Folha de Dados do Display LED LTS-547AKS - Altura do Dígito 0,52 Polegadas - Cor Amarela - Tensão Direta 2,6V - Documento Técnico em Português

1. Visão Geral do Produto

O LTS-547AKS é um módulo de display numérico de alto desempenho e um único dígito, projetado para aplicações que requerem leituras numéricas claras, brilhantes e confiáveis. Sua função principal é representar visualmente um único dígito decimal (0-9) juntamente com um ponto decimal. O dispositivo é construído utilizando a tecnologia avançada de semicondutor AS-AlInGaP (Fosfeto de Alumínio, Índio e Gálio), especificamente projetada para emitir uma luz amarela brilhante. Este sistema de material, cultivado sobre um substrato de GaAs (Arseneto de Gálio), é conhecido por sua alta eficiência e excelente pureza de cor no espectro amarelo-alaranjado. O display apresenta uma aparência distinta com uma placa frontal cinza e segmentos brancos, o que aumenta o contraste e a legibilidade sob várias condições de iluminação. Ele é categorizado por intensidade luminosa, garantindo consistência no brilho entre lotes de produção.

1.1 Vantagens Principais e Mercado-Alvo

O LTS-547AKS oferece várias vantagens-chave que o tornam adequado para uma ampla gama de aplicações industriais, comerciais e de consumo. Seu baixo requisito de energia é um benefício significativo, permitindo a integração em sistemas alimentados por bateria ou energeticamente eficientes. O alto brilho e a alta taxa de contraste garantem excelente visibilidade mesmo em ambientes bem iluminados. Um amplo ângulo de visão proporciona flexibilidade na montagem e posicionamento do usuário. A confiabilidade de estado sólido da tecnologia LED se traduz em longa vida operacional, resistência a choques e manutenção mínima em comparação com tecnologias de display mais antigas, como displays incandescentes ou fluorescentes a vácuo. O dispositivo também é oferecido em um pacote sem chumbo, em conformidade com regulamentações ambientais modernas, como a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas). Os mercados-alvo típicos incluem painéis de instrumentação, equipamentos de teste e medição, controles industriais, dispositivos médicos, eletrodomésticos e displays de painel automotivo onde um único indicador numérico claro é necessário.

2. Interpretação Profunda e Objetiva dos Parâmetros Técnicos

Esta seção fornece uma análise objetiva e detalhada dos principais parâmetros elétricos e ópticos especificados na folha de dados. Compreender estes parâmetros é crucial para o projeto adequado do circuito e para garantir o desempenho ideal do display.

2.1 Características Fotométricas e Ópticas

A principal característica óptica é aIntensidade Luminosa Média (Iv). Medida a uma corrente direta (IF) de 1 mA, o valor típico é de 1400 µcd (microcandelas), com um valor mínimo especificado de 500 µcd. Este parâmetro define o brilho percebido de cada segmento iluminado. ATaxa de Compatibilidade de Intensidade Luminosa (IV-m)é especificada como um máximo de 2:1. Esta razão indica a variação máxima permitida no brilho entre os segmentos mais brilhantes e mais fracos dentro de um único dispositivo, garantindo uma aparência uniforme quando todos os segmentos estão acesos. As características de cor são definidas pelo comprimento de onda. OComprimento de Onda de Emissão de Pico (λp)é tipicamente 588 nm (nanômetros) em IF=20mA. OComprimento de Onda Dominante (λd), que se correlaciona mais de perto com a cor percebida, tem uma faixa de 584 nm a 594 nm. ALargura de Meia Altura Espectral (Δλ)é tipicamente 15 nm, descrevendo a pureza espectral da luz amarela emitida.

2.2 Parâmetros Elétricos

O principal parâmetro elétrico é aTensão Direta (VF)por segmento. A uma corrente direta de 20 mA, a VF típica é de 2,6 Volts, com um mínimo de 2,05 Volts. Esta é a queda de tensão através do LED quando ele está conduzindo corrente e emitindo luz. Os projetistas devem garantir que o circuito de acionamento possa fornecer esta tensão. ACorrente Reversa (IR)é especificada como um máximo de 10 µA a uma tensão reversa (VR) de 5V, indicando a corrente de fuga muito pequena quando o LED está polarizado reversamente. Exceder a Classificação Absoluta Máxima para tensão reversa (5V) pode danificar o dispositivo.

2.3 Classificações Absolutas Máximas e Considerações Térmicas

Estas classificações definem os limites além dos quais pode ocorrer dano permanente ao dispositivo. Elas não são para operação normal. ACorrente Direta Contínuapor segmento é de 25 mA a 25°C. Um fator de derating de 0,33 mA/°C é fornecido, significando que a corrente contínua máxima permitida diminui à medida que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C. Por exemplo, a 85°C, a corrente máxima seria aproximadamente 25 mA - (0,33 mA/°C * 60°C) = 5,2 mA. ACorrente Direta de Picoé de 60 mA, mas é permitida apenas sob condições pulsadas (1 kHz, ciclo de trabalho de 25%). ADissipação de Potênciapor segmento é de 70 mW. A faixa de temperatura de operação e armazenamento é especificada de -35°C a +85°C, definindo as condições ambientais que o dispositivo pode suportar.

3. Explicação do Sistema de Binning

A folha de dados indica que o produto écategorizado por intensidade luminosa. Isto se refere a um processo de binning ou classificação realizado durante a fabricação. Devido a variações inerentes no crescimento epitaxial do semicondutor e no processamento da pastilha, LEDs do mesmo lote de produção podem ter pequenas diferenças em parâmetros-chave como intensidade luminosa e tensão direta. Para garantir consistência para o usuário final, os fabricantes testam cada dispositivo e os classificam em diferentes "bins" ou categorias com base no desempenho medido. O LTS-547AKS é classificado especificamente por intensidade luminosa (Iv), o que significa que os clientes podem selecionar dispositivos de uma faixa de intensidade específica (bin) para garantir brilho uniforme em todos os dígitos em uma aplicação de display multi-dígito. A folha de dados fornece os valores mínimo (500 µcd) e típico (1400 µcd), mas códigos de bin específicos e suas faixas de intensidade correspondentes seriam tipicamente detalhados em um documento de binning separado ou disponíveis mediante solicitação.

4. Análise das Curvas de Desempenho

Embora os gráficos específicos não estejam detalhados no texto fornecido, as curvas de desempenho típicas para tal dispositivo forneceriam informações valiosas para o projeto. Essas curvas representam graficamente a relação entre os parâmetros-chave.

4.1 Corrente Direta vs. Tensão Direta (Curva I-V)

Esta curva mostra a relação não linear entre a corrente que flui através do LED e a tensão através dele. Ela demonstra a tensão de "ligação" (cerca de 2,0-2,1V para AlInGaP) e como a tensão direta aumenta ligeiramente com a corrente. Esta informação é crítica para projetar circuitos limitadores de corrente, seja usando resistores simples ou drivers de corrente constante.

4.2 Intensidade Luminosa vs. Corrente Direta

Este gráfico ilustra como a saída de luz (em µcd ou mcd) aumenta com a corrente direta. Geralmente é linear em uma faixa, mas pode saturar em correntes muito altas. Isso ajuda os projetistas a escolher uma corrente de operação que forneça o brilho necessário sem exceder os limites de dissipação de potência ou acelerar a depreciação do lúmen.

4.3 Características de Temperatura

Curvas mostrando a variação da tensão direta e da intensidade luminosa com a temperatura ambiente (Ta) ou temperatura de junção (Tj) são essenciais. Tipicamente, a tensão direta diminui com o aumento da temperatura (coeficiente de temperatura negativo), enquanto a intensidade luminosa também diminui à medida que a temperatura sobe. Compreender essas tendências é vital para aplicações sujeitas a grandes variações de temperatura para garantir desempenho estável.

5. Informações Mecânicas e de Embalagem

O LTS-547AKS tem uma altura de dígito de 0,52 polegadas (13,2 mm). As dimensões da embalagem são fornecidas em um desenho com todas as medidas em milímetros e uma tolerância padrão de ±0,25 mm, salvo indicação em contrário. Este desenho é crucial para o layout da PCB (Placa de Circuito Impresso), garantindo que a pegada e os padrões de furos sejam projetados corretamente. O dispositivo possui 10 pinos em uma configuração de pacote dual-in-line.

5.1 Conexão dos Pinos e Circuito Interno

A pinagem é a seguinte: Pino 1: Ânodo E, Pino 2: Ânodo D, Pino 3: Cátodo Comum, Pino 4: Ânodo C, Pino 5: Ânodo D.P. (Ponto Decimal), Pino 6: Ânodo B, Pino 7: Ânodo A, Pino 8: Cátodo Comum, Pino 9: Ânodo F, Pino 10: Ânodo G. O dispositivo usa uma configuração decátodo comum. Isso significa que os cátodos (terminais negativos) de todos os segmentos LED (A-G e DP) são conectados internamente e trazidos para dois pinos (3 e 8, que estão conectados). Para iluminar um segmento específico, seu pino de ânodo correspondente deve ser levado a uma tensão positiva (através de um resistor limitador de corrente ou driver) enquanto o(s) pino(s) de cátodo comum são conectados ao terra. O diagrama do circuito interno mostraria esta conexão de cátodo comum para todos os segmentos.

6. Diretrizes de Soldagem e Montagem

A folha de dados especifica um parâmetro crítico de soldagem: atemperatura máxima permitida de solda é de 260°C, e esta temperatura só pode ser aplicada por no máximo3 segundos. Esta medição é feita em um ponto 1,6 mm (1/16 polegada) abaixo do plano de assentamento do componente na PCB. Esta diretriz é essencial para processos de soldagem por onda ou soldagem por refluxo. Exceder esses limites de tempo/temperatura pode causar danos térmicos aos chips LED, ao encapsulante epóxi ou às ligações internas dos fios, levando a falhas imediatas ou redução da confiabilidade a longo prazo. Recomenda-se seguir as diretrizes padrão IPC para montagem de LEDs. Para armazenamento, a faixa especificada é de -35°C a +85°C em ambiente seco para evitar a absorção de umidade, que pode causar "popcorning" durante a soldagem por refluxo.

7. Sugestões de Aplicação

7.1 Cenários de Aplicação Típicos

O LTS-547AKS é ideal para qualquer dispositivo que requeira um único display numérico altamente legível. Aplicações comuns incluem: multímetros digitais e alicates-amperímetros, contadores de frequência, fontes de alimentação de bancada, temporizadores e contadores de processo, equipamentos de monitoramento médico (ex.: displays de parâmetro único), eletrodomésticos (micro-ondas, fornos, cafeteiras), medidores automotivos do mercado de reposição (tensão, temperatura) e indicadores de painéis de controle industrial.

7.2 Considerações de Projeto

• Limitação de Corrente:LEDs são dispositivos acionados por corrente. Um resistor limitador de corrente deve ser conectado em série com cada ânodo (ou um driver de corrente constante usado) para definir a corrente direta para o valor desejado (ex.: 10-20 mA para brilho total). O valor do resistor é calculado usando R = (Vcc - Vf) / If, onde Vcc é a tensão de alimentação, Vf é a tensão direta do LED e If é a corrente direta desejada.
• Multiplexação:Para acionar múltiplos dígitos, uma técnica de multiplexação é frequentemente usada, onde segmentos do mesmo tipo entre dígitos são conectados juntos, e o cátodo comum de cada dígito é ligado sequencialmente em alta frequência. Isso economiza pinos de I/O em um microcontrolador.
• Ângulo de Visão:O amplo ângulo de visão permite montagem flexível, mas para legibilidade ideal, considere a linha de visão principal do usuário em relação à superfície do display.
• Proteção contra ESD:Embora não explicitamente declarado, LEDs AlInGaP podem ser sensíveis à descarga eletrostática (ESD). Precauções padrão de manuseio de ESD devem ser observadas durante a montagem.

8. Comparação Técnica

Comparado a outras tecnologias de display de um dígito, o LTS-547AKS (AlInGaP Amarelo) oferece vantagens distintas. Em relação aos mais antigosLEDs vermelhos GaAsP ou GaP, o AlInGaP fornece brilho e eficiência significativamente maiores para cores no espectro amarelo-alaranjado-vermelho. Comparado aosLCDs de 7 segmentos, oferece visibilidade superior em condições de pouca luz, uma faixa de temperatura de operação mais ampla e não requer luz de fundo. Em relação aosdisplays fluorescentes a vácuo (VFDs), é mais robusto, tem uma tensão de operação mais baixa e consome menos energia, embora os VFDs possam oferecer uma cor diferente (frequentemente azul-esverdeada) e um ângulo de visão muito amplo. A escolha do amarelo é frequentemente selecionada por sua alta eficácia luminosa e sua aparência clara e chamativa, que é diferente dos displays vermelhos ou verdes comuns.

9. Perguntas Frequentes (Baseadas em Parâmetros Técnicos)

P1: Qual é o propósito dos dois pinos de cátodo comum (3 e 8)?

R1: Eles estão conectados internamente. Ter dois pinos proporciona simetria mecânica, melhor distribuição de corrente e dissipação de calor aprimorada do lado do cátodo dos chips LED. Em um layout de PCB, ambos devem ser conectados ao terra.

P2: Posso acionar este display diretamente a partir de um pino de microcontrolador de 5V?

R2: Não, não diretamente. A tensão direta típica é de 2,6V, e um pino de microcontrolador que emite 5V causaria corrente excessiva, destruindo o segmento LED. Você deve usar um resistor limitador de corrente em série. Para uma alimentação de 5V e uma corrente alvo de 20 mA, o valor do resistor seria aproximadamente (5V - 2,6V) / 0,02A = 120 Ohms. Um valor ligeiramente maior (ex.: 150 Ohms) é frequentemente usado por segurança e longevidade.

P3: O que significa "categorizado por intensidade luminosa" para o meu projeto?

R3: Significa que você pode encomendar dispositivos de um bin de brilho específico. Se você está construindo um produto com várias unidades ou um display multi-dígito, especificar o mesmo código de bin para todos os seus displays garante que todos terão brilho muito semelhante, resultando em uma aparência uniforme e profissional. Se você misturar bins, alguns dígitos podem parecer visivelmente mais brilhantes ou mais fracos que outros.

P4: Como interpreto o fator de derating para corrente direta?

R4: O fator de derating de 0,33 mA/°C significa que para cada grau Celsius que a temperatura ambiente sobe acima de 25°C, você deve reduzir a corrente direta contínua máxima em 0,33 mA. Isso é necessário para evitar que a temperatura de junção do LED exceda seu limite seguro, o que reduziria drasticamente sua vida útil. Em ambientes de alta temperatura, você pode precisar operar o display em uma corrente mais baixa para manter a confiabilidade.

10. Caso Prático de Projeto

Cenário:Projetando um voltímetro digital simples alimentado por bateria para exibir 0-9,9V.

Implementação:Use um microcontrolador com um conversor analógico-digital (ADC) para medir a tensão. O microcontrolador precisará de pelo menos 8 pinos de I/O para acionar os 7 segmentos e o ponto decimal do LTS-547AKS. Um resistor limitador de corrente (ex.: 180-220 Ohms para um sistema de 3,3V-5V) é necessário em cada linha de ânodo. Os dois pinos de cátodo comum são conectados ao terra. O firmware do microcontrolador lerá o valor do ADC, o converterá em um número decimal e acenderá os segmentos correspondentes definindo os pinos de ânodo apropriados como alto. Para exibir uma casa decimal (o "9" em 9,9), um segundo dígito seria necessário, e a multiplexação seria empregada para acionar ambos os dígitos a partir das mesmas 8 linhas de segmento, usando pinos de I/O separados para controlar o cátodo comum de cada dígito.

11. Introdução ao Princípio de Operação

O LTS-547AKS opera no princípio daeletroluminescênciaem um diodo semicondutor. O núcleo de cada segmento é um pequeno chip feito de camadas de AlInGaP cultivadas sobre um substrato de GaAs. Esta estrutura forma uma junção p-n. Quando uma tensão direta que excede o potencial interno da junção (aproximadamente 2,0-2,1V) é aplicada, elétrons da região tipo n e lacunas da região tipo p são injetados através da junção. Quando esses portadores de carga se recombinam na região ativa do semicondutor, a energia é liberada na forma de fótons (luz). A composição específica da liga AlInGaP determina a energia da banda proibida do semicondutor, que por sua vez dita o comprimento de onda (cor) da luz emitida—neste caso, amarela (~588 nm). A face cinza e os segmentos brancos atuam como um difusor e um realçador de contraste, respectivamente, moldando e direcionando a luz para legibilidade ideal.

12. Tendências Tecnológicas

O desenvolvimento de tecnologias de display está em andamento. Para displays numéricos LED discretos como o LTS-547AKS, as tendências se concentram em várias áreas.Aumento da Eficiência:A pesquisa contínua em ciência dos materiais visa melhorar a eficiência quântica interna (IQE) e a eficiência de extração de luz do AlInGaP e outros semicondutores compostos, produzindo displays mais brilhantes com correntes mais baixas, o que é crítico para dispositivos portáteis.Miniaturização:Embora 0,52 polegadas seja um tamanho padrão, há demanda tanto por dígitos menores para dispositivos compactos quanto por dígitos maiores e mais brilhantes para visualização a longa distância.Integração:Há uma tendência para displays com drivers integrados (I2C, SPI) ou mesmo microcontroladores, simplificando a interface para o projetista do sistema.Opções de Cor:Embora o amarelo seja altamente eficiente, os avanços em LEDs azuis InGaN e conversão por fósforo tornaram displays RGB de cor total e displays brancos mais acessíveis, embora frequentemente em um ponto de custo/desempenho diferente. As vantagens centrais dos LEDs—confiabilidade, longevidade e robustez de estado sólido—garantem que eles permaneçam uma escolha dominante para muitas aplicações de display numérico onde esses atributos são primordiais.