Ficha Técnica do Display LED LSHD-7801 - Dígito Único 0,3 Polegadas (7,62mm) - Cor Verde - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LSHD-7801 é um módulo de display LED alfanumérico de 7 segmentos e dígito único. Sua função principal é fornecer uma saída numérica e alfanumérica limitada, clara e visível, em dispositivos eletrônicos. A aplicação central está em equipamentos que requerem uma leitura numérica compacta, confiável e energeticamente eficiente, como painéis de instrumentação, eletrônicos de consumo, controles industriais e equipamentos de teste.

As principais vantagens do dispositivo derivam do seu design de estado sólido. Ele oferece excelente uniformidade dos segmentos, garantindo brilho consistente em todos os segmentos acesos para uma aparência limpa. Opera com baixa exigência de potência, contribuindo para a eficiência energética do sistema geral. Além disso, proporciona alto brilho e alto contraste, tornando o display facilmente legível mesmo em várias condições de iluminação ambiente. Um amplo ângulo de visão garante visibilidade de diferentes perspectivas, o que é crucial para dispositivos montados em painéis.

2. Especificações Técnicas e Interpretação Objetiva

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

O display utiliza chips de LED VERDE, especificamente GaP epi em substrato de GaP e/ou AlInGaP em um substrato de GaAs não transparente. Esta combinação visa a emissão de luz verde. A intensidade luminosa média típica (Iv) é de 1600 ucd (microcandelas) a uma corrente direta (IF) de 10mA por segmento, com um valor mínimo especificado de 500 ucd. Este parâmetro define o brilho percebido. O comprimento de onda dominante (λd) é tipicamente 569 nm, e o comprimento de onda de pico de emissão (λp) é tipicamente 565 nm, posicionando a saída firmemente na região verde do espectro visível. A meia largura da linha espectral (Δλ) é de 30 nm, indicando a pureza espectral da luz verde emitida.

2.2 Parâmetros e Classificações Elétricas

As classificações absolutas máximas definem os limites operacionais. A dissipação de potência média por ponto (segmento ou ponto decimal) não deve exceder 75 mW. A corrente direta de pico por segmento é de 60 mA, mas isto só é permitido em condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms). A corrente direta média contínua por ponto é reduzida a partir de 25 mA a 25°C em 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta. A tensão direta típica (VF) por segmento é de 2,6V em IF=20mA, com um máximo de 2,6V. A corrente reversa (IR) é especificada com um máximo de 100 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V. É fundamental notar que esta condição de tensão reversa é apenas para fins de teste e o dispositivo não deve operar continuamente sob polarização reversa.

2.3 Características Térmicas

O dispositivo é classificado para uma faixa de temperatura de operação de -35°C a +105°C e uma faixa de temperatura de armazenamento de -35°C a +105°C. A curva de redução da corrente direta (0,28 mA/°C a partir de 25°C) é um parâmetro chave de gerenciamento térmico. À medida que a temperatura ambiente sobe, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida para evitar superaquecimento e falha prematura. Isto exige um projeto térmico cuidadoso na aplicação, especialmente em espaços fechados ou ambientes de alta temperatura.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica afirma explicitamente que o produto é "Classificado por Intensidade Luminosa". Isto significa que as unidades são classificadas e agrupadas (binning) com base na sua saída luminosa medida em uma corrente de teste padrão. Este processo garante consistência no brilho quando múltiplos displays são usados lado a lado em uma aplicação, prevenindo variações perceptíveis na intensidade entre os dígitos. A taxa de correspondência de intensidade luminosa para áreas iluminadas similares é especificada como máxima de 2:1, significando que o segmento mais brilhante não deve ser mais do que duas vezes mais brilhante que o segmento mais fraco dentro da classificação aceitável.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o trecho fornecido faça referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas", os gráficos específicos não são detalhados no texto. Tipicamente, tais curvas para um display LED incluiriam:

• Curva de Corrente Direta (IF) vs. Tensão Direta (VF):Mostra a relação não linear, crucial para projetar drivers de corrente constante.
• Curva de Intensidade Luminosa (Iv) vs. Corrente Direta (IF):Demonstra como a saída de luz aumenta com a corrente, até os limites máximos.
• Curva de Intensidade Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Ilustra a diminuição da saída de luz com o aumento da temperatura, informando o projeto térmico.
• Curva de Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando os comprimentos de onda de pico e dominante e a largura espectral.

Os projetistas devem consultar estas curvas para otimizar a corrente de acionamento para o brilho desejado, mantendo a confiabilidade em toda a faixa de temperatura de operação.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LSHD-7801 é um pacote de montagem através do orifício (PTH) com altura de dígito de 0,3 polegadas (7,62 mm). O pacote tem face cinza e segmentos verdes. O desenho dimensional (não totalmente detalhado no texto) forneceria as medidas críticas para o projeto da área de montagem na PCB, incluindo dimensões gerais, espaçamento dos pinos e altura do plano de assentamento. As tolerâncias são tipicamente ±0,25 mm. A conexão dos pinos é definida para uma configuração de 10 pinos. É um display do tipo ânodo comum. A pinagem é: 1 & 6 (Ânodo Comum), 2 (Cátodo F), 3 (Cátodo G), 4 (Cátodo E), 5 (Cátodo D), 7 (Cátodo DP - Ponto Decimal), 8 (Cátodo C), 9 (Cátodo B), 10 (Cátodo A). O diagrama do circuito interno mostra a conexão do ânodo comum a todos os LEDs dos segmentos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A ficha técnica especifica as condições de soldagem: 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento por 3 segundos a 260°C. Este é um parâmetro crítico para processos de soldagem por onda para prevenir danos térmicos aos chips de LED ou ao pacote plástico. Para armazenamento, são recomendadas condições padrão: temperatura entre 5°C e 30°C com umidade abaixo de 60% UR. Para variantes SMD (observado nas advertências), se o saco selado na fábrica for aberto, o dispositivo deve ser usado dentro de 168 horas (Nível MSL 3) sob as mesmas condições de temperatura/umidade para prevenir oxidação dos pinos. Se desembalado por mais de 168 horas, recomenda-se a secagem a 60°C por 24 horas antes da soldagem. A recomendação geral é consumir os displays dentro de 12 meses a partir da data de envio.

7. Embalagem e Informações de Pedido

O número da peça é LSHD-7801. A descrição especifica um display Verde, Ânodo Comum com ponto decimal à direita. A ficha técnica é identificada pelo Número de Especificação DS30-2002-152, Revisão A, efetiva em 13/01/2023. Quantidades específicas de embalagem (ex.: fita e carretel, tubo) não são detalhadas no trecho fornecido, mas fariam parte da especificação completa de compra.

8. Recomendações de Aplicação

8.1 Cenários de Aplicação Típicos

Este display é destinado a equipamentos eletrônicos comuns, incluindo equipamentos de escritório, dispositivos de comunicação e aplicações domésticas. Exemplos incluem multímetros digitais, rádios-relógio, temporizadores de eletrodomésticos, leituras de sensores industriais e medidores de painel.

8.2 Considerações e Advertências de Projeto

Projeto do Circuito Acionador:O acionamento por corrente constante é fortemente recomendado em vez de tensão constante para garantir intensidade luminosa e longevidade consistentes, pois a tensão direta do LED tem tolerâncias e varia com a temperatura. O circuito deve ser projetado para acomodar toda a faixa de VF (2,1V a 2,6V típico). Proteção contra tensões reversas e picos transitórios durante o ciclo de energia é essencial para prevenir danos por migração metálica e aumento da corrente de fuga.

Seleção da Corrente:A corrente de operação deve ser escolhida considerando a temperatura ambiente máxima, usando a especificação de redução de corrente. Exceder as classificações causa severa degradação da luz ou falha.

Montagem Óptica:Se um painel frontal ou tampa for usado, ele não deve pressionar diretamente contra o filme padrão do display, pois isso pode causar seu deslocamento. Para montagens de múltiplos dígitos, recomenda-se usar displays da mesma classificação de intensidade luminosa para evitar brilho irregular (desuniformidade de tonalidade).

Ambiental:Evite expor o display a mudanças rápidas de temperatura em ambientes úmidos para prevenir condensação.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com outros modelos não seja fornecida, os principais diferenciais do LSHD-7801 dentro de sua categoria (dígito único de 0,3 polegadas) incluem o uso de tecnologias específicas de chip de LED verde (GaP e AlInGaP) para sua cor, sua classificação explícita para uniformidade de intensidade luminosa, sua ampla faixa de temperatura de operação (-35°C a +105°C) e sua conformidade com requisitos sem chumbo/RoHS. O alto brilho típico (1600 ucd a 10mA) e a baixa exigência de potência também são vantagens competitivas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (λp) e comprimento de onda dominante (λd)?

R: O comprimento de onda de pico é o comprimento de onda no qual o espectro de emissão tem sua intensidade máxima. O comprimento de onda dominante é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponde à cor percebida da saída do LED. Para LEDs verdes, eles são frequentemente próximos, como visto aqui (565 nm vs. 569 nm).

P: Por que o acionamento por corrente constante é recomendado?

R: O brilho do LED é principalmente uma função da corrente, não da tensão. A tensão direta (VF) varia de unidade para unidade e diminui com o aumento da temperatura. Uma fonte de corrente constante garante que a saída de luz desejada seja mantida independentemente dessas variações de VF, proporcionando desempenho estável e protegendo o LED de sobrecorrente se a VF cair.

P: Posso acioná-lo com uma fonte de 5V e um resistor?

R: Sim, este é um método comum. O valor do resistor em série R é calculado como R = (Vfonte - VF) / IF. Usando VF típico=2,6V e IF=10mA com uma fonte de 5V: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ohms. Você deve garantir que a potência nominal do resistor seja suficiente (P = IF^2 * R). Este método fornece corrente constante aproximada se a Vfonte for estável e muito maior que a variação na VF.

P: O que significa "ânodo comum"?

R: Significa que os ânodos (lados positivos) de todos os LEDs de segmento individuais são conectados internamente a um ou mais pinos (pinos 1 e 6 neste caso). Para acender um segmento, seu pino de cátodo correspondente deve ser conectado a uma tensão mais baixa (terra) enquanto o pino do ânodo comum é mantido em uma tensão positiva.

11. Caso Prático de Projeto e Uso

Caso: Projetando uma leitura simples de voltímetro de 3 dígitos.

Três displays LSHD-7801 seriam usados. Um microcontrolador com pinos de E/S suficientes controlaria os segmentos. Uma técnica de multiplexação é tipicamente empregada para minimizar a contagem de pinos: os ânodos comuns de cada dígito são acionados sequencialmente pelo microcontrolador, enquanto as linhas de cátodo para todos os segmentos são compartilhadas. Isto cria a ilusão de todos os dígitos estarem acesos simultaneamente se a comutação for rápida o suficiente. O projeto deve incluir resistores limitadores de corrente em cada linha de cátodo (ou usar um CI driver de corrente constante). O software deve calcular os padrões de segmento corretos para 0-9 e gerenciar o tempo de multiplexação. Considerações térmicas envolvem garantir que o layout da PCB permita alguma dissipação de calor, especialmente se acionado em correntes mais altas em um gabinete quente.

12. Introdução ao Princípio

O princípio de operação é baseado na eletroluminescência em materiais semicondutores. Quando uma tensão direta que excede o limiar de ativação do diodo é aplicada através do chip de LED (GaP ou AlInGaP), elétrons e lacunas se recombinam na região ativa, liberando energia na forma de fótons (luz). A energia da banda proibida do material semicondutor específico determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida. Em um display de 7 segmentos, múltiplos chips de LED individuais são dispostos em um padrão e embalados atrás de uma máscara com as formas dos segmentos. Aplicando seletivamente corrente a diferentes combinações desses chips, numerais e algumas letras podem ser formados.

13. Tendências de Desenvolvimento

As tendências em displays LED de dígito único como o LSHD-7801 focam em várias áreas:Maior Eficiência:Desenvolver materiais e estruturas de chip que entreguem maior intensidade luminosa (brilho) em correntes de acionamento mais baixas, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor.Miniaturização:Embora 0,3 polegadas seja um tamanho padrão, há trabalho contínuo para manter ou melhorar a legibilidade em fatores de forma ainda menores.Confiabilidade e Vida Útil Aprimoradas:Melhorar materiais de embalagem e projetos de chip para suportar temperaturas de operação mais altas e condições ambientais mais severas, estendendo a vida útil operacional.Integração:Movendo-se para displays com circuito acionador integrado ou funcionalidades inteligentes para simplificar o projeto do sistema para os usuários finais.Opções de Cor e Desempenho:Expandir a gama de cores disponíveis e melhorar a consistência e saturação de cor através de materiais semicondutores avançados, como tecnologias mais recentes de conversão por fósforo ou emissão direta.