Ficha Técnica do Display LED Amarelo LTS-5703AJS 0,56 Polegadas - Altura do Dígito 14,22mm - Tensão Direta 2,6V - Potência 40mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5703AJS é um módulo de display LED de sete segmentos de alto desempenho e baixo consumo. A sua função principal é fornecer uma saída numérica e alfanumérica limitada, clara e brilhante, em dispositivos eletrónicos. A aplicação principal é em instrumentação, eletrónica de consumo e painéis de controlo industrial onde são necessários mostradores digitais fiáveis e de baixa corrente.

O dispositivo é posicionado como uma solução que oferece excelente legibilidade e eficiência energética. As suas vantagens principais derivam do uso do material semicondutor avançado AlInGaP, que proporciona alto brilho e boa pureza de cor com correntes de acionamento relativamente baixas, comparativamente a tecnologias mais antigas.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

As características-chave que definem a posição de mercado deste produto incluem uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm), que oferece um bom equilíbrio entre tamanho e visibilidade. Os segmentos são contínuos e uniformes, garantindo uma aparência estética agradável dos caracteres. O dispositivo requer baixa potência, tornando-o adequado para aplicações alimentadas a bateria ou com restrições energéticas. Oferece alto brilho e alto contraste, aliados a um amplo ângulo de visão, garantindo legibilidade a partir de várias posições. A construção de estado sólido oferece fiabilidade inerente. Finalmente, os dispositivos são categorizados por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência de brilho consistente em mostradores multi-dígito.

O mercado-alvo inclui projetistas de equipamentos de teste portáteis, multímetros digitais, rádios-despertador, painéis de controlo de eletrodomésticos e qualquer sistema embarcado que necessite de um mostrador numérico simples e de acionamento direto.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada dos parâmetros técnicos do dispositivo, conforme definido na ficha técnica.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O desempenho óptico é central para a função do display. O dispositivo utiliza chips LED amarelos de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio). Estes são fabricados num substrato de GaAs não transparente, o que ajuda a direcionar a luz para a frente e pode melhorar o contraste. O encapsulamento tem uma face cinza claro com segmentos brancos, uma combinação concebida para melhorar o contraste quando os segmentos estão apagados.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de um mínimo de 320 µcd a um valor típico de 700 µcd a uma corrente direta (I_F) de apenas 1mA. Esta corrente de acionamento excecionalmente baixa para tal brilho é uma especificação-chave, permitindo um consumo de energia do sistema muito baixo.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):Tipicamente 588 nm, situando-o na região amarela do espetro visível.
• Largura a Meia Altura da Linha Espetral (Δλ):Tipicamente 15 nm, indicando uma largura de banda espetral relativamente estreita, o que contribui para uma cor amarela pura.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Tipicamente 587 nm, correspondendo de perto ao comprimento de onda de pico.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Especificada como 2:1 máximo em condições de área de luz semelhante a I_F=1mA. Isto significa que o brilho de diferentes segmentos num dispositivo, ou entre dispositivos, não variará mais do que um fator de dois, garantindo uma aparência uniforme.

É importante notar que a intensidade luminosa é medida usando um sensor e um filtro que se aproximam da curva de resposta fotópica do olho CIE, garantindo que os valores se correlacionam com a perceção visual humana.

2.2 Parâmetros Elétricos

As características elétricas definem a interface entre o display e o circuito de acionamento.

• Tensão Direta por Segmento (V_F):Tipicamente 2,6V com um máximo de 2,6V a I_F=20mA. O mínimo é 2,05V. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento pode fornecer pelo menos 2,6V para atingir o brilho nominal a 20mA.
• Corrente Inversa por Segmento (I_R):Máximo 100 µA a uma Tensão Inversa (V_R) de 5V. Este parâmetro é importante para a proteção do circuito; exceder a classificação de tensão inversa pode danificar o LED.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:A classificação absoluta máxima é 25 mA. No entanto, aplica-se um fator de derating de 0,33 mA/°C linearmente a partir de 25°C. Isto significa que a temperaturas ambientes mais elevadas, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida para evitar sobreaquecimento e falha prematura.
• Corrente Direta de Pico:Pode ser pulsada até 60 mA em condições específicas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms). Isto permite esquemas de multiplexagem ou sobreacionamento breve para aumentar o brilho.
• Dissipação de Potência por Segmento:O máximo absoluto é 40 mW. Este limite térmico, combinado com o derating de corrente, é crítico para a fiabilidade.

2.3 Classificações Térmicas e Ambientais

Os limites operacionais do dispositivo são definidos por intervalos de temperatura.

• Intervalo de Temperatura de Funcionamento:-35°C a +105°C. Esta ampla gama torna-o adequado para uso em vários ambientes, desde câmaras frigoríficas industriais a invólucros de equipamentos quentes.
• Intervalo de Temperatura de Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Condição de Soldadura:Especifica que durante a montagem, a temperatura do corpo do dispositivo não deve exceder a classificação de temperatura máxima. A diretriz é soldar a 260°C durante 3 segundos com o ponto de soldadura pelo menos 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento do encapsulamento.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica indica que os dispositivos são "categorizados por intensidade luminosa." Isto refere-se a um processo de binning. Embora códigos de bin específicos não sejam fornecidos neste documento, a categorização típica para tais displays envolve a triagem das unidades fabricadas com base na intensidade luminosa medida a uma corrente de teste padrão (por exemplo, 1mA ou 20mA).

As unidades são agrupadas em bins com valores de intensidade mínimos e máximos definidos. Isto permite aos clientes selecionar bins para a sua aplicação, garantindo consistência no brilho em todos os dígitos num display multi-dígito. Por exemplo, um projetista pode especificar que todos os displays devem vir de um bin com I_Ventre 500 µcd e 600 µcd a 1mA. A taxa de correspondência de intensidade de 2:1 especificada é a variação no pior caso permitida dentro de um único dispositivo ou potencialmente dentro de um bin padrão.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica faz referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas." Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, podemos inferir o seu conteúdo padrão e importância.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva fundamental mostra a relação entre a corrente que flui através de um segmento LED e a tensão nos seus terminais. É não linear. O V_Ftípico de 2,6V a 20mA é um ponto nesta curva. A curva ajuda os projetistas a dimensionar corretamente as resistências limitadoras de corrente e a compreender os requisitos de tensão do circuito de acionamento, especialmente em multiplexagem onde a corrente média difere da corrente instantânea.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico é crucial para o controlo do brilho. Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente. É tipicamente linear numa gama, mas satura a correntes muito altas. A capacidade de acionar segmentos a apenas 1mA é uma característica-chave, e esta curva mostraria o brilho relativo nesse ponto comparado com o acionamento típico de 20mA.

4.3 Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente

A saída de luz do LED diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. Esta curva quantifica esse derating. É essencial para aplicações que operam a altas temperaturas ambientes para garantir que o display permaneça suficientemente brilhante em toda a gama operacional.

4.4 Distribuição Espetral

Um gráfico que mostra a intensidade de luz relativa ao longo dos comprimentos de onda, centrado no pico de 588 nm com a largura a meia altura de 15 nm. Isto define o tom exato de amarelo.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões e Desenho do Encapsulamento

O dispositivo tem uma pegada padrão de display de sete segmentos de um dígito com 10 pinos. A ficha técnica inclui um desenho dimensionado detalhado. Notas-chave especificam que todas as dimensões estão em milímetros, com tolerâncias padrão 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 a colocação dos furos na PCB e processos de soldadura por onda.

5.2 Ligação dos Pinos e Identificação da Polaridade

O dispositivo utiliza uma configuração decátodo comum. Isto significa que todos os cátodos (terminais negativos) dos segmentos LED individuais estão ligados internamente. Existem dois pinos de cátodo comum (pinos 3 e 8), que estão ligados internamente. Este design de duplo pino ajuda na distribuição de corrente e no layout da PCB. Os ânodos (terminais positivos) para cada segmento (A, B, C, D, E, F, G, e o Ponto Decimal) estão em pinos separados. A pinagem específica é: 1:E, 2:D, 3:Cátodo Comum, 4:C, 5:P.D., 6:B, 7:A, 8:Cátodo Comum, 9:F, 10:G.

5.3 Diagrama do Circuito Interno

O diagrama fornecido confirma visualmente a arquitetura de cátodo comum, mostrando todos os LEDs dos segmentos com os seus ânodos em pinos individuais e os seus cátodos ligados em conjunto aos pinos 3 e 8.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A secção de classificações absolutas máximas fornece dados críticos de montagem. A condição de soldadura especificada é padrão da indústria para componentes de orifício passante: uma temperatura máxima do ferro de soldar de 260°C por uma duração não superior a 3 segundos, com a junta de soldadura localizada pelo menos 1,6mm abaixo do corpo do encapsulamento para minimizar a transferência de calor para os chips LED e ligações internas. Durante qualquer processo de montagem envolvendo calor (como soldadura por onda ou reparação manual), a temperatura da própria unidade de display não deve exceder a sua classificação máxima de temperatura de armazenamento. A manipulação adequada para evitar descargas eletrostáticas (ESD) é também uma precaução padrão, embora não explicitamente declarada, para dispositivos LED.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Circuitos de Aplicação Típicos

Para um display de cátodo comum, o circuito de acionamento normalmente liga os pinos de cátodo comum à terra. Cada pino de ânodo do segmento é ligado a uma fonte de tensão positiva (V_CC) através de uma resistência limitadora de corrente. O valor da resistência é calculado usando R = (V_CC - V_F) / I_F. Por exemplo, com uma alimentação de 5V, um V_F de 2,6V, e um I_F desejado de 10mA, a resistência seria (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. O display pode ser acionado diretamente por pinos I/O de microcontrolador se estes puderem fornecer a corrente necessária (por exemplo, 10-20mA por segmento), muitas vezes exigindo transístores de acionamento externos ou circuitos integrados dedicados de acionamento de LED para multiplexar múltiplos dígitos.

7.2 Considerações e Notas de Projeto

• Limitação de Corrente:Utilize sempre resistências em série. Nunca ligue um LED diretamente a uma fonte de tensão.
• Multiplexagem:Para acionar múltiplos dígitos, utiliza-se um esquema de multiplexagem onde os dígitos são iluminados um de cada vez rapidamente. A corrente de pico pode ser mais alta (até à classificação de 60mA) para compensar o ciclo de trabalho mais baixo, mantendo o brilho percebido.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão é benéfico, mas considere a posição do utilizador pretendido ao montar o display.
• Correspondência de Brilho:Para displays multi-dígito, utilize dispositivos do mesmo bin de intensidade luminosa ou implemente calibração de brilho por software usando PWM se a variação for percetível.
• Projeto de Baixa Potência:Aproveite a capacidade de acionamento de 1mA para aplicações sensíveis à bateria. O brilho a 1mA (mín. 320 µcd) é frequentemente suficiente para uso interior.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

O LTS-5703AJS diferencia-se principalmente através da suatecnologia AlInGaPeoperação a corrente muito baixa. Comparativamente aos antigos LEDs vermelhos de GaAsP ou GaP, o AlInGaP oferece maior eficiência, levando a maior brilho à mesma corrente ou brilho equivalente a corrente muito mais baixa. Comparativamente aos LEDs vermelhos contemporâneos de alto brilho, a cor amarela pode oferecer melhor visibilidade ou menor fadiga ocular em certas aplicações. O seu baixo V_F(comparativamente a LEDs azuis ou brancos) é também uma vantagem em sistemas de baixa tensão. A categorização por intensidade proporciona uma vantagem em aplicações que requerem uniformidade em relação a displays comoditizados simples e não categorizados.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Posso acionar este display com lógica de 3,3V?

R: Sim. O V_F típico é 2,6V, portanto uma alimentação de 3,3V fornece margem suficiente. Calcule a resistência em série em conformidade: por exemplo, para 10mA, R = (3,3 - 2,6) / 0,01 = 70 Ohms.

P: Qual é o propósito de ter dois pinos de cátodo comum?

R: Estão ligados internamente. Ter dois pinos ajuda a distribuir a corrente total do cátodo (que é a soma das correntes de todos os segmentos iluminados) por duas trilhas de PCB e juntas de soldadura, melhorando a fiabilidade e potencialmente reduzindo a queda de tensão.

P: As especificações mostram uma corrente contínua máxima de 25mA, mas uma condição de teste de 20mA para V_F. Qual devo usar para o projeto?

R: O valor de 20mA é a condição de teste padrão para reportar características típicas como V_F e comprimento de onda. Para operação fiável a longo prazo, é prudente projetar para uma corrente contínua igual ou inferior a 20mA, especialmente se se esperar que a temperatura ambiente esteja acima de 25°C, respeitando a curva de derating.

P: Como consigo o mesmo brilho se multiplexar 4 dígitos?

R: Com um ciclo de trabalho de 1/4, precisa de multiplicar a corrente instantânea do segmento por 4 para obter a mesma corrente média e, portanto, um brilho percebido semelhante. Se quiser uma média de 5mA por segmento, pulsaria cada segmento a 20mA. Certifique-se de que esta corrente pulsada (20mA) e a dissipação de potência instantânea resultante estão dentro das classificações absolutas máximas (pico de 60mA, 40mW).

10. Exemplo de Caso de Uso Prático

Caso de Projeto: Um Termómetro Digital Portátil de 4 Dígitos.

O objetivo do projeto é longa duração da bateria e legibilidade clara. O microcontrolador tem I/O e orçamento de potência limitados.

Implementação:Utilize quatro displays LTS-5703AJS numa configuração multiplexada. Ligue todos os ânodos de segmento correspondentes (A, B, C...) em conjunto através dos quatro dígitos. O cátodo comum de cada dígito é controlado por um transístor NPN separado acionado por um pino do microcontrolador. O microcontrolador cicla ligando o cátodo de um dígito de cada vez enquanto envia o padrão de segmento para esse dígito nas linhas de ânodo comum. Para poupar energia, a corrente de acionamento é definida para 5mA de média. Usando multiplexagem com um ciclo de trabalho de 1/4, a corrente instantânea por segmento é definida para 20mA (5mA * 4). Isto está dentro da classificação de pico de 60mA. O brilho percebido será bom, e o consumo médio de potência por segmento é muito baixo, estendendo significativamente a vida útil da bateria comparativamente ao uso de displays que requerem 10-20mA de corrente contínua por segmento.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTS-5703AJS é baseado no material semicondutorAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio)crescido num substrato deGaAs (Arsenieto de Gálio). Num LED, quando uma tensão direta é aplicada através da junção p-n, os eletrões e as lacunas recombinam-se, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que define diretamente o comprimento de onda (cor) da luz emitida. A emissão amarela (~587-588 nm) é alcançada com uma proporção específica de alumínio, índio e gálio. O substrato de GaAs não transparente absorve a luz dispersa, melhorando o contraste ao impedir a reflexão interna que poderia iluminar segmentos apagados. A configuração de cátodo comum simplifica o circuito de acionamento ao permitir que um único interruptor (por exemplo, um transístor) controle o estado ligado/desligado de todo o dígito durante a multiplexagem.

12. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora os displays LED de sete segmentos permaneçam vitais para aplicações específicas, a tendência mais ampla na tecnologia de display mudou para formatos de matriz de pontos (para alfanuméricos e gráficos) e módulos integrados baseados em controlador (como OLED ou TFT). No entanto, o nicho para mostradores numéricos simples, robustos, de baixo custo, baixa potência, alto brilho e acionamento direto persiste. A evolução dentro deste nicho centra-se na ciência dos materiais (como o AlInGaP a substituir materiais mais antigos para melhor eficiência), tensões e correntes de operação mais baixas, encapsulamento melhorado para maior fiabilidade e intervalos de temperatura mais amplos, e versões de montagem em superfície para montagem automatizada. O LTS-5703AJS representa um ponto maduro nesta evolução, oferecendo um equilíbrio entre desempenho e praticidade para os seus usos pretendidos. Desenvolvimentos futuros poderão integrar resistências limitadoras de corrente ou lógica simples internamente, mas para muitas aplicações diretas, a simplicidade do componente básico permanece uma vantagem-chave.