Ficha Técnica do Display LED LTC-5689KD - Dígito de 0,56 Polegadas - Vermelho Hiper (650nm) - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-5689KD é um módulo de display LED de sete segmentos e três dígitos de alto desempenho, projetado para aplicações que requerem leitura numérica clara. Apresenta uma altura de dígito de 0,56 polegadas (14,2 mm), proporcionando excelente visibilidade. O display utiliza chips LED HYPER RED de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) avançados, cultivados sobre um substrato de GaAs. Esta tecnologia foi escolhida pela sua alta eficiência e pureza de cor superior no espectro vermelho. O dispositivo apresenta um aspecto de alto contraste com face preta e segmentos brancos, melhorando a legibilidade sob várias condições de iluminação. É categorizado por intensidade luminosa e é oferecido em um encapsulamento sem chumbo em conformidade com as diretivas RoHS, tornando-o adequado para projetos eletrônicos modernos com considerações ambientais.

1.1 Características e Vantagens Principais

O LTC-5689KD oferece várias vantagens distintas que o tornam uma escolha confiável para os projetistas:

• Desempenho Óptico:Oferece alto brilho e alto contraste, garantindo que o display seja facilmente legível. Possui um amplo ângulo de visão, sendo adequado para aplicações onde o observador pode não estar diretamente em frente ao display.
• Eficiência Energética:Tem um baixo requisito de potência, o que é benéfico para dispositivos alimentados por bateria ou com consciência energética.
• Estética e Qualidade de Construção:Apresenta segmentos uniformes e contínuos, contribuindo para uma excelente aparência dos caracteres sem quebras visuais ou lacunas nos segmentos acesos. A construção de estado sólido garante alta confiabilidade e longa vida operacional.
• Flexibilidade de Projeto:A configuração multiplexada de anodo comum simplifica o circuito de acionamento para displays de múltiplos dígitos, reduzindo o número de pinos de I/O do microcontrolador necessários.
• Garantia de Qualidade:Os dispositivos são categorizados ("binned") por intensidade luminosa, permitindo uma correspondência de brilho consistente quando múltiplos displays são usados em uma única montagem.

2. Análise Detalhada 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 display sob estas condições.

• Dissipação de Potência por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:90 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 a 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.
• Condições de Soldagem:O dispositivo pode suportar soldagem a 260°C por 3 segundos, medido 1/16 de polegada (aproximadamente 1,6mm) abaixo do plano de assentamento.

2.2 Características Elétricas e Ópticas

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

• Intensidade Luminosa Média (Iv):Varia de 320 μcd (mínimo) a 1250 μcd (máximo), com um valor típico fornecido, quando acionado com uma corrente direta (IF) de 1 mA.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λp):650 nm (em IF=20mA). Isto define o ponto de cor da emissão VERMELHO HIPER.
• Largura de Meia Altura Espectral (Δλ):20 nm (em IF=20mA), indicando a pureza espectral.
• Comprimento de Onda Dominante (λd):639 nm (em IF=20mA).
• Tensão Direta por Chip (VF):Tipicamente 2,60V, com uma faixa de 2,10V a 2,60V em IF=20mA. O projeto do circuito deve levar em conta esta variação.
• Corrente Reversa por Segmento (IR):Máximo de 100 μA quando uma tensão reversa (VR) de 5V é aplicada. Este parâmetro é apenas para fins de teste; a operação contínua em polarização reversa é proibida.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:Máximo de 2:1 para segmentos dentro de uma área de luz similar em IF=1mA, garantindo uniformidade.
• Crosstalk (Interferência):A especificação é menor que 1,0%, minimizando a iluminação indesejada de segmentos adjacentes.

3. Informações Mecânicas e de Encapsulamento

3.1 Dimensões e Tolerâncias do Encapsulamento

O desenho mecânico fornece dimensões críticas para o layout da PCB e projeto do invólucro. Todas as dimensões primárias estão em milímetros com uma tolerância padrão de ±0,25mm, salvo indicação em contrário. Notas importantes para montagem incluem: material estranho ou bolhas em um segmento não devem exceder 10 mils; a curvatura do refletor deve ser inferior a 1% do seu comprimento; a contaminação por tinta na superfície deve estar abaixo de 20 mils. A tolerância de deslocamento da ponta do pino é de ±0,4 mm. Para uma soldagem confiável, recomenda-se um diâmetro de furo na PCB de 1,0 mm.

3.2 Configuração dos Pinos e Circuito Interno

O display possui uma configuração de 14 pinos. É do tipo multiplexado de anodo comum. A pinagem é a seguinte: Pinos 1-7 são os cátodos para os segmentos A a G, respectivamente. Pino 8 é o cátodo comum para os pontos decimais DP1, DP2 e DP3. Pinos 9, 10 e 11 são os anodos comuns para os dígitos 3, 2 e 1, respectivamente. Pino 12 é o anodo comum para os pontos decimais DP4 e DP5. Pinos 13 e 14 são os cátodos para DP5 e DP4, respectivamente. O diagrama do circuito interno mostra claramente como os três dígitos e cinco pontos decimais estão interconectados, o que é essencial para projetar a sequência correta de acionamento multiplexado.

4. Diretrizes de Aplicação e Considerações de Projeto

4.1 Cuidados Críticos na Aplicação

A adesão a estas diretrizes é crucial para uma operação confiável:

• Limites de Operação:Nunca exceda os valores máximos absolutos para corrente, potência ou temperatura, pois isso causará severa degradação da saída de luz ou falha catastrófica.
• Projeto do Circuito de Acionamento:O acionamento por corrente constante é fortemente recomendado para manter brilho e longevidade consistentes. O circuito deve ser projetado para acomodar toda a faixa de tensão direta (VF) especificada. A proteção contra tensões reversas e picos transitórios durante o ciclo de energia é obrigatória para evitar danos.
• Gerenciamento Térmico:A corrente de acionamento deve ser reduzida com base na temperatura ambiente máxima no ambiente de aplicação para evitar superaquecimento.
• Fatores Ambientais:Evite mudanças rápidas de temperatura em ambientes úmidos para evitar condensação no display. Não aplique força mecânica ao corpo do display durante a montagem.
• Uso com Sobreposições:Se uma película de impressão/padrão for aplicada com adesivo sensível à pressão, evite que ela pressione diretamente contra um painel frontal, pois a força externa pode causar seu deslocamento.
• Correspondência de Múltiplos Displays:Para montagens usando dois ou mais displays, selecione unidades do mesmo lote ("bin") de intensidade luminosa para garantir uma aparência uniforme.
• Teste de Estresse Mecânico:Se o produto final exigir teste de queda ou vibração, as condições devem ser avaliadas antecipadamente para garantir a compatibilidade do display.

4.2 Condições de Armazenamento

O armazenamento adequado preserva a soldabilidade e o desempenho do display. As condições de armazenamento recomendadas, enquanto o produto está em sua embalagem original à prova de umidade, são uma temperatura entre 5°C e 30°C com umidade relativa abaixo de 60% RH. Se estas condições não forem atendidas, ou se o saco de barreira for aberto por mais de seis meses, os pinos podem oxidar. Nesses casos, um novo revestimento e reclassificação podem ser necessários antes do uso. É aconselhável gerenciar o estoque para evitar armazenamento de longo prazo e consumir os produtos prontamente.

5. Curvas de Desempenho e Análise de Características

A ficha técnica referencia curvas de desempenho típicas que são essenciais para análise de projeto detalhada. Embora os gráficos específicos não sejam reproduzidos no texto, eles normalmente incluem:

• Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V):Mostra a relação entre a corrente de acionamento e a queda de tensão no chip LED, crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta:Ilustra como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento, ajudando a selecionar o ponto de operação apropriado para o brilho desejado.
• Intensidade Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demonstra a redução da saída de luz à medida que a temperatura sobe, informando decisões de projeto térmico.
• Distribuição Espectral:Um gráfico de intensidade relativa versus comprimento de onda, confirmando os comprimentos de onda de pico e dominante e a largura de meia altura espectral.

Estas curvas permitem que os engenheiros prevejam o desempenho sob condições não padrão (correntes ou temperaturas diferentes) e otimizem o projeto para eficiência e confiabilidade.

6. Cenários de Aplicação Típicos e Notas de Projeto

O LTC-5689KD é destinado a equipamentos eletrônicos comuns, incluindo dispositivos de automação de escritório, equipamentos de comunicação e eletrodomésticos. Seu display numérico claro o torna adequado para:

• Equipamentos de teste e medição (multímetros, fontes de alimentação).
• Painéis de controle industrial e temporizadores.
• Eletrodomésticos como fornos de micro-ondas, receptores de áudio ou sistemas de controle climático.
• Terminais de ponto de venda e displays informativos.

Nota de Projeto:Para aplicações que requerem confiabilidade excepcional onde uma falha pode impactar a segurança (ex.: aviação, dispositivos médicos, controles de transporte), uma consulta pré-aplicação é necessária para avaliar a adequação. O firmware do microcontrolador de acionamento deve implementar uma rotina de multiplexação correta que energize sequencialmente os anodos comuns (pinos 9, 10, 11, 12) enquanto coloca os cátodos dos segmentos correspondentes em nível baixo para iluminar os segmentos desejados para cada dígito. O efeito de persistência da visão cria a ilusão de todos os dígitos estarem continuamente acesos.

7. Comparação e Diferenciação Técnica

Comparado com tecnologias mais antigas, como LEDs vermelhos padrão de GaAsP ou GaP, os chips VERMELHO HIPER de AlInGaP no LTC-5689KD oferecem eficiência luminosa significativamente maior, resultando em maior brilho para a mesma corrente de acionamento. A cor é um vermelho mais profundo e saturado (pico de 650nm) comparado ao vermelho-alaranjado dos LEDs vermelhos padrão. O projeto multiplexado de anodo comum é um diferencial chave em relação aos displays de acionamento estático, oferecendo uma grande redução nos pinos de acionamento necessários (de 26+ para acionamento estático para 14 para multiplexado), simplificando o layout da PCB e reduzindo os requisitos de recursos do microcontrolador, embora ao custo de exigir uma rotina de acionamento de varredura dedicada.

8. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P: Qual é o propósito da categorização ("binning") por intensidade luminosa?

R: A categorização garante consistência. Quando múltiplos displays são usados lado a lado, selecionar do mesmo lote ("bin") garante diferença visível mínima no brilho entre as unidades, criando uma aparência profissional e uniforme.

P: Por que o acionamento por corrente constante é recomendado em vez de tensão constante?

R: A tensão direta do LED (VF) tem uma tolerância (ex.: 2,1V a 2,6V). Uma fonte de tensão constante causaria uma variação significativa na corrente (e, portanto, no brilho) de um segmento ou display para outro. Uma fonte de corrente constante garante que a mesma corrente flua independentemente da variação de VF, assegurando brilho uniforme.

P: Posso acionar este display diretamente com um pino de microcontrolador de 5V?

R: Não. Você deve usar um resistor limitador de corrente ou, preferencialmente, um CI driver de corrente constante dedicado. Conectar um pino de 5V diretamente ao cátodo de um segmento (com o anodo energizado) provavelmente excederia a corrente contínua máxima absoluta (25mA) e destruiria o LED. O valor do resistor deve ser calculado com base na tensão de alimentação, na VF do LED e na corrente direta desejada (IF).

P: O que significa "redução linear a partir de 25°C" para a corrente direta contínua?

R: Significa que para cada grau Celsius que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, a corrente contínua máxima permitida diminui em 0,28 mA. Por exemplo, a 50°C (25°C acima), a corrente máxima seria 25 mA - (25 * 0,28 mA) = 25 mA - 7 mA = 18 mA por segmento.

Terminologia de Especificação LED

Explicação completa dos termos técnicos LED

Desempenho Fotoeletrico

Termo	Unidade/Representação	Explicação Simples	Por Que Importante
Eficácia Luminosa	lm/W (lumens por watt)	Saída de luz por watt de eletricidade, maior significa mais eficiente energeticamente.	Determina diretamente o grau de eficiência energética e custo de eletricidade.
Fluxo Luminoso	lm (lumens)	Luz total emitida pela fonte, comumente chamada de "brilho".	Determina se a luz é brilhante o suficiente.
Ângulo de Visão	° (graus), ex., 120°	Ângulo onde a intensidade da luz cai à metade, determina a largura do feixe.	Afeta o alcance de iluminação e uniformidade.
CCT (Temperatura de Cor)	K (Kelvin), ex., 2700K/6500K	Calor/frescor da luz, valores mais baixos amarelados/quentes, mais altos esbranquiçados/frios.	Determina a atmosfera de iluminação e cenários adequados.
CRI / Ra	Sem unidade, 0–100	Capacidade de reproduzir cores de objetos com precisão, Ra≥80 é bom.	Afeta a autenticidade da cor, usado em locais de alta demanda como shoppings, museus.
SDCM	Passos da elipse MacAdam, ex., "5 passos"	Métrica de consistência de cor, passos menores significam cor mais consistente.	Garante cor uniforme em todo o mesmo lote de LEDs.
Comprimento de Onda Dominante	nm (nanômetros), ex., 620nm (vermelho)	Comprimento de onda correspondente à cor dos LEDs coloridos.	Determina a tonalidade de LEDs monocromáticos vermelhos, amarelos, verdes.
Distribuição Espectral	Curva comprimento de onda vs intensidade	Mostra a distribuição de intensidade nos comprimentos de onda.	Afeta a reprodução de cor e qualidade.

Parâmetros Elétricos

Termo	Símbolo	Explicação Simples	Considerações de Design
Tensão Direta	Vf	Tensão mínima para ligar o LED, como "limiar de partida".	A tensão do driver deve ser ≥Vf, tensões somam-se para LEDs em série.
Corrente Direta	If	Valor de corrente para operação normal do LED.	Normalmente acionamento de corrente constante, corrente determina brilho e vida útil.
Corrente de Pulsação Máxima	Ifp	Corrente de pico tolerável por curtos períodos, usada para dimerização ou flash.	A largura do pulso e ciclo de trabalho devem ser rigorosamente controlados para evitar danos.
Tensão Reversa	Vr	Tensão reversa máxima que o LED pode suportar, além pode causar ruptura.	O circuito deve evitar conexão reversa ou picos de tensão.
Resistência Térmica	Rth (°C/W)	Resistência à transferência de calor do chip para a solda, mais baixo é melhor.	Alta resistência térmica requer dissipação de calor mais forte.
Imunidade ESD	V (HBM), ex., 1000V	Capacidade de suportar descarga eletrostática, mais alta significa menos vulnerável.	Medidas antiestáticas necessárias na produção, especialmente para LEDs sensíveis.

Gerenciamento Térmico e Confiabilidade

Termo	Métrica Chave	Explicação Simples	Impacto
Temperatura de Junção	Tj (°C)	Temperatura operacional real dentro do chip LED.	Cada redução de 10°C pode dobrar a vida útil; muito alta causa decaimento da luz, deslocamento de cor.
Depreciação do Lúmen	L70 / L80 (horas)	Tempo para o brilho cair para 70% ou 80% do inicial.	Define diretamente a "vida de serviço" do LED.
Manutenção do Lúmen	% (ex., 70%)	Porcentagem de brilho retida após o tempo.	Indica retenção de brilho ao longo do uso de longo prazo.
Deslocamento de Cor	Δu′v′ ou elipse MacAdam	Grau de mudança de cor durante o uso.	Afeta a consistência da cor nas cenas de iluminação.
Envelhecimento Térmico	Degradação do material	Deterioração devido a alta temperatura a longo prazo.	Pode causar queda de brilho, mudança de cor ou falha de circuito aberto.

Embalagem e Materiais

Termo	Tipos Comuns	Explicação Simples	Características e Aplicações
Tipo de Pacote	EMC, PPA, Cerâmica	Material da carcaça protegendo o chip, fornecendo interface óptica/térmica.	EMC: boa resistência ao calor, baixo custo; Cerâmica: melhor dissipação de calor, vida mais longa.
Estrutura do Chip	Frontal, Flip Chip	Arranjo dos eletrodos do chip.	Flip chip: melhor dissipação de calor, eficácia mais alta, para alta potência.
Revestimento de Fósforo	YAG, Silicato, Nitreto	Cobre o chip azul, converte alguns para amarelo/vermelho, mistura para branco.	Diferentes fósforos afetam eficácia, CCT e CRI.
Lente/Óptica	Plana, Microlente, TIR	Estrutura óptica na superfície controlando a distribuição da luz.	Determina o ângulo de visão e curva de distribuição de luz.

Controle de Qualidade e Classificação

Termo	Conteúdo de Binning	Explicação Simples	Propósito
Bin de Fluxo Luminoso	Código ex. 2G, 2H	Agrupado por brilho, cada grupo tem valores de lúmen mín/máx.	Garante brilho uniforme no mesmo lote.
Bin de Tensão	Código ex. 6W, 6X	Agrupado por faixa de tensão direta.	Facilita o emparelhamento do driver, melhora a eficiência do sistema.
Bin de Cor	Elipse MacAdam de 5 passos	Agrupado por coordenadas de cor, garantindo faixa estreita.	Garante consistência de cor, evita cor irregular dentro do dispositivo.
Bin CCT	2700K, 3000K etc.	Agrupado por CCT, cada um tem faixa de coordenadas correspondente.	Atende aos diferentes requisitos de CCT da cena.

Testes e Certificação

Termo	Padrão/Teste	Explicação Simples	Significado
LM-80	Teste de manutenção do lúmen	Iluminação de longo prazo a temperatura constante, registrando decaimento de brilho.	Usado para estimar vida do LED (com TM-21).
TM-21	Padrão de estimativa de vida	Estima a vida sob condições reais com base nos dados LM-80.	Fornece previsão científica de vida.
IESNA	Sociedade de Engenharia de Iluminação	Abrange métodos de teste ópticos, elétricos, térmicos.	Base de teste reconhecida pela indústria.
RoHS / REACH	Certificação ambiental	Garante nenhuma substância nociva (chumbo, mercúrio).	Requisito de acesso ao mercado internationalmente.
ENERGY STAR / DLC	Certificação de eficiência energética	Certificação de eficiência energética e desempenho para iluminação.	Usado em aquisições governamentais, programas de subsídios, aumenta a competitividade.