentos de LED são conectados internamente a um pino comum (ou conjunto de pinos). Os cátodos (lados negativos) de cada segmento são trazidos para pinos individuais. Para iluminar um segmento, o pino do ânodo comum é conectado a uma fonte de tensão positiva, e o pino do cátodo correspondente é levado a um nível baixo (aterrado) através de um resistor limitador de corrente. O diagrama de pinagem especifica qual pino físico corresponde a cada cátodo de segmento e ao ânodo comum.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

É necessário manuseio adequado para manter a integridade e o desempenho do dispositivo.

6.1 Parâmetros de Soldagem

A especificação máxima absoluta define uma temperatura de soldagem de 260°C por no máximo 5 segundos. Isto se aplica à temperatura do terminal/fio durante a soldagem por onda ou manual. Para soldagem por refluxo, deve ser usado um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico não excedendo 260°C. A exposição prolongada a alta temperatura pode danificar as ligações internas dos fios, degradar a embalagem de epóxi ou causar delaminação.

6.2 Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD)

A ficha técnica contém um forte aviso sobre a sensibilidade à ESD. O chip semicondutor de AlGaInP é vulnerável a danos causados por eletricidade estática, o que pode causar falha imediata ou defeitos latentes que reduzem a confiabilidade a longo prazo. As precauções obrigatórias incluem: operadores usando pulseiras aterradas; uso de estações de trabalho, tapetes e ferramentas seguras contra ESD; garantir que todo o equipamento esteja devidamente aterrado; e armazenar/transportar dispositivos em embalagens condutivas ou antiestáticas. Ionizadores podem ser usados para neutralizar a carga em materiais não condutivos na área de trabalho.

6.3 Condições de Armazenamento

Os dispositivos devem ser armazenados dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada de -40°C a +100°C, em ambiente seco para evitar absorção de umidade, e em sua embalagem protetora original contra ESD até o momento do uso.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

O dispositivo segue um processo de embalagem específico: 10 peças são embaladas em um tubo para proteção mecânica e manuseio. 10 tubos são então colocados em uma caixa. Finalmente, 4 caixas são embaladas em um cartão mestre de envio. Esta embalagem hierárquica (10 PCS/Tubo → 10 Tubos/Caixa → 4 Caixas/Cartão) é comum para componentes de furo passante e auxilia na gestão de estoque e montagem automatizada.

7.2 Explicação do Rótulo

Os rótulos na embalagem contêm vários códigos: CPN (Número da Peça do Cliente), P/N (Número da Peça do Fabricante: ELS-2326SURWA/S530-A3), QTY (Quantidade), CAT (Categoria/Classificação de Intensidade Luminosa) e LOT No (Número do Lote de Fabricação Rastreável). O código "CAT" é crucial para garantir a consistência de brilho em uma execução de produção.

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

A ficha técnica sugere três aplicações principais: Eletrodomésticos (por exemplo, temporizadores de forno, displays de máquina de lavar), Painéis de Instrumentos (para equipamentos industriais, equipamentos de teste ou mercado automotivo de reposição) e Displays Gerais de Leitura Digital. Seu tamanho grande e bom contraste o tornam adequado para aplicações onde o display precisa ser lido a vários metros de distância ou em luz ambiente razoavelmente brilhante.

8.2 Projeto do Circuito de Acionamento

Projetar o circuito de acionamento requer vários cálculos-chave. Primeiro, determine a corrente de operação (I_F) com base no brilho necessário e na temperatura ambiente usando a curva de derating. Um valor típico pode ser 10-20 mA. Para um projeto simples com resistor em série com um display de ânodo comum conectado a uma tensão de alimentação V_CC, o valor do resistor para cada segmento é: R = (V_CC- V_F) / I_F. Usando o V_Ftípico de 2,0V e uma alimentação de 5V com I_F=15mA, temos R = (5 - 2,0) / 0,015 = 200 Ω. A potência nominal do resistor deve ser pelo menos I_F²× R = (0,015)²× 200 = 0,045W, portanto, um resistor padrão de 1/8W (0,125W) é suficiente. Para multiplexar vários dígitos, circuitos integrados de acionamento dedicados (como registradores de deslocamento 74HC595 ou drivers de display MAX7219) são comumente usados para controlar os cátodos dos segmentos e os ânodos dos dígitos, reduzindo significativamente o número de pinos de I/O do microcontrolador necessários.

8.3 Gerenciamento Térmico

Embora não seja um dispositivo de alta potência, as considerações térmicas ainda são importantes para a longevidade. Garanta espaçamento adequado na PCB para permitir alguma circulação de ar. Evite colocar o display perto de outras fontes de calor significativas. Aderir à curva de derating de corrente é o método principal de gerenciamento térmico. A ampla faixa de temperatura de operação (-40°C a +85°C) indica robustez para a maioria dos ambientes internos e muitos externos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

O ELS-2326SURWA/S530-A3 se diferencia pela sua combinação específica de atributos: uma grande altura de dígito de 57,0mm, montagem em furo passante, emissão de AlGaInP vermelho brilhante e uma configuração de ânodo comum. Comparado a displays menores (por exemplo, 14,2mm ou 20mm), oferece visibilidade superior à distância. Comparado a displays de dispositivo de montagem em superfície (SMD), versões de furo passante como esta são frequentemente percebidas como mais robustas para ambientes de alta vibração ou aplicações que requerem reparo manual, e geralmente são mais fáceis de prototipar. O sistema de material AlGaInP oferece alta eficiência e boa pureza de cor no espectro vermelho/laranja/âmbar em comparação com tecnologias mais antigas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. Um pino de microcontrolador não pode fornecer ou drenar corrente suficiente (tipicamente 20-40mA máx. por pino, com um limite total do pacote) para acionar vários segmentos com brilho. Mais importante, um LED deve ter sua corrente limitada. Conectá-lo diretamente a uma fonte de tensão sem um resistor em série tentaria drenar corrente excessiva, danificando tanto o LED quanto possivelmente o pino do microcontrolador. Sempre use um resistor limitador de corrente em série ou um driver de corrente constante dedicado.

P: Por que meu display está fraco quando o opero a 85°C, mesmo usando a mesma corrente que à temperatura ambiente?

R: A eficácia luminosa do LED (saída de luz por unidade de entrada elétrica) diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta é uma propriedade fundamental dos semicondutores. Além disso, a curva de derating exige que vocêreduzaa corrente de operação em altas temperaturas ambientes para evitar superaquecimento. Ambos os efeitos contribuem para a redução do brilho em alta temperatura.

P: O que significa "livre de Pb e em conformidade com RoHS" para o meu projeto?

R: Significa que o dispositivo não contém chumbo (Pb) ou outras substâncias perigosas restritas definidas pela diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). Este é um requisito legal para vender produtos eletrônicos em muitas regiões, incluindo a União Europeia. Também afeta o seu processo de soldagem, exigindo o uso de solda sem chumbo com um ponto de fusão mais alto, razão pela qual a especificação de soldagem de 260°C é importante.

P: A tensão direta é 2,0V típica. Posso alimentá-lo a partir de um sistema de 3,3V?

R: Sim, absolutamente. Com uma alimentação de 3,3V (V_CC), o valor do resistor em série seria recalculado. Para I_F=15mA: R = (3,3 - 2,0) / 0,015 ≈ 87 Ω. Certifique-se de que seu circuito de acionamento (microcontrolador, CI driver) possa lidar com a corrente do segmento ao levar o cátodo a um nível baixo.

11. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetando um temporizador digital simples para uma incubadora de laboratório.

O display precisa ser legível do outro lado da sala na luz ambiente do laboratório. A altura de 57,0mm do ELS-2326SURWA/S530-A3 é escolhida para visibilidade. A incubadora tem um microcontrolador interno operando a 5V. Uma configuração de ânodo comum é selecionada por simplicidade. O projeto usa um único registrador de deslocamento 74HC595 para controlar os 7 cátodos dos segmentos, e um array de transistores (por exemplo, ULN2003) para drenar corrente para os ânodos comuns de 4 dígitos, permitindo multiplexação. A corrente de operação é definida para 12 mA por segmento para garantir bom brilho, mantendo-se bem dentro do limite de 25mA e permitindo margem para derating de temperatura dentro do gabinete quente da incubadora (máx. ~40°C). Resistores em série de 220 Ω são usados ((5V - 2,0V)/0,012A ≈ 250Ω; 220Ω é o valor padrão mais próximo, resultando em I_F≈ 13,6mA). O layout da PCB inclui o footprint exato da ficha técnica, e durante a montagem, os técnicos usam pulseiras ESD e um ferro de soldar com temperatura controlada ajustado para 350°C com soldas rápidas, com menos de 3 segundos por pino.

12. Princípio de Operação

Um display de sete segmentos é um conjunto de sete barras de diodo emissor de luz (LED) dispostas em um padrão de oito. Cada barra é um LED independente. Ao iluminar seletivamente combinações específicas desses sete segmentos, todos os dígitos decimais (0-9) e algumas letras podem ser formados. Em um display de ânodo comum como este, todos os ânodos (terminais positivos) dos LEDs dos segmentos são conectados a um nó comum. Os cátodos (terminais negativos) são separados. Para acender um segmento, uma tensão positiva é aplicada ao ânodo comum, e o cátodo do segmento desejado é conectado a uma tensão mais baixa (geralmente terra) através de um circuito limitador de corrente. O material semicondutor AlGaInP (Fosfeto de Alumínio Gálio Índio) usado neste dispositivo é um composto de banda proibida direta projetado especificamente para emitir luz na região vermelha a âmbar do espectro visível quando os elétrons se recombinam com as lacunas através da banda proibida, um processo chamado eletroluminescência.

13. Tendências Tecnológicas

O mercado para displays de sete segmentos discretos tem sido amplamente estável, com tipos de furo passante como este atendendo a projetos legados, mercados de reparo e aplicações onde a robustez é valorizada. A tendência mais ampla na tecnologia de display é em direção a dispositivos de montagem em superfície (SMDs) para montagem automatizada, módulos multidígitos de maior densidade e a integração de controladores e drivers no pacote do display. Há também uma tendência para gamas de cores mais amplas e o uso de fósforos avançados em LEDs brancos, mas para indicadores monocromáticos vermelhos, o AlGaInP permanece a tecnologia de alta eficiência dominante. Os princípios de acionamento de corrente, gerenciamento térmico e proteção contra ESD abordados nesta ficha técnica são fundamentais e se aplicam universalmente em todas as tecnologias de LED, desde este display discreto até os modernos LEDs de iluminação de alta potência.