Folha de Dados do Display LED LTS-5825CTB-PR - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - LED Azul InGaN - Tensão Direta 3,8V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5825CTB-PR é um dispositivo de montagem em superfície (SMD) projetado como um display alfanumérico de dígito único. Sua função principal é fornecer uma saída clara e brilhante de caracteres numéricos e alfanuméricos limitados em equipamentos eletrônicos. A tecnologia central utiliza material semicondutor de Nitreto de Gálio e Índio (InGaN) cultivado sobre um substrato de safira, responsável por sua eficiente emissão de luz azul. O dispositivo apresenta face cinza e segmentos brancos, melhorando o contraste e a legibilidade. É categorizado como um display do tipo Ânodo Comum, o que significa que os ânodos de todos os segmentos LED são conectados internamente, simplificando o projeto do circuito para multiplexação.

1.1 Características e Vantagens Principais

• Tamanho do Dígito:Uma altura de caractere de 0,56 polegadas (14,22 mm) oferece excelente visibilidade para distâncias de visualização de médio alcance.
• Desempenho Óptico:Oferece alto brilho e alto contraste, facilitados por segmentos uniformes e contínuos que garantem iluminação consistente em todo o caractere.
• Ângulo de Visão:Proporciona um amplo ângulo de visão, tornando o display legível a partir de várias posições.
• Eficiência Energética:Possui baixa exigência de potência, contribuindo para projetos energeticamente eficientes.
• Confiabilidade:Beneficia-se da confiabilidade do estado sólido, sem partes móveis, levando a uma longa vida operacional.
• Controle de Qualidade:Os dispositivos são categorizados ("binned") por intensidade luminosa, permitindo correspondência consistente de brilho em aplicações com múltiplos dígitos.
• Conformidade Ambiental:O encapsulamento é livre de chumbo e está em conformidade com a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas).

1.2 Aplicações Alvo e Mercado

Este display destina-se ao uso em equipamentos eletrônicos comuns. As áreas de aplicação típicas incluem dispositivos de automação de escritório (por exemplo, copiadoras, impressoras), equipamentos de comunicação, eletrodomésticos, painéis de instrumentação e eletrônicos de consumo onde são necessárias leituras numéricas claras. É adequado para aplicações que exigem confiabilidade, boa visibilidade e um fator de forma compacto. Os projetistas devem consultar para aplicações envolvendo requisitos excepcionais de confiabilidade, como em sistemas de aviação, médicos ou críticos para a segurança.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é recomendado operar o dispositivo continuamente nesses limites ou próximo deles.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:30 mA (sob condições pulsadas: ciclo de trabalho 1/10, largura de pulso de 0,1ms).
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Este valor é reduzido linearmente em 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente aumenta acima de 25°C.
• Faixa de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C por 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) 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):8600 a 28500 µcd (microcandelas) a uma corrente direta (I_F) de 10mA. Uma tolerância de 15% se aplica a esta medição.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):468 nm (nanômetros), indicando o ponto mais forte de emissão de luz no espectro azul.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):470 nm, que é o comprimento de onda percebido pelo olho humano, com uma tolerância de ±1 nm.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):25 nm, definindo a pureza espectral ou largura de banda da luz azul emitida.
• Tensão Direta por Chip (V_F):3,3V a 3,8V em I_F=5mA, com uma tolerância de ±0,1V. Este é um parâmetro crítico para o projeto do circuito de acionamento.
• Corrente Reversa (I_R):Máximo de 100 µA a uma tensão reversa (V_R) de 5V. Note que esta é uma condição de teste; o dispositivo não foi projetado para operação contínua em polarização reversa.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para segmentos dentro de uma área de luz similar, garantindo uniformidade visual.
• Crosstalk (Interferência):Especificado como ≤ 2,5%, minimizando a iluminação indesejada de segmentos adjacentes desligados.

2.3 Sensibilidade à Descarga Eletrostática (ESD)

Os LEDs são suscetíveis a danos por descarga eletrostática. A folha de dados recomenda fortemente a implementação de medidas de controle de ESD durante a manipulação e montagem:

• Utilize pulseiras aterradas ou luvas antiestáticas.
• Certifique-se de que todas as estações de trabalho, ferramentas e instalações de armazenamento estejam devidamente aterradas.
• Empregue ionizadores para neutralizar cargas estáticas que possam se acumular no encapsulamento plástico.

3. Sistema de Categorização e "Binning"

O LTS-5825CTB-PR emprega um sistema de categorização principalmente paraIntensidade Luminosa. Os dispositivos são testados e classificados em "bins" com base em sua saída de luz medida em uma corrente de teste padrão (10mA). Isso permite que os projetistas selecionem displays com níveis de brilho correspondentes, o que é crucial para aplicações com múltiplos dígitos para evitar aparência irregular. A faixa de intensidade especificada é de 8600-28500 µcd. Embora não detalhado explicitamente para comprimento de onda neste documento, a tolerância apertada no comprimento de onda dominante (±1 nm) garante inerentemente uma boa consistência de cor de dispositivo para dispositivo.

4. Análise das Curvas de Desempenho

A folha de dados referencia curvas características típicas, que são essenciais para entender o comportamento do dispositivo sob condições variáveis. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto fornecido, eles normalmente incluem:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação não linear, crucial para determinar a tensão de acionamento necessária para uma corrente desejada.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente, ajudando a otimizar o equilíbrio entre brilho e consumo de energia/calor.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a diminuição na saída de luz à medida que a temperatura sobe, o que é vital para o gerenciamento térmico na aplicação.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, confirmando os comprimentos de onda de pico e dominante e a largura espectral.

5. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

5.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está em conformidade com um footprint SMD específico. Notas dimensionais importantes incluem: todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25 mm. Controles de qualidade específicos estão em vigor para a face do display: material estranho nos segmentos ≤ 10 mils, contaminação por tinta ≤ 20 mils, bolhas nos segmentos ≤ 10 mils e curvatura do refletor ≤ 1% de seu comprimento. O rebarba do pino plástico é limitada a um máximo de 0,14 mm.

5.2 Configuração dos Pinos e Diagrama de Circuito

O display possui uma configuração de 10 pinos. O diagrama de circuito interno mostra uma arquitetura de Ânodo Comum. A pinagem é a seguinte: Pino 3 e Pino 8 são Ânodos Comuns. Os pinos 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 e 10 são Cátodos para os segmentos E, D, C, DP (ponto decimal), B, A, F e G, respectivamente. O Pino 5 é especificamente para o cátodo do ponto decimal direito.

5.3 Padrão de Soldagem Recomendado (Land Pattern)

Um footprint recomendado (padrão de solda) para o projeto de PCB é fornecido para garantir a formação confiável das juntas de solda e o alinhamento mecânico adequado durante o processo de reflow. Aderir a este padrão é crítico para o rendimento da fabricação.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

6.1 Parâmetros de Soldagem por Reflow

O dispositivo é adequado para soldagem por reflow. Os parâmetros críticos são:

• Pré-aquecimento:120–150°C.
• Tempo de Pré-aquecimento:Máximo de 120 segundos.
• Temperatura de Pico:Máximo de 260°C.
• Tempo Acima do Líquidus:Máximo de 5 segundos.
• Número de Ciclos de Reflow:Máximo de 2 vezes. A montagem deve resfriar até a temperatura normal entre o primeiro e o segundo processo de soldagem.

6.2 Soldagem Manual (Ferro)

Se a soldagem manual for necessária, a temperatura do ferro não deve exceder 300°C, e o tempo de soldagem por junta deve ser limitado a um máximo de 3 segundos.

6.3 Sensibilidade à Umidade e Armazenamento

O encapsulamento SMD é sensível à umidade. Os dispositivos são enviados em embalagem à prova de umidade com um dessecante. Eles devem ser armazenados a ≤ 30°C e ≤ 60% de Umidade Relativa. Uma vez que o saco selado é aberto, os dispositivos começam a absorver umidade do ambiente. Se o tempo de exposição exceder os limites especificados (não detalhados neste trecho), ou se as peças não forem armazenadas em um gabinete seco, elasdevem ser secas ("baked")antes do reflow para evitar rachaduras tipo "popcorn" ou delaminação durante a soldagem. As condições de secagem são: 60°C por ≥48 horas (em carretel), ou 100°C por ≥4 horas / 125°C por ≥2 horas (a granel). A secagem deve ser realizada apenas uma vez.

7. Informações de Embalagem e Pedido

7.1 Especificações de Embalagem

Os dispositivos são fornecidos em fita e carretel para montagem automatizada. A fita transportadora é feita de liga de poliestireno condutivo preto. A embalagem está em conformidade com os padrões EIA-481-D. As especificações principais do carretel incluem um comprimento de embalagem de 44,5 metros por carretel de 22 polegadas, contendo 700 peças por carretel de 13 polegadas. Uma quantidade mínima de embalagem de 200 peças se aplica a pedidos de restante. A fita inclui seções de líder e trailer (mínimo de 400mm e 40mm, respectivamente) para facilitar a alimentação da máquina.

7.2 Interpretação do Número da Peça

O número da peça LTS-5825CTB-PR pode ser decodificado como: LTS (família do produto), 5825 (provavelmente um identificador de série/modelo), C (provavelmente código de cor para azul), T (tipo de encapsulamento), B ("bin" de brilho ou variante), PR (pode indicar ponto decimal direito).

8. Notas de Aplicação e Considerações de Projeto

8.1 Projeto do Circuito de Acionamento

Como um display de ânodo comum, os ânodos (pinos 3 e 8) devem ser conectados à tensão de alimentação positiva (V_CC). Segmentos individuais são ligados drenando corrente através de seus respectivos pinos de cátodo para o terra. A tensão direta (V_F) de 3,3-3,8V deve ser considerada ao selecionar a tensão de alimentação. Um resistor limitador de corrente é necessário em série com cada cátodo (ou um driver de corrente constante pode ser usado) para definir a corrente direta (I_F) para o nível desejado, tipicamente entre 5-20 mA, equilibrando brilho e longevidade. Para multiplexar múltiplos dígitos, os ânodos comuns são comutados sequencialmente em alta frequência.

8.2 Gerenciamento Térmico

A redução linear da corrente direta contínua (0,28 mA/°C acima de 25°C) destaca a importância do gerenciamento térmico. Em altas temperaturas ambientes ou aplicações de alto ciclo de trabalho, a corrente máxima efetiva deve ser reduzida de acordo. Uma área de cobre adequada na PCB e ventilação ajudam a dissipar o calor.

8.3 Integração Óptica

A face cinza e os segmentos brancos fornecem contraste inerente. Para maior aprimoramento, considere adicionar um filtro de densidade neutra ou um difusor colorido. O amplo ângulo de visão o torna adequado para aplicações onde o usuário pode não estar diretamente em frente ao display.

9. Comparação e Diferenciação

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos de GaAsP ou displays LED maiores de montagem em furo, o LTS-5825CTB-PR oferece várias vantagens:Fator de Forma Menor:O encapsulamento SMD economiza espaço significativo na placa e permite designs de perfil mais baixo.Maior Eficiência:A tecnologia InGaN fornece maior brilho em correntes mais baixas.Melhor Confiabilidade:A construção de estado sólido e o robusto encapsulamento SMD melhoram a resistência a choques e vibrações.Facilidade de Montagem:Compatível com processos de soldagem por reflow e pick-and-place automatizados de alta velocidade, reduzindo o custo de fabricação. Seu principal diferencial dentro de sua categoria é a combinação específica de altura de dígito de 0,56 polegadas, cor azul, configuração de ânodo comum e as especificações de desempenho detalhadas e controles de qualidade documentados.

10. Perguntas Frequentes (FAQ)

P1: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico e comprimento de onda dominante?

R1: O comprimento de onda de pico (λ_p=468 nm) é o ponto de máxima potência espectral de saída. O comprimento de onda dominante (λ_d=470 nm) é o comprimento de onda único da luz monocromática que corresponderia à cor percebida do LED. Eles são frequentemente próximos, mas não idênticos.

P2: Posso acionar este display com uma fonte de 5V?

R2: Sim, mas você deve usar um resistor limitador de corrente em série para cada segmento. O valor do resistor é calculado como R = (V_fonte- V_F) / I_F. Para uma fonte de 5V, V_Fde 3,5V, e I_Fde 10mA, R = (5 - 3,5) / 0,01 = 150 Ω.

P3: Por que o número de ciclos de reflow é limitado a dois?

R3: A exposição repetida a altas temperaturas de soldagem pode causar estresse térmico na fixação interna do "die", nos fios de ligação ("wire bonds") e no encapsulamento plástico, potencialmente levando à redução da confiabilidade ou falha. O limite garante a integridade do dispositivo a longo prazo.

P4: O que acontece se eu não secar ("bake") um carretel exposto à umidade antes do reflow?

R4: A umidade presa pode vaporizar rapidamente durante o perfil de alta temperatura do reflow, criando alta pressão interna. Isso pode causar rachaduras no encapsulamento (\"popcorning\"), delaminação interna ou danos aos fios de ligação, resultando em falha imediata ou latente.

11. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário: Projetando o Display de um Multímetro Digital.Um projetista precisa de um display de dígito único brilhante e confiável para um multímetro compacto. O LTS-5825CTB-PR é selecionado. Quatro displays são usados para mostrar até 1999 contagens. O microcontrolador usa uma técnica de multiplexação: ele define o padrão para o dígito 1 nas linhas de cátodo, habilita o ânodo comum para o dígito 1, aguarda um curto período, depois desabilita o dígito 1, define o padrão para o dígito 2, habilita seu ânodo, e assim por diante, ciclando rapidamente. A corrente para cada segmento é definida para 8 mA via resistores, fornecendo brilho adequado com baixo consumo de energia. A face cinza garante bom contraste sob o vidro protetor do multímetro. Os dispositivos são provenientes do mesmo "bin" de intensidade luminosa para garantir brilho uniforme em todos os quatro dígitos.

12. Introdução ao Princípio Técnico

A emissão de luz é baseada na eletroluminescência em uma junção p-n semicondutora. O material ativo é o Nitreto de Gálio e Índio (InGaN). Quando uma tensão direta que excede a tensão de condução do diodo (aproximadamente 3,3V) é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados na região ativa (poço quântico). Quando um elétron se recombina com uma lacuna, a energia é liberada na forma de um fóton. A composição específica da liga InGaN determina a energia da banda proibida, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida — neste caso, azul (~470 nm). O substrato de safira fornece um modelo cristalino para o crescimento das camadas de InGaN de alta qualidade.

13. Tendências e Contexto Tecnológico

Este dispositivo representa uma aplicação madura da tecnologia de LED azul InGaN. A tendência em displays SMD alfanuméricos é em direção a maior densidade de pixels (múltiplos dígitos e matriz de pontos em um único encapsulamento), capacidade de cor total (integrando chips vermelho, verde e azul) e consumo de energia ainda menor. Há também um movimento em direção a soluções de chip-on-board (COB) e driver integrado que reduzem a contagem de componentes externos. Além disso, avanços na tecnologia de conversão por fósforo permitem que chips azuis ou UV únicos produzam luz branca ou outras cores, expandindo as possibilidades de aplicação. Os princípios de eficiência, confiabilidade e miniaturização vistos neste componente continuam a impulsionar a inovação em toda a indústria de LED.