Ficha Técnica do Display LED de Sete Segmentos LTF-2502KG - Altura do Dígito 0,26 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta 2,6V - Potência 70mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTF-2502KG é um módulo de display LED de sete segmentos e cinco dígitos, projetado para aplicações de leitura numérica. Apresenta uma altura de dígito de 0,26 polegadas (6,8 mm), fornecendo caracteres claros e legíveis. O dispositivo utiliza chips LED de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivados sobre um substrato de GaAs, conhecidos pela sua alta eficiência e brilho no espectro verde. O display apresenta uma aparência de alto contraste com segmentos luminosos brancos sobre um fundo preto, melhorando a legibilidade sob várias condições de iluminação. Os seus principais mercados-alvo incluem eletrónica de consumo, painéis de controlo industrial, instrumentação e qualquer aplicação que necessite de um display numérico compacto, fiável e com excelente desempenho visual.

1.1 Características Principais

• Altura de dígito compacta de 0,26 polegadas (6,8 mm).
• Iluminação de segmento contínua e uniforme para uma aparência de carácter consistente.
• Baixo consumo de energia, adequado para dispositivos alimentados por bateria.
• Excelente aparência dos caracteres com alto brilho e contraste.
• Amplo ângulo de visão para visibilidade a partir de diferentes posições.
• Alta fiabilidade devido à construção de estado sólido.
• A intensidade luminosa é categorizada ("binned") para um desempenho consistente.
• Embalagem sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Identificação do Dispositivo

O número de peça LTF-2502KG denota especificamente um display multiplexado de ânodo comum com LEDs verdes AlInGaP e uma configuração de ponto decimal à direita. Esta configuração é otimizada para circuitos de acionamento multiplexados, que reduzem o número de pinos de I/O do microcontrolador necessários.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

Esta secção fornece uma análise detalhada das características elétricas e ópticas que definem o envelope de desempenho do display e orientam o projeto adequado do circuito.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é garantida a operação sob ou nestes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança na forma de calor por um único segmento LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms) para alcançar um brilho instantâneo muito elevado sem sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida linearmente a uma taxa de 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 50°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Intervalo de Temperatura de Funcionamento:-35°C a +85°C. O dispositivo é garantido para funcionar dentro deste intervalo de temperatura ambiente.
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Condição de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem por onda com o ponto de solda 1/16 de polegada (≈1,6mm) abaixo do plano de assentamento durante 3 segundos a 260°C.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a Ta=25°C sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Esta é a principal medida de brilho.
  • MÍN: 200 µcd, TÍP: 540 µcd a I_F= 1 mA.
  • TÍP: 5940 µcd a I_F= 10 mA. Isto mostra a relação altamente não linear entre a corrente e a saída de luz.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):571 nm (Típico). Este é o comprimento de onda no qual a potência espectral de saída é máxima, situando-o na região verde do espectro visível.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):15 nm (Típico). Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):572 nm (Típico). Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano, correspondendo de perto ao comprimento de onda de pico.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,6V (Típico), com uma tolerância de ±0,1V, a I_F= 20 mA. Este é um parâmetro crítico para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 µA (Máximo) a V_R= 5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; a operação em polarização reversa contínua é proibida.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 (Máximo). Isto garante uniformidade entre os segmentos, significando que o segmento mais brilhante não será mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais fraco sob as mesmas condições de acionamento.
• Diafonia:≤2,5%. Isto especifica a quantidade máxima de fuga de luz não intencional de um segmento não alimentado quando um segmento adjacente está aceso.

3. Explicação do Sistema de Binning

O display emprega um sistema de binning para intensidade luminosa para garantir um nível de brilho consistente dentro de uma única unidade e entre múltiplas unidades numa montagem. Os códigos de bin (F, G, H, J, K) representam intervalos específicos de intensidade luminosa mínima em microcandelas (µcd) medidos a I_F= 1 mA.

• Bin F:200 - 320 µcd
• Bin G:321 - 500 µcd
• Bin H:501 - 800 µcd
• Bin J:801 - 1300 µcd
• Bin K:1301 - 2100 µcd

Implicação de Projeto:Para aplicações que utilizam dois ou mais displays numa montagem, é fortemente recomendado utilizar displays do mesmo código de bin para evitar diferenças notáveis no brilho (desigualdade de tonalidade) entre eles.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas típicas para tal dispositivo incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação exponencial entre a tensão direta e a corrente. A curva terá uma tensão de joelho em torno de 2,0-2,2V, após a qual a corrente aumenta rapidamente com um pequeno aumento na tensão, destacando a necessidade de regulação de corrente, não de regulação de tensão.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Uma curva que mostra que a saída de luz aumenta de forma super-linear com a corrente em níveis mais baixos e pode aproximar-se da saturação em correntes mais altas. Isto informa o compromisso entre brilho e eficiência/dissipação de potência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Tipicamente mostra um coeficiente de temperatura negativo, onde a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto é crucial para projetar em ambientes de alta temperatura.
• Tensão Direta vs. Temperatura Ambiente:Normalmente mostra um coeficiente de temperatura negativo, significando que V_Fdiminui ligeiramente à medida que a temperatura aumenta.
• Distribuição Espectral:Uma curva em forma de sino centrada em torno de 571-572 nm, com uma largura definida pela largura a meia altura de 15 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O display tem um formato padrão de embalagem dupla em linha (DIP). Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros (mm).
• A tolerância geral é de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm.
• Limites de defeito na face do display: material estranho ≤10 mils, contaminação de tinta ≤20 mils, bolhas no segmento ≤10 mils.
• A curvatura do refletor é limitada a ≤1% do seu comprimento.
• O diâmetro recomendado do orifício na PCB para os pinos é de 1,0 mm.

5.2 Conexão dos Pinos e Polaridade

O LTF-2502KG é um dispositivomultiplexado de ânodo comum. Isto significa que os ânodos dos LEDs para cada dígito estão ligados internamente, enquanto os cátodos para cada tipo de segmento (A-G, DP) estão ligados através dos dígitos.

Pinagem (DIP de 16 pinos):

• Pino 1: Cátodo E
• Pino 2: Cátodo D
• Pino 3: Cátodo DP (Ponto Decimal)
• Pino 4: Ânodo Comum para o Dígito 3
• Pino 6: Cátodo G
• Pino 8: Cátodo C
• Pino 10: Ânodo Comum para o Dígito 5
• Pino 11: Ânodo Comum para o Dígito 4
• Pino 12: Cátodo B
• Pino 13: Cátodo F
• Pino 14: Ânodo Comum para o Dígito 2
• Pino 15: Cátodo A
• Pino 16: Ânodo Comum para o Dígito 1
• Pinos 5, 7, 9: Sem Conexão (N/C)

Circuito Interno:O diagrama interno mostraria cinco nós de ânodo comum (um por dígito), cada um ligado aos ânodos de 7 segmentos (A-G) e ao ponto decimal (DP) para esse dígito específico. O cátodo de cada tipo de segmento (por exemplo, todos os segmentos 'A') está ligado em conjunto através dos cinco dígitos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Perfil de Soldagem por Onda

É fornecido um perfil de temperatura de soldagem por onda recomendado. Os parâmetros-chave incluem:

• Uma fase de pré-aquecimento para uma temperatura entre 100-110°C durante pelo menos 2 minutos para reduzir o choque térmico.
• Uma temperatura de pico de solda na faixa de 250-260°C.
• O tempo gasto dentro de 5°C desta temperatura de pico deve ser de 3 a 5 segundos para garantir a formação adequada da junta de solda sem danificar o componente.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Precauções de Projeto e Uso

Estes pontos são críticos para uma operação fiável a longo prazo:

• Projeto do Circuito de Acionamento:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante em vez de tensão constante para garantir brilho consistente e proteger os LEDs. O circuito deve ser projetado para acomodar toda a faixa de tensão direta (V_F= 2,5V a 2,7V).
• Proteção:O circuito de acionamento deve incorporar proteção contra tensões reversas e picos de tensão transitórios durante a ligação/desligação, pois estes podem causar migração de metal e falha.
• Gestão Térmica:A corrente de funcionamento deve ser reduzida de acordo com a temperatura ambiente máxima. Exceder as classificações de corrente ou temperatura leva a uma degradação severa da saída de luz e a uma falha prematura.
• Ambiental:Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos para evitar condensação no display.
• Mecânica:Não aplique força anormal ao corpo do display durante a montagem. Se for aplicada uma película decorativa, evite que ela pressione diretamente contra um painel frontal, pois pode deslocar-se.
• Binning para Uso com Múltiplos Displays:Como afirmado, utilize displays do mesmo bin de intensidade luminosa para uma aparência uniforme.

7.2 Condições de Armazenamento

Para evitar a oxidação dos pinos e manter a soldabilidade:

• Recomendado:Armazenar na embalagem original de barreira à humidade.
• Temperatura:5°C a 30°C.
• Humidade:Abaixo de 60% HR.
• Gestão de Inventário:Evite o armazenamento de longo prazo de grandes quantidades. Utilize os princípios primeiro a entrar, primeiro a sair (FIFO). Os produtos armazenados fora destas condições podem necessitar de reprocessamento antes da utilização.

8. Cenários de Aplicação Típicos

O LTF-2502KG é adequado para uma ampla gama de aplicações que requerem indicação numérica clara e fiável:

• Equipamento de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação.
• Controlos Industriais:Temporizadores de processo, displays de contador, leituras de temperatura em máquinas.
• Eletrónica de Consumo:Equipamento de áudio (volume/display de amplificador), temporizadores de eletrodomésticos de cozinha.
• Automóvel (Pós-Venda):Medidores e displays para monitorização de desempenho (onde as especificações ambientais são cumpridas).
• Dispositivos Médicos:Displays de parâmetros simples em equipamentos não críticos (consulte o fabricante para usos críticos de segurança).

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com outras tecnologias de display de sete segmentos:

• vs. LEDs Vermelhos GaAsP/GaP:Os LEDs verdes AlInGaP geralmente oferecem maior eficiência luminosa e brilho, resultando em melhor visibilidade e potencialmente menor consumo de energia para o mesmo brilho percebido.
• vs. LCDs:Os LEDs são emissores, fornecendo a sua própria luz, o que os torna muito superiores em condições de pouca luz e oferecem ângulos de visão mais amplos sem a complexidade da retroiluminação. Também são geralmente mais robustos e têm um tempo de resposta mais rápido.
• vs. Displays de Dígitos Maiores:O tamanho de 0,26 polegadas oferece um equilíbrio entre legibilidade e economia de espaço na placa, tornando-o ideal para dispositivos compactos onde um display maior seria impraticável.
• Vantagem Principal desta Peça:A combinação da tecnologia AlInGaP (para eficiência), configuração multiplexada de ânodo comum (para simplicidade do driver) e intensidade luminosa categorizada (para consistência) torna-a uma escolha completa para projetos de produção em volume com sensibilidade ao custo.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

1. P: Por que é recomendado o acionamento por corrente constante em vez de usar um simples resistor com uma fonte de tensão?
   R: Embora um resistor em série seja comum, ele fornece uma regulação imperfeita porque a tensão direta do LED (V_F) varia com a temperatura e entre unidades individuais. Uma fonte de corrente constante garante que a corrente (e, portanto, o brilho) permaneça estável independentemente destas variações de V_F, levando a um desempenho mais uniforme e fiável.
2. P: Posso acionar este display diretamente com um microcontrolador?
   R: Para multiplexação, sim, mas não diretamente para a corrente do segmento. Os pinos do microcontrolador têm capacidade limitada de fornecimento/receção de corrente (tipicamente 20-25mA). Deve usar drivers externos (transístores ou circuitos integrados de driver LED dedicados) para lidar com a corrente do segmento (até 25mA contínuos por segmento) e a corrente de ânodo cumulativa mais elevada do dígito.
3. P: O que significa a taxa de correspondência de intensidade luminosa de 2:1 para o meu projeto?
   R: Significa que, no pior caso, um segmento pode ser duas vezes mais brilhante que outro segmento no mesmo display quando acionado de forma idêntica. Um bom layout da placa de circuito (comprimentos/resistência de traços iguais) e uma regulação de corrente adequada ajudam a minimizar diferenças visíveis. Para aplicações críticas, a calibração de brilho por software por segmento é uma opção.
4. P: A humidade de armazenamento é inferior a 60% HR. O que acontece se for armazenado num ambiente mais húmido?
   R: A alta humidade pode levar à oxidação do revestimento de estanho/sem chumbo nos pinos, resultando em má soldabilidade quando a peça for eventualmente utilizada. Isto pode causar juntas de solda defeituosas durante a montagem.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um temporizador simples de 5 dígitos.

1. Seleção do Microcontrolador:Escolha um MCU com pinos de I/O suficientes. Para um display multiplexado de 5 dígitos, 7 segmentos + DP, precisa de 5 pinos para os ânodos dos dígitos e 8 pinos para os cátodos dos segmentos, totalizando 13 linhas de controlo.
2. Circuito do Driver:Use um array de driver de lado baixo (por exemplo, um array de transístores Darlington ULN2003A) para receber a corrente para as 8 linhas de cátodo. Use transístores NPN individuais ou um driver de lado alto para fornecer corrente para as 5 linhas de ânodo.
3. Definição da Corrente:Determine o brilho necessário. Para uso interno, 5-10mA por segmento pode ser suficiente. Calcule os resistores limitadores de corrente para os drivers de ânodo ou configure o seu circuito integrado de driver de corrente constante em conformidade, lembrando-se de reduzir a corrente para a temperatura ambiente máxima.
4. Software de Multiplexação:Escreva firmware que percorra cada dígito, ligando o seu ânodo e definindo o padrão de cátodo apropriado para o valor desse dígito. A taxa de atualização deve ser suficientemente alta (por exemplo, >100Hz) para evitar cintilação visível.
5. Layout da PCB:Certifique-se de que os traços de alimentação para os drivers de ânodo e cátodo são suficientemente largos. Mantenha o display próximo dos drivers para minimizar a indutância dos traços.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O LTF-2502KG baseia-se na eletroluminescência de semicondutores. Quando uma tensão de polarização direta que excede o potencial de junção do díodo é aplicada através da junção p-n de AlInGaP, eletrões e lacunas são injetados na região ativa. A sua recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica das camadas de Alumínio, Índio, Gálio e Fosfeto na estrutura epitaxial determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde a ~572 nm. O formato de sete segmentos é criado colocando chips LED individuais (ou arrays de chips) na forma de segmentos numéricos padrão, que são então interligados eletricamente numa matriz multiplexada de ânodo comum para minimizar as ligações externas.

13. Tendências Tecnológicas

As tendências na tecnologia de display LED de sete segmentos concentram-se em várias áreas-chave:

• Aumento da Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais em AlInGaP e o surgimento do InGaN (para azul/verde/branco) visam alcançar mais lúmens por watt, permitindo displays mais brilhantes ou menor consumo de energia.
• Miniaturização:Existe uma constante busca por menores espaçamentos de píxeis e maior densidade, permitindo mais dígitos ou informação na mesma área, embora a faixa de 0,2"-0,5" permaneça popular para a legibilidade do fator humano.
• Integração:Mais displays estão a incorporar o circuito integrado do driver e, por vezes, até um controlador simples (como para funções de relógio) no pacote do módulo, simplificando o projeto do circuito do utilizador final.
• Fiabilidade e Robustez Melhoradas:Melhorias nos materiais de embalagem e resinas epóxi aumentam a resistência à humidade, ciclagem térmica e stress mecânico, expandindo a gama de ambientes de funcionamento.
• Opções de Cor e RGB:Embora displays monocromáticos como este verde sejam prevalentes, há um uso crescente de displays multicoloridos ou RGB completos em segmentos, permitindo a indicação de estado (por exemplo, verde para normal, vermelho para alarme) dentro do mesmo dígito.

Apesar da proliferação de displays gráficos de matriz de pontos e OLED, o LED de sete segmentos permanece uma solução altamente rentável, fiável e facilmente legível para saída numérica dedicada, garantindo a sua relevância contínua no projeto eletrónico.