Ficha Técnica do Display LED LTS-5325CKR-P - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Super Vermelho - Tensão Direta 2,6V - Dissipação de Potência 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-5325CKR-P é um dispositivo de montagem em superfície (SMD) projetado como um display numérico de um único dígito. Sua função principal é fornecer leituras numéricas claras e de alta visibilidade em várias aplicações eletrónicas. A tecnologia central utiliza camadas epitaxiais de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivadas num substrato de GaAs para produzir uma emissão Super Vermelha. Este sistema de material é conhecido pela sua alta eficiência e excelente brilho com correntes de acionamento relativamente baixas. O dispositivo apresenta uma face cinza com segmentos brancos, o que melhora o contraste e a legibilidade sob diferentes condições de iluminação. É categorizado por intensidade luminosa, garantindo consistência nos níveis de brilho entre lotes de produção, e é construído com materiais sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS.

1.1 Características e Vantagens Principais

O display oferece várias vantagens distintas para integração em projetos eletrónicos modernos:

• Altura do Dígito de 0,56 Polegadas (14,22 mm):Fornece um tamanho de caractere adequado para aplicações que requerem visibilidade clara a uma distância moderada.
• Segmentos Contínuos e Uniformes:Garante uma aparência consistente e ininterrupta dos caracteres iluminados, contribuindo para um aspeto profissional.
• Baixo Requisito de Potência:A tecnologia AlInGaP permite alta eficiência luminosa, possibilitando uma saída brilhante enquanto minimiza o consumo de energia.
• Alto Brilho e Alto Contraste:A combinação da emissão Super Vermelha brilhante contra uma face cinza oferece rácios de contraste superiores, melhorando a legibilidade.
• Ângulo de Visão Ampla:O encapsulamento SMD e o design óptico proporcionam um amplo ângulo de visão, tornando o display eficaz a partir de várias perspetivas.
• Fiabilidade de Estado Sólido:Como um dispositivo baseado em LED, oferece uma longa vida operacional, resistência a choques e tolerância a vibrações em comparação com displays mecânicos.
• Intensidade Luminosa Categorizada:As peças são classificadas por intensidade, permitindo que os projetistas selecionem componentes para um brilho consistente nas suas aplicações.

2. Análise Profunda das Especificações Técnicas

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

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Não é aconselhável operar fora destes limites.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um único segmento LED.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 mA. Isto é permitido apenas em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 1/10, largura de pulso de 0,1ms) para evitar sobreaquecimento.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente reduz linearmente a uma taxa de 0,28 mA/°C à medida que a temperatura ambiente (Ta) aumenta acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima seria aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,28 mA/°C) = 8,2 mA.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. Esta ampla gama torna o dispositivo adequado para ambientes industriais e automotivos.
• Temperatura de Soldagem:Suporta 260°C durante 3 segundos a 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas (Ta=25°C)

Estes são os parâmetros de desempenho típicos sob condições de teste especificadas.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Varia de 501 µcd (mín.) a 18000 µcd (típ.) dependendo da corrente de acionamento. A uma corrente de teste padrão de 1mA, a intensidade típica é de 1700 µcd. A 10mA, atinge 18000 µcd, demonstrando alta eficiência.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):639 nm (típico). Isto define o comprimento de onda no qual a saída espectral é mais forte, colocando-o na região vermelho-alaranjada do espectro visível.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico). Esta é a perceção de cor de comprimento de onda único pelo olho humano, ligeiramente mais curta do que o comprimento de onda de pico.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):20 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; uma largura mais estreita significa uma cor mais monocromática.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,0V (mín.), 2,6V (típ.) a I_F=20mA. Este parâmetro é crucial para projetar o circuito de acionamento e calcular a dissipação de potência.
• Corrente Reversa (I_R):100 µA (máx.) a V_R=5V. A ficha técnica nota explicitamente que a tensão reversa é apenas para fins de teste e o dispositivo não deve ser operado sob polarização reversa contínua.
• Rácio de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 (máx.). Isto especifica o rácio máximo permitido entre o segmento mais brilhante e o mais fraco dentro de um único dispositivo, garantindo uma aparência uniforme.
• Diafonia:≤ 2,5%. Isto refere-se à iluminação indesejada de um segmento não selecionado devido a fuga elétrica ou acoplamento óptico.

2.3 Explicação do Sistema de Categorização

A ficha técnica afirma que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa." Isto implica um processo de categorização onde as unidades fabricadas são classificadas com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (provavelmente 1mA ou 10mA). Os projetistas podem especificar um código de categoria para garantir que todos os displays numa montagem tenham brilho correspondente, evitando iluminação irregular. Os intervalos e etiquetas específicos do código de categoria não são detalhados neste excerto, mas normalmente fariam parte da informação de encomenda.

3. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos em texto, a ficha técnica inclui curvas típicas. Com base no comportamento padrão do LED e nos parâmetros fornecidos, estas curvas ilustrariam tipicamente:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostraria a relação exponencial, com a tensão de joelho em torno de 2,0-2,6V. A curva ajuda na seleção dos valores dos resistores limitadores de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Demonstraria que a saída de luz aumenta com a corrente, mas pode começar a saturar em correntes mais altas devido a efeitos térmicos e queda de eficiência.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostraria a saída a diminuir à medida que a temperatura sobe, uma consideração chave para aplicações de alta temperatura.
• Distribuição Espectral:Traçaria a intensidade relativa em função do comprimento de onda, mostrando um pico em torno de 639nm com uma largura a meia altura de ~20nm.

4. Informação Mecânica e do Encapsulamento

4.1 Dimensões do Encapsulamento

O dispositivo está alojado num encapsulamento SMD. Notas dimensionais chave incluem: todas as dimensões estão em milímetros com uma tolerância geral de ±0,25mm. Controlos de qualidade específicos são notados, como limites para material estranho (≤10 mil), contaminação por tinta (≤20 mils), bolhas nos segmentos (≤10 mil), curvatura (≤1% do comprimento do refletor) e rebarba do pino de plástico (máx. 0,14mm).

4.2 Ligação dos Pinos e Diagrama do Circuito

O display tem uma configuração de cátodo comum com dois pinos de cátodo comum (Pino 3 e Pino 8). Esta configuração é frequentemente preferida em esquemas de acionamento multiplexados. A atribuição dos pinos é a seguinte: Pino 1 (Ânodo E), Pino 2 (Ânodo D), Pino 3 (Cátodo Comum), Pino 4 (Ânodo C), Pino 5 (Ânodo DP - Ponto Decimal), Pino 6 (Ânodo B), Pino 7 (Ânodo A), Pino 8 (Cátodo Comum), Pino 9 (Ânodo F), Pino 10 (Ânodo G). O diagrama do circuito interno mostra os dez segmentos LED individuais (a, b, c, d, e, f, g, e o ponto decimal direito DP) com os seus ânodos ligados aos respetivos pinos e os seus cátodos ligados em conjunto aos pinos de cátodo comum.

4.3 Padrão de Soldagem Recomendado

É fornecido um padrão de solda (footprint) para o design da PCB. Aderir a este padrão é essencial para a formação fiável das juntas de solda, o alinhamento correto e a gestão térmica durante a reflow.

5. Diretrizes de Soldagem e Montagem

5.1 Instruções de Soldagem SMT

São fornecidas instruções críticas para prevenir danos durante a montagem:

• Soldagem por Reflow (Máximo 2 vezes):É recomendada uma fase de pré-aquecimento de 120-150°C por um máximo de 120 segundos. A temperatura de pico durante a reflow não deve exceder 260°C. Um processo de arrefecimento até à temperatura normal é obrigatório entre o primeiro e o segundo processo de soldagem se for necessária uma segunda reflow.
• Soldagem Manual (Ferro):Se necessário, a temperatura da ponta do ferro de soldar não deve exceder 300°C, e o tempo de contacto deve ser limitado a um máximo de 3 segundos.
• Importância dos Limites:Exceder a temperatura, o tempo ou o número de ciclos de reflow pode danificar o encapsulamento de plástico, degradar a epóxi do LED ou causar falha na ligação interna dos fios.

5.2 Sensibilidade à Humidade e Armazenamento

O dispositivo é enviado em embalagem à prova de humidade. Deve ser armazenado a ≤30°C e ≤60% de Humidade Relativa (HR). Uma vez que o saco selado é aberto, os componentes começam a absorver humidade da atmosfera. Se não forem usados imediatamente e forem expostos a condições ambientais além dos limites especificados, devem ser secos (baked) antes da reflow para prevenir "popcorning" ou delaminação causada pela rápida expansão do vapor durante a soldagem. As condições de secagem são especificadas: 60°C por ≥48 horas quando em bobina, ou 100°C por ≥4 horas / 125°C por ≥2 horas a granel. A secagem deve ser realizada apenas uma vez.

6. Embalagem e Informação de Encomenda

6.1 Especificações de Embalagem

O dispositivo é fornecido em fita transportadora relevada e bobinas, compatível com equipamento de pick-and-place automatizado. Detalhes chave da embalagem incluem:

• Fita Transportadora:Feita de liga de poliestireno condutivo preto. As dimensões cumprem as normas EIA-481-D. A curvatura está dentro de 1mm em 250mm. A espessura é de 0,30±0,05mm.
• Informação da Bobina:Uma bobina de 22 polegadas contém 44,5 metros de fita. Uma bobina de 13 polegadas contém 700 peças do componente.
• Quantidade Mínima de Encomenda (MOQ):A quantidade mínima de embalagem para restos/fins de bobina é de 200 peças.
• Fita de Início/Término:A bobina inclui uma fita de início (mínimo 400mm) e de término (mínimo 40mm) para alimentação da máquina.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Design

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-5325CKR-P é bem adequado para aplicações que requerem um display numérico compacto, fiável e brilhante. Exemplos incluem:

• Painéis de controlo industrial e instrumentação (ex.: temporizadores, contadores, displays de temperatura).
• Eletrodomésticos (ex.: fornos micro-ondas, máquinas de lavar roupa, controlos de ar condicionado).
• Acessórios automotivos do mercado secundário (ex.: monitores de tensão, medidores de RPM).
• Leituras de dispositivos médicos.
• Equipamento de teste e medição.

7.2 Considerações de Design

• Circuito de Acionamento:Utilize drivers de corrente constante ou resistores limitadores de corrente apropriados para cada ânodo de segmento. A configuração de cátodo comum simplifica a multiplexagem. Calcule os valores dos resistores com base na tensão de alimentação (V_CC), na tensão direta típica (V_F~2,6V), e na corrente de segmento desejada (I_F). Por exemplo, com uma alimentação de 5V: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2,6V) / 0,01A = 240Ω para um acionamento de 10mA.
• Gestão Térmica:Observe a curva de redução de corrente. Em ambientes de alta temperatura ambiente, reduza a corrente de acionamento em conformidade para permanecer dentro dos limites de dissipação de potência e garantir fiabilidade a longo prazo.
• Layout da PCB:Siga o padrão de soldagem recomendado. Garanta uma largura de trilho adequada para a corrente do segmento. Considere a colocação relativa a outros componentes geradores de calor.
• Integração Óptica:O design de face cinza/segmento branco oferece bom contraste. Para difusão adicional ou filtragem de cor, garanta que qualquer material de sobreposição tenha alta transmissão no comprimento de onda dominante (~631nm).

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas como LEDs vermelhos padrão de GaP, o LTS-5325CKR-P baseado em AlInGaP oferece uma eficiência luminosa significativamente maior, resultando numa saída mais brilhante com a mesma corrente ou brilho equivalente com menor potência. Comparado com alguns LCDs retroiluminados por LED branco, este display de segmento LED direto oferece ângulos de visão mais amplos, maior contraste e melhor desempenho em luz ambiente brilhante. O seu encapsulamento SMD proporciona maior robustez mecânica e montagem automatizada mais fácil do que os displays LED de orifício passante.

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

Q1: Qual é a diferença entre comprimento de onda de pico (639nm) e comprimento de onda dominante (631nm)?

A1: O comprimento de onda de pico é o ponto físico de emissão espectral máxima. O comprimento de onda dominante é a "cor" percecionada pelo olho humano, calculada a partir do espectro completo. Eles geralmente diferem ligeiramente.

Q2: Posso acionar este display diretamente com um pino GPIO de um microcontrolador de 3,3V?

A2: Não diretamente. O pino GPIO deve fornecer corrente através de um resistor limitador de corrente. Com uma alimentação de 3,3V e uma V_Fde 2,6V, a queda de tensão no resistor é de apenas 0,7V. Para obter uma corrente de 10mA, precisaria de um resistor de 70Ω (R = 0,7V / 0,01A). No entanto, garanta que o pino do microcontrolador pode fornecer 10mA continuamente com segurança.

Q3: Por que é importante a especificação da corrente reversa se não devo aplicar tensão reversa?

A3: É um parâmetro de teste de qualidade e fuga. Uma corrente reversa alta pode indicar um defeito na junção do chip LED. A especificação garante a integridade do dispositivo.

Q4: Como interpreto o rácio de correspondência de intensidade luminosa "2:1"?

A4: Significa que, dentro de um único dispositivo, a intensidade medida do segmento mais brilhante não deve ser mais do que o dobro da intensidade do segmento mais fraco quando testado em condições idênticas (I_F=1mA). Isto garante uniformidade visual.

10. Exemplo de Caso de Uso Prático

Cenário: Projetar um display de temporizador digital simples.

O temporizador precisa mostrar minutos e segundos (quatro dígitos). Seriam usados quatro displays LTS-5325CKR-P. Um microcontrolador com pinos I/O suficientes seria empregue num esquema de acionamento multiplexado. Todos os ânodos de segmento para a mesma letra de segmento (ex.: todos os segmentos "A") através dos quatro dígitos seriam ligados em conjunto e acionados por um único pino do microcontrolador através de um resistor limitador de corrente. O cátodo comum de cada dígito seria ligado a um pino separado do microcontrolador atuando como um interruptor de seleção de dígito. O microcontrolador iria ciclar rapidamente iluminando um dígito de cada vez (ex.: durante 2,5ms cada num ciclo total de 10ms), contando com a persistência da visão para fazer com que todos os dígitos pareçam acesos simultaneamente. Este método reduz drasticamente o número de pinos de acionamento necessários de 40 (4 dígitos * 10 pinos) para 14 (7 ânodos de segmento + 1 DP + 4 cátodos comuns + 2 não utilizados). O design deve garantir que a corrente de pico por segmento durante o seu breve tempo de ativação não exceda o valor máximo absoluto, enquanto a corrente média fornece o brilho desejado.

11. Princípio de Funcionamento

O dispositivo opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o potencial intrínseco da junção é aplicada, os eletrões da camada n de AlInGaP recombinam-se com as lacunas da camada p. Este evento de recombinação liberta energia na forma de fotões (luz). A composição específica da liga de AlInGaP determina a energia da banda proibida, que por sua vez define o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, Super Vermelho. A luz é emitida da região ativa, moldada pela taça refletora do encapsulamento e pela lente de epóxi para formar os segmentos visíveis.

12. Tendências Tecnológicas

A tecnologia AlInGaP representa uma solução madura e altamente eficiente para LEDs vermelhos, laranjas e amarelos. As tendências atuais na tecnologia de display incluem o desenvolvimento de materiais ainda mais eficientes, como os baseados em nitreto de gálio (GaN) para uma cobertura espectral mais ampla, e a integração de micro-LEDs para displays de visualização direta de ultra-alta resolução. Para displays de um dígito e pequenos displays alfanuméricos, a tendência continua em direção à miniaturização, maior brilho, menor consumo de energia e melhor compatibilidade com os processos de reflow de alta temperatura e sem chumbo necessários para a conformidade RoHS e as linhas de montagem SMT modernas. O uso de plásticos avançados e materiais de encapsulamento também melhora a fiabilidade a longo prazo e a resistência a fatores ambientais como humidade e exposição a UV.