Folha de Dados de Display de Sete Segmentos Branco de 7.62mm - Altura do Dígito 0.3" - Tensão Direta 2.4V - Corrente Direta 25mA - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um display alfanumérico de sete segmentos com altura de dígito de 7.62mm (0.3 polegadas). O dispositivo é projetado para montagem em furo passante (THT) e apresenta segmentos emissores de luz branca contra uma superfície de fundo cinza. Esta combinação proporciona alto contraste e excelente legibilidade, mesmo em condições de iluminação ambiente intensa, tornando-o adequado para várias aplicações de indicação e leitura. O produto é categorizado por intensidade luminosa e está em conformidade com os padrões ambientais sem chumbo e RoHS.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display incluem o seu footprint padrão industrial, que garante compatibilidade com layouts de PCB e soquetes existentes, e as suas características de baixo consumo de energia. O dispositivo é construído para confiabilidade e longevidade. Os seus principais mercados-alvo incluem eletrodomésticos de consumo, painéis de instrumentos industriais e automotivos, e displays digitais de leitura de propósito geral, onde informações numéricas monocromáticas ou alfanuméricas limitadas precisam ser apresentadas de forma clara.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

O desempenho do display é definido por um conjunto de especificações máximas absolutas e características eletro-ópticas padrão, medidas a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Especificações Máximas Absolutas

Estas especificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não devem ser excedidas em nenhuma condição de operação.

• Tensão Reversa (V_R):5 V - A tensão máxima que pode ser aplicada na direção reversa através do segmento LED.
• Corrente Direta (I_F):25 mA - A corrente contínua CC máxima permitida através de um único segmento.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA - A corrente pulsada máxima, permitida apenas sob um ciclo de trabalho de 1/10 na frequência de 1 kHz.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW - A potência máxima que pode ser dissipada por um único segmento.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C - A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo é projetado para funcionar.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C - A faixa de temperatura para armazenamento não operacional.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):260°C - A temperatura máxima para soldagem por onda ou manual, com tempo de exposição não superior a 5 segundos.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa (I_v):5.6 mcd (Mín), 11.0 mcd (Típ) por segmento, medido a I_F= 10 mA. A tolerância é de ±10%.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):632 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Isto indica o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):624 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano, definindo a cor (branca, neste caso, com base no material do chip).
• Largura de Banda do Espectro de Radiação (Δλ):20 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Isto define a largura espectral da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):2.0 V (Típ), 2.4 V (Máx) a I_F= 20 mA. A tolerância é de ±0.1V. Esta é a queda de tensão através do LED durante a operação.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (Máx) a V_R= 5 V.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são "Categorizados por intensidade luminosa." Isto implica que um sistema de binning está em vigor.

3.1 Binning de Intensidade Luminosa

Embora códigos de bin específicos não estejam listados no excerto fornecido, a intensidade luminosa típica é de 11.0 mcd com um mínimo de 5.6 mcd a 10mA. Os fabricantes normalmente agrupam os LEDs em bins com base na saída luminosa medida para garantir consistência dentro de um lote de produção. Os projetistas devem consultar a documentação completa de binning do fabricante para selecionar o grau de intensidade apropriado para a sua aplicação, garantindo brilho uniforme em todos os dígitos de um display multi-dígito.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a curvas características típicas que são cruciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

4.1 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral (a Ta=25°C) mostraria graficamente a intensidade luminosa relativa em diferentes comprimentos de onda, centrada em torno do comprimento de onda de pico típico de 632 nm. Esta curva ajuda a entender a pureza da cor e a aplicação potencial em cenários de filtragem óptica.

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

Esta curva (a Ta=25°C) ilustra a relação não linear entre a corrente que flui através do segmento LED e a tensão através dele. É essencial para projetar o circuito limitador de corrente (geralmente um resistor em série) para garantir operação estável no brilho desejado sem exceder a corrente direta máxima.

4.3 Curva de Derating de Corrente Direta

Esta é uma das curvas mais críticas para um projeto confiável. Ela mostra como a corrente direta contínua máxima permitida (I_F) deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente de operação aumenta acima de 25°C. Operar a 85°C, por exemplo, exigiria uma corrente de acionamento significativamente menor do que a especificação máxima absoluta de 25mA para evitar superaquecimento e degradação acelerada.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O display segue um footprint padrão da indústria para altura de dígito de 7.62mm para montagem em furo passante. O desenho dimensionado detalhado fornece todas as medidas críticas, incluindo altura total, tamanho do dígito, espaçamento dos pinos (pitch) e diâmetro do pino. A tolerância padrão para dimensões é de ±0.25mm, salvo indicação em contrário. A adesão precisa a estas dimensões é necessária para o layout adequado da PCB e o encaixe mecânico.

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O diagrama de circuito interno mostra a configuração de ânodo comum dos sete segmentos e do ponto decimal (se presente). O diagrama identifica os números dos pinos correspondentes a cada segmento (a a g) e o(s) pino(s) de ânodo comum. A polaridade correta deve ser observada durante a instalação; aplicar tensão reversa superior a 5V pode danificar as junções LED.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem

A especificação máxima absoluta define uma temperatura de soldagem (T_sol) de 260°C por uma duração não superior a 5 segundos. Isto se aplica a processos de soldagem por onda ou manual. Para soldagem por refluxo, deve ser usado um perfil compatível com a embalagem plástica do dispositivo, tipicamente mantendo-se dentro dos limites de temperatura da resina epóxi.

6.2 Precauções contra Descarga Eletrostática (ESD)

Os chips LED dentro do display são sensíveis à descarga eletrostática. Precauções de manuseio são fortemente recomendadas: use pulseiras e estações de trabalho aterradas, empregue tapetes condutivos para piso e mesa, e utilize ionizadores para neutralizar a carga em áreas com materiais isolantes. É necessário o aterramento adequado de todos os equipamentos utilizados na montagem.

6.3 Condições de Armazenamento

O dispositivo deve ser armazenado dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada de -40°C a +100°C, em ambiente seco para evitar a absorção de umidade, que poderia causar "popcorning" durante a soldagem.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

O formato de embalagem padrão é de 26 peças por tubo. Estes tubos são então embalados em caixas, com 88 tubos por caixa. Finalmente, 4 caixas são embaladas em um cartão mestre.

7.2 Explicação do Rótulo

Os rótulos do produto incluem vários campos-chave: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto do fabricante (P/N), Quantidade da Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT) e Número do Lote (LOT No). A classificação de intensidade (CAT) correlaciona-se com o binning mencionado anteriormente.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Como um display de ânodo comum, o cátodo de cada segmento é acionado independentemente, tipicamente por um pino GPIO de um microcontrolador ou um CI driver dedicado (como um registrador de deslocamento 74HC595 ou um MAX7219). Um resistor limitador de corrente deve ser conectado em série com o cátodo de cada segmento. O valor do resistor é calculado usando R = (V_supply- V_F) / I_F, onde V_Fe I_Fsão o ponto de operação desejado da folha de dados (por exemplo, 2.0V a 10mA). Para uma fonte de 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohms.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use resistores limitadores de corrente externos. Acionar LEDs diretamente de um pino de microcontrolador ou fonte de tensão provavelmente excederá a corrente direta máxima e destruirá o segmento.
• Multiplexação:Para displays multi-dígitos, a multiplexação é comum para reduzir a contagem de pinos. Certifique-se de que a corrente de pico na operação multiplexada não exceda a especificação I_FP, considerando o ciclo de trabalho.
• Gerenciamento de Calor:Aderir à curva de derating de corrente direta. Em aplicações de alta temperatura ambiente, reduza a corrente de acionamento para manter a confiabilidade.
• Ângulo de Visão:O fundo cinza melhora o contraste em condições de alta luz ambiente, mas pode afetar as características do ângulo de visão em comparação com fundos pretos.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado a displays similares com fundo preto, a superfície cinza deste modelo oferece legibilidade superior em ambientes bem iluminados, reduzindo o brilho refletido. O uso de material de chip AlGaInP para luz branca (provavelmente um tipo convertido por fósforo) normalmente oferece boa eficiência e estabilidade. O design de furo passante proporciona uma conexão mecânica robusta, tornando-o adequado para aplicações sujeitas a vibração ou onde a confiabilidade da soldagem é primordial, ao contrário dos dispositivos de montagem em superfície.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Posso acionar este display diretamente de um pino de microcontrolador de 5V a 20mA?

R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série para cada segmento. A capacidade de fornecimento/consumo de corrente de um pino de microcontrolador e o V_Fdo LED devem ser considerados no cálculo do resistor.

P: Qual é a diferença entre Comprimento de Onda de Pico e Comprimento de Onda Dominante?

R: O comprimento de onda de pico é o pico físico do espectro de emissão. O comprimento de onda dominante é o único comprimento de onda percebido pelo olho humano que corresponde à cor da luz. Para LEDs brancos, eles frequentemente diferem significativamente.

P: Como seleciono o bin de intensidade luminosa correto?

R: Para uma aparência uniforme em um produto com múltiplas unidades, especifique o bin de intensidade necessário (código CAT) ao seu distribuidor ou fabricante. Usar dispositivos de bins mistos pode resultar em níveis de brilho visivelmente diferentes.

P: É necessário um dissipador de calor?

R: Para operação contínua na corrente máxima nominal (25mA) próximo ao limite superior da faixa de temperatura de operação, é aconselhável um layout cuidadoso da PCB para dissipação de calor. Para operação típica a 10-20mA em ambientes moderados, nenhum dissipador de calor especial é necessário.

11. Estudo de Caso de Projeto Prático

Cenário:Projetando uma leitura de voltímetro simples de 4 dígitos para uma aplicação no painel de instrumentos automotivo (temperatura ambiente até 70°C).

Passos do Projeto:

1. Circuito de Acionamento:Use um microcontrolador com um periférico driver de 4 dígitos e 7 segmentos ou um CI driver externo como o MAX7219 para multiplexação, simplificando a fiação.

2. Configuração de Corrente:Consulte a curva de derating. A 70°C, a corrente contínua máxima é menor que 25mA. Selecionar uma corrente de acionamento de 8-10mA por segmento garante confiabilidade e brilho adequado.

3. Cálculo do Resistor:Supondo uma fonte de 5V e V_F= 2.0V a 10mA, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohms. Use um resistor de valor padrão de 300Ω ou 330Ω por cátodo de segmento.

4. Layout da PCB:Posicione o display no lado superior da PCB. Certifique-se de que os furos dos pinos correspondam às dimensões da folha de dados. Forneça um plano de terra ligeiramente maior ao redor da área do display para auxiliar na dissipação de calor.

12. Princípio de Funcionamento

Um display de sete segmentos é um conjunto de múltiplos Diodos Emissores de Luz (LEDs) dispostos em um padrão de figura de oito. Cada um dos sete segmentos retangulares (rotulados de a a g) é um LED individual. Ao iluminar seletivamente combinações específicas desses segmentos, os numerais de 0 a 9 e algumas letras podem ser formados. Em uma configuração de ânodo comum como esta, todos os ânodos dos LEDs dos segmentos são conectados a uma fonte de tensão positiva comum. Cada segmento é ligado aplicando um nível lógico BAIXO (ou caminho para terra) ao seu respectivo pino de cátodo através de um resistor limitador de corrente.

13. Tendências Tecnológicas

A tendência na tecnologia de display está se movendo em direção a dispositivos de maior densidade, cores completas e montagem em superfície. No entanto, displays de sete segmentos de furo passante como este permanecem altamente relevantes devido à sua simplicidade, robustez, baixo custo e facilidade de uso em prototipagem, kits educacionais, controles industriais e aplicações onde extrema confiabilidade e visibilidade são necessárias. Os avanços nos materiais dos chips LED continuam a melhorar a eficiência (lúmens por watt) e a longevidade, mesmo para estes tipos clássicos de embalagem. A adesão aos padrões RoHS e sem chumbo é agora um requisito universal, impulsionado por regulamentações ambientais globais.