Ficha Técnica do Display LED LTS-5001AJR - Dígito de 0,56 Polegadas - Cor Vermelho Super - Tensão Direta de 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5001AJR é um display numérico de sete segmentos de alto desempenho e baixo consumo, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas, brilhantes e confiáveis. Sua função principal é representar visualmente dígitos (0-9) e algumas letras utilizando segmentos de LED controlados individualmente. O dispositivo é construído com a avançada tecnologia de semicondutor AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), conhecida por produzir luz vermelha de alta eficiência. O display apresenta face cinza clara e segmentos brancos, proporcionando excelente contraste para melhor legibilidade. É categorizado com base na sua intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho entre lotes de produção. Este componente é ideal para integração numa vasta gama de equipamentos eletrónicos onde espaço, eficiência energética e visibilidade são fatores críticos.

2. Análise Aprofundada dos Parâmetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

O desempenho óptico é central para a funcionalidade do display. Os parâmetros-chave, medidos a uma temperatura ambiente padrão de 25°C, definem a sua saída visual.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Este parâmetro especifica o brilho de cada segmento. Com uma corrente direta típica (I_F) de 1mA, a intensidade varia de um mínimo de 320 μcd (microcandelas) a um máximo de 700 μcd. Esta característica de baixa corrente e alto brilho é uma vantagem significativa para dispositivos alimentados por bateria.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):A luz emitida tem um comprimento de onda de pico de 639 nanómetros, situando-a firmemente na porção "vermelho super" do espectro visível. Este tom específico de vermelho é frequentemente escolhido pela sua alta visibilidade e propriedades chamativas.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ):Com 20 nm, este valor indica a pureza espectral da luz emitida. Uma largura a meia altura mais estreita indicaria uma luz mais monocromática, mas este valor é típico para displays LED padrão e contribui para a cor vermelha característica.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Medido em 631 nm, este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano e é o principal descritor para a cor "vermelho super".
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m):Esta taxa, especificada como máxima de 2:1, garante uniformidade no display. Significa que o brilho do segmento mais fraco não será inferior à metade do brilho do segmento mais brilhante nas mesmas condições de acionamento, prevenindo aparência irregular dos dígitos.

2.2 Características Elétricas

As especificações elétricas regem como o dispositivo é alimentado e os seus limites de operação.

• Tensão Direta por Segmento (V_F):A queda de tensão num segmento iluminado varia tipicamente de 2,0V a 2,6V quando acionado com uma corrente de 1mA. Este valor é crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):Quando uma tensão reversa de 5V é aplicada, a corrente de fuga é no máximo de 100 μA. Este é um parâmetro importante para proteção do circuito.

2.3 Valores Máximos Absolutos

Estes são os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação deve sempre ser mantida dentro destes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW máximo.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA para operação pulsada (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta classificação derating linearmente a 0,33 mA/°C acima de 25°C de temperatura ambiente, significando que a corrente contínua permitida diminui à medida que o ambiente aquece.
• Tensão Reversa por Segmento:5 V máximo.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldagem:O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldagem de 260°C durante 3 segundos a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assento.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto refere-se a um processo de triagem pós-produção, comumente conhecido como binning. Após a fabricação, displays individuais são testados e classificados em diferentes grupos (bins) com base na sua intensidade luminosa medida. Isto garante que os clientes recebam produtos com níveis de brilho consistentes. A faixa de intensidade especificada de 320-700 μcd provavelmente representa a dispersão entre os diferentes bins disponíveis para este número de peça. Os projetistas podem especificar um bin mais restrito para aplicações que requerem aparência muito uniforme.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o PDF faça referência a curvas características típicas, o texto fornecido não inclui os gráficos específicos. Com base no comportamento padrão do LED, estas curvas ilustrariam tipicamente as seguintes relações, que são críticas para o projeto detalhado do circuito:

• Corrente Direta (I_F) vs. Tensão Direta (V_F):Esta curva exponencial mostra como a tensão aumenta com a corrente. É usada para determinar a tensão de acionamento necessária para um nível de brilho desejado.
• Intensidade Luminosa (I_V) vs. Corrente Direta (I_F):Esta relação geralmente linear (dentro dos limites de operação) mostra como o brilho escala com a corrente. Confirma a alta eficiência em baixas correntes (1mA) como mencionado nas características.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva mostraria como o brilho diminui à medida que a temperatura de junção do LED aumenta. Compreender este derating é essencial para projetos que operam em ambientes de temperatura elevada.
• Distribuição Espectral:Um gráfico mostrando a saída de luz relativa através dos comprimentos de onda, com pico em 639 nm e a largura a meia altura especificada de 20 nm.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões Físicas

O dispositivo é descrito como um display com altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm). Um desenho mecânico detalhado seria tipicamente incluído, mostrando o comprimento, largura e altura total do encapsulamento, dimensões dos segmentos e o espaçamento entre dígitos se fosse uma unidade multi-dígito. O desenho observa que todas as dimensões estão em milímetros com tolerâncias padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Esta informação é crítica para o projeto do footprint da PCB (Placa de Circuito Impresso) e para garantir o encaixe adequado dentro do invólucro do produto final.

5.2 Configuração de Pinos e Polaridade

O LTS-5001AJR é um display de ânodo comum. Isto significa que os ânodos (terminais positivos) de todos os segmentos de LED estão conectados internamente e trazidos para pinos comuns (Pino 3 e Pino 8). Os cátodos (terminais negativos) para cada segmento (A, B, C, D, E, F, G e Ponto Decimal) são trazidos para pinos individuais. Para iluminar um segmento, o seu pino de cátodo correspondente deve ser conectado a uma tensão mais baixa (tipicamente terra) enquanto o(s) pino(s) de ânodo comum são alimentados com uma tensão positiva através de um resistor limitador de corrente. A pinagem é a seguinte: Pino 1 (Cátodo E), Pino 2 (Cátodo D), Pino 3 (Ânodo Comum), Pino 4 (Cátodo C), Pino 5 (Cátodo DP), Pino 6 (Cátodo B), Pino 7 (Cátodo A), Pino 8 (Ânodo Comum), Pino 9 (Cátodo F), Pino 10 (Cátodo G).

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

Os valores máximos absolutos fornecem o parâmetro de soldagem chave: o dispositivo pode suportar uma temperatura de pico de 260°C durante 3 segundos, medida a 1,6mm abaixo do corpo do encapsulamento. Isto é compatível com perfis padrão de soldagem por refluxo sem chumbo. Os projetistas devem garantir que o perfil térmico do seu forno de refluxo não exceda este limite. Precauções padrão contra ESD (Descarga Eletrostática) devem ser observadas durante o manuseio. Para armazenamento, a faixa especificada de -35°C a +85°C em ambiente seco deve ser mantida.

7. Recomendações de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é adequado para uma infinidade de aplicações incluindo, mas não se limitando a: equipamentos de teste e medição (multímetros, osciloscópios), painéis de controle industrial, dispositivos médicos, eletrónica de consumo (amplificadores de áudio, rádios-despertador), displays para automóveis (aftermarket) e painéis de instrumentação. A sua baixa exigência de potência torna-o ideal para dispositivos portáteis e operados por bateria.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre um resistor em série para cada conexão de ânodo comum para limitar a corrente através dos segmentos. O valor do resistor é calculado usando a fórmula: R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, um V_Fde 2,2V, e um I_Fdesejado de 5mA, o resistor seria (5 - 2,2) / 0,005 = 560 Ω.
• Multiplexagem:Para acionar múltiplos dígitos, uma técnica de multiplexagem é comumente usada. Isto envolve ciclar rapidamente a alimentação para o ânodo comum de cada dígito enquanto apresenta os dados de segmento correspondentes para esse dígito. Isto reduz drasticamente o número de pinos de I/O do microcontrolador necessários.
• Ângulo de Visão:A característica de "ângulo de visão amplo" significa que o display permanece legível quando visto de ângulos agudos fora do eixo, o que é importante para dispositivos montados em painel.
• Gestão de Calor:Embora o dispositivo seja de baixa potência, aderir à especificação de derating de corrente acima de 25°C é crucial para a fiabilidade a longo prazo, especialmente em ambientes fechados ou de alta temperatura.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Os principais diferenciadores do LTS-5001AJR são o uso da tecnologia AlInGaP e o seu desempenho otimizado em baixa corrente. Comparado com displays LED mais antigos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em saída mais brilhante na mesma corrente ou brilho equivalente em corrente muito mais baixa. O projeto específico para excelentes características de baixa corrente (até 1mA por segmento) distingue-o de displays que requerem correntes de acionamento mais altas para atingir brilho utilizável, tornando-o uma escolha superior para projetos sensíveis à potência. Os segmentos uniformes contínuos e a alta taxa de contraste contribuem para uma aparência mais profissional e legível em comparação com displays com juntas de segmento visíveis ou baixo contraste.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. Um pino de microcontrolador normalmente não pode fornecer ou drenar corrente suficiente (25mA máximo contínuo) com segurança para todos os segmentos acesos simultaneamente e não fornece regulação de tensão. Deve usar o microcontrolador para controlar transístores (para os ânodos comuns) e/ou circuitos integrados acionadores (como um registo de deslocamento 74HC595 ou um acionador de LED dedicado) que lidam com a corrente mais alta.

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R: O comprimento de onda de pico é o único comprimento de onda onde o LED emite a maior potência óptica. O comprimento de onda dominante é o único comprimento de onda da luz monocromática que pareceria ter a mesma cor que a saída do LED para o olho humano. Para LEDs, eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

P: A tensão direta tem uma faixa (2,0V-2,6V). Como isto afeta o meu projeto?

R: Deve projetar o seu circuito limitador de corrente para o V_Fmáximo (2,6V) para garantir que tensão suficiente está disponível para acionar a corrente mesmo para uma unidade com V_Falto. Se projetar para o valor típico de 2,2V, uma unidade com V_Fde 2,6V será mais fraca porque a queda de tensão no resistor fixo será menor, resultando em corrente mais baixa.

10. Estudo de Caso de Projeto e Uso

Cenário: Projetar um termómetro digital de baixa potência.O LTS-5001AJR é uma excelente escolha. O sistema é alimentado por um microcontrolador de 3,3V e uma bateria de moeda de 3V. Um sensor de temperatura fornece os dados. O microcontrolador usa 4 pinos de I/O numa configuração multiplexada para acionar dois dígitos de 7 segmentos (para dezenas e unidades de graus). Os resistores limitadores de corrente são calculados para um I_Fde 2mA por segmento para maximizar a vida útil da bateria mantendo boa visibilidade (V_fonte=3,3V, V_F=2,2V, R = (3,3-2,2)/0,002 = 550Ω). A baixa exigência de corrente do display permite que o termómetro opere durante vários meses com uma única bateria. O alto contraste e o amplo ângulo de visão garantem que a temperatura seja facilmente legível em várias condições de iluminação.

11. Introdução ao Princípio Técnico

Um display LED de sete segmentos é um conjunto de diodos emissores de luz dispostos num padrão de figura de oito. Cada um dos sete segmentos (rotulados de A a G) é um LED separado. Ao iluminar seletivamente combinações específicas destes segmentos, todos os dígitos decimais (0-9) e algumas letras podem ser formados. A tecnologia subjacente, AlInGaP, é um composto semicondutor III-V. Quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n do LED, eletrões e lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A energia específica da banda proibida do material AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, vermelho. A designação "vermelho super" indica um tom específico e mais profundo de vermelho com alta eficácia luminosa. A configuração de ânodo comum simplifica o circuito de acionamento quando se usam acionadores de corrente de dreno (como muitos microcontroladores e circuitos integrados lógicos).

12. Tendências Tecnológicas

A evolução dos displays de sete segmentos continua paralelamente à tecnologia LED geral. Embora o fator de forma básico permaneça, as tendências incluem: 1)Maior Eficiência:Melhorias contínuas na ciência dos materiais (como estruturas mais avançadas de InGaN e AlInGaP) produzem displays mais brilhantes a correntes mais baixas, reduzindo ainda mais o consumo de energia. 2)Miniaturização:Displays com alturas de dígito menores e pitch mais fino estão a ser desenvolvidos para dispositivos compactos. 3)Integração:A eletrónica de acionamento está cada vez mais a ser integrada no próprio módulo de display, simplificando a interface para o sistema hospedeiro para comunicação digital simples (I2C, SPI). 4)Opções de Cor:Embora o vermelho permaneça popular pela sua visibilidade e eficiência, displays de sete segmentos RGB de cor completa estão disponíveis para aplicações mais dinâmicas. 5)Tecnologias Alternativas:Em algumas aplicações, especialmente onde ultra-baixa potência ou legibilidade à luz solar é primordial, LCDs segmentados ou OLEDs podem ser considerados, embora muitas vezes careçam do brilho inerente e robustez dos LEDs.