Folha de Dados do Display LED LTC-7500KG - Dígito de 0,72 Polegadas - Verde AlInGaP - Tensão Direta de 2,6V - Dissipação de 70mW - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTC-7500KG é um módulo de display LED de alto desempenho, com três dígitos e sete segmentos. A sua função principal é fornecer leituras numéricas claras e brilhantes numa vasta gama de equipamentos eletrónicos. A tecnologia central baseia-se em chips LED de AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio) cultivados num substrato de GaAs, conhecido por produzir luz verde de alta eficiência. O dispositivo apresenta uma face preta com segmentos brancos, oferecendo um excelente contraste para uma legibilidade ideal sob várias condições de iluminação.

1.1 Características Principais e Vantagens Essenciais

O display foi concebido com várias vantagens-chave que o tornam adequado para aplicações exigentes. A altura do dígito de 0,72 polegadas (18,4 mm) proporciona um caráter grande e facilmente legível. Os segmentos são contínuos e uniformes, garantindo uma aparência consistente em todos os dígitos e segmentos. Opera com baixos requisitos de energia, contribuindo para projetos energeticamente eficientes. A combinação de alto brilho e alto contraste, juntamente com um amplo ângulo de visão, garante que o display seja visível a partir de múltiplas posições. Além disso, oferece fiabilidade de estado sólido e é categorizado por intensidade luminosa, permitindo a correspondência de brilho em configurações com múltiplos displays. A embalagem é livre de chumbo e está em conformidade com as diretivas RoHS.

1.2 Descrição do Dispositivo e Mercado-Alvo

Este dispositivo é especificamente um display de cátodo comum multiplexado com um ponto decimal à direita. O design multiplex reduz o número de pinos de acionamento necessários, simplificando o circuito de interface. O seu mercado-alvo inclui um amplo espetro de equipamentos eletrónicos comuns onde é necessária uma indicação numérica fiável. Isto abrange equipamentos de automação de escritório, dispositivos de comunicação, painéis de controlo industrial, instrumentação, eletrodomésticos e eletrónica de consumo. O design prioriza a clareza, a fiabilidade e a facilidade de integração.

2. Parâmetros Técnicos e Interpretação Objetiva

Esta secção fornece uma análise objetiva e detalhada das características elétricas, óticas e térmicas do display LTC-7500KG, baseada exclusivamente nos dados fornecidos na folha de especificações.

2.1 Classificações Absolutas Máximas

As classificações absolutas máximas definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente no dispositivo. Estas não são condições de operação.

• Dissipação de Potência por Segmento:70 mW. Esta é a potência máxima que pode ser dissipada com segurança por um único segmento LED sem risco de sobreaquecimento.
• Corrente Direta de Pico por Segmento:60 mA. Esta corrente é permitida apenas em condições pulsadas com um ciclo de trabalho de 1/10 e uma largura de pulso de 0,1 ms. É utilizada para alcançar um brilho instantâneo muito elevado, não para operação contínua.
• Corrente Direta Contínua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corrente é reduzida 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 permitida seria aproximadamente 25 mA - (0,28 mA/°C * 60°C) = 8,2 mA.
• Intervalo de Temperatura de Operação e Armazenamento:-35°C a +105°C. O dispositivo pode ser armazenado ou operado dentro desta gama completa.
• Condição de Soldadura:O dispositivo pode suportar soldadura por onda ou reflow onde a temperatura da solda num ponto 1/16 de polegada (≈1,6mm) abaixo do plano de assentamento não exceda 260°C durante 3 segundos. A temperatura do próprio corpo do componente não deve exceder a classificação de temperatura máxima durante a montagem.

2.2 Características Elétricas e Óticas

Estes parâmetros são medidos em condições de teste padrão (Ta=25°C) e representam o desempenho típico.

• Intensidade Luminosa Média (I_V):Este é o parâmetro de brilho chave. A uma corrente direta (I_F) de 1 mA, a intensidade é tipicamente 1050 µcd (microcandela), com um mínimo de 500 µcd. A 10 mA, a intensidade típica aumenta significativamente para 11550 µcd. Os projetistas devem selecionar a corrente de acionamento com base no brilho necessário e nas considerações térmicas.
• Comprimento de Onda de Emissão de Pico (λ_p):571 nm (típico). Este é o comprimento de onda no qual a intensidade da luz emitida é mais elevada.
• Largura a Meia Altura da Linha Espectral (Δλ):15 nm (típico). Isto indica a pureza espectral; um valor menor significa uma luz mais monocromática.
• Comprimento de Onda Dominante (λ_d):572 nm (típico). Este é o comprimento de onda percebido pelo olho humano, definindo a cor verde.
• Tensão Direta por Chip (V_F):2,6 V (típico), com um mínimo de 2,05 V, a I_F=20 mA. O projeto do circuito deve ter em conta esta queda de tensão e a sua variação de chip para chip.
• Corrente Inversa por Segmento (I_R):Máximo 100 µA a uma tensão inversa (V_R) de 5V. Este parâmetro é apenas para fins de teste; a operação contínua em polarização inversa é proibida.
• Taxa de Correspondência de Intensidade Luminosa:2:1 máximo (para área de luz semelhante). Isto significa que a diferença de brilho entre quaisquer dois segmentos sob a mesma condição de acionamento (I_F=1mA) não deve exceder um fator de dois.
• Interferência (Crosstalk):≤ 2,5%. Isto especifica a quantidade máxima de luz não intencional de um segmento não energizado quando um segmento adjacente está aceso, muitas vezes devido a reflexão ótica interna.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que o dispositivo é "categorizado por intensidade luminosa." Isto implica que existe um sistema de binning, embora códigos de bin específicos não sejam listados no excerto fornecido. Na fabricação de LEDs, o binning é o processo de classificação dos LEDs com base em parâmetros medidos como intensidade luminosa (brilho), tensão direta (V_F), e comprimento de onda dominante (cor).

• Binning por Intensidade Luminosa:Os LEDs são agrupados em bins com base na sua saída de luz a uma corrente de teste padrão. Isto garante consistência no brilho entre múltiplos displays utilizados no mesmo produto. A taxa de correspondência de intensidade de 2:1 da folha de dados é uma garantia de desempenho que depende deste binning.
• Binning por Tensão Direta:Os LEDs também podem ser classificados pela sua V_F. Utilizar LEDs do mesmo bin de V_F num circuito multiplexado ou acionado em paralelo ajuda a garantir uma distribuição uniforme da corrente e um brilho consistente.
• Binning por Comprimento de Onda/Cor:Para LEDs coloridos como este tipo verde AlInGaP, o binning por comprimento de onda dominante (λ_d) garante um matiz consistente. A nota de precaução que recomenda o uso de "display LED do mesmo BIN" para montagens com múltiplas unidades aborda diretamente a necessidade de evitar "problemas de desigualdade de matiz."

Os projetistas devem consultar o fabricante para obter informações específicas sobre códigos de bin ao encomendar para aplicações que exijam uma correspondência rigorosa de cor ou brilho.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora o excerto do PDF fornecido faça referência a "Curvas Típicas de Características Elétricas / Óticas" na página 7/10, os gráficos específicos não estão incluídos no conteúdo textual. Tipicamente, tais curvas para um display LED incluiriam:

• Intensidade Luminosa Relativa vs. Corrente Direta (Curva I-V):Este gráfico mostraria como a saída de luz aumenta com a corrente de acionamento. É tipicamente não linear, com a eficiência muitas vezes a diminuir a correntes muito elevadas.
• Tensão Direta vs. Corrente Direta:Isto mostra a característica I-V do díodo, crucial para projetar o circuito limitador de corrente.
• Intensidade Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demonstra como a saída de luz diminui à medida que a temperatura da junção aumenta. É crítica para projetar sistemas que operam numa ampla gama de temperaturas.
• Distribuição Espectral:Um gráfico que traça a intensidade da luz em função do comprimento de onda, mostrando o pico em ~571nm e a largura espectral.

Estas curvas são essenciais para compreender o comportamento do dispositivo em condições não padrão e para otimizar o circuito de acionamento para desempenho, eficiência e longevidade.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

5.1 Dimensões e Desenho da Embalagem

O LTC-7500KG é um pacote dual-in-line de 30 pinos. As dimensões-chave do desenho incluem:

• Largura total do pacote: Aproximadamente 45,72 mm.
• Altura do dígito: 18,4 mm (0,72 polegadas).
• Espaçamento entre pinos (pitch): 2,54 mm (0,1 polegadas), um pitch DIP padrão.
• Espaçamento entre filas: 10,16 mm (2,54 mm * 4).
• Diâmetro do pino: 0,45 mm. O diâmetro recomendado do orifício na PCB é de 0,9 mm para permitir uma inserção e soldadura fáceis.

As tolerâncias para a maioria das dimensões são de ±0,25 mm. Notas específicas abordam variações de fabrico permitidas, como desvio da ponta do pino (±0,4 mm), material estranho nos segmentos, contaminação por tinta, bolhas e curvatura do refletor.

5.2 Ligação dos Pinos e Identificação de Polaridade

O dispositivo utiliza uma configuração de cátodo comum multiplexado. Existem três pinos de cátodo comum, um para cada dígito (Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3). Os ânodos para cada segmento (A-G e DP) para os três dígitos são trazidos para pinos individuais. Esta estrutura permite que o microcontrolador ilumine um dígito de cada vez, colocando o seu cátodo comum em nível baixo (terra) enquanto aplica um sinal alto aos ânodos dos segmentos desejados. Ao percorrer os dígitos rapidamente (multiplexagem), os três dígitos parecem estar continuamente acesos. A tabela de pinagem fornece o mapeamento específico para todos os 30 pinos. O Pino 1 é identificado no desenho, estabelecendo a orientação.

6. Diretrizes de Soldadura e Montagem

A manipulação e montagem adequadas são críticas para a fiabilidade.

• Soldadura:O dispositivo pode suportar uma temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos num ponto 1,6mm abaixo do plano de assentamento. Devem ser utilizados perfis de reflow ou soldadura por onda sem chumbo padrão compatíveis com este requisito.
• Tensão Mecânica:Evite utilizar ferramentas ou métodos de montagem inadequados que apliquem força anormal ao corpo do display, pois isto pode causar danos físicos.
• Aplicação de Película Decorativa:Se uma película decorativa for aplicada na frente, ela utiliza adesivo sensível à pressão. Não é recomendado deixar este lado da película em contacto próximo com um painel frontal/tampa, pois a força externa pode fazer com que a película se desloque.

7. Condições de Armazenamento

Para evitar degradação, especialmente a oxidação dos pinos, os displays LED devem ser armazenados na sua embalagem original sob as seguintes condições:

• Temperatura:5°C a 30°C.
• Humidade Relativa:Abaixo de 60% RH.

O armazenamento fora destas especificações pode comprometer a soldabilidade e o desempenho a longo prazo.

8. Recomendações de Aplicação e Considerações de Projeto

Com base na secção "Precauções", várias diretrizes críticas de projeto e aplicação devem ser seguidas.

8.1 Projeto do Circuito

• Método de Acionamento:É fortemente recomendado o acionamento por corrente constante em vez do acionamento por tensão constante. Isto garante uma intensidade luminosa consistente, independentemente das variações na tensão direta (V_F) de chips LED individuais.
• Limitação de Corrente:O circuito deve ser projetado para fornecer a corrente de acionamento pretendida em toda a gama possível de V_F(2,05V a 2,6V típico).
• Corrente de Operação Segura:A corrente de acionamento contínua escolhida deve ser reduzida com base na temperatura ambiente máxima esperada na aplicação, utilizando o fator de redução de 0,28 mA/°C a partir de 25°C.
• Proteção:O circuito de acionamento deve incluir proteção contra tensões inversas e picos de tensão transitórios durante a ligação ou desligamento da alimentação. A polarização inversa pode causar migração de metal, aumentando a corrente de fuga ou causando curtos-circuitos.

8.2 Gestão Térmica e Ambiental

• Gestão Térmica:Exceder a corrente ou temperatura de operação recomendada levará a uma degradação severa da saída de luz ou a uma falha prematura. Ventilação adequada ou dissipação de calor podem ser necessárias em ambientes de alta temperatura.
• Condensação:Evite mudanças rápidas na temperatura ambiente, especialmente em ambientes de alta humidade, pois isto pode causar a formação de condensação no display, potencialmente levando a problemas elétricos ou óticos.

8.3 Testes e Correspondência

• Testes Mecânicos:Se o produto final que incorpora este display tiver de passar por testes de queda ou vibração, as condições de teste devem ser partilhadas com o fornecedor para avaliação e recomendações antes da finalização do projeto.
• Correspondência de Displays:Para aplicações que utilizam dois ou mais displays num conjunto (por exemplo, um painel com múltiplos dígitos), recomenda-se a utilização de displays do mesmo lote de fabrico (bin) para evitar diferenças notáveis no brilho ou matiz.

9. Comparação e Diferenciação Técnica

Embora uma comparação direta com outros modelos não seja fornecida na folha de dados, os principais diferenciadores do LTC-7500KG podem ser inferidos a partir das suas especificações:

• Tecnologia:O uso de AlInGaP em substrato de GaAs para luz verde oferece alta eficiência e boa estabilidade térmica em comparação com tecnologias mais antigas.
• Embalagem:A altura do dígito de 0,72 polegadas num pacote DIP de 30 pinos padrão oferece um equilíbrio entre tamanho e legibilidade, encaixando-se bem em muitos fatores de forma de produtos existentes.
• Desempenho Ótico:A combinação de alto brilho típico (11550 µcd @10mA), alto contraste (face preta/segmentos brancos) e amplo ângulo de visão é um pacote forte para interfaces de utilizador.
• Conformidade:A embalagem sem chumbo e em conformidade com a RoHS atende às regulamentações ambientais modernas.

10. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

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

R: Não. A tensão direta típica é de 2,6V, e é sempre necessário um resistor limitador de corrente em série para definir a corrente correta. Acioná-lo diretamente a partir de um pino de 5V provavelmente excederia a corrente máxima absoluta e destruiria o LED.

P: Por que a corrente de pico (60mA) é tão mais elevada do que a corrente contínua (25mA)?

R: Os LEDs podem suportar pulsos curtos de alta corrente porque o calor gerado não tem tempo para elevar a temperatura da junção a um nível perigoso. O ciclo de trabalho de 1/10 e a largura de pulso de 0,1ms garantem que a potência média permaneça dentro de limites seguros. Isto é utilizado para aplicações que requerem um brilho de pico muito elevado.

P: O que significa "cátodo comum" para o meu circuito de acionamento?

R: Num display de cátodo comum, todos os cátodos (lados negativos) dos LEDs de um dígito estão ligados em comum. Para acender um segmento, aplica-se uma tensão positiva (através de um resistor) ao seu ânodo e liga-se o cátodo comum do dígito correspondente à terra (GND). Isto é o oposto de um display de ânodo comum.

P: Como consigo um brilho uniforme em todos os três dígitos?

R: Utilize multiplexagem. Ligue apenas um dígito de cada vez, ativando o seu cátodo comum. Ilumine os segmentos desejados nesse dígito. Percorra os três dígitos rapidamente (por exemplo, a 100Hz ou mais rápido). A persistência da visão faz com que todos os dígitos pareçam estar acesos de forma estável. Certifique-se de que a corrente de pico durante o breve tempo de ligação de cada dígito fornece o brilho médio desejado.

11. Exemplo de Aplicação Prática

Cenário: Projetar um display de temporizador digital.

Um projetista está a criar um temporizador de contagem decrescente que exibe minutos e segundos (MM:SS). Eles precisariam de duas unidades LTC-7500KG. O microcontrolador (por exemplo, um ARM Cortex-M ou PIC) teria 6 linhas de controlo de cátodo comum (uma por dígito) e 8 linhas de controlo de segmento (7 segmentos + ponto decimal). O firmware implementaria uma rotina de multiplexagem. A corrente de acionamento seria definida através de resistores limitadores de corrente ou, preferencialmente, de um CI de acionamento de corrente constante. O valor da corrente seria escolhido com base no brilho necessário e na temperatura ambiente máxima dentro do invólucro do temporizador. Para garantir consistência visual, o projetista especificaria ao fornecedor que ambos os displays devem ser do mesmo bin de intensidade e comprimento de onda.

12. Introdução ao Princípio de Operação

O LTC-7500KG opera com base no princípio da eletroluminescência numa junção p-n de semicondutor. Quando uma tensão direta que excede o limiar do díodo é aplicada, os eletrões da camada n de AlInGaP recombinam-se com as lacunas da camada p, libertando energia na forma de fotões (luz). A composição específica do semicondutor AlInGaP determina o comprimento de onda (cor) da luz emitida, neste caso, verde (~572 nm). Cada dígito é composto por sete segmentos LED em forma de barra (A a G) e um ponto decimal (DP). Ao energizar seletivamente estes segmentos, pode ser formado qualquer dígito numérico de 0 a 9. O esquema de multiplexagem partilha eletronicamente as linhas de acionamento de segmentos entre todos os dígitos, reduzindo significativamente o número necessário de pinos de I/O do microcontrolador.

13. Tendências Tecnológicas

A tecnologia de display LED continua a evoluir. Embora o LTC-7500KG utilize a tecnologia AlInGaP madura e fiável, as tendências mais amplas da indústria incluem:

• Maior Eficiência:A investigação contínua em ciência dos materiais visa melhorar os lúmens por watt (eficácia) de todas as cores de LED, reduzindo o consumo de energia para a mesma saída de luz.
• Miniaturização:Existe uma tendência para pitches de pixel mais pequenos e displays de maior densidade, embora para aplicações de dígitos grandes como esta, a legibilidade permaneça primordial.
• Integração:Alguns displays modernos integram os CIs de acionamento diretamente no pacote do módulo, simplificando o circuito externo. O LTC-7500KG representa uma abordagem tradicional e discreta que oferece a máxima flexibilidade de projeto.
• Opções de Cor:Embora este seja um display monocromático verde, existe uma ampla disponibilidade de displays de sete segmentos noutras cores (vermelho, amarelo, azul, branco) utilizando diferentes materiais semicondutores como o InGaN para azul/branco.

O LTC-7500KG ocupa um nicho bem estabelecido para aplicações que requerem indicação numérica robusta, altamente legível e fiável, sem o custo e a complexidade de um display gráfico completo.