Ficha Técnica do Display de Sete Segmentos ELS-315SYGWA/S530-E2 - Altura do Dígito 9.14mm - Cor Amarelo-Verde - Tensão Direta 2.0V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O ELS-315SYGWA/S530-E2 é um display alfanumérico de sete segmentos para montagem furo-a-furo, projetado para leituras digitais nítidas. Apresenta um tamanho industrial padrão com altura de dígito de 9.14mm (0.36 polegadas). O dispositivo é construído com segmentos emissores de luz branca contra uma superfície de fundo cinza, proporcionando alto contraste e excelente legibilidade mesmo em condições de iluminação ambiente intensa. Este display é categorizado por intensidade luminosa e está em conformidade com os padrões ambientais sem chumbo e RoHS, tornando-o adequado para aplicações eletrónicas modernas.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display incluem o seu baixo consumo de energia, formato padronizado para fácil integração em projetos existentes e desempenho confiável. É especificamente direcionado para aplicações que requerem indicadores numéricos ou alfanuméricos limitados, duráveis e legíveis. Os principais mercados-alvo incluem eletrodomésticos de consumo, painéis de instrumentos industriais e vários sistemas de exibição de leitura digital onde a confiabilidade e a clareza são primordiais.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

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

2.1 Valores Máximos Absolutos

Os valores máximos absolutos definem os limites de stress 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 da junção.
• Corrente Direta Contínua (I_F):25 mA. A corrente DC máxima que pode ser aplicada continuamente.
• Corrente Direta de Pico (I_FP):60 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, frequência 1 kHz) para atingir brevemente um brilho mais elevado.
• Dissipação de Potência (P_d):60 mW. A potência máxima que o dispositivo pode dissipar na forma de calor.
• Temperatura de Operação (T_opr):-40°C a +85°C. A faixa de temperatura ambiente para operação confiável.
• Temperatura de Armazenamento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldagem (T_sol):260°C por uma duração máxima de 5 segundos, típico para processos de soldagem por onda ou manual.

2.2 Características Eletro-Ópticas

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

• Intensidade Luminosa (I_v):O valor típico é de 3,2 mcd por segmento a uma corrente direta (I_F) de 10 mA, com um mínimo de 2,0 mcd. A ficha técnica indica uma tolerância de ±10% neste valor. Esta intensidade é uma média medida num único segmento.
• Comprimento de Onda de Pico (λ_p):Tipicamente 575 nm. Este é o comprimento de onda no qual a potência óptica emitida é maior.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 573 nm. Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano, definindo a cor (amarelo-verde neste caso).
• Largura de Banda do Espectro de Radiação (Δλ):Tipicamente 20 nm. Isto indica a pureza espectral ou a largura da luz emitida.
• Tensão Direta (V_F):Tipicamente 2,0 V, com um máximo de 2,4 V a I_F=20 mA. A tolerância é de ±0,1V. Este é um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5 V, indicando a corrente de fuga no estado desligado.

3. Explicação do Sistema de Binning

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

• Binning por Intensidade Luminosa:Os LEDs de um lote de produção são medidos e classificados em diferentes grupos (bins) com base na sua saída luminosa medida a uma corrente de teste especificada. Isto garante consistência no brilho para os produtos finais. O valor típico é de 3,2 mcd, mas os dispositivos são classificados para garantir um mínimo de 2,0 mcd, sendo provável que o código do bin real seja indicado no rótulo da embalagem (campo \"CAT\").
• Cor/Comprimento de Onda:O material do chip é especificado como AlGaInP, que tipicamente produz cores no espectro do vermelho ao amarelo-verde. O comprimento de onda dominante é rigidamente controlado (típico 573 nm), mas variações menores também podem ser geridas através do binning para manter a consistência da cor, especialmente importante em displays multi-dígitos.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referencia curvas de desempenho típicas que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão.

4.1 Distribuição Espectral

Esta curva traça a intensidade luminosa relativa em função do comprimento de onda. Confirma visualmente o comprimento de onda de pico (λ_p~575 nm) e a largura de banda espectral (Δλ ~20 nm). Uma curva mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.

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

Este gráfico mostra a relação entre a corrente que flui através do LED e a queda de tensão nos seus terminais. É não linear. Os projetistas usam esta curva para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente de operação desejada, o que é crucial para selecionar resistências em série apropriadas ou projetar drivers de corrente constante.

4.3 Curva de Derating da Corrente Direta

Este é um dos gráficos mais críticos para a confiabilidade. Mostra como a corrente direta contínua máxima permitida (I_F) deve ser reduzida à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C. Operar o LED a correntes elevadas em ambientes de alta temperatura sem o derating adequado reduzirá significativamente a sua vida útil devido à temperatura de junção excessiva.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo utiliza um formato padrão DIP (Dual In-line Package) para montagem furo-a-furo.

5.1 Desenho Dimensional

O desenho da embalagem fornece dimensões mecânicas críticas, incluindo altura total, largura, tamanho do dígito, espaçamento dos terminais (pitch) e diâmetro dos terminais. A nota especifica que as tolerâncias são de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Os engenheiros usam este desenho para o projeto do footprint da PCB e para garantir o encaixe adequado dentro do invólucro.

5.2 Pinagem e Identificação de Polaridade

O diagrama de circuito interno é essencial. Uma configuração de ânodo comum ou cátodo comum deve ser identificada a partir deste diagrama. Ele mostra como os ânodos e cátodos de todos os segmentos individuais (a-g) e do ponto decimal (dp, se presente) estão conectados internamente. A identificação correta é obrigatória para uma conexão de circuito adequada. A numeração dos pinos também é definida aqui.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A ficha técnica fornece parâmetros específicos para processos de soldagem manual.

• Temperatura de Soldagem:A temperatura máxima recomendada da ponta do ferro de soldar é de 260°C.
• Tempo de Soldagem:O terminal deve estar em contacto com o ferro de soldar por não mais de 5 segundos para evitar danos por calor ao chip interno e às ligações dos fios.
• Proteção contra ESD (Descarga Eletrostática):O dispositivo é sensível à ESD. Recomendações fortes incluem o uso de pulseiras aterradas, estações de trabalho seguras para ESD, tapetes condutores e ionizadores. Todo o equipamento e pessoal devem estar devidamente aterrados durante a manipulação e montagem.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

7.1 Especificação de Embalagem

O dispositivo é embalado em tubos e caixas. O fluxo de embalagem padrão é: 35 peças por tubo, 140 tubos por caixa e 4 caixas por cartão.

7.2 Explicação do Rótulo

O rótulo da embalagem contém vários códigos: CPN (Número da Peça do Cliente), P/N (Número do Produto), QTY (Quantidade), CAT (Categoria/Bin de Intensidade Luminosa), HUE (Referência de Cor), REF (Referência), LOT No. (Número do Lote de Produção) e um código de rótulo de volume REFERENCE. Estes são usados para rastreabilidade e gestão de inventário.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Eletrodomésticos:Temporizadores em micro-ondas/fornos, displays de temperatura em termostatos ou aquecedores, indicadores de ciclo em máquinas de lavar.
• Painéis de Instrumentos:Leituras de tensão, corrente, frequência ou RPM em equipamentos de teste, controlos industriais e medidores automotivos do mercado de reposição.
• Leituras Digitais Gerais:Qualquer dispositivo que necessite de um display numérico simples e confiável, como relógios, contadores ou dispositivos de medição básicos.

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre uma resistência em série ou um driver de corrente constante para limitar I_Fa 25 mA ou menos (com derating para temperatura). Calcule o valor da resistência usando R = (V_supply- V_F) / I_F.
• Multiplexagem:Para displays multi-dígitos, um esquema de multiplexagem é comum para controlar muitos segmentos com menos pinos de I/O. Garanta que a corrente de pico em projetos multiplexados não exceda I_FP(60mA) e que a corrente média por segmento permaneça dentro dos limites.
• Ângulo de Visão e Contraste:O fundo cinza melhora o contraste. Considere os requisitos de ângulo de visão do produto final.
• Gestão Térmica:Cumpra a curva de derating da corrente. Em ambientes de alta temperatura, reduza a corrente de operação ou melhore a ventilação.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com displays de sete segmentos genéricos, o ELS-315SYGWA/S530-E2 oferece vantagens específicas:

• Tamanho Industrial Padronizado:Garante compatibilidade imediata com muitos layouts de PCB e recortes de painel frontal existentes.
• Binning por Intensidade:Fornece níveis de brilho mínimo garantidos, levando a uma aparência mais uniforme em aplicações multi-dígitos em comparação com displays não classificados.
• Conformidade Ambiental:Ser sem chumbo e estar em conformidade com a RoHS é essencial para produtos vendidos em muitos mercados globais.
• Especificação Robusta:Valores máximos absolutos e curvas de derating claramente definidos permitem projetos mais confiáveis e duradouros em comparação com componentes com limites mal documentados.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. Com uma V_Ftípica de 2,0V, conectá-lo diretamente a 5V causaria corrente excessiva, destruindo o LED. Deve usar uma resistência limitadora de corrente. Por exemplo, para um acionamento de 10mA a partir de uma fonte de 5V: R = (5V - 2,0V) / 0,01A = 300 Ω.

P: O que significa \"Corrente Direta de Pico (I_FP) de 60 mA\" para o meu projeto?

R: Esta classificação permite pulsos breves de corrente mais elevada, o que é útil em displays multiplexados onde cada dígito é alimentado apenas por uma fração do tempo. A corrente média ao longo do ciclo completo ainda deve estar dentro da classificação contínua de 25mA. O ciclo de trabalho de 1/10 a 1kHz é uma condição de teste específica; outros esquemas de pulso requerem análise cuidadosa.

P: Como interpreto o código \"CAT\" no rótulo?

R: O código \"CAT\" especifica o bin de intensidade luminosa. Embora a ficha técnica forneça valores mínimos/típicos, o binning real garante que todos os dispositivos de um lote tenham saída semelhante. Para um brilho consistente em todos os dígitos de um produto, use displays com o mesmo código CAT.

11. Caso Prático de Projeto e Utilização

Caso: Projetando um Display de Voltímetro Multiplexado de 4 Dígitos

Um projetista está a criar um voltímetro DC simples de 0-30V. O microcontrolador tem um número limitado de pinos de I/O. Eles optam por usar quatro displays ELS-315SYGWA/S530-E2 numa configuração multiplexada.

1. Projeto do Circuito:O ânodo comum (ou cátodo) de cada dígito é conectado a um pino do microcontrolador através de um interruptor de transistor. As linhas dos segmentos (a-g) são conectadas aos pinos do microcontrolador através de resistências limitadoras de corrente, partilhadas por todos os dígitos.

2. Software:O firmware percorre rapidamente cada dígito (por exemplo, a 200Hz), ligando o pino comum de um dígito de cada vez enquanto define o padrão de segmento apropriado para esse dígito. A persistência da visão faz com que todos os dígitos pareçam acesos simultaneamente.

3. Cálculo da Corrente:Para obter um bom brilho, o projetista pode visar uma corrente de segmento de pico de 15mA durante o seu intervalo de tempo ativo. Com 4 dígitos, o ciclo de trabalho por dígito é de 1/4. A corrente média por segmento é de 15mA / 4 = 3,75mA, bem dentro da classificação contínua de 25mA. O pico de 15mA também está seguramente abaixo do I_FP rating.

4. Valor da Resistência:Usando uma fonte de alimentação de 5V para os segmentos: R = (5V - 2,0V) / 0,015A ≈ 200 Ω.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de múltiplos Diodos Emissores de Luz (LEDs) dispostos num padrão de figura de oito. Cada segmento (rotulado de a a g) é um LED individual. Ao alimentar seletivamente diferentes combinações destes segmentos, podem ser formados numerais de 0 a 9 e algumas letras. O dispositivo descrito utiliza material semicondutor de AlGaInP (Fosfeto de Alumínio, Gálio e Índio). Quando polarizado diretamente (tensão positiva aplicada ao ânodo em relação ao cátodo), os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa do semicondutor, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlGaInP determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, amarelo-verde (~573 nm). A luz do chip é emitida através de uma lente de epóxi moldada que também forma o formato do segmento.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Os displays LED de sete segmentos representam uma tecnologia de exibição madura e altamente confiável. Embora tecnologias mais recentes, como OLEDs de matriz de pontos ou LCDs, ofereçam maior flexibilidade para gráficos e alfanuméricos, os LEDs de sete segmentos mantêm fortes vantagens em áreas específicas:Legibilidade Extrema:Os seus segmentos simples e de alto contraste são facilmente legíveis à distância e numa ampla gama de condições de iluminação, incluindo luz solar direta.Robustez e Longevidade:São dispositivos de estado sólido sem partes móveis, resistentes a choques e vibrações, e oferecem tempos de vida operacional muito longos (frequentemente dezenas de milhares de horas).Simplicidade e Custo-Efetividade:Requerem eletrónica de acionamento relativamente simples em comparação com displays mais complexos, tornando-os uma solução custo-efetiva para aplicações que só precisam de mostrar números ou um conjunto limitado de caracteres. A tendência para componentes como o ELS-315SYGWA/S530-E2 é o refinamento contínuo para confiabilidade, maior redução no consumo de energia e adesão a padrões ambientais em evolução (como a RoHS), em vez de mudanças tecnológicas radicais. Eles permanecem a escolha ideal para aplicações onde a clareza, durabilidade e simplicidade são os principais impulsionadores do projeto.