Folha de Dados Técnicos de Display LED de Sete Segmentos Quadruplo de 0,28 Polegadas - Altura do Dígito 7mm - Cor Vermelho Super - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

Este documento detalha as especificações de um display LED de sete segmentos, quadruplo, com altura de dígito de 0,28 polegadas (7 mm). O dispositivo foi projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes com excelente visibilidade. Ele utiliza tecnologia de semicondutor avançada de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para seus elementos emissores de luz, especificamente projetada para produzir uma saída de cor vermelho super. O display apresenta face cinza e segmentos brancos, o que contribui para alto contraste e aparência superior dos caracteres sob várias condições de iluminação.

A filosofia central do projeto foca em fornecer uma solução confiável e de estado sólido com baixos requisitos de energia, tornando-o adequado para uma ampla gama de produtos de consumo, industriais e de instrumentação onde a apresentação de dados numéricos é crítica.

2. Características e Vantagens Principais

O display incorpora várias características de projeto que melhoram seu desempenho e usabilidade:

• Altura do Dígito:0,28 polegadas (7,0 mm), oferecendo um tamanho equilibrado para boa legibilidade sem consumo excessivo de espaço no painel.
• Design dos Segmentos:Segmentos uniformes e contínuos garantem iluminação consistente e uma aparência de caractere profissional e limpa.
• Desempenho Óptico:Oferece alto brilho e alto contraste, facilitados pelos chips de AlInGaP e pelo design de face cinza/segmentos brancos.
• Ângulo de Visão:Um amplo ângulo de visão garante que o display permaneça legível a partir de várias posições em relação ao utilizador.
• Operação de Baixa Potência:Projetado para eficiente saída de luz em relação à potência de entrada, adequado para aplicações alimentadas por bateria ou com consciência energética.
• Confiabilidade:Como um dispositivo de estado sólido, oferece alta confiabilidade e longa vida operacional em comparação com displays mecânicos.
• Binning:A intensidade luminosa é categorizada ("binned"), permitindo consistência no brilho entre múltiplas unidades em uma linha de produção.

3. Análise Detalhada das Especificações Técnicas

3.1 Características Elétricas e Ópticas

O desempenho do display é definido sob condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Os parâmetros principais incluem:

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de um mínimo de 200 µcd a um típico de 600 µcd quando acionado com uma corrente direta (I_F) de 1 mA por segmento. Este parâmetro é medido usando um sensor filtrado para aproximar a curva de resposta fotópica do olho CIE.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):Tipicamente 639 nm, definindo o ponto de cor primária da emissão vermelho super.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):Aproximadamente 20 nm, indicando a pureza espectral da luz emitida.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 631 nm, outra métrica chave para especificar a cor percebida.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):Tipicamente 2,6 V com um máximo de 2,6 V em I_F= 20 mA. Isto é crucial para projetar o circuito de acionamento.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Máximo de 100 µA quando uma tensão reversa (V_R) de 5 V é aplicada.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Uma taxa máxima de 2:1, garantindo uniformidade razoável no brilho entre diferentes segmentos do mesmo dígito ou entre dígitos.

3.2 Ratings Absolutos Máximos

Estes ratings definem os limites de estresse além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação fora destes limites não é aconselhada.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW máximo.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA máximo sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1 ms).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Este rating é reduzido linearmente a 0,33 mA/°C à medida que a temperatura aumenta.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V máximo.
• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +85°C.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldagem de 260°C por 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento.

4. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo vem em uma embalagem padrão de display LED. O desenho dimensional fornecido especifica a pegada física exata, incluindo o espaçamento entre dígitos, altura total, largura, profundidade e a posição e diâmetro dos pinos. Todas as dimensões são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Esta informação é crítica para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso) e integração mecânica no invólucro do produto final.

5. Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O display possui uma configuração de 16 pinos. Ele é configurado como um tipo decátodo comum multiplexado. Isto significa que o cátodo de cada dígito é conectado separadamente, enquanto os ânodos para segmentos correspondentes (por exemplo, todos os segmentos 'A') são conectados entre si através dos dígitos. Esta arquitetura permite a multiplexação, onde os dígitos são iluminados um de cada vez em rápida sucessão, reduzindo o número total de pinos de acionamento necessários e o consumo total de energia.

A pinagem é a seguinte:

• Pino 1: Cátodo Comum (Dígito 1)
• Pino 2: Ânodo para o segmento C e L3
• Pino 3: Ânodo para o Ponto Decimal (D.P.)
• Pino 5: Ânodo para o segmento E
• Pino 6: Ânodo para o segmento D
• Pino 7: Ânodo para o segmento G
• Pino 8: Cátodo Comum (Dígito 4)
• Pino 11: Cátodo Comum (Dígito 3)
• Pino 12: Cátodo Comum para os indicadores L1, L2, L3
• Pino 13: Ânodo para o segmento A e L1
• Pino 14: Cátodo Comum (Dígito 2)
• Pino 15: Ânodo para o segmento B e L2
• Pino 16: Ânodo para o segmento F
• Os pinos 4, 9, 10 são indicados como "Sem Conexão" ou "Sem Pino".

Um diagrama de circuito interno normalmente mostra a interconexão dos chips LED para cada segmento e dígito, esclarecendo a estrutura de cátodo comum multiplexada.

6. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que os dispositivos são "Categorizados por Intensidade Luminosa". Isto se refere a um processo de binning ou classificação baseado na saída de luz medida. Durante a fabricação, ocorrem pequenas variações. Ao testar e agrupar unidades em bins de intensidade específicos (por exemplo, uma faixa de valores µcd), fabricantes e projetistas podem garantir que todos os displays usados em um único produto ou lote de produção tenham níveis de brilho muito semelhantes. Isto evita variações perceptíveis na intensidade do display entre unidades, o que é essencial para a qualidade do produto e a experiência do utilizador. Os projetistas devem especificar o bin necessário ao encomendar para garantir consistência.

7. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto, tais curvas normalmente incluídas em folhas de dados completas são vitais para o projeto:

• Corrente Direta (I_F) vs. Tensão Direta (V_F):Esta curva IV mostra a relação não linear, ajudando a determinar o resistor limitador de corrente apropriado ou a configuração do driver de corrente constante para uma determinada tensão de alimentação.
• Intensidade Luminosa (I_V) vs. Corrente Direta (I_F):Esta curva mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, frequentemente de forma sub-linear em correntes mais altas, informando decisões sobre a corrente de acionamento para o brilho desejado versus eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Isto é crítico para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, confirmando visualmente as especificações de pico (639 nm) e meia largura (20 nm).

8. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Com base nos Ratings Absolutos Máximos, o dispositivo pode suportar processos de soldagem por onda ou de refluxo. O parâmetro chave especificado é o perfil de temperatura de soldagem: 260°C por 3 segundos em um ponto 1/16 de polegada (1,6 mm) abaixo do plano de assentamento. Isto está alinhado com perfis comuns de soldagem sem chumbo. Projetistas e montadores devem garantir que seus processos de soldagem não excedam este estresse térmico para evitar danos às ligações internas dos fios ou aos próprios chips LED. Precauções padrão de ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio.

9. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

9.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é bem adequado para qualquer dispositivo que requeira uma leitura numérica clara e confiável:

• Equipamentos de Teste e Medição:Multímetros, osciloscópios, fontes de alimentação, contadores de frequência.
• Controles Industriais:Medidores de painel, indicadores de processo, displays de temporizador, displays de contador.
• Eletrônicos de Consumo:Equipamentos de áudio (amplificadores, receptores), eletrodomésticos, relógios.
• Automotivo (Pós-venda):Medidores e ferramentas de diagnóstico (onde as especificações ambientais são adequadas).
• Dispositivos Médicos:Monitores de paciente, equipamentos de diagnóstico (sujeito a requisitos regulatórios adicionais).

9.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Deve implementar multiplexação para os dígitos de cátodo comum. Isto requer um microcontrolador ou CI driver dedicado capaz de drenar sequencialmente a corrente para o cátodo de cada dígito enquanto fornece corrente aos ânodos dos segmentos apropriados. A limitação de corrente adequada (via resistores ou drivers de corrente constante) é essencial com base na V_Fe na I_F.
• Controle de Brilho:O brilho pode ser controlado ajustando a corrente direta de pico (dentro dos ratings) ou, mais comumente em projetos multiplexados, variando o ciclo de trabalho do sinal de multiplexação (PWM).
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é uma vantagem, mas o projeto mecânico ainda deve considerar as linhas de visão principais do utilizador.
• Gestão Térmica:Embora de baixa potência, a operação contínua em altas temperaturas ambientes próximas do rating máximo pode exigir a redução da corrente direta conforme especificado (0,33 mA/°C acima de 25°C) para manter a confiabilidade e prevenir a depreciação acelerada do lúmen.

10. Comparação e Diferenciação Técnica

O principal diferenciador deste display é o uso da tecnologiaAlInGaPpara a cor vermelho super. Comparada com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos padrão de GaAsP (Fosfeto de Arsênio e Gálio), o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de entrada, ou brilho equivalente com menor potência. Ele também geralmente fornece melhor estabilidade térmica e pureza de cor. A face cinza com segmentos brancos é uma escolha de design específica para maximizar o contraste, o que pode oferecer uma vantagem sobre displays totalmente vermelhos ou verdes em condições de alta luz ambiente.

11. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito dos pinos "Sem Conexão"?

R: São pinos fisicamente presentes que não estão conectados eletricamente a nenhum elemento interno. Eles podem ser usados para estabilidade mecânica durante a soldagem ou para se ajustar a uma pegada de embalagem padrão. Eles não devem ser usados para conexões elétricas.

P: Como calculo o resistor limitador de corrente para um segmento?

R: Use a Lei de Ohm: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, V_Ftípica de 2,6V, e I_Fdesejada de 20 mA: R = (5 - 2,6) / 0,02 = 120 Ω. Sempre use a V_Fmáxima da folha de dados para um projeto conservador e evitar sobrecorrente.

P: Posso acionar este display sem multiplexação?

R: O acionamento direto (estático) é teoricamente possível ao endereçar individualmente cada segmento de cada dígito, mas exigiria um número muito alto de pinos de I/O (4 dígitos * 7 segmentos + ponto decimal + indicadores = mais de 30 pinos) e é altamente ineficiente. A multiplexação é o método pretendido e prático.

P: O que significa "Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa 2:1"?

R: Significa que a intensidade luminosa medida de qualquer segmento ou dígito não será mais do que o dobro da intensidade de qualquer outro segmento ou dígito sob as mesmas condições de teste. Define a variação máxima permitida dentro de um dispositivo.

12. Princípio de Funcionamento

Um display de sete segmentos é composto por sete segmentos retangulares de LED (rotulados de A a G) dispostos em um padrão de figura '8', mais um LED circular adicional para um ponto decimal (DP). Ao iluminar seletivamente combinações específicas destes segmentos, todos os dígitos decimais (0-9) e algumas letras podem ser formados. Em um design de cátodo comum multiplexado como este, todos os ânodos para um determinado tipo de segmento em todos os dígitos são conectados entre si (por exemplo, todos os ânodos do segmento 'A'). Cada dígito tem sua própria conexão de cátodo separada. Para exibir um número, o microcontrolador ativa (coloca em nível alto) as linhas de ânodo correspondentes aos segmentos necessários para aquele dígito e simultaneamente ativa (coloca em nível baixo/drena corrente) a linha de cátodo para aquele dígito específico. Ele mantém isso por um curto período (por exemplo, 1-5 ms), depois passa para o próximo dígito, percorrendo todos os dígitos rapidamente. A persistência da visão do olho humano mistura estes pulsos rápidos em um número multi-dígito estável e aparentemente continuamente iluminado.

13. Tendências e Contexto da Indústria

Embora os displays LED de sete segmentos permaneçam uma solução robusta, econômica e altamente confiável para leituras numéricas, a indústria tem visto um crescimento paralelo em tecnologias alternativas. Displays OLED e LCD de matriz de pontos oferecem muito mais flexibilidade para exibir caracteres alfanuméricos, símbolos e até gráficos simples. No entanto, para aplicações onde apenas números precisam ser exibidos com máxima clareza, brilho, amplo ângulo de visão e simplicidade de interface, displays LED de sete segmentos como este continuam a ser uma escolha preferida. A tendência dentro deste segmento é em direção a materiais de maior eficiência (como AlInGaP substituindo os mais antigos), menores tensões de operação, tamanhos de embalagem menores para maior densidade e circuitos de acionamento integrados para simplificar o projeto. O dispositivo aqui descrito representa uma implementação madura e otimizada desta tecnologia duradoura.