Ficha Técnica do Display LED LTC-5674JG - Dígito de 0,52 Polegadas - Cor Verde - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de Potência de 70mW - Documentação Técnica em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-5674JG é um módulo de display numérico LED de estado sólido com três dígitos. A sua função principal é fornecer leituras numéricas claras e de alta visibilidade em vários dispositivos eletrónicos e instrumentação. A tecnologia central utiliza chips LED de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) montados num substrato de GaAs não transparente. Este sistema de material é conhecido pela sua alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro verde. O dispositivo caracteriza-se por um painel frontal cinzento e segmentos brancos, que trabalham em conjunto para melhorar o contraste e a legibilidade sob diferentes condições de iluminação. O display foi concebido para aplicações que requerem indicação numérica fiável, duradoura e energeticamente eficiente.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O display oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para aplicações profissionais e industriais. O seu baixo requisito de potência é um benefício significativo para dispositivos alimentados a bateria ou com consciência energética. A excelente aparência dos caracteres, combinada com alta luminosidade e alto contraste, garante legibilidade à distância e em várias condições de luz ambiente. O amplo ângulo de visão permite a leitura a partir de posições fora do eixo, o que é crucial em ambientes multiusuário ou quando o display não está diretamente voltado para o utilizador. A construção de estado sólido proporciona fiabilidade inerente, sem partes móveis e com alta resistência a choques e vibrações. O dispositivo é categorizado por intensidade luminosa, o que significa que as unidades são agrupadas e classificadas com base na sua saída de luz, permitindo aos projetistas selecionar componentes para uma luminosidade consistente numa linha de produtos. Finalmente, o encapsulamento sem chumbo garante conformidade com regulamentações ambientais modernas como a RoHS. O mercado-alvo inclui painéis de controlo industrial, equipamentos de teste e medição, dispositivos médicos, painéis de instrumentos automóveis (para displays secundários) e eletrodomésticos onde é necessária uma apresentação clara de dados numéricos.

2. Análise Aprofundada e Interpretação Objetiva dos Parâmetros Técnicos

Esta secção fornece uma análise detalhada e objetiva dos principais parâmetros elétricos e óticos especificados na ficha técnica, explicando a sua importância para os engenheiros de projeto.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estes valores definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam a operação normal.

• Dissipação de Potência por Segmento (70 mW):Esta é a quantidade máxima de potência elétrica que pode ser convertida em calor (e luz) por um único segmento sem causar danos. Exceder este limite arrisca o sobreaquecimento da junção semicondutora, levando a uma redução da vida útil ou a uma falha catastrófica. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento limita a corrente para manter a dissipação de potência abaixo deste valor, especialmente a altas temperaturas ambientes.
• Corrente Direta de Pico por Segmento (60 mA @ 1 kHz, ciclo de trabalho de 10%):Esta especificação permite operação pulsada com correntes superiores à especificação contínua. O ciclo de trabalho de 10% (ligado 10% do tempo, desligado 90%) e a frequência de 1 kHz previnem a acumulação de calor. Isto pode ser usado em esquemas de multiplexagem ou para alcançar momentaneamente maior luminosidade. É crítico que a corrente média ao longo do tempo não exceda a especificação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento (25 mA):A corrente DC máxima que pode ser aplicada a um segmento indefinidamente sob condições especificadas (presumivelmente a 25°C). Este é o parâmetro principal para projetar drivers de corrente constante. O fator de derating de 0,33 mA/°C acima de 25°C é crucial. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima permitida seria: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0,33 mA/°C) = 25 mA - 19,8 mA =5,2 mA. Este severo derating destaca a importância da gestão térmica em ambientes de alta temperatura.
• Tensão Reversa por Segmento (5 V):A tensão máxima que pode ser aplicada no sentido inverso (cátodo positivo em relação ao ânodo) antes da junção LED entrar em ruptura. Este é um valor relativamente baixo, típico para LEDs, enfatizando a necessidade de proteção em circuitos onde podem ocorrer transientes de tensão reversa (ex., durante sequências de arranque ou em cargas indutivas).
• Gama de Temperatura de Operação e Armazenamento (-35°C a +85°C):Define os limites de temperatura ambiente para operação fiável e armazenamento não operacional. O desempenho nos extremos de temperatura será afetado (ex., a intensidade luminosa diminui a altas temperaturas, a tensão direta aumenta a baixas temperaturas).

2.2 Características Elétricas e Óticas

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

• Intensidade Luminosa Média por Segmento (I_V):Esta é a medida-chave do brilho.
  • Mín/Típ/Máx: 200 / 577 / 6346 μcd @ I_F=10mA:A ampla gama de 200 a 6346 μcd indica um processo significativo de binning. O valortípicode 577 μcd é o desempenho mediano esperado. Os projetistas devem usar o valormínimo(200 μcd) para cálculos de brilho no pior caso, garantindo legibilidade em todas as condições. O alto valor máximo mostra o brilho potencial das unidades selecionadas.
  • Nota da Condição de Teste:A intensidade luminosa é medida usando um sensor filtrado para corresponder à curva de resposta do olho fotópico (adaptado ao dia) CIE (V(λ)). Isto garante que a medição se correlaciona com a perceção humana do brilho, e não apenas com a potência radiante bruta.
• Tensão Direta por Segmento (V_F): Típ/Máx: 2,1 / 2,6 V @ I_F=20mA.Esta é a queda de tensão no LED durante a operação. O valormáximode 2,6V é crítico para projetar a fonte de alimentação ou o circuito driver; deve fornecer pelo menos esta tensão para garantir que todas as unidades ligam corretamente. A variação (2,1V a 2,6V) deve-se às tolerâncias normais de fabrico de semicondutores.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p): Típ: 571 nm @ I_F=20mA.Este é o comprimento de onda no qual o LED emite a maior potência ótica. 571 nm está na região verde-amarela do espectro visível. Este parâmetro é fixado pela composição do material AlInGaP.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d): Típ: 572 nm.Ligeiramente diferente do comprimento de onda de pico, este é o comprimento de onda único percebido pelo olho humano como correspondente à cor do LED. É o principal determinante da cor exibida.
• Largura a Meia Altura Espectral (Δλ): Típ: 15 nm.Isto mede a dispersão do espectro emitido. Um valor de 15 nm indica uma cor verde relativamente pura e de banda estreita, o que é desejável para alta saturação de cor.
• Corrente Reversa por Segmento (I_R): Máx: 100 μA @ V_R=5V.Esta é a pequena corrente de fuga que flui quando o LED está polarizado inversamente no seu valor máximo. Geralmente é negligenciável no projeto de circuitos.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa (I_V-m): Máx: 2:1 @ I_F=1mA.Este é um parâmetro crítico para displays multi-segmento. Garante que, dentro de um único dispositivo, o brilho do segmento mais fraco não será inferior a metade do brilho do segmento mais brilhante (uma proporção de 2:1). Isto garante uma aparência uniforme de todos os dígitos e segmentos.

3. Explicação do Sistema de Binning

A ficha técnica afirma explicitamente que o dispositivo é \"categorizado por intensidade luminosa.\" Isto implica um processo de binning onde as unidades fabricadas são testadas e classificadas em diferentes grupos (bins) com base na sua saída de luz medida a uma corrente de teste padrão (provavelmente 10mA ou 20mA).

• Objetivo:Fornecer aos projetistas níveis de brilho previsíveis e consistentes. Ao adquirir componentes de um bin específico, um engenheiro pode garantir que todos os displays numa produção tenham brilho semelhante, evitando variações notáveis entre unidades num produto.
• Evidência na Ficha Técnica:A gama muito ampla especificada para a Intensidade Luminosa (200 a 6346 μcd) sugere fortemente que esta é a dispersão total entre todos os bins. Um código de encomenda específico ou sufixo (não detalhado neste excerto) indicaria tipicamente o grau do bin.
• Implicação no Projeto:Para aplicações onde a consistência do brilho é primordial (ex., painéis de instrumentação), o projetista deve especificar o bin necessário ao encomendar. Usar uma mistura aleatória de bins pode levar a uma variação de brilho inaceitável.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto do PDF fornecido mencione \"Curvas Típicas de Características Elétricas/Óticas\", os gráficos específicos não estão incluídos no texto. Com base no comportamento padrão do LED, podemos inferir o conteúdo provável e a sua importância.

4.1 Informação Inferida das Curvas

• Curva Corrente Direta (I_F) vs. Tensão Direta (V_F):Este gráfico mostraria a relação exponencial típica de um díodo. Ajuda os projetistas a compreender a resistência dinâmica do LED e a tensão precisa necessária para uma determinada corrente de acionamento, especialmente importante ao usar limitação de corrente simples baseada em resistência.
• Curva Intensidade Luminosa (I_V) vs. Corrente Direta (I_F):Isto é crucial. Mostraria como o brilho aumenta com a corrente. É tipicamente linear numa gama, mas satura a correntes muito altas devido a efeitos térmicos e queda de eficiência. Esta curva permite aos projetistas fazer um compromisso entre brilho e consumo de energia/geração de calor.
• Curva Intensidade Luminosa (I_V) vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico quantificaria a redução do brilho à medida que a temperatura aumenta. Os LEDs AlInGaP geralmente têm melhor desempenho a altas temperaturas do que tecnologias mais antigas como o GaP, mas o brilho ainda diminui. Estes dados são essenciais para projetar sistemas que operem de forma fiável em toda a gama de temperatura.
• Curva Intensidade Relativa vs. Comprimento de Onda (Espectro):Isto representaria visualmente o pico de emissão estreito em torno de 571-572 nm com a largura a meia altura de 15 nm, confirmando a pureza da cor.

Importância:Estas curvas fornecem dados de desempenho dinâmico que as tabelas estáticas não podem. Permitem a modelação preditiva do comportamento do display sob condições de operação reais e não padrão.

5. Informação Mecânica e de Encapsulamento

5.1 Dimensões Físicas

A ficha técnica inclui um diagrama de \"DIMENSÕES DO ENCAPSULAMENTO\" (detalhes não estão no texto). As características-chave de um display típico de três dígitos de 0,52 polegadas incluem o comprimento, largura e altura totais, a altura do dígito (13,2mm), a largura do segmento e o espaçamento entre dígitos. O plano de assento e as posições dos terminais são definidos. Todas as dimensões têm uma tolerância de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário, o que é padrão para este tipo de componente e deve ser considerado no projeto da impressão da PCB e nos recortes do painel.

5.2 Ligação dos Terminais e Circuito Interno

O dispositivo tem uma configuração deânodo comum. Isto significa que os ânodos de todos os LEDs para um determinado dígito estão ligados internamente. A tabela de pinagem é essencial:

• Dígitos:Ânodos comuns para o Dígito 1, 2 e 3 estão disponíveis nos terminais 12, 13, 27, 28, 29 (nota: os terminais 13 e 28 são ambos para o Dígito 2; 12 e 29 ambos para o Dígito 1; 27 para o Dígito 3). Esta duplicação proporciona flexibilidade de layout.
• Segmentos:Cátodos individuais para os segmentos A a G estão nos terminais 23, 16, 17, 18, 22, 21, 20, respetivamente.
• Pontos Decimais:Três terminais de cátodo separados para o ponto decimal de cada dígito (DP1, DP2, DP3) nos terminais 26, 19/10, 24. Os terminais 19 e 10 estão ambos ligados ao DP do Dígito 2.
• Terminais Sem Ligação (NC):Vários terminais (1-11, 15, 30) estão marcados como \"SEM LIGAÇÃO.\" Estes não têm ligação elétrica interna e podem ser deixados flutuantes ou usados para estabilidade mecânica durante a soldadura.
• Diagrama do Circuito Interno:Isto mostraria o ânodo comum de cada dígito ligado ao(s) seu(s) terminal(is), com o cátodo de cada LED de segmento ligado ao seu respetivo terminal. Compreender isto é vital para projetar o circuito driver de multiplexagem.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A ficha técnica especifica uma única condição de soldadura:1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assento durante 3 segundos a 260°C.

• Interpretação:Esta é uma diretriz para soldadura por onda ou soldadura manual. Indica que os terminais podem suportar imersão em solda a 260°C por uma curta duração. A instrução \"abaixo do plano de assento\" impede que a solda suba demasiado pelo terminal, o que poderia causar stress térmico ou mecânico no encapsulamento.
• Soldadura por Reflow:A ficha técnica não fornece um perfil de reflow. Para montagem SMT moderna (embora este pareça ser um dispositivo de orifício passante), um perfil de reflow sem chumbo padrão com uma temperatura de pico de cerca de 245-260°C provavelmente seria aceitável, mas a temperatura máxima do corpo do encapsulamento deve ser monitorizada para permanecer dentro do limite de temperatura de armazenamento (85°C).
• Precauções Gerais:
  • Evitar stress mecânico excessivo nos terminais durante a inserção.
  • Usar fluxo apropriado e garantir limpeza completa, se necessário, para prevenir corrosão.
  • Não exceder o tempo e temperatura de soldadura especificados para evitar danificar as ligações internas por fio ou os chips LED.
• Condições de Armazenamento:Armazenar na gama especificada de -35°C a +85°C, num ambiente seco para prevenir absorção de humidade que poderia causar \"popcorning\" durante a soldadura.

7. Sugestões de Aplicação e Considerações de Projeto

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

• Painéis de Controlo Industrial:Para exibir setpoints, valores de processo (temperatura, pressão, contagem), leituras de temporizador.
• Equipamentos de Teste e Medição:Multímetros digitais, contadores de frequência, fontes de alimentação, osciloscópios (para leituras secundárias).
• Dispositivos Médicos:Monitores de pacientes (para parâmetros não críticos), bombas de infusão, equipamentos de diagnóstico.
• Displays Automóveis do Mercado Secundário/Secundários:Computadores de bordo, medidores de pressão de turbo, monitores de tensão.
• Eletrodomésticos/Comerciais:Fornos micro-ondas, máquinas de café, equipamentos de fitness, terminais de ponto de venda.

7.2 Considerações de Projeto Críticas

• Limitação de Corrente:Os LEDs são dispositivos acionados por corrente.Usar sempre um resistor limitador de corrente ou um circuito driver de corrente constante.Calcular o valor do resistor usando a tensão diretamáxima(2,6V) e a corrente desejada (≤25 mA com derating para temperatura) a partir da sua tensão de alimentação (V_{alimentação}): R = (V_{alimentação}- V_{F_max}) / I_F.
• Acionamento por Multiplexagem:Para um display multi-dígito de ânodo comum, a multiplexagem é a técnica de acionamento padrão. Um microcontrolador liga sequencialmente o ânodo comum de um dígito de cada vez, enquanto aplica o padrão de cátodo para o número desse dígito. A taxa de atualização deve ser suficientemente alta (tipicamente >60 Hz) para evitar cintilação visível.
  • Cálculo da Corrente:Na multiplexagem, como cada dígito está ligado apenas uma fração do tempo (1/3 para um display de 3 dígitos), a correnteinstantâneado segmento pode ser maior para alcançar o mesmo brilho médio. Se quiser uma corrente média de 10 mA por segmento e tiver 3 dígitos multiplexados com ciclo de trabalho igual, poderia usar uma corrente instantânea de pico de 30 mA. Isto ainda deve respeitar a especificação decorrente direta de pico(60 mA sob condições pulsadas).
• Gestão Térmica:Considerar a dissipação de potência (70 mW por segmento máx.). Se acionar múltiplos segmentos num dígito continuamente, o calor pode acumular-se. Garantir fluxo de ar adequado ou dissipação de calor se operar perto dos valores máximos, especialmente em altas temperaturas ambientes. Lembrar a regra de derating de corrente.
• Ângulo de Visão:Posicionar o display de modo que o eixo de visão pretendido se alinhe com o ângulo de visão ótimo do dispositivo (tipicamente perpendicular à face).
• Proteção contra ESD:Embora não explicitamente declarado, os LEDs são sensíveis a descargas eletrostáticas. Implementar precauções padrão de manuseamento de ESD durante a montagem.

8. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora não seja fornecida uma comparação direta com outros números de peça, podemos destacar as vantagens inerentes da tecnologia AlInGaP usada neste display em comparação com tecnologias mais antigas ou alternativas:

• vs. LEDs Verdes Tradicionais de GaP (Fosfeto de Gálio):O AlInGaP oferece eficiência luminosa significativamente maior, resultando em displays muito mais brilhantes para a mesma corrente de acionamento. Geralmente também tem melhor desempenho a altas temperaturas e estabilidade de cor.
• vs. LEDs Azuis/Brancos de Alto Brilho de GaN (Nitreto de Gálio) com Filtros:Para produzir luz verde, poderia usar um LED azul GaN com fósforo (fazendo branco) e um filtro verde, mas isto é inerentemente menos eficiente do que um LED verde de emissão direta como o AlInGaP, pois o filtro absorve a maior parte da luz. A emissão direta proporciona cor mais pura e maior eficiência para o verde monocromático.
• vs. VFD (Display de Fluorescência a Vácuo) ou LCD com Retroiluminação:Este display LED é de estado sólido, mais robusto, tem uma gama de temperatura de operação mais ampla e requer eletrónica de acionamento DC mais simples e de baixa tensão em comparação com VFDs (que precisam de alta tensão). Comparado com LCDs, oferece ângulos de visão superiores, brilho e desempenho em ambientes de baixa temperatura, embora consuma mais energia para displays multi-segmento e esteja limitado a emitir luz, não formando gráficos arbitrários.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

1. P: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de um microcontrolador de 5V?R:No.Um pino de microcontrolador tipicamente fornece/recebe no máximo 20-25mA e está a 5V (ou 3,3V). A tensão direta do LED é ~2,1-2,6V. Deve usar um resistor limitador de corrente. Para uma alimentação de 5V e visando 20mA: R = (5V - 2,6V) / 0,020A = 120Ω. O pino do MCU pode não conseguir fornecer 20mA continuamente; use um transistor ou um IC driver.
2. P: Por que é a gama de intensidade luminosa tão grande (200 a 6346 μcd)?R: Isto reflete o processo debinning. As unidades são classificadas após a produção. Irá adquirir de um bin específico (ex., um bin de 1000-2000 μcd) para obter brilho consistente. A ficha técnica mostra a dispersão total possível.
3. P: O que significa \"ânodo comum\" para o meu projeto de circuito?R: Significa que controla o display ligando/desligando atensão positiva (ânodo)para cada dígito, enquanto o microcontrolador ou IC driver liga à terra oscátodosapropriados para acender segmentos específicos. Isto é o oposto de um display de cátodo comum.
4. P: A curva de derating diz que só posso usar 5,2 mA a 85°C. O meu display ficará demasiado fraco?R: Possivelmente. Deve verificar as curvas de Intensidade Luminosa vs. Corrente e vs. Temperatura. A corrente mais baixa e temperatura mais alta, o brilho diminui significativamente. Para operação a alta temperatura, pode precisar de selecionar inicialmente um bin de maior brilho ou aceitar um display mais fraco. A gestão térmica para reduzir a temperatura da junção LED é a chave.
5. P: Como ligo os pontos decimais?R: São LEDs separados com os seus próprios cátodos (terminais 26, 19/10, 24). Trate-os como um segmento extra (\"DP\"). Para acender o decimal no Dígito 1, ligaria o terminal 26 à terra enquanto o ânodo do Dígito 1 está alimentado.

10. Estudo de Caso Prático de Projeto e Utilização

Cenário: Projetar um medidor de temperatura de 3 dígitos para um forno industrial.

1. Requisitos:Gama de exibição 0-999°C. Operar em ambiente até 70°C. Deve ser claramente legível a 2 metros de distância numa fábrica bem iluminada.
2. Seleção de Componentes:O LTC-5674JG é adequado devido à sua gama de temperatura (-35 a +85°C) e alto brilho.
3. Cálculo do Brilho:A 70°C ambiente, aplicar derating à corrente contínua: 25 mA - ((70-25)*0,33) ≈ 25 - 14,85 =10,15 mA máx. contínua.Para multiplexar 3 dígitos, usar um ciclo de trabalho de 1/3. Para alcançar um bom brilho médio, usar uma corrente de pico de 25 mA (dentro da especificação pulsada de 60mA). Corrente média por segmento = 25mA / 3 ≈ 8,3 mA, o que é seguro para a temperatura.
4. Circuito Driver:Usar um microcontrolador com pinos de I/O suficientes. Empregar 3 transistores NPN (ou MOSFETs de canal P) para comutar os 3 pinos de ânodo comum (Dígitos 1,2,3) para Vcc. Usar resistores limitadores de corrente em cada uma das 7 linhas de cátodo de segmento (A-G). Os pontos decimais podem não ser usados. O microcontrolador executa uma rotina de multiplexagem, ligando um transistor de dígito de cada vez e enviando o código de 7 segmentos para esse dígito.
5. Consideração Térmica:Montar o display no painel externo onde exista algum fluxo de ar. Evitar colocá-lo diretamente ao lado de uma grande fonte de calor na PCB.
6. Resultado:Um display fiável e brilhante que cumpre os requisitos ambientais e de legibilidade.

11. Introdução ao Princípio Tecnológico

O LTC-5674JG é baseado na tecnologia semicondutora deAlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio)crescida num substrato deGaAs (Arsenieto de Gálio). Este sistema de material tem um bandgap direto correspondente à emissão de luz nas regiões vermelha, laranja, amarela e verde do espectro. A cor específica (verde de 571-572 nm) é alcançada controlando precisamente as proporções de Alumínio, Índio, Gálio e Fósforo durante o crescimento do cristal. 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). O substrato de GaAs não transparente absorve parte da luz emitida, mas os designs modernos de chips e geometrias de extração eficientes permitem uma alta eficiência quântica externa. A \"face cinzenta e segmentos brancos\" fazem parte do encapsulamento de plástico. A face cinzenta (frequentemente cinza escuro ou preto) atua como um fundo de baixa refletância para melhorar o contraste. Os segmentos brancos são áreas de difusão de luz que ficam diretamente sobre os minúsculos chips LED, espalhando a luz da fonte pontual uniformemente pela área do segmento para criar uma aparência uniforme e brilhante.

Terminologia de Especificação LED

Explicação completa dos termos técnicos LED