Folha de Dados do Display LED de Sete Segmentos LTS-546AKF - Altura do Dígito 13.2mm - Cor Laranja Amarelada - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-546AKF é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e brilhantes. A sua função principal é representar visualmente dígitos (0-9) e algumas letras utilizando segmentos de LED controlados individualmente. A tecnologia central utiliza o material semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para produzir uma emissão de luz laranja-amarelada distinta. Este dispositivo é caracterizado por uma altura de dígito de 0,52 polegadas (13,2 mm), oferecendo um equilíbrio entre legibilidade e tamanho compacto. Apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmentos brancas, o que melhora o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. O display emprega uma configuração de ânodo comum, simplificando a circuitaria de acionamento em muitos sistemas baseados em microcontroladores.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As principais vantagens deste display derivam da sua tecnologia e design de LED AlInGaP. Oferece alto brilho e excelente contraste, garantindo visibilidade mesmo em ambientes bem iluminados. O amplo ângulo de visão permite que a informação exibida seja lida a partir de várias posições. Além disso, possui fiabilidade de estado sólido com uma longa vida operacional e baixo consumo de energia em comparação com tecnologias de display mais antigas, como displays incandescentes ou fluorescentes a vácuo. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa e é oferecido num pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS. Os seus mercados-alvo primários incluem painéis de controlo industrial, equipamentos de teste e medição, eletrodomésticos, painéis de instrumentos automóveis (para displays secundários) e qualquer sistema embarcado que necessite de um indicador numérico fiável e de baixa manutenção.

2. Análise Aprofundada de Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma interpretação objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos e ópticos listados na folha de dados, explicando a sua importância para os engenheiros de projeto.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. AIntensidade Luminosa Média (Iv)é especificada com um valor típico de 1400 µcd a uma corrente direta (IF) de 1mA. Este parâmetro, medido usando um filtro que aproxima a curva de resposta fotópica do olho CIE, indica o brilho percebido. A ampla gama (Mín: 500, Máx: não especificada) sugere um processo de binning para intensidade. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é de 611 nm, e oComprimento de Onda Dominante (λd)é de 605 nm a IF=20mA. Estes valores definem o ponto de cor laranja-amarelada. ALargura a Meia Altura Espectral (Δλ)de 17 nm indica a pureza espectral da luz emitida; uma largura mais estreita significaria uma cor mais saturada. ATaxa de Correspondência de Intensidade Luminosade 2:1 (máx.) para áreas de luz semelhantes é crucial para uma aparência uniforme em todos os segmentos de um dígito, garantindo que nenhum segmento pareça visivelmente mais escuro ou mais brilhante do que os seus vizinhos.

2.2 Parâmetros Elétricos e Térmicos

As especificações elétricas definem os limites e condições de operação. ATensão Direta por Segmento (VF)tem um valor típico de 2,6V a IF=20mA. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer esta tensão. OsValores Máximos Absolutosdefinem limites rígidos: uma dissipação de potência máxima de 70mW por segmento e uma corrente direta de pico de 60mA (a 1kHz, ciclo de trabalho de 10%). A corrente direta contínua por segmento é reduzida a partir de 25mA a 25°C por 0,33 mA/°C, o que significa que a corrente de operação segura diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta para evitar danos térmicos. AFaixa de Temperatura de Operação e Armazenamentoé de -35°C a +85°C, definindo a robustez ambiental do dispositivo. ACorrente Reversa (IR)é especificada como um máximo de 100 µA a VR=5V, mas a folha de dados observa explicitamente que a operação com tensão reversa não é contínua.

3. Explicação do Sistema de Binning

Embora o excerto da folha de dados fornecido não detalhe um sistema formal de binning multiparâmetro comum em LEDs brancos, ele implica uma categorização baseada em métricas-chave de desempenho. O binning primário parece ser paraIntensidade Luminosa, pois o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto significa que as unidades são classificadas e vendidas com base na sua saída de luz medida numa corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 20mA), garantindo consistência dentro de um lote adquirido. Embora não seja explicitamente declarado para este modelo, os LEDs AlInGaP também podem ser classificados porTensão Direta (VF)para simplificar o projeto do resistor limitador de corrente em configurações de acionamento paralelo e porComprimento de Onda Dominante (λd)preciso para garantir uma aparência de cor consistente em todos os dígitos num display multidígito. Os projetistas devem consultar o fabricante para obter códigos de binning específicos e faixas disponíveis.

4. Análise de Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Ópticas". Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, podemos inferir o seu conteúdo e utilidade padrão. Uma típicacurva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (IV-IF)mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente, geralmente de forma sublinear, ajudando a otimizar a corrente de acionamento para o brilho desejado versus eficiência. Umacurva de Tensão Direta vs. Corrente Direta (VF-IF)é essencial para projetar o resistor em série ou o driver de corrente constante correto. Acurva de Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambienteilustraria a redução térmica da saída de luz, o que é crítico para aplicações que operam em ambientes de alta temperatura. Finalmente, umgráfico de Distribuição Espectral de Potênciarepresentaria visualmente o comprimento de onda de pico e a largura a meia altura espectral. Estas curvas são ferramentas vitais para prever o desempenho em condições não padrão.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O desenho mecânico define o fator de forma físico. O display tem uma altura de dígito de 13,2mm (0,52 polegadas). As dimensões do pacote são fornecidas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25mm. O dispositivo possui 10 pinos com um espaçamento de 0,1 polegada (2,54mm), um padrão comum para componentes de montagem em furo. O desenho normalmente mostraria o comprimento, largura e altura total do pacote, o plano de assento e a área de exclusão recomendada na PCB. A identificação clara da polaridade é fornecida através da tabela de conexão dos pinos e do diagrama do circuito interno, que mostra a configuração de ânodo comum. A descrição "face cinza e segmentos brancos" confirma o design estético do painel frontal.

5.1 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

A pinagem é claramente definida: Os pinos 3 e 8 são os Ânodos Comuns. Os cátodos para os segmentos E, D, C, Ponto Decimal (D.P.), B, A, F e G estão conectados aos pinos 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 e 10, respetivamente. O diagrama do circuito interno confirma uma estrutura de ânodo comum, onde todos os ânodos dos segmentos de LED estão conectados internamente aos dois pinos de ânodo comum. Para iluminar um segmento, o seu pino de cátodo correspondente deve ser levado a um nível baixo (ligado ao terra ou a um sumidouro de corrente) enquanto uma tensão positiva é aplicada ao(s) pino(s) de ânodo comum. Esta configuração é vantajosa quando se utilizam portas de microcontrolador configuradas como dreno aberto ou quando se utilizam transístores de acionamento do lado baixo.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A folha de dados especifica as condições de soldagem: "1/16 de polegada abaixo do plano de assento durante 3 segundos a 260°C". Este é um parâmetro crítico para processos de soldagem por onda. Indica que os terminais devem ser imersos na onda de solda a uma profundidade de aproximadamente 1,6mm (1/16") abaixo do corpo plástico do display por não mais de 3 segundos, com a temperatura do banho de solda a 260°C. Exceder estes limites pode danificar as ligações internas dos fios ou o pacote plástico. Para soldagem manual, deve ser utilizado um ferro de soldar com temperatura controlada com tempo de contacto mínimo. Para soldagem por refluxo, um perfil padrão sem chumbo com uma temperatura de pico em torno de 260°C seria aplicável, mas a massa térmica específica do componente deve ser considerada. A faixa de temperatura de armazenamento (-35°C a +85°C) também deve ser observada antes da montagem para evitar a absorção de humidade.

7. Informações de Embalagem e Encomenda

O código de encomenda principal éLTS-546AKF. O sufixo "AKF" provavelmente codifica atributos específicos como cor (Laranja-Amarelo), altura do dígito e tipo de pacote. O cabeçalho da folha de dados menciona que é um "Pacote Sem Chumbo (de acordo com a RoHS)". A embalagem padrão para tais componentes de montagem em furo é tipicamente em tubos ou bandejas antiestáticas, e depois colocada em caixas maiores ou bobinas para envio a granel. A quantidade por tubo ou bobina é um valor padrão (por exemplo, 50 ou 100 peças), mas seria confirmada com o distribuidor ou fabricante. As etiquetas na embalagem incluiriam o número da peça, quantidade, código de data e possivelmente o código de binning de intensidade luminosa.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é ideal para qualquer aplicação que requeira um único dígito altamente legível. Usos comuns incluem: medidores de painel para tensão, corrente ou temperatura; relógios e temporizadores digitais; placares de pontuação; contadores de produção; mostradores de ajuste em máquinas industriais; e indicadores de estado em eletrónica de consumo (por exemplo, número do canal num rádio antigo). A sua ampla faixa de temperatura torna-o adequado tanto para ambientes internos como para alguns ambientes externos protegidos.

8.2 Considerações de Projeto e Circuitaria

Ao integrar o LTS-546AKF, vários fatores devem ser considerados.Limitação de Corrente:Um resistor em série deve ser utilizado para cada segmento ou para o ânodo comum para limitar a corrente direta a um valor seguro (por exemplo, 10-20mA para um equilíbrio entre brilho e longevidade). O valor do resistor é calculado usando R = (Vcc - VF) / IF.Método de Acionamento:Pode ser acionado diretamente por pinos GPIO de microcontrolador se estes puderem drenar corrente suficiente (verifique a capacidade de dreno da porta do MCU). Para correntes mais altas ou multiplexação de múltiplos dígitos, são recomendados circuitos integrados de acionamento dedicados (por exemplo, registos de deslocamento 74HC595 com limitação de corrente, ou chips dedicados de driver de LED como o MAX7219).Multiplexação:Embora esta seja uma peça de um único dígito, o princípio aplica-se se forem utilizadas múltiplas unidades. A multiplexação economiza pinos de I/O ao acender um dígito de cada vez rapidamente. O design de ânodo comum é bem adequado para isto, onde os ânodos são comutados por transístores e os cátodos são acionados por um padrão persistente.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Em comparação com outras tecnologias de sete segmentos, os LEDs AlInGaP oferecem vantagens distintas. Em relação aos antigosLEDs Vermelhos GaAsP ou GaP, o AlInGaP fornece eficiência e brilho significativamente mais altos, resultando numa melhor visibilidade. Comparado comLEDs baseados em GaN Azuis/Brancos com filtrospara obter outras cores, o AlInGaP tem um espectro mais estreito, levando a uma maior pureza de cor e muitas vezes maior eficácia para a sua cor-alvo (laranja-amarelada). Em relação aosdisplays LCD, este display LED é emissivo, o que significa que gera a sua própria luz e, portanto, é facilmente visível no escuro sem retroiluminação, e tem um ângulo de visão muito mais amplo e um tempo de resposta mais rápido. A sua principal desvantagem é o maior consumo de energia por segmento em comparação com um LCD.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Que valor de resistor devo usar para acionar um segmento a 20mA com uma fonte de 5V?

R: Usando o VF típico de 2,6V: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120 Ohms. Um resistor padrão de 120Ω seria apropriado.

P: Posso ligar os dois pinos de ânodo comum juntos?

R: Sim, internamente eles estão ligados. Ligar ambos ao circuito de acionamento pode ajudar a distribuir a corrente e melhorar a fiabilidade.

P: A corrente contínua máxima é de 25mA a 25°C. Qual é a 70°C?

R: A redução é de 0,33 mA/°C. O aumento de temperatura é de 70 - 25 = 45°C. Redução de corrente = 45 * 0,33mA ≈ 14,85mA. Corrente máxima ≈ 25mA - 14,85mA = 10,15mA. Deve operar bem abaixo deste valor a altas temperaturas.

P: Por que é especificada a condição de teste de corrente reversa (VR=5V) se não posso operá-lo em reverso?

R: Este é um parâmetro de teste de qualidade e fuga. Uma corrente reversa alta pode indicar uma junção danificada. Garante a integridade do dispositivo, não um modo de operação funcional.

11. Exemplo Prático de Projeto e Utilização

Considere projetar um display simples de termómetro digital usando um microcontrolador. O sensor de temperatura (por exemplo, uma termístor ou sensor digital como o DS18B20) fornece um valor ao MCU. O MCU converte isto num dígito (0-9) e ativa os segmentos correspondentes do LTS-546AKF através das suas portas GPIO. Um resistor limitador de corrente é colocado em série com a conexão do ânodo comum. O código do MCU conteria uma tabela de pesquisa que mapeia o valor do dígito (0-9) para um padrão de 7 bits que controla os pinos do cátodo (A-G). O ponto decimal (pino 5) poderia ser usado para indicar décimos de grau, se necessário. Isto mostra uma solução de display direta e fiável para sistemas embarcados.

12. Introdução ao Princípio de Funcionamento

O display de sete segmentos é um conjunto de sete díodos emissores de luz (LEDs) dispostos num padrão de figura de oito. Cada LED forma um segmento (rotulado de A a G). Ao ligar seletivamente combinações específicas destes segmentos, podem ser formados os padrões para os numerais 0-9 e algumas letras. O LTS-546AKF utiliza material semicondutor AlInGaP. Quando uma tensão direta que excede o potencial de junção do díodo (VF) é aplicada, os eletrões e as lacunas recombinam-se na região ativa, libertando energia na forma de fotões. A energia específica da banda proibida da liga AlInGaP determina o comprimento de onda da luz emitida, que neste caso está na faixa laranja-amarelada (~605-611 nm). A configuração de ânodo comum significa que todos os ânodos dos LED estão ligados internamente.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora os displays LED de sete segmentos discretos permaneçam relevantes para aplicações específicas, a tendência mais ampla na tecnologia de display é em direção à integração e miniaturização. Pacotes de LED de dispositivo de montagem em superfície (SMD) e módulos multidígito integrados com controladores incorporados estão a tornar-se mais comuns, economizando espaço na placa e tempo de montagem. Além disso, para novos projetos que requerem informações mais complexas (texto, gráficos), são frequentemente escolhidos pequenos módulos OLED ou TFT LCD. No entanto, o clássico LED de sete segmentos mantém vantagens-chave para leituras numéricas simples: extrema simplicidade, robustez, alto brilho, baixo custo para dígitos únicos e facilidade de interface. A mudança para o AlInGaP a partir de materiais mais antigos como o GaAsP representa uma tendência contínua em direção a fontes de luz de estado sólido mais eficientes e fiáveis em todas as aplicações de LED.