Folha de Dados do Display LED de Sete Segmentos LTS-546AJG 0,52 Polegadas - Altura do Dígito 13,2mm - Verde (AlInGaP) - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-546AJG é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e um dígito. A sua função principal é fornecer uma leitura numérica ou alfanumérica limitada, clara e legível, em equipamentos eletrónicos. A tecnologia central baseia-se no material semicondutor Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio (AlInGaP) cultivado num substrato de Arsenieto de Gálio (GaAs), projetado para emitir luz verde. Esta escolha de material é significativa, pois os LEDs de AlInGaP são conhecidos pela sua alta eficiência e brilho na parte do espectro do vermelho ao amarelo-esverdeado. O dispositivo apresenta um painel frontal cinza com delimitações de segmento brancas, o que melhora o contraste e a aparência dos caracteres sob várias condições de iluminação. É categorizado por intensidade luminosa, o que significa que os dispositivos são classificados e ordenados de acordo com a sua saída de luz medida para garantir consistência em aplicações onde múltiplos displays são utilizados lado a lado.

1.1 Características Principais e Vantagens Essenciais

• Tamanho do Dígito:Uma altura de dígito de 0,52 polegadas (13,2 mm) oferece um equilíbrio entre legibilidade e compacidade, sendo adequado para medidores de painel, equipamentos de teste e eletrodomésticos.
• Qualidade Óptica:O display fornece segmentos contínuos e uniformes com alto brilho e alto contraste, resultando numa excelente aparência dos caracteres.
• Ângulo de Visão:Possui um amplo ângulo de visão, garantindo que o display permaneça legível mesmo quando visto de posições fora do eixo.
• Eficiência Energética:Tem um requisito de potência baixo, tornando-o adequado para dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética.
• Fiabilidade:Como um dispositivo de estado sólido, oferece alta fiabilidade e longa vida operacional em comparação com displays mecânicos ou baseados em vácuo.
• Conformidade Ambiental:O pacote é livre de chumbo, fabricado em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Identificação e Configuração do Dispositivo

O número de peça LTS-546AJG especifica um dispositivo com chips LED verdes AlInGaP numa configuração de ânodo comum. A notação "Rt. Hand Decimal" indica a inclusão de um ponto decimal à direita. Num display de ânodo comum, todos os ânodos (terminais positivos) dos segmentos LED estão ligados internamente. Para iluminar um segmento específico, o seu pino de cátodo (terminal negativo) correspondente deve ser colocado em nível baixo (ligado à terra ou a uma tensão baixa) enquanto o ânodo comum é mantido a uma tensão positiva. Esta configuração é comum e muitas vezes simplifica o projeto do circuito quando se utilizam controladores de sumidouro de microcontrolador ou transistor.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva e Detalhada

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. A operação sob ou nestes limites não é garantida.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW máximo. Exceder isto pode causar sobreaquecimento e falha catastrófica.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Esta classificação é para pulsos de alta corrente breves, utilizados em multiplexagem.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente deve ser reduzida linearmente em 0,33 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) sobe acima de 25°C. Por exemplo, a 50°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,33 mA/°C * 25°C) = 16,75 mA.
• Intervalos de Temperatura:O intervalo de temperatura de operação e armazenamento é de -35°C a +85°C.
• Condição de Soldadura:A soldadura por onda ou por refluxo deve ser realizada com o ponto de soldadura a 1/16 de polegada (≈1,6mm) abaixo do plano de assentamento durante 3 segundos a um máximo de 260°C.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos sob condições de teste especificadas (Ta=25°C).

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 200 µcd (mínimo) a 577 µcd (típico) a uma corrente direta (I_F) de 1 mA. A intensidade luminosa é medida com um filtro correspondente à curva de resposta do olho fotópico da CIE, com uma tolerância de ±15%.
• Parâmetros de Comprimento de Onda:
  • Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p): 571 nm (a I_F=20mA).
  • Comprimento de Onda Dominante (λ_d): 572 nm (a I_F=20mA), com uma tolerância de ±1 nm. Este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano para corresponder à cor do LED.
  • Meia-Largura da Linha Espectral (Δλ): 15 nm (a I_F=20mA). Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,1V a 2,6V a I_F=20mA, com uma tolerância de ±0,1V. Este é um parâmetro crítico para o projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Este teste é apenas para caracterização; a operação contínua em polarização reversa é proibida.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 máximo para segmentos dentro do mesmo display. Isto significa que o segmento mais brilhante não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais escuro sob as mesmas condições de acionamento, garantindo uniformidade.
• Diafonia:Especificada como ≤ 2,5%. Isto refere-se à iluminação indesejada de um segmento quando um segmento adjacente é acionado, causada por fuga óptica ou elétrica interna.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados afirma explicitamente que o dispositivo é "Categorizado por Intensidade Luminosa". Isto implica um processo de binning onde os LEDs fabricados são testados e classificados em grupos (bins) com base na sua saída de luz medida numa corrente de teste padrão. Isto é crucial para aplicações que utilizam múltiplos displays, pois evita diferenças de brilho perceptíveis entre unidades. Os projetistas devem especificar ou garantir que recebam displays do mesmo bin ou de bins adjacentes para manter a consistência visual num produto. Embora não detalhado neste excerto, o binning também pode aplicar-se à tensão direta (V_F) e ao comprimento de onda dominante (λ_d), sendo que este último tem uma tolerância declarada de ±1 nm.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas", que são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo para além das especificações de ponto único. Estas incluem tipicamente:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a tensão direta e a corrente direta. É não linear, com uma tensão de limiar (cerca de 1,8-2,0V para AlInGaP) abaixo da qual flui muito pouca corrente. A curva ajuda a projetar circuitos de limitação de corrente apropriados.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_Vvs. I_F):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É geralmente linear a correntes mais baixas, mas pode saturar a correntes mais altas devido ao declínio térmico e de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Isto é crítico para projetar sistemas que operam numa ampla gama de temperaturas.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando o pico em 571nm e a meia-largura de 15nm.

Estas curvas permitem aos engenheiros otimizar as condições de acionamento para objetivos específicos de brilho, eficiência e vida útil.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões do Pacote

O display está em conformidade com um estilo padrão DIP (Dual In-line Package) de orifício passante. Notas dimensionais importantes incluem:

• Todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias gerais de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm.
• Os limites de controlo de qualidade são definidos para material estranho (≤10 mil), contaminação por tinta (≤20 mil) e bolhas dentro do segmento (≤10 mil).
• A curvatura do refletor é limitada a ≤1% do seu comprimento.

O desenho dimensional preciso (não totalmente detalhado no texto) definiria a altura total, largura, profundidade, tamanho do dígito, dimensões dos segmentos e o espaçamento e diâmetro precisos dos 10 pinos.

5.2 Conexão dos Pinos e Identificação da Polaridade

O dispositivo tem uma configuração de 10 pinos (o Pino 1 está marcado como "Sem Conexão"). O diagrama de circuito interno e a tabela de pinagem mostram um projeto de ânodo comum com dois pinos de ânodo comum (3 e 8). Os cátodos dos segmentos são atribuídos a pinos específicos: E(1), D(2), C(4), DP(5), B(6), A(7), F(9), G(10). A identificação correta do pino 1 (frequentemente indicada por um entalhe, chanfro ou ponto na embalagem) é essencial para a orientação adequada durante a montagem da PCB.

6. Diretrizes de Soldadura, Montagem e Armazenamento

6.1 Soldadura e Montagem

A condição máxima de soldadura é especificada. Para soldadura manual, deve ser utilizado um ferro com temperatura controlada para evitar exceder o limite de 260°C no terminal. A nota alerta contra o uso de ferramentas ou métodos inadequados que apliquem força anormal ao corpo do display. Além disso, se um filme decorativo for aplicado à superfície do display, não deve ser pressionado firmemente contra um painel frontal, pois a força externa pode causar o seu deslocamento.

6.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é vital para evitar a oxidação dos pinos e a absorção de humidade.

• Para Displays LED (Orifício Passante):Armazenar na embalagem original a 5°C a 30°C e abaixo de 60% de HR. Se armazenado fora de um saco de barreira de humidade ou se o saco estiver aberto há >6 meses, recomenda-se a secagem a 60°C durante 48 horas antes da utilização, com a montagem a ser concluída dentro de uma semana.
• Princípio Geral:Evitar inventário de longo prazo. Consumir o stock prontamente. O armazenamento não conforme pode exigir o re-revestimento dos pinos oxidados antes da utilização.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Aplicações Alvo e Precauções

Este display destina-se a equipamentos eletrónicos comuns: equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e eletrodomésticos. É explicitamente declarado que é necessária consulta para aplicações que exijam fiabilidade excecional onde a falha possa colocar em risco a vida ou a saúde (por exemplo, sistemas de aviação, médicos). Os projetistas devem aderir às classificações absolutas máximas.

7.2 Considerações de Projeto Críticas

• Método de Acionamento:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante em vez de tensão constante para garantir intensidade luminosa e longevidade consistentes, uma vez que o brilho do LED é uma função da corrente, não da tensão.
• Limitação de Corrente:O circuito de acionamento deve ser projetado para acomodar toda a gama de tensão direta (2,1V a 2,6V) para fornecer a corrente pretendida a todos os dispositivos.
• Gestão Térmica:A corrente de operação segura deve ser reduzida com base na temperatura ambiente máxima. Corrente excessiva ou alta temperatura levam a degradação severa da luz ou falha prematura.
• Proteção contra Polarização Reversa:O circuito deve proteger contra tensões reversas e picos de tensão durante os ciclos de energia para prevenir migração de metal e aumento da corrente de fuga.
• Proteção Ambiental:Evitar mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos para prevenir condensação no display.
• Consistência em Configurações com Múltiplos Displays:Utilizar sempre displays do mesmo bin de intensidade para evitar brilho (matiz) desigual numa leitura de múltiplos dígitos.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como displays incandescentes ou fluorescentes a vácuo (VFDs), o LTS-546AJG oferece fiabilidade de estado sólido superior, menor consumo de energia e maior resistência a choques/vibrações. Dentro do mercado de displays de segmentos LED, a sua utilização da tecnologia AlInGaP para luz verde oferece maior eficiência e potencialmente saída mais brilhante do que os LEDs verdes GaP (Fosfeto de Gálio) mais antigos. A configuração de ânodo comum é um dos dois tipos padrão (o outro sendo cátodo comum), e a escolha entre eles depende principalmente da configuração de saída do CI controlador ou microcontrolador (fornecimento vs. sumidouro de corrente).

9. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

1. 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 comprimento de onda único no ponto mais alto do espectro de emissão. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED. Eles são frequentemente próximos, mas não idênticos, especialmente para espectros mais amplos.
2. P: Por que é recomendado o acionamento por corrente constante?R: A saída de luz de um LED é diretamente proporcional à corrente direta. Uma fonte de corrente constante compensa as variações na tensão direta (V_F) entre dispositivos e com a temperatura, garantindo brilho estável e uniforme.
3. P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?R: Não. Deve utilizar um resistor limitador de corrente ou um circuito controlador dedicado. Ligá-lo diretamente provavelmente excederia a corrente contínua máxima, destruindo o LED. O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F.
4. P: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu projeto?R: Significa que deve especificar ao seu fornecedor que precisa de unidades do mesmo código de bin, especialmente se utilizar múltiplos displays num produto, para garantir que todos os dígitos tenham brilho correspondente.

10. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetar um display simples de voltímetro digital.O conversor analógico-digital de um microcontrolador lê uma tensão. O firmware converte este valor para um número decimal. Para o exibir no LTS-546AJG, o microcontrolador utilizaria um CI controlador (como um registo de deslocamento 74HC595 com resistores limitadores de corrente ou um controlador LED dedicado como o MAX7219). Os pinos de ânodo comum seriam ligados a uma fonte positiva (por exemplo, 5V através de um transistor se multiplexado). O microcontrolador colocaria sequencialmente os pinos de cátodo dos segmentos apropriados à terra (baixo) para formar o dígito desejado. O circuito de acionamento seria projetado para fornecer uma corrente constante de 15-20 mA por segmento, bem dentro da classificação contínua de 25 mA, com resistores calculados com base no pior caso de V_Fde 2,6V. Para um medidor de múltiplos dígitos, seriam utilizados displays do mesmo bin de intensidade.

11. Princípio de Funcionamento

O LTS-546AJG opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n semicondutora. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada (ânodo positivo em relação ao cátodo), os eletrões do material AlInGaP/GaAs do tipo n recombinam-se com as lacunas do material do tipo p. Este evento de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde a cerca de 572 nm. Cada um dos sete segmentos (mais o ponto decimal) contém um ou mais destes chips LED microscópicos. A configuração de ânodo comum liga internamente todos os ânodos, exigindo controlo externo dos cátodos individuais.

12. Tendências Tecnológicas

Embora os displays de sete segmentos permaneçam um elemento básico para leituras numéricas, o campo mais amplo da tecnologia de display LED está em evolução. As tendências incluem:Miniaturização e Integração:Desenvolvimento de displays com passo mais pequeno e chip-on-board (COB).Materiais Avançados:Investigação contínua em materiais mais eficientes como Nitreto de Gálio (GaN) para gamas de cores mais amplas e maiores eficiências, embora o AlInGaP permaneça dominante para vermelho-âmarelo-verde de alta eficiência.Displays Inteligentes:Integração de CIs controladores, memória e interfaces de comunicação (I2C, SPI) diretamente no módulo de display, simplificando o projeto do sistema.Formas Flexíveis e Não Convencionais:Desenvolvimento de displays de segmentos dobráveis ou curvos para projetos de produtos inovadores. O LTS-546AJG representa uma solução madura, fiável e otimizada para o seu nicho de aplicação específico, equilibrando desempenho, custo e disponibilidade.