Ficha Técnica do Display LED LSHD-5601 - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Segmentos Verdes - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 75mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LSHD-5601 é um módulo de display LED de um dígito, com sete segmentos mais ponto decimal. Apresenta uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm), sendo adequado para aplicações que requerem leituras numéricas claras e de tamanho médio. O dispositivo utiliza chips LED verdes, especificamente as tecnologias de epi GaP em substrato de GaP e AlInGaP em substrato de GaAs não transparente, para produzir sua iluminação característica de segmentos verdes contra um fundo de face cinza. Esta combinação proporciona alto contraste para melhor legibilidade.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Altura do Dígito:Tamanho padrão de 0,56 polegadas (14,22 mm).
• Uniformidade dos Segmentos:Projetado para excelente consistência na intensidade luminosa em todos os segmentos.
• Eficiência Energética:Projetado para baixo requisito de potência, aumentando a eficiência energética nas aplicações finais.
• Desempenho Óptico:Oferece alto brilho e alto contraste para visibilidade clara.
• Ângulo de Visão:Proporciona um amplo ângulo de visão, garantindo legibilidade de várias posições.
• Confiabilidade:Beneficia-se da confiabilidade de estado sólido inerente à tecnologia LED.
• Classificação (Binning):As unidades são classificadas por intensidade luminosa para garantir consistência de desempenho.
• Conformidade Ambiental:Pacote sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS.

1.2 Configuração do Dispositivo

O LSHD-5601 é configurado como um display de ânodo comum. O número de peça específico denota um display verde com ponto decimal à direita. Esta configuração simplifica o projeto do circuito ao usar sistemas de alimentação de tensão positiva comum.

2. Parâmetros Técnicos: Interpretação Objetiva Detalhada

2.1 Classificações Absolutas Máximas

Estas classificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. A operação deve sempre ser mantida dentro destes limites.

• Dissipação de Potência Média por Ponto:75 mW. Esta é a potência contínua máxima que um único segmento (ponto) pode suportar.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA. Permitida sob condições pulsadas (ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso 0,1ms) para esquemas de multiplexação.
• Corrente Direta Média por Ponto:25 mA. A corrente contínua CC máxima recomendada para operação confiável.
• Derating da Corrente Direta:0,28 mA/°C. Acima de 25°C, a corrente contínua máxima permitida deve ser reduzida por este fator para gerenciar o estresse térmico.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Condição de Soldagem:260°C por 3 segundos, a uma distância de 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6 mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

Estes são os parâmetros de desempenho típicos medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):800 (Mín), 2400 (Típ) μcd em I_F=10 mA. Indica a saída de luz. O valor típico é bastante brilhante para um display deste tamanho.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):565 nm (Típ) em I_F=20 mA. O comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais alta, na região verde do espectro.
• Largura de Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):30 nm (Típ). Uma medida da pureza espectral; um valor menor indica uma luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):569 nm (Típ). O comprimento de onda único percebido pelo olho humano, definindo a cor.
• Tensão Direta por Segmento (V_F):2,1 (Mín), 2,6 (Típ) V em I_F=20 mA. A queda de tensão através de um segmento LED quando em condução. O projeto do circuito deve considerar o valor máximo.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx) em V_R=5V. A pequena corrente de fuga quando uma tensão reversa é aplicada. Nota: A operação contínua em polarização reversa não é permitida.
• Taxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa:2:1 (Máx). A proporção máxima permitida entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dígito, garantindo aparência uniforme.

Notas de Medição:A intensidade luminosa é medida usando um combo sensor-filtro que aproxima a curva de resposta do olho fotópico CIE. A interferência entre segmentos é especificada como ≤ 2,5%.

3. Explicação do Sistema de Classificação (Binning)

A ficha técnica afirma explicitamente que os displays sãoclassificados por intensidade luminosa. Este é um processo crítico de controle de qualidade e compatibilização.

• Objetivo:Agrupar displays com saída de luz similar (em μcd). Isto garante que, quando múltiplos displays são usados lado a lado em uma aplicação (ex.: um contador multi-dígito), seu brilho pareça uniforme para o usuário.
• Conselho de Aplicação:A seção deCuidadosrecomenda fortemente escolher displays do mesmo lote de intensidade ao montar duas ou mais unidades para uma aplicação específica, para evitar problemas de desigualdade de tonalidade e brilho.
• Outros Parâmetros:Embora não mencionados explicitamente para classificação, a tensão direta (V_F) e o comprimento de onda dominante (λ_d) também são parâmetros comuns de classificação na indústria LED para garantir consistência elétrica e de cor. Projetistas devem consultar os códigos de classificação específicos do fabricante para aplicações críticas.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A ficha técnica referenciaCurvas Típicas de Características Elétricas/Ópticas. Embora os gráficos específicos não sejam detalhados no texto fornecido, as curvas padrão para tal dispositivo tipicamente incluiriam:

• Curva I-V (Corrente-Tensão):Mostra a relação entre a corrente direta (I_F) e a tensão direta (V_F). Demonstra a característica exponencial de ligação do diodo LED. Projetistas usam isto para selecionar resistores limitadores de corrente apropriados ou projetar drivers de corrente constante.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta (I_Vvs. I_F):Mostra como a saída de luz aumenta com a corrente, tipicamente em uma relação quase linear dentro da faixa de operação. Isto ajuda a ajustar o brilho.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs. T_a):Ilustra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura ambiente aumenta. Isto é crucial para aplicações operando em ambientes de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa vs. comprimento de onda, mostrando o pico em ~565nm e a largura de meia altura espectral de ~30nm, confirmando a emissão de cor verde.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões da Embalagem

O display possui uma configuração padrão de pacote dual-in-line de 10 pinos. Notas dimensionais principais:

• Todas as dimensões estão em milímetros.
• A tolerância geral é de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário.
• A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm para considerar variações de posicionamento.

5.2 Diagrama de Circuito Interno e Conexão dos Pinos

O diagrama interno mostra uma configuração de ânodo comum. Todos os ânodos dos segmentos (A-G, DP) são conectados internamente a um dos dois pinos de ânodo comum (Pino 3 e Pino 8), que também estão conectados entre si. Cada cátodo de segmento tem seu próprio pino dedicado.

Pinagem:

1. Cátodo E
2. Cátodo D
3. Ânodo Comum
4. Cátodo C
5. Cátodo DP (Ponto Decimal)
6. Cátodo B
7. Cátodo A
8. Ânodo Comum
9. Cátodo F
10. Cátodo G

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem

Condição de soldagem recomendada: 260°C por 3 segundos, com a ponta do ferro de soldar posicionada a pelo menos 1,6mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento do corpo do display para evitar danos térmicos ao plástico e aos LEDs.

6.2 Cuidados na Aplicação (Considerações Críticas de Projeto)

• Projeto do Circuito de Acionamento:O acionamento por corrente constante érecomendadopara desempenho e longevidade consistentes. O circuito deve ser projetado para acomodar toda a faixa de V_F(2,1V a 2,6V) para garantir que a corrente de acionamento pretendida seja sempre fornecida.
• Corrente e Temperatura:Exceder a corrente de acionamento recomendada ou a temperatura de operação pode causar severa degradação da saída de luz ou falha prematura. A corrente segura de operação deve ser reduzida para altas temperaturas ambientes.
• Proteção:O circuito de acionamento deve incluir proteção contra tensões reversas e picos de tensão transitórios durante liga/desliga.A polarização reversa deve ser absolutamente evitada, pois pode causar migração de metal, aumentando a fuga ou causando curtos-circuitos.
• Manuseio Mecânico:Evite usar ferramentas ou métodos inadequados que apliquem força anormal ao corpo do display.
• Condensação:Evite mudanças rápidas de temperatura ambiente em ambientes úmidos para prevenir condensação no display.
• Anexação de Filtro/Overlay:Se uma película com padrão for anexada com adesivo sensível à pressão, evite que ela pressione diretamente contra um painel frontal/tampa, pois força externa pode deslocá-la.

7. Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado é essencial para prevenir oxidação dos pinos.

• Para Displays LED (Through-Hole):Armazene na embalagem original. Condições recomendadas: Temperatura de 5°C a 30°C, Umidade abaixo de 60% RH. O armazenamento de longo prazo de grandes estoques não é recomendado.
• Para Displays LED SMD (Diretriz Geral):
  • Em saco selado:5°C a 30°C, <60% RH.
  • Saco aberto:5°C a 30°C, <60% RH, use dentro de 168 horas (Nível MSL 3).
  • Se desembalado por mais de 168 horas, seque a 60°C por 24 horas antes da soldagem.
• Vida Útil Geral na Prateleira:Recomenda-se que os displays sejam usados dentro de 12 meses a partir da data de envio e não devem ser expostos a ambientes de alta umidade ou gases corrosivos.

8. Sugestões de Aplicação

8.1 Mercado-Alvo e Aplicações Típicas

Este display é destinado aequipamentos eletrônicos comuns, incluindo:

• Equipamentos de escritório (calculadoras, relógios de mesa).
• Equipamentos de comunicação.
• Eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, temporizadores de máquinas de lavar).
• Painéis de controle industrial (contadores simples, temporizadores).
• Equipamentos de teste e medição.

Nota Importante:Para aplicações onde uma falha pode colocar em risco a vida ou a saúde (aviação, médicas, sistemas de segurança), consulta prévia com o fabricante é obrigatória. O fabricante não assume responsabilidade por danos resultantes do não cumprimento das classificações e instruções.

8.2 Considerações de Projeto e Melhores Práticas

1. Limitação de Corrente:Sempre use resistores em série ou um driver de corrente constante para definir a corrente do segmento. Calcule os valores dos resistores com base na tensão de alimentação e na V_Fmáxima na corrente desejada.
2. Multiplexação:Para aplicações multi-dígitos, a multiplexação é comum. Certifique-se de que a corrente de pico no esquema de multiplexação não exceda a classificação de 60mA, e que a corrente média permaneça dentro do limite de 25mA.
3. Gerenciamento Térmico:Em espaços fechados ou altas temperaturas ambientes, considere o fator de redução de corrente (0,28 mA/°C). Forneça ventilação adequada, se necessário.
4. Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão permite posicionamento flexível no invólucro do produto final.
5. Classificação para Uso Multi-Dígito:Como enfatizado repetidamente, obtenha displays do mesmo lote de intensidade luminosa para aparência uniforme em matrizes multi-dígitos.

9. Comparação e Posicionamento Técnico

Embora uma comparação direta com outros modelos não esteja na ficha técnica, os principais diferenciadores do LSHD-5601 podem ser inferidos:

• vs. Displays Menores (ex.: 0,3\"):Oferece melhor visibilidade à distância devido à sua maior altura de dígito de 0,56\".
• vs. Displays Vermelhos ou Amarelos:LEDs verdes frequentemente oferecem uma aparência subjetivamente mais brilhante ao olho humano e podem ter características de tensão direta diferentes (V_F~2,6V vs. ~1,8-2,2V para muitos LEDs vermelhos).
• vs. Displays de Cátodo Comum:A configuração de ânodo comum é vantajosa para sistemas onde o microcontrolador drena corrente (aciona os pinos em LOW) para ativar segmentos, o que é uma configuração comum.
• Vantagens:Alto brilho, excelente uniformidade (via classificação), amplo ângulo de visão e conformidade RoHS são seus pontos fortes principais.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas nos Parâmetros Técnicos)

1. P: Qual é a finalidade dos dois pinos de ânodo comum (3 e 8)?
   R: Eles estão conectados internamente. Ter dois pinos proporciona estabilidade mecânica, melhor distribuição de corrente e permite flexibilidade no layout da PCB (roteamento de energia de qualquer lado).
2. P: Posso acionar este display com uma fonte de 5V?
   R: Sim, mas você DEVE usar um resistor limitador de corrente em série com cada segmento. Para uma corrente alvo de 10mA e uma V_Ftípica de 2,6V, o valor do resistor seria R = (5V - 2,6V) / 0,01A = 240 Ω. Sempre calcule para o pior caso (V_Fmínima) para evitar exceder o limite de corrente.
3. P: Por que a polarização reversa é tão perigosa para este LED?
   R: Aplicar uma tensão reversa (mesmo os 5V usados para teste de I_R) pode causar eletromigração de átomos de metal dentro da junção semicondutora, levando ao aumento da fuga ou a um curto-circuito permanente. A ficha técnica explicitamente proíbe a operação contínua reversa.
4. P: Como consigo diferentes níveis de brilho?
   R: O brilho é controlado principalmente pela corrente direta (I_F). Usar PWM (Modulação por Largura de Pulso) em um driver de corrente constante é o método mais eficaz para dimerização, pois mantém a consistência de cor, ao contrário da redução analógica de tensão/corrente.

11. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário: Projetando um temporizador simples de contagem ascendente de 4 dígitos para um dispositivo de laboratório.

1. Seleção de Componentes:Quatro displays LSHD-5601 são selecionados por sua clareza e tamanho.
2. Projeto do Circuito:Um microcontrolador com pinos de I/O suficientes é escolhido. O projeto usa uma configuração de ânodo comum, então os pinos da porta do microcontrolador conectam-se aos cátodos dos segmentos (através de resistores limitadores de corrente). Os pinos de ânodo comum de cada dígito são conectados a um transistor PNP (ou um MOSFET de canal N) controlado por um pino separado do microcontrolador para multiplexação.
3. Cálculo da Corrente:Para um projeto multiplexado com 4 dígitos (ciclo de trabalho 1/4), para alcançar uma corrente média de segmento de 10mA, a corrente de pico durante seu intervalo de tempo ativo seria de 40mA. Isto está dentro da classificação de pico de 60mA. Os resistores são calculados de acordo: R = (V_{alimentação}- V_{F_máx}- V_{CE_sat}) / I_pico.
4. Classificação (Binning):Todos os quatro displays são encomendados especificando o mesmo código de lote de intensidade luminosa para garantir brilho uniforme em todo o temporizador.
5. Software:O firmware do microcontrolador cicla por cada dígito, ligando o transistor correspondente e acendendo os segmentos necessários para aquele dígito com o tempo calculado para alcançar o ciclo de trabalho desejado e evitar cintilação.

12. Introdução ao Princípio de Operação

O LSHD-5601 é baseado na tecnologia deDiodo Emissor de Luz (LED). Quando uma tensão direta que excede o limiar de ligação do diodo (aproximadamente 2,1-2,6V para estes LEDs verdes) é aplicada através de um segmento, elétrons e lacunas se recombinam na região ativa do semicondutor (a junção p-n feita de materiais GaP ou AlInGaP). Este processo de recombinação libera energia na forma de fótons (luz). A composição específica do material semicondutor determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, verde (~569 nm). Os sete segmentos (A-G) e o ponto decimal (DP) são chips LED individuais dispostos espacialmente para formar um caractere numérico. Conectá-los eletricamente em uma configuração de ânodo comum permite controle eficiente via microcontrolador.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Embora displays LED de sete segmentos discretos como o LSHD-5601 permaneçam vitais para aplicações específicas que requerem leituras numéricas simples, confiáveis e altamente visíveis, tendências mais amplas da indústria são evidentes:

• Integração:Há um movimento em direção a módulos multi-dígitos integrados ou displays de matriz de pontos controlados via interfaces seriais (I2C, SPI), reduzindo a contagem de I/O do microcontrolador e componentes do driver.
• Materiais Avançados:O uso de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio Índio Gálio) para LEDs verdes e vermelhos, como mencionado nesta ficha técnica, representa um avanço em relação à tecnologia mais antiga de GaP, oferecendo maior eficiência e brilho.
• Mudança de Aplicação:Para informações alfanuméricas ou gráficas complexas, LCDs, OLEDs e TFTs são mais comuns. No entanto, displays de segmentos LED mantêm fortes vantagens em ambientes que requerem alto brilho, ampla faixa de temperatura de operação, longa vida útil e simplicidade—garantindo sua relevância contínua nos mercados industrial, de eletrodomésticos e de instrumentação.
• Embalagem:A embalagem sem chumbo e em conformidade com a RoHS do LSHD-5601 reflete a tendência regulatória ambiental global que afeta todos os componentes eletrônicos.