Folha de Dados Técnica do Display LED LTC-5653KF - 4 Dígitos de 0,56 Polegadas - Cor Laranja Amarelado

1. Visão Geral do Produto

O LTC-5653KF é um módulo de display LED de alto desempenho, com quatro dígitos e sete segmentos, projetado para aplicações que exigem leitura numérica clara. Sua função principal é fornecer uma exibição brilhante e legível para instrumentos, painéis de controle, equipamentos de teste e eletrônicos de consumo onde a apresentação de dados numéricos é crítica.

A vantagem central deste dispositivo reside no uso da tecnologia avançada de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) para os chips emissores de luz. Este sistema de material é conhecido por sua alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro do vermelho ao laranja amarelado. O display apresenta um painel frontal cinza com marcações de segmentos brancas, o que melhora significativamente o contraste e a legibilidade quando os segmentos são iluminados, especialmente sob várias condições de iluminação ambiente.

O mercado-alvo deste componente inclui automação industrial, instrumentação médica, sub-displays de painel de instrumentos automotivos, terminais de ponto de venda e equipamentos de laboratório. Seu design prioriza confiabilidade, longa vida operacional e desempenho óptico consistente, tornando-o adequado para aplicações comerciais e industriais.

2. Interpretação Profunda dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é definido sob condições padrão de teste a uma temperatura ambiente (T_A) de 25°C. Os parâmetros-chave são:

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Esta é a medida da potência percebida da luz emitida por um segmento. O valor típico é de 2222 µcd (microcandelas) quando acionado com uma corrente direta (I_F) de 1mA. O valor mínimo garantido é de 800 µcd. Este alto brilho garante visibilidade à distância e em ambientes bem iluminados.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):O comprimento de onda no qual o espectro de emissão atinge sua intensidade máxima. Para este dispositivo Laranja Amarelado, o valor típico é de 611 nm (nanômetros). Este parâmetro define o ponto de cor dominante da luz emitida.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Este é de 605 nm, que é a percepção de comprimento de onda único da cor que mais se aproxima da cor real de saída do LED. É ligeiramente diferente do comprimento de onda de pico devido à forma da curva de sensibilidade espectral do olho humano.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Este é de 17 nm, indicando a pureza espectral da luz. Uma meia largura mais estreita significa uma cor mais saturada e pura. Este valor é típico para a tecnologia AlInGaP e contribui para o tom laranja amarelado distinto.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Especificada como 2:1 no máximo para áreas de luz semelhantes. Isso significa que a diferença de brilho entre quaisquer dois segmentos do mesmo dígito não deve exceder um fator de dois, garantindo uma aparência uniforme em todo o display.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem os limites e condições de operação para uso confiável.

• Tensão Direta por Segmento (V_F):Tipicamente 2,6V em I_F=20mA, com um máximo de 2,6V. Esta é a queda de tensão em um segmento de LED quando ele está conduzindo corrente. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer tensão suficiente para superar essa queda.
• Corrente Direta Contínua por Segmento (I_F):A corrente DC máxima recomendada para operação contínua é de 25 mA. Exceder este valor pode levar à degradação acelerada e à redução da vida útil.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:Uma corrente mais alta de 90 mA é permitida sob condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms). Isso é útil para esquemas de multiplexação onde é necessário um brilho instantâneo mais alto.
• Tensão Reversa (V_R):A tensão de polarização reversa máxima permitida é de 5V. Exceder isso pode causar falha imediata e catastrófica da junção do LED.
• Corrente Reversa (I_R):Tipicamente menor que 100 µA na tensão reversa máxima de 5V, indicando boa qualidade da junção.
• Dissipação de Potência por Segmento:Limitada a 70 mW. Isso é calculado como V_F* I_F. Operar dentro deste limite é crucial para o gerenciamento térmico.

2.3 Especificações Térmicas e Ambientais

• Faixa de Temperatura de Operação:-35°C a +105°C. Esta ampla faixa torna o display adequado para ambientes severos, desde frio congelante até ambientes industriais quentes.
• Faixa de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Derating de Corrente:A corrente direta contínua deve ser linearmente reduzida a partir de 25 mA a 25°C. Isso significa que, à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida para evitar superaquecimento. O fator de derating é de 0,28 mA/°C.

3. Explicação do Sistema de Binning

Embora a folha de dados fornecida não detalhe explicitamente um sistema de binning de vários níveis para parâmetros como comprimento de onda ou intensidade, ela especifica faixas estreitas para características ópticas-chave. Os valores típicos para comprimento de onda de pico (611 nm) e comprimento de onda dominante (605 nm) sugerem um processo de fabricação controlado. A intensidade luminosa tem um valor mínimo definido (800 µcd) e um valor típico (2222 µcd), indicando que os dispositivos são selecionados para atender ao limite mínimo de desempenho. Para aplicações que exigem correspondência de cor ou brilho mais rigorosa, os usuários devem consultar o fabricante para opções de binning específicas ou selecionar dispositivos do mesmo lote de produção.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a curvas características típicas, que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo em condições não padrão. Embora os gráficos específicos não sejam fornecidos no texto, as curvas padrão de LED normalmente incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a tensão direta e a corrente direta. É não linear, com um aumento acentuado na corrente assim que a tensão direta excede o limiar da junção (cerca de 2V para AlInGaP).
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Esta curva mostra que a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode se tornar sublinear em correntes muito altas devido ao droop térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Para LEDs AlInGaP, a saída de luz geralmente diminui à medida que a temperatura aumenta. Esta curva é crítica para projetar sistemas que operam em toda a faixa de temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando um pico em torno de 611 nm com uma largura característica (Δλ) de 17 nm.

Os projetistas devem usar essas curvas para determinar correntes de acionamento apropriadas para o brilho desejado em diferentes temperaturas e para entender os requisitos de tensão do circuito de acionamento.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O dispositivo é um componente de montagem em furo com um encapsulamento padrão de 12 pinos em linha dupla.

• Altura do Dígito:0,56 polegadas (14,22 mm). Isso define o tamanho físico de cada caractere numérico.
• Dimensões do Encapsulamento:Todas as dimensões são fornecidas em milímetros. A tolerância geral para dimensões mecânicas é de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Uma nota específica menciona uma tolerância de deslocamento da ponta do pino de +0,4 mm, o que é importante para o posicionamento dos furos na PCB e processos de soldagem por onda.
• Identificação de Polaridade:O dispositivo usa uma configuração de ânodo comum. O diagrama de circuito interno (referenciado, mas não mostrado) detalharia como os ânodos de todos os segmentos de cada dígito são conectados internamente e como os cátodos para segmentos individuais são trazidos para pinos separados. Esta configuração é comum para acionamentos multiplexados.
• Conexão dos Pinos:A pinagem é claramente definida: os pinos 6, 8, 9 e 12 são os ânodos comuns para os dígitos 4, 3, 2 e 1, respectivamente. Os pinos restantes são cátodos para segmentos específicos (A-G e DP) do dígito 1. Para um display completo de quatro dígitos, os cátodos dos segmentos provavelmente estão conectados internamente entre os dígitos (por exemplo, todos os segmentos 'A' compartilham um pino de cátodo), um detalhe que seria confirmado no diagrama de circuito interno.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A folha de dados fornece condições específicas de soldagem para evitar danos durante a montagem.

• Soldagem por Onda ou Manual:A condição recomendada é soldar a 260°C por no máximo 3 segundos, com a ponta do ferro de soldar posicionada pelo menos 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento do corpo do encapsulamento. Isso evita que o calor excessivo suba pelos terminais e danifique os chips de LED internos e as ligações de fio.
• Precaução Geral:A temperatura da própria unidade de LED durante o processo de montagem não deve exceder sua classificação de temperatura máxima (105°C operacional, presumivelmente semelhante para exposição de curto prazo durante a soldagem).
• Condições de Armazenamento:Os dispositivos devem ser armazenados dentro da faixa de temperatura de armazenamento especificada (-35°C a +105°C) em um ambiente seco. Dispositivos sensíveis à umidade devem ser mantidos em sacos selados com dessecante até o uso.

7. Informações de Embalagem e Pedido

O número de peça principal do dispositivo é LTC-5653KF. Este número codifica atributos-chave: provavelmente a série (LTC), tamanho/tipo (5653) e cor/característica (KF para Laranja Amarelado com ponto decimal à direita). A folha de dados não especifica detalhes de embalagem a granel (por exemplo, quantidades em tubo, bandeja ou carretel). Para produção, os usuários devem entrar em contato com o fornecedor para opções de embalagem específicas, tamanhos de carretel e especificações de fita compatíveis com equipamentos de colocação automatizada.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Temporizadores e Contadores Industriais:Para exibir tempos de processo, contagens de produção ou horas de operação da máquina.
• Equipamentos de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação e leituras de sensores.
• Eletrodomésticos:Fornos de micro-ondas, máquinas de lavar, amplificadores de áudio (para nível de volume ou frequência da estação).
• Displays Automotivos do Mercado de Reposição:Medidores para tensão, temperatura ou RPM em instalações personalizadas.

8.2 Considerações de Projeto

• Circuito de Acionamento:Devido à configuração de ânodo comum, é necessário um CI driver adequado (como um decodificador/driver de 7 segmentos ou um microcontrolador com capacidade suficiente de fornecimento de corrente). Os ânodos são comutados para Vcc, enquanto os cátodos são levados a um nível baixo para ligar um segmento.
• Limitação de Corrente:Resistores limitadores de corrente externos são obrigatórios para cada linha de cátodo (ou potencialmente para cada ânodo comum em uma configuração multiplexada) para definir a corrente direta para um valor seguro (por exemplo, 10-20 mA). O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F.
• Multiplexação:Para um display de 4 dígitos, a multiplexação é quase sempre usada para minimizar a contagem de pinos no controlador. Isso envolve ciclar rapidamente a energia para o ânodo comum de cada dígito enquanto apresenta os dados do segmento para aquele dígito nas linhas de cátodo comuns. A persistência da visão cria a ilusão de todos os dígitos estarem ligados simultaneamente. A classificação de corrente de pico (90 mA) permite uma corrente instantânea mais alta durante o curto pulso de multiplexação para alcançar o brilho médio.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico para aplicações onde o display pode ser visto de lado.

9. Comparação Técnica

A diferenciação primária do LTC-5653KF está em sua tecnologia AlInGaP e fator de forma mecânico específico.

• vs. LEDs Padrão GaP ou GaAsP:O AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior e melhor saturação de cor no espectro vermelho-laranja-amarelo, resultando em displays mais brilhantes com menor consumo de energia para o mesmo brilho percebido.
• vs. Displays SMD (Dispositivo de Montagem em Superfície):Este é um componente de montagem em furo. Comparado aos displays de sete segmentos SMD, é mais fácil prototipar e pode ser percebido como mais robusto para certas aplicações, mas requer mais espaço na PCB e soldagem manual ou por onda.
• vs. Outras Cores:A cor Laranja Amarelado (605-611 nm) oferece uma estética distinta e pode ser mais suave para os olhos em condições de pouca luz em comparação com displays vermelho vivo ou verde, mantendo ainda alta visibilidade.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

• P: Qual é o propósito da "face cinza e segmentos brancos" mencionada na descrição?
  
  R: Este é um filtro cosmético. A face cinza reduz a refletividade da área inativa do display, melhorando o contraste. As marcações de segmentos brancas ajudam a difundir a luz laranja amarelada emitida uniformemente pelo segmento quando iluminado, criando uma aparência uniforme.
• P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?
  
  R: Não, não diretamente. A tensão direta é de cerca de 2,6V, então um sinal de 5V poderia queimar o LED devido ao excesso de corrente. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série com cada cátodo. Além disso, um pino de microcontrolador normalmente não pode fornecer ou drenar corrente suficiente para vários segmentos. Um CI driver ou um array de transistores geralmente é necessário.
• P: A corrente contínua máxima absoluta é de 25mA, mas a condição de teste para V_Fusa 20mA. Qual devo usar para o projeto?
  
  R: Para operação confiável de longo prazo, é uma prática padrão projetar para uma corrente abaixo do máximo absoluto. Usar 20mA conforme especificado na condição de teste é um ponto de projeto seguro e comum. Você pode usar correntes mais baixas (por exemplo, 10-15 mA) para aumentar a vida útil e reduzir o consumo de energia se o brilho for suficiente.
• P: O que significa "Ânodo Comum" para o meu projeto de circuito?
  
  R: Em um display de ânodo comum, todos os ânodos dos LEDs em um dígito são conectados a um único pino. Para acender um segmento, você conecta seu pino de cátodo a uma tensão baixa (terra) enquanto aplica uma tensão alta (Vcc) ao pino de ânodo comum. Isso é o oposto de um display de cátodo comum.

11. Caso de Uso Prático

Projetando uma Leitura de Voltímetro Simples de 4 Dígitos:Um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) mede uma tensão. O firmware converte esse valor para quatro dígitos a serem exibidos. O microcontrolador, sem pinos de E/S suficientes para acionar 28 segmentos individuais (7 segmentos x 4 dígitos), usa um esquema de multiplexação com um CI driver. As saídas do CI driver conectam-se aos cátodos dos segmentos (A-G, DP) do LTC-5653KF. Quatro dos pinos de E/S do microcontrolador, cada um conectado através de um transistor de fornecimento de corrente, controlam os quatro pinos de ânodo comum (Dígitos 1-4). O firmware sequencia rapidamente os dígitos: liga o transistor para o ânodo do Dígito 1, envia o padrão de segmento para o primeiro dígito ao CI driver, aguarda um curto tempo (por exemplo, 2ms), depois desliga o Dígito 1 e repete para o Dígito 2, e assim por diante. Os resistores limitadores de corrente são colocados nas linhas de cátodo entre o CI driver e o display. A cor laranja amarelada proporciona visibilidade clara no painel de instrumentos.

12. Introdução ao Princípio

Um display de sete segmentos é um conjunto de diodos emissores de luz (LEDs) dispostos em um padrão de figura de oito. Cada um dos sete segmentos (rotulados de A a G) é um LED individual. Um LED adicional é frequentemente incluído para um ponto decimal (DP). Ao iluminar seletivamente combinações específicas desses segmentos, todos os dígitos numéricos (0-9) e algumas letras podem ser formados. Em um display de quatro dígitos como o LTC-5653KF, quatro desses conjuntos de dígitos são alojados em um único pacote. A conexão elétrica interna pode ser ânodo comum (todos os ânodos conectados) ou cátodo comum (todos os cátodos conectados), o que determina a topologia do circuito de acionamento necessária. O princípio de emissão de luz é a eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. Quando polarizada diretamente, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa (a camada de AlInGaP), liberando energia na forma de fótons. A composição específica do material (Al, In, Ga, P) determina a energia da banda proibida e, portanto, o comprimento de onda (cor) da luz emitida.

13. Tendências de Desenvolvimento

A evolução de displays numéricos como o LTC-5653KF é influenciada por tendências mais amplas na optoeletrônica. Embora os módulos discretos de sete segmentos de montagem em furo permaneçam relevantes para aplicações específicas que exigem robustez ou facilidade de manutenção, a tendência geral é em direção à tecnologia de montagem em superfície (SMT) para maior densidade e montagem automatizada. Além disso, há uma mudança gradual de displays de segmentos de LED discretos para displays de matriz de pontos integrados ou mesmo pequenos painéis OLED ou TFT-LCD, que oferecem muito mais flexibilidade na exibição de números, letras, símbolos e gráficos simples. No entanto, para aplicações que exigem brilho extremo, longa vida útil, simplicidade e baixo custo para saída puramente numérica, displays LED baseados em AlInGaP como este continuam sendo uma solução altamente eficaz e confiável. Iterações futuras podem ver melhorias na eficiência, permitindo um consumo de energia ainda menor, ou a integração da eletrônica de acionamento dentro do próprio pacote do display.