Ficha Técnica do Display LED de Sete Segmentos LTS-5601AJG-J - 0,56 Polegadas - LED Verde AlInGaP - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5601AJG-J é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e um dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes. Apresenta uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm), proporcionando excelente visibilidade. O dispositivo utiliza tecnologia de semicondutor avançada AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os seus segmentos emissores de luz, que são apresentados numa cor verde vibrante contra um fundo de face cinza neutro. Esta combinação oferece alto contraste para uma legibilidade ótima. O display emprega uma configuração elétrica de ânodo comum, que é uma interface padrão e amplamente suportada no projeto de circuitos digitais.

1.1 Vantagens Principais

O display oferece vários benefícios-chave para projetistas e engenheiros. A sua principal vantagem é a utilização de chips LED AlInGaP, conhecidos pela sua alta eficiência e excelente intensidade luminosa, resultando numa saída brilhante com consumo de energia relativamente baixo. Os segmentos contínuos e uniformes garantem uma aparência de caráter consistente e profissional, sem lacunas ou irregularidades. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, proporcionando consistência no brilho entre lotes de produção. Além disso, apresenta um amplo ângulo de visão, tornando o display legível a partir de várias posições, e oferece fiabilidade de estado sólido sem partes móveis. A embalagem também é isenta de chumbo, cumprindo as regulamentações ambientais modernas (RoHS).

1.2 Mercado-Alvo e Aplicações

Este display é adequado para uma ampla gama de equipamentos eletrónicos que requerem indicação numérica. Aplicações típicas incluem instrumentos de teste e medição (multímetros, osciloscópios), painéis de controlo industrial, dispositivos médicos, eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, máquinas de lavar), painéis de instrumentos automóveis (para displays adicionais ou de substituição) e vários projetos de hobby ou prototipagem. O seu equilíbrio entre tamanho, brilho e fiabilidade torna-o uma escolha versátil para sistemas embebidos comerciais e industriais.

2. Análise Detalhada dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das especificações elétricas e ópticas fornecidas na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. AIntensidade Luminosa Média (Iv)é especificada com um mínimo de 125 µcd, um valor típico de 400 µcd, e sem máximo declarado, quando alimentada por uma corrente direta (IF) de 1 mA. Isto indica um brilho mínimo garantido, com a maioria das unidades a apresentar um desempenho significativamente mais brilhante. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é de 571 nm, e oComprimento de Onda Dominante (λd)é de 572 nm, ambos medidos a IF=20mA. Estes valores colocam firmemente a luz emitida na região verde do espectro visível. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)é de 15 nm, o que descreve a pureza da cor verde; uma largura mais estreita indica uma saída mais monocromática. ATaxa de Correspondência de Intensidade Luminosaé especificada como 2:1 no máximo para áreas de luz semelhantes, significando que a diferença de brilho entre quaisquer dois segmentos não deve exceder um fator de dois, garantindo uma aparência uniforme.

2.2 Parâmetros Elétricos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação do dispositivo. ATensão Direta por Segmento (VF)tem um valor típico de 2,6V e um máximo de 2,6V a IF=20mA. Este é um parâmetro crítico para projetar a rede de resistências limitadoras de corrente. ACorrente Direta Contínua por Segmentotem uma classificação máxima de 25 mA, com um fator de derating de 0,33 mA/°C acima de 25°C de temperatura ambiente. Isto significa que a corrente permitida diminui à medida que a temperatura aumenta para evitar sobreaquecimento. É permitida umaCorrente Direta de Picode 60 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms), que pode ser usada para multiplexagem ou para alcançar brilho instantâneo mais elevado. A classificação deTensão Reversa (VR)é de 5V, e aCorrente Reversa (IR)é no máximo de 100 µA a esta tensão, indicando as características de fuga do díodo no estado desligado.

2.3 Valores Máximos Absolutos e Considerações Térmicas

Estas classificações definem os limites de tensão além dos quais pode ocorrer dano permanente. ADissipação de Potência por Segmentonão deve exceder 70 mW. AGama de Temperatura de Operaçãoé de -35°C a +105°C, e aGama de Temperatura de Armazenamentoé idêntica. Esta ampla gama torna o dispositivo adequado para ambientes adversos. A ficha técnica também especifica condições de soldadura: a unidade pode ser submetida a 260°C durante 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assento. Respeitar estes limites é crucial durante a montagem do PCB para evitar danos térmicos nos chips LED ou na embalagem de plástico.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo écategorizado por intensidade luminosa. Isto refere-se a um processo de binning de fabrico onde os LEDs são classificados com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (tipicamente 1 mA, conforme indicado). As unidades são agrupadas em bins com intervalos de intensidade mínimos e máximos definidos. Isto garante que os clientes recebam displays com níveis de brilho consistentes. Embora os códigos de bin específicos não sejam detalhados neste excerto, os projetistas devem estar cientes de que tal categorização existe e podem precisar de especificar um bin necessário para aplicações críticas onde a correspondência de brilho entre múltiplos displays é essencial.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência aCurvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão para tais dispositivos incluem tipicamente:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V): Esta curva não linear mostra como a tensão aumenta com a corrente. É essencial para determinar o valor correto da resistência em série para alcançar a corrente de operação desejada.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (Curva I-L): Isto mostra a relação entre a corrente de acionamento e a saída de luz. É geralmente linear numa gama, mas pode saturar a correntes mais elevadas.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Compreender este derating é fundamental para projetos que operam em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral: Um gráfico que mostra a intensidade relativa da luz em diferentes comprimentos de onda, centrado no comprimento de onda de pico de 571 nm.

Os projetistas devem consultar estas curvas, quando disponíveis, para otimizar o desempenho e garantir operação fiável nas gamas de temperatura e corrente pretendidas.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Tolerâncias

O desenho da embalagem (referenciado mas não detalhado no texto) mostraria o contorno físico do display. Notas-chave da ficha técnica afirmam que todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias gerais de ±0,25 mm (0,01") salvo indicação em contrário. Uma tolerância específica para o desvio da ponta do pino é de ±0,4 mm, o que é importante para o projeto da pegada do PCB para garantir o alinhamento e a soldabilidade adequados.

5.2 Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração de 10 pinos em fila única. O diagrama do circuito interno mostra uma configuração de ânodo comum, onde os ânodos de todos os segmentos LED (A a G e o Ponto Decimal) estão ligados internamente a dois pinos comuns (Pino 3 e Pino 8). Os cátodos dos segmentos individuais são trazidos para pinos separados. Esta configuração é comum porque simplifica a multiplexagem ao acionar múltiplos dígitos, pois os ânodos comuns podem ser comutados para selecionar qual dígito está ativo.

A tabela de ligação dos pinos é a seguinte:

1. Pino 1: Cátodo E
2. Pino 2: Cátodo D
3. Pino 3: Ânodo Comum
4. Pino 4: Cátodo C
5. Pino 5: Cátodo D.P. (Ponto Decimal)
6. Pino 6: Cátodo B
7. Pino 7: Cátodo A
8. Pino 8: Ânodo Comum
9. Pino 9: Cátodo F
10. Pino 10: Cátodo G

5.3 Identificação da Polaridade

O dispositivo está claramente marcado como um tipo deÂnodo Comum. Fisicamente, pode haver um entalhe, ponto ou canto chanfrado na embalagem para indicar o pino 1. Os projetistas devem cruzar o diagrama de pinagem com a embalagem física para garantir a orientação correta durante a montagem do PCB. Polaridade incorreta impedirá o display de acender.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A orientação principal fornecida é para o processo de soldadura. O componente pode suportar soldadura por onda ou por refluxo com uma temperatura de pico de260°C durante no máximo 3 segundos, medido num ponto a 1,6 mm (1/16") abaixo do plano de assento. Este é um perfil JEDEC padrão. É fundamental controlar o tempo e a temperatura de soldadura para evitar que a embalagem de plástico se deforme ou que as ligações internas dos fios sejam danificadas pelo calor excessivo. Recomenda-se pré-aquecimento para minimizar o choque térmico. Após a soldadura, o display deve ser deixado arrefecer naturalmente. Evite aplicar tensão mecânica aos pinos ou à face do display durante a manipulação e montagem.

7. Embalagem e Informações de Encomenda

O número de peça éLTS-5601AJG-J. Uma divisão típica de tal número de peça poderia ser: LTS (família de produtos), 5601 (tamanho/código), A (cor/bin de brilho?), J (tipo de embalagem?), G (Verde), -J (sufixo para variações como ponto decimal à direita). A ficha técnica confirma a descrição como "AlInGaP Green Common Anode, Rt. Hand Decimal." Isto indica que o ponto decimal está posicionado no lado direito do dígito. Os displays são normalmente fornecidos em tubos ou bandejas anti-estáticas para proteger os pinos e prevenir danos por descarga eletrostática durante o transporte e manipulação.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Para um display de ânodo comum, o circuito de acionamento envolve tipicamente ligar o(s) pino(s) de ânodo comum à tensão de alimentação positiva (Vcc) através de uma resistência limitadora de corrente ou de um interruptor de transistor (para multiplexagem). Cada pino de cátodo individual (A-G, DP) é então ligado à saída de um CI de acionamento, como um descodificador/acionador de 7 segmentos (por exemplo, 74LS47 para entrada BCD) ou um pino GPIO de um microcontrolador. O acionador drena corrente para o terra para iluminar o segmento. O valor da resistência limitadora de corrente é calculado usando a Lei de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, onde VF é a tensão direta do LED (tipicamente 2,6V) e IF é a corrente direta desejada (por exemplo, 10-20 mA).

8.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente: Utilize sempre resistências em série para cada segmento ou um acionador de corrente constante. Nunca ligue o LED diretamente a uma fonte de tensão.
• Multiplexagem: Para acionar múltiplos dígitos, multiplexe os ânodos comuns a uma alta frequência (por exemplo, >100 Hz). Isto reduz significativamente o número de pinos de acionamento necessários.
• Dissipação de Potência: Certifique-se de que a potência total dissipada (IF * VF * número de segmentos acesos) não excede os limites térmicos da embalagem, especialmente em altas temperaturas ambientes.
• Ângulo de Visão: Monte o display considerando o amplo ângulo de visão especificado para garantir que o público-alvo o possa ver claramente.
• Proteção contra ESD:** Embora não explicitamente declarado, os LEDs são sensíveis à descarga eletrostática. Manipule com as devidas precauções de ESD durante a montagem.

9. Comparação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs verdes GaP (Fosfeto de Gálio) padrão, a tecnologia AlInGaP utilizada neste display oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante à mesma corrente ou brilho equivalente a menor potência. Comparado com LEDs brancos de chip azul + fósforo, este LED verde monocromático tem um espectro mais estreito e potencialmente maior eficácia para aplicações onde apenas luz verde é necessária. A altura de dígito de 0,56 polegadas é um tamanho comum, oferecendo um bom equilíbrio entre legibilidade e consumo de espaço na placa, maior do que displays de 0,3 polegadas para melhor visibilidade, mas menor do que displays de 1 polegada para compacidade.

10. Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Qual é a diferença entre ânodo comum e cátodo comum?

R: Num display de ânodo comum, todos os ânodos dos segmentos estão ligados juntos ao Vcc, e os segmentos são ligados ao colocar os seus cátodos em nível BAIXO (ao terra). Num display de cátodo comum, todos os cátodos estão ligados ao terra, e os segmentos são ligados ao aplicar uma tensão ALTA (Vcc) aos seus ânodos. O circuito de acionamento difere em conformidade.

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

R: Um pino GPIO típico de um microcontrolador pode drenar ou fornecer apenas 20-25 mA. Pode acionar um único segmento diretamente se incluir uma resistência em série e permanecer dentro dos limites de corrente do MCU. Para múltiplos segmentos ou multiplexagem, utilize CIs de acionamento dedicados ou matrizes de transistores para lidar com a corrente cumulativa mais elevada.

P: A ficha técnica lista dois pinos de ânodo comum (3 e 8). Devo ligar ambos?

R: Sim, para máxima fiabilidade e distribuição de corrente, é recomendado ligar ambos os pinos de ânodo comum à fonte de alimentação. Isto ajuda a equilibrar a carga de corrente, especialmente quando múltiplos segmentos estão iluminados simultaneamente.

P: Como calculo o valor da resistência para uma alimentação de 5V e uma corrente de segmento de 10 mA?

R: Usando VF(típ) = 2,6V: R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ohms. Uma resistência padrão de 220 ou 270 Ohm seria adequada. Verifique sempre o brilho e a corrente no circuito real.

11. Exemplo Prático de Utilização

Projeto: Display Simples de Voltímetro Digital

Num voltímetro digital básico construído em torno de um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC), o LTS-5601AJG-J pode ser usado para exibir a tensão medida. O microcontrolador lê o valor do ADC, converte-o para tensão e formata-o em dígitos (por exemplo, "12,5"). Usando uma técnica de multiplexagem, o MCU ativaria sequencialmente o ânodo comum de cada dígito (para um display multi-dígito construído a partir de várias unidades) e enviaria o padrão de cátodo para os dados de segmento correspondentes para esse dígito. Um CI de acionamento como o MAX7219 poderia ser usado para simplificar a interface, lidando tanto com a multiplexagem como com o controlo de corrente para o microcontrolador. O alto brilho dos segmentos AlInGaP garante que a leitura seja clara mesmo em ambientes bem iluminados.

12. Introdução ao Princípio Técnico

O LTS-5601AJG-J é baseado em material semicondutorAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do chip LED, os eletrões e as lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões. A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que corresponde diretamente ao comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde por volta de 571-572 nm. Os chips são montados num substrato de GaAs não transparente, o que ajuda a direcionar a luz para fora através do topo do chip. O filtro de face cinza absorve a luz ambiente, melhorando o contraste ao reduzir reflexos e tornando os segmentos verdes iluminados mais vívidos.

13. Tendências Tecnológicas

Embora os displays discretos de sete segmentos permaneçam vitais para muitas aplicações, a tendência geral na tecnologia de displays é para a integração e flexibilidade. Isto inclui o crescimento de displays LED de matriz de pontos e OLEDs que podem mostrar gráficos e caracteres arbitrários. No entanto, para leituras numéricas dedicadas, LEDs de sete segmentos como o LTS-5601AJG-J continuam a ser favorecidos pela sua simplicidade, fiabilidade, baixo custo e excecional legibilidade. Os avanços em materiais LED, como AlInGaP e InGaN (para azul/verde) melhorados, continuam a aumentar a eficiência e o brilho. Além disso, há uma constante procura pela miniaturização e embalagens de montagem em superfície, embora tipos de orifício passante como este persistam devido à sua robustez e facilidade de prototipagem.