Ficha Técnica do Display LED LTC-5685TBZ - Altura do Dígito 0,56 Polegadas - Cor Azul - Tensão Direta 3,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-5685TBZ é um módulo de display alfanumérico de sete segmentos e três dígitos que utiliza tecnologia de diodo emissor de luz (LED) azul. Foi concebido para aplicações que requerem leituras numéricas nítidas e brilhantes. O dispositivo apresenta uma face preta com difusores de segmento brancos, proporcionando alto contraste para uma excelente legibilidade dos caracteres. A construção principal envolve camadas epitaxiais de InGaN (Nitreto de Gálio e Índio) crescidas sobre um substrato de safira, que é um padrão para a produção de LEDs azuis. Este design de estado sólido oferece vantagens inerentes de fiabilidade em comparação com outras tecnologias de display.

1.1 Características Principais e Identificação do Dispositivo

O display oferece várias vantagens distintas para integração em sistemas eletrónicos. A sua altura de dígito de 0,56 polegadas (14,22 mm) estabelece um equilíbrio entre visibilidade e compacidade, sendo adequado para medidores de painel, instrumentação e eletrónica de consumo. O dispositivo opera com requisitos de baixa potência, contribuindo para designs energeticamente eficientes. Uma elevada luminosidade combinada com a face preta garante uma elevada taxa de contraste, tornando os números facilmente legíveis mesmo em condições de boa iluminação. O ângulo de visão é amplo, permitindo que o display seja visto claramente a partir de várias posições. Os componentes são classificados (binned) por intensidade luminosa, o que significa que os LEDs são selecionados e agrupados para garantir níveis de brilho consistentes entre lotes de produção, o que é crítico para que displays multi-dígito apresentem uma aparência uniforme. Além disso, o encapsulamento está em conformidade com os padrões de fabrico sem chumbo de acordo com as diretivas RoHS.

O número de peça específico, LTC-5685TBZ, identifica este dispositivo como sendo de configuração de ânodo comum com ponto decimal à direita. O sufixo "TBZ" tipicamente denota a cor (Azul) e um conjunto específico de características ou encapsulamento.

2. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

As dimensões físicas do display são críticas para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso) e design do invólucro. Embora o desenho dimensional exato seja referenciado no documento original, são fornecidas tolerâncias-chave e notas de montagem. Todas as dimensões primárias são especificadas em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Para montagem em PCB, é recomendado um diâmetro de furo de 1,00 mm para os terminais. As pontas dos terminais têm uma tolerância de desvio posicional de ±0,40 mm, que os designers devem considerar no layout das suas pastilhas (pads). Parâmetros de controlo de qualidade também são definidos, limitando materiais estranhos, bolhas dentro da área do segmento e contaminação da tinta da superfície a 10 mils (aproximadamente 0,254 mm) cada.

3. Configuração Elétrica e Pinagem

3.1 Diagrama de Circuito Interno

O esquema interno revela a estrutura elétrica do display. Cada segmento (de A a G e o ponto decimal para cada dígito) é formado por um ou mais chips de LED azul. Um componente crítico no circuito é um díodo Zener conectado em paralelo com os chips de LED. Este díodo serve como um elemento de proteção, ajudando a limitar picos de tensão transitórios e fornecendo um grau de proteção contra descarga eletrostática (ESD), o que está alinhado com o limiar elevado de ESD especificado. Os chips de LED são especificados com um comprimento de onda dominante (λd) de 470 nm, colocando a emissão na região azul do espectro visível.

3.2 Atribuição de Ligações dos Terminais

O dispositivo possui 11 terminais numa configuração de fila única. A pinagem é a seguinte:
Terminal 1: Cátodo para o Dígito 1, Segmento A e Ponto Decimal
Terminal 2: Cátodo para o Dígito 2, Segmento B
Terminal 3: Cátodo para o Dígito 3, Segmento C
Terminal 4: Cátodo para o Dígito 4, Segmento D
Terminal 5: Cátodo para o Dígito 1, Segmento E
Terminal 6: Cátodo para o Dígito 2, Segmento F
Terminal 7: Cátodo para o Segmento G (comum entre dígitos, mas controlado via seleção do ânodo)
Terminal 8: Ânodo Comum para o Dígito 4
Terminal 9: Ânodo Comum para o Dígito 3
Terminal 10: Ânodo Comum para o Dígito 2
Terminal 11: Ânodo Comum para o Dígito 1
Esta configuração de ânodo comum significa que, para iluminar um segmento, o seu terminal de cátodo correspondente deve ser colocado em nível baixo (aterrado) enquanto o ânodo do dígito desejado é colocado em nível alto. A multiplexação é usada para controlar os três dígitos independentemente, ativando sequencialmente o ânodo de cada dígito enquanto os dados dos segmentos para esse dígito são apresentados nas linhas de cátodo.

4. Ratings Absolutos Máximos e Limites de Operação

Estes ratings definem os limites de stress além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Não se destinam à operação normal.
Dissipação de Potência:A dissipação de potência máxima por chip de LED é de 70 mW. Exceder este valor pode levar a sobreaquecimento e degradação rápida.
Corrente Direta:A corrente direta contínua por segmento é classificada em 20 mA a 25°C. Este rating reduz linearmente acima de 25°C a uma taxa de 0,21 mA/°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente contínua máxima seria menor. É permitida uma corrente direta de pico de 100 mA em condições pulsadas (ciclo de trabalho de 15%, largura de pulso de 0,1 ms), o que é útil para multiplexação ou para alcançar brilho momentâneo mais elevado.
Gama de Temperatura:O dispositivo pode operar e ser armazenado dentro de uma gama de temperatura de -35°C a +85°C.
Descarga Eletrostática (ESD):O limiar de ESD do Modelo do Corpo Humano (HBM) é de 8000 V, indicando uma boa proteção inerente, mas procedimentos adequados de manuseamento de ESD ainda são necessários.
Soldadura:O dispositivo pode suportar soldadura por onda ou por refluxo com a condição de que a temperatura no corpo da unidade não exceda o rating máximo durante a montagem. Uma diretriz específica é soldar durante 3 segundos a 260°C, medido a 1/16 de polegada (≈1,59 mm) abaixo do plano de assento.

5. Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos a uma temperatura ambiente (Ta) de 25°C e definem o desempenho típico em condições normais de operação.

5.1 Características DC

Intensidade Luminosa (I_V):A intensidade luminosa média por segmento varia de 5400 µcd (mínimo) a 9000 µcd (típico) quando alimentado com uma corrente direta (I_F) de 10 mA. Esta é uma medida do brilho percebido pelo olho humano, medido com um filtro que corresponde à curva de resposta fotópica da CIE.
Tensão Direta (V_F):A queda de tensão através de um segmento quando conduz 20 mA é tipicamente de 3,6 V, com um mínimo de 3,3 V. Este parâmetro é crucial para projetar a fonte de tensão do circuito de acionamento e as resistências limitadoras de corrente.
Corrente Reversa (I_R):Quando uma tensão reversa (V_R) de 5V é aplicada, a corrente de fuga é no máximo de 100 µA. A ficha técnica nota explicitamente que esta condição de tensão reversa é apenas para fins de teste e o dispositivo não deve ser operado continuamente sob polarização reversa.

5.2 Características Espectrais

Comprimento de Onda de Pico (λ_p):O comprimento de onda no qual a intensidade de emissão é mais elevada é de 468 nm (a I_F=20mA).
Comprimento de Onda Dominante (λ_d):Este é o comprimento de onda único que produziria a mesma perceção de cor que o espectro amplo do LED. Varia de 470 nm a 475 nm.
Largura Espectral a Meia Altura (Δλ):Esta é a largura do espectro de emissão à metade da sua intensidade máxima, tipicamente 15 nm. Uma largura a meia altura mais estreita indica uma cor espectralmente mais pura.

5.3 Correspondência e Classificação (Binning)

Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Para segmentos dentro de uma "área de luz similar", a razão entre o segmento mais brilhante e o mais fraco não deve exceder 2:1 quando medido a uma corrente baixa de 1 mA. Esta especificação, combinada com o processo de classificação (binning) de fábrica, garante uniformidade visual em todos os segmentos do display.

6. Diretrizes e Precauções de Aplicação

Esta secção contém informações críticas para a integração fiável do display num produto final.

6.1 Considerações de Design e Utilização

Uso Pretendido:O display foi concebido para eletrónica comercial e industrial padrão. Não é certificado para aplicações críticas de segurança (aviação, suporte de vida médico, etc.) sem consulta e avaliação prévias.
Método de Acionamento:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante em vez de acionamento por tensão constante. Isto garante brilho consistente e protege os LEDs de fuga térmica (thermal runaway), uma vez que a tensão direta dos LEDs diminui com o aumento da temperatura. O circuito de acionamento deve ser projetado para acomodar toda a gama de V_F(3,3V a 3,6V) para garantir que a corrente de acionamento pretendida seja sempre fornecida.
Redução de Corrente (Derating):A corrente de operação deve ser escolhida com base na temperatura ambiente máxima esperada na aplicação, considerando a redução (derating) especificada nos ratings absolutos máximos.
Proteção contra Tensão Reversa:O design do circuito deve prevenir ativamente a aplicação de polarização reversa ou grandes transientes de tensão durante as sequências de ligar/desligar, pois isto pode causar migração metálica e levar a fugas aumentadas ou curto-circuitos.
Térmico e Ambiental:Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes húmidos para prevenir condensação no display. Não aplique força mecânica ao corpo do display durante a montagem.
Consistência Ótica:Ao usar múltiplos displays numa montagem, é recomendado utilizar unidades do mesmo lote de produção (bin) para evitar diferenças notáveis no tom ou brilho.
Testes:Se o produto final exigir que o display seja submetido a testes de queda ou vibração, as condições específicas devem ser partilhadas para avaliação, uma vez que o stress mecânico pode afetar as ligações internas.

6.2 Condições de Armazenamento e Manuseamento

Para armazenamento a longo prazo, o produto deve permanecer na sua embalagem original. O ambiente de armazenamento recomendado está dentro de uma gama de temperatura de 5°C a 30°C e uma humidade relativa abaixo de 60%. Armazenar fora destas condições, particularmente em alta humidade, pode levar à oxidação dos terminais do componente, o que pode exigir reprocessamento antes do uso e pode afetar a soldabilidade. Portanto, é aconselhável gerir o inventário para evitar armazenamento prolongado e consumir os componentes de forma oportuna.

7. Análise de Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos sejam referenciados na ficha técnica, as curvas típicas para tais LEDs incluiriam:
Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Esta curva exponencial mostra a relação entre a corrente através do LED e a tensão nos seus terminais. Destaca a necessidade de limitação de corrente.
Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Esta curva é geralmente linear a correntes mais baixas, mas pode saturar a correntes mais elevadas devido a efeitos térmicos. Ajuda os designers a escolher um ponto de operação para o brilho desejado vs. eficiência.
Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Isto mostra a redução da saída de luz à medida que a temperatura da junção aumenta, enfatizando a importância da gestão térmica.
Distribuição Espectral:Um gráfico da intensidade relativa versus comprimento de onda, mostrando o pico em ~468 nm e a largura a meia altura de ~15 nm, confirmando as características da cor azul.

8. Cenários de Aplicação Típicos

O LTC-5685TBZ é bem adequado para uma variedade de aplicações que requerem um display numérico claro e fiável. Estas incluem:
• Medidores de painel digital para leituras de tensão, corrente ou temperatura.
• Equipamento de ponto de venda e caixas registadoras.
• Painéis de controlo industrial e displays de temporizador.
• Equipamento de teste e medição.
• Eletrodomésticos como fornos micro-ondas, amplificadores de áudio ou rádios-despertador.
A sua cor azul oferece uma estética moderna e pode ser mais suave para os olhos em condições de pouca luz em comparação com displays verde ou vermelho muito brilhantes.

9. Considerações de Design e Comparação

Ao selecionar este display, os designers devem considerar a sua configuração de ânodo comum, o que pode exigir diferentes circuitos integrados de acionamento (driver ICs) ou configurações de portas de microcontrolador em comparação com tipos de cátodo comum. A tensão direta típica de 3,6V significa que uma tensão de alimentação de pelo menos 5V é tipicamente usada para acomodar a queda na resistência limitadora de corrente e no circuito de acionamento. Comparado com tecnologias mais antigas como displays fluorescentes a vácuo (VFDs) ou displays incandescentes mais simples, este display LED oferece menor consumo de energia, maior tempo de vida e maior resistência a choques e vibrações. Comparado com LCDs, proporciona brilho e ângulos de visão superiores sem necessitar de retroiluminação, embora possa consumir mais energia se muitos segmentos estiverem acesos simultaneamente.