Ficha Técnica do Display de Sete Segmentos ELD-526SURWA/S530-A3 - Altura do Dígito 13.6mm - Tensão Direta 2.4V - Vermelho Brilhante - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O ELD-526SURWA/S530-A3 é um display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito, projetado para montagem em furo passante. Possui um tamanho industrial padrão com altura de dígito de 13,6 milímetros (0,54 polegadas). O dispositivo é construído com chips LED de AlGaInP vermelho brilhante, alojados dentro de um encapsulamento de resina difusora branca que apresenta uma aparência superficial cinza. Esta combinação é projetada para oferecer alta confiabilidade e excelente legibilidade, mesmo em ambientes com luz ambiente intensa. O display é categorizado com base na intensidade luminosa e está em conformidade com os padrões ambientais sem chumbo (Pb-free) e RoHS, tornando-o adequado para processos modernos de montagem eletrônica.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display incluem seu baixo consumo de energia, pegada padronizada para fácil substituição ou integração, e desempenho robusto em várias condições de iluminação. Seu design prioriza longevidade e saída consistente. As aplicações-alvo são diversas, focando principalmente em eletrônicos de consumo e industriais onde leituras numéricas claras são essenciais. Os mercados-chave incluem painéis de controle de eletrodomésticos (ex.: fornos, máquinas de lavar), instrumentação para dispositivos de medição e displays digitais de leitura de propósito geral em vários equipamentos.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas, ópticas e térmicas do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os Valores Máximos Absolutos definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Estas não são condições para operação normal.

• Tensão Reversa (V_R):5 V. Exceder esta tensão em polarização reversa pode causar ruptura imediata da junção.
• Corrente Direta (I_F):25 mA (Contínua). A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA. Esta é a corrente pulsada máxima permitida, especificada com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma frequência de 1 kHz. É crucial para aplicações de multiplexação.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW. A potência máxima que o dispositivo pode dissipar como calor, calculada como Tensão Direta (V_F) multiplicada pela Corrente Direta (I_F).
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente na qual o dispositivo tem garantia de atender às suas especificações publicadas.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):260°C por uma duração não superior a 5 segundos. Isto é crítico para processos de soldagem por onda ou manual.

2.2 Características Eletro-Ópticas

Estes parâmetros são medidos sob condições de teste padrão (Ta=25°C) e representam o desempenho típico do dispositivo.

• Intensidade Luminosa (I_v):O valor típico é 12,5 mcd por segmento quando acionado a 10 mA. O mínimo especificado é 7,8 mcd. A ficha técnica observa uma tolerância de ±10% na intensidade luminosa, que faz parte do processo de categorização (binning). A medição é uma média em um dígito de sete segmentos.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a emissão espectral é mais forte.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):624 nm (típico). Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano e define a cor (vermelho brilhante).
• Largura de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto indica a faixa de comprimentos de onda emitidos, centrada em torno do comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta (V_F):2,0 V (típico), com um máximo de 2,4 V a 20 mA. A tolerância é de ±0,1V. Este parâmetro é vital para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa de 5V.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que os dispositivos são \"Categorizados por intensidade luminosa.\" Isto se refere a um processo de binning ou classificação.

• Binning de Intensidade Luminosa:Os LEDs são testados e classificados em grupos (bins) com base na sua intensidade luminosa medida na corrente de teste padrão. A tolerância especificada de ±10% define a faixa para um determinado bin. Os projetistas devem estar cientes de que o brilho pode variar dentro desta faixa de um lote de produção para outro, o que pode ser perceptível se vários displays forem usados lado a lado em um produto.
• Binning de Tensão Direta:Embora não declarado explicitamente como um parâmetro de binning, a tolerância de ±0,1V em V_Findica um controle rigoroso. Variações significativas na tensão direta entre vários segmentos ou dígitos podem levar a uma distribuição desigual de corrente se acionados em uma configuração paralela simples sem limitação de corrente individual.
• Binning de Comprimento de Onda/Cor:A ficha técnica especifica valores típicos para comprimento de onda de pico e dominante, mas não menciona bins de cor explícitos. Para um display vermelho brilhante padrão, o comprimento de onda dominante típico de 624 nm é o alvo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica inclui curvas características típicas que fornecem insights sobre o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

4.1 Distribuição Espectral

A curva de distribuição espectral (intensidade relativa vs. comprimento de onda) mostraria um pico estreito centrado em torno de 632 nm (pico) com um comprimento de onda dominante em 624 nm. A largura de banda de 20 nm indica uma cor vermelha relativamente pura, característica do material semicondutor AlGaInP. Este material é conhecido por sua alta eficiência na faixa de cores do vermelho ao âmbar.

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

Esta curva ilustra a relação não linear entre corrente e tensão. Para um LED típico, a curva mostra uma corrente muito baixa até que a tensão direta atinge um ponto de \"joelho\" (cerca de 1,8-2,0V para este dispositivo), após o qual a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão. Isto ressalta a importância de acionar LEDs com uma fonte de corrente constante em vez de uma fonte de tensão constante para evitar fuga térmica e garantir brilho consistente.

4.3 Curva de Derating de Corrente Direta

Este é um gráfico crítico para o gerenciamento térmico. Ele mostra a corrente direta contínua máxima permitida em função da temperatura ambiente. À medida que a temperatura ambiente aumenta, a capacidade do dispositivo de dissipar calor diminui. Portanto, a corrente máxima segura de operação deve ser reduzida (derating) para evitar exceder o limite de temperatura da junção e garantir confiabilidade de longo prazo. A curva normalmente começa na corrente nominal (ex.: 25 mA) a 25°C e inclina-se para baixo até corrente zero na temperatura máxima da junção.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Desenho

O desenho de dimensões da embalagem fornece as medidas físicas exatas para o layout da PCB. As dimensões-chave incluem a altura, largura e profundidade total do display, o espaçamento entre os pinos (pitch), o diâmetro do pino e o tamanho recomendado do furo na PCB. O desenho inclui uma nota de que as tolerâncias são de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Os engenheiros devem aderir a estas dimensões para garantir o encaixe e alinhamento adequados na placa de circuito impresso.

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). Ele identifica os números dos pinos correspondentes a cada segmento (a até g) e o(s) pino(s) de ânodo comum. A identificação correta da polaridade é essencial; aplicar tensão reversa ou conexão comum incorreta impedirá que o display acenda ou poderá danificá-lo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

• Processo de Soldagem:O dispositivo é adequado para soldagem por onda ou soldagem manual. O valor máximo absoluto para a temperatura de soldagem é de 260°C por uma duração máxima de 5 segundos. Esta é uma classificação padrão para componentes de furo passante e ajuda a prevenir danos térmicos ao chip LED e ao encapsulamento plástico.
• Proteção contra Descarga Eletrostática (ESD):A ficha técnica contém um forte aviso sobre a sensibilidade à ESD. LEDs de AlGaInP podem ser danificados por descarga eletrostática. As precauções de manuseio recomendadas incluem o uso de pulseiras aterradas, estações de trabalho e pisos seguros contra ESD, tapetes de mesa condutivos e aterramento adequado de todos os equipamentos. Se houver materiais isolantes, ionizadores ou outros métodos de neutralização de carga devem ser empregados.
• Condições de Armazenamento:Os dispositivos devem ser armazenados dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada (-40°C a +100°C) em um ambiente de baixa umidade e protegido contra ESD.

7. Embalagem e Informações de Pedido

7.1 Especificação de Embalagem

O dispositivo é embalado em tubos para montagem automatizada. O processo de embalagem padrão é: 20 peças por tubo, 36 tubos por caixa e 4 caixas por cartão mestre. Isto totaliza 2.880 peças por cartão.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo de embalagem inclui vários códigos: Número do Produto do Cliente (CPN), Número do Produto do Fabricante (P/N), Quantidade de Embalagem (QTY), Classificação de Intensidade Luminosa (CAT) e Número do Lote (LOT No.). O campo \"CAT\" corresponde diretamente ao bin de intensidade luminosa discutido anteriormente.

8. Sugestões de Projeto de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Como um display de ânodo comum, os ânodos (pinos comuns) são tipicamente conectados a uma tensão de alimentação positiva através de um resistor limitador de corrente ou um transistor chaveador (para multiplexação). O cátodo de cada segmento é então conectado a um CI driver (como um decodificador/driver de 7 segmentos ou um pino GPIO de um microcontrolador) capaz de drenar a corrente necessária. Um resistor limitador de corrente em série é obrigatório para cada segmento ou ânodo comum para definir a corrente direta para o valor desejado (ex.: 10-20 mA). O valor do resistor é calculado usando a Lei de Ohm: R = (V_supply- V_F) / I_F.

8.2 Considerações e Avisos de Projeto

• Limitação de Corrente:Sempre use um acionamento de corrente constante ou um resistor limitador de corrente. Nunca conecte o LED diretamente a uma fonte de tensão.
• Proteção contra Tensão Reversa:O circuito de acionamento deve garantir que nenhuma tensão reversa seja aplicada ao LED, mesmo quando desligado. Tensão reversa contínua pode causar migração de metal e dano permanente. Em circuitos CA ou multiplexados, considere adicionar um diodo de proteção em paralelo com o LED (polarizado reversamente durante a operação normal).
• Gerenciamento Térmico:Para aplicações de alta temperatura ambiente ou quando acionado próximo à corrente máxima, considere a curva de derating. Garanta espaçamento adequado na PCB para dissipação de calor.
• Multiplexação:Este display é adequado para aplicações multiplexadas onde múltiplos dígitos compartilham linhas de acionamento. A classificação de corrente direta de pico (60 mA com ciclo de trabalho de 1/10) suporta isso. A corrente média por segmento não deve exceder a classificação de corrente direta contínua (25 mA).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas ou displays menores, o ELD-526SURWA/S530-A3 oferece vantagens específicas:

• Material (AlGaInP vs. GaAsP):A tecnologia AlGaInP fornece maior eficiência luminosa e uma cor vermelha brilhante mais saturada em comparação com os LEDs GaAsP mais antigos, que muitas vezes aparecem mais alaranjados ou fracos.
• Tamanho Padronizado:A altura do dígito de 13,6mm é um padrão industrial, garantindo ampla compatibilidade com projetos de produtos e molduras existentes.
• Baixo Consumo de Energia:Com uma tensão direta típica de 2,0V, opera de forma eficiente, reduzindo os requisitos da fonte de alimentação e a geração de calor em comparação com displays com V_F.
• Superfície Cinza:A superfície cinza (vs. preta) fornece melhor contraste em ambientes bem iluminados, reduzindo a luz ambiente refletida e melhorando a legibilidade.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com lógica de 5V de um microcontrolador?

R: Sim, mas você deve usar um resistor limitador de corrente. Por exemplo, para obter ~10 mA com uma alimentação de 5V: R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ohms. Um resistor de 330 Ohms é um valor padrão que forneceria uma corrente ligeiramente menor, o que é seguro.

P: Por que há uma intensidade luminosa mínima especificada (7,8 mcd) e uma típica (12,5 mcd)?

R: O mínimo é o limite inferior garantido para dispositivos vendidos sob este número de peça. O típico é a saída média da produção. Devido ao processo de binning (±10%), você pode receber dispositivos cujo brilho esteja em qualquer lugar dentro dessa faixa categorizada.

P: Este display é adequado para uso externo?

R: A faixa de temperatura de operação (-40°C a +85°C) sugere que ele pode suportar uma ampla gama de ambientes. No entanto, para exposição direta ao ar livre, considere fatores adicionais não cobertos pela ficha técnica, como resistência aos raios UV do plástico, impermeabilização e revestimento conformal para a PCB.

P: O que acontece se eu exceder os 5V de tensão reversa?

R: Exceder a classificação de tensão reversa pode causar falha imediata e catastrófica da junção LED devido à ruptura por avalanche. O dispositivo não foi projetado para suportar polarização reversa.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando uma Leitura Digital de Voltímetro Simples.

Um projetista está criando uma unidade de fonte de alimentação de bancada que requer um display de tensão de 3 dígitos. Eles selecionam três displays ELD-526SURWA/S530-A3. O microcontrolador (ex.: um ATmega328) usará um CI driver de 7 segmentos como o MAX7219. As etapas do projeto incluem: 1) Layout da PCB de acordo com as dimensões do pacote, garantindo o espaçamento correto dos pinos. 2) Conectar os ânodos comuns de cada dígito às linhas de seleção de dígito do CI driver. 3) Conectar os cátodos dos segmentos (a-g) às linhas de segmento do CI driver. 4) Programar o microcontrolador para ler um valor ADC, convertê-lo para tensão e enviar os códigos de dígito apropriados para o MAX7219 via SPI. 5) Definir a corrente de acionamento nos registradores do MAX7219 para atingir 10-15 mA por segmento, garantindo que permaneça dentro das classificações do display. A superfície cinza do display é escolhida especificamente porque o ambiente de laboratório tem iluminação fluorescente superior.

12. Introdução ao Princípio de Operação

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de Diodos Emissores de Luz (LEDs) individuais dispostos no padrão do dígito \"8\". Cada segmento (nomeado de a até g) é um LED separado. Ao ligar seletivamente segmentos específicos, qualquer numeral de 0 a 9 e algumas letras podem ser formados. O ELD-526SURWA/S530-A3 usa uma configuração de ânodo comum, o que significa que os ânodos (terminais positivos) de todos os LEDs de segmento em um dígito estão conectados juntos a um(s) pino(s) comum(ns). Para iluminar um segmento, seu ânodo comum é conectado a uma fonte de tensão (através de um limitador de corrente), e seu cátodo (terminal negativo) é conectado a uma tensão mais baixa (terra). A luz é produzida através da eletroluminescência no material semicondutor AlGaInP: quando uma tensão direta é aplicada, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons (luz) em um comprimento de onda correspondente à banda proibida do material, que está no espectro vermelho.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Displays LED de sete segmentos representam uma tecnologia madura e confiável. Embora tecnologias de display mais novas, como OLEDs de matriz de pontos ou LCDs TFT, ofereçam maior flexibilidade para gráficos e fontes personalizadas, os LEDs de 7 segmentos mantêm fortes vantagens em aplicações específicas: brilho superior e legibilidade à luz do sol, ângulos de visão extremamente amplos, alta confiabilidade e longa vida útil, simplicidade de controle e menor custo para aplicações que requerem apenas saída numérica. A tendência em tais displays LED discretos é em direção a maior eficiência (mais saída de luz por mA de corrente), binning mais rigoroso para consistência de cor e brilho, e conformidade contínua com regulamentações ambientais em evolução (RoHS, REACH). A embalagem de furo passante, como usada nesta ficha técnica, está sendo gradualmente complementada por versões de dispositivo de montagem em superfície (SMD) para montagem automatizada, mas o furo passante permanece vital para prototipagem, reparo e aplicações que requerem maior robustez mecânica.