Hoja de Datos del Display LED de 7 Segmentos LTC-2723JF - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Color Naranja Amarillento - Voltaje Directo 2.6V - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2723JF es un módulo de display alfanumérico de 7 segmentos y 4 dígitos de alto rendimiento. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas y alfanuméricas limitadas, claras y brillantes, en una amplia gama de equipos electrónicos. La aplicación principal es en dispositivos que requieren una pantalla numérica compacta y multidígito con excelente visibilidad, como instrumentos de prueba y medición, paneles de control industrial, terminales punto de venta y electrónica de consumo.

El posicionamiento clave del dispositivo radica en su equilibrio entre tamaño, brillo y eficiencia energética. Con una altura de dígito de 0.28 pulgadas (7 mm), ofrece una visualización legible sin ocupar un espacio excesivo en el panel. El uso de la tecnología LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) es una ventaja significativa, ya que proporciona una eficiencia luminosa superior y un color naranja amarillento distintivo y saturado en comparación con tecnologías más antiguas como los LED GaAsP estándar. Esto se traduce en los beneficios principales de alto brillo, excelente contraste y un amplio ángulo de visión, garantizando la legibilidad incluso en entornos muy iluminados o desde ángulos oblicuos.

El mercado objetivo incluye a diseñadores e ingenieros de sistemas embebidos, instrumentación y hardware industrial que requieren una solución de visualización confiable y fácil de conectar. Su diseño de cátodo común multiplexado simplifica el circuito de excitación, reduciendo el número de pines de E/S del microcontrolador y componentes externos requeridos, lo cual es una ventaja crítica para aplicaciones sensibles al costo y con limitaciones de espacio.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. La métrica principal es la Intensidad Luminosa Promedio (I_V), que tiene un valor típico de 600 µcd (microcandelas) cuando se excita con una corriente directa (I_F) de 1 mA por segmento. La especificación proporciona un rango desde un mínimo de 200 µcd hasta un máximo, asegurando un nivel base de brillo. Esta intensidad se mide utilizando un sensor y un filtro calibrados según la función de luminosidad fotópica CIE, que aproxima la sensibilidad espectral del ojo humano.

Las características de color están definidas por parámetros de longitud de onda. La Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p) es típicamente de 611 nm, que se encuentra dentro de la región naranja amarillenta del espectro visible. La Longitud de Onda Dominante (λ_d), una medida de color más relevante perceptualmente, es típicamente de 605 nm. El Ancho Medio Espectral (Δλ) de 17 nm indica una banda de emisión relativamente estrecha, lo que contribuye a la pureza y saturación del color naranja amarillento. La Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m) se especifica como máximo 2:1, lo que significa que la diferencia de brillo entre segmentos no debe exceder un factor de dos, asegurando una apariencia uniforme en toda la pantalla.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Las características eléctricas son cruciales para el diseño del circuito. El Voltaje Directo por Segmento (V_F) es típicamente de 2.6V a una corriente de prueba estándar de 20 mA. El mínimo se indica como 2.05V. Este parámetro es esencial para calcular los valores de las resistencias limitadoras de corriente y los requisitos de la fuente de alimentación. La Corriente Inversa por Segmento (I_R) es un máximo de 100 µA a un Voltaje Inverso (V_R) de 5V, lo que indica las características de fuga del dispositivo en estado apagado.

Los Valores Absolutos Máximos definen los límites operativos. La Corriente Directa Continua por Segmento está clasificada en 25 mA, pero debe desclasificarse linealmente por encima de 25°C a una tasa de 0.33 mA/°C. Para operación pulsada, se permite una Corriente Directa Pico de 60 mA bajo condiciones específicas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). La Disipación de Potencia Máxima por Segmento es de 70 mW. El dispositivo está clasificado para un Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento de -35°C a +85°C, lo que lo hace adecuado para aplicaciones industriales y en entornos extendidos. La clasificación de temperatura de soldadura especifica que el dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento, información crítica para los procesos de montaje de PCB.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto indica un proceso de clasificación en producción donde las unidades se ordenan según su salida de luz medida en una condición de prueba estándar (probablemente I_F=1mA). Aunque los códigos de clasificación específicos no se detallan en este extracto, dicho sistema permite a los compradores seleccionar componentes con niveles de brillo mínimo garantizados, asegurando la consistencia en la apariencia visual de los productos finales, especialmente cuando se utilizan múltiples displays en paralelo. Esta categorización es una característica clave de control de calidad y diferenciación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye una sección para "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Aunque las curvas específicas no se representan en el texto proporcionado, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I_F-V_F):Esta relación no lineal muestra cómo el voltaje aumenta con la corriente. Es vital para diseñar el circuito de excitación y asegurar que el LED opere dentro de su región segura y eficiente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I_V-I_F):Esta curva demuestra la dependencia de la salida de luz con la corriente de excitación. Generalmente es lineal en un rango pero se satura a corrientes más altas. Esto informa las decisiones sobre cómo excitar el display para lograr un equilibrio óptimo entre brillo, consumo de energía y longevidad.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Comprender esta desclasificación es crítico para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambientales.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor del pico de 611 nm, ilustrando la pureza del color.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo viene en un paquete estándar de display LED. La sección "Dimensiones del Paquete" proporciona el dibujo del contorno mecánico, aunque las dimensiones específicas en milímetros no se enumeran en el extracto de texto. La nota especifica que todas las dimensiones están en milímetros con tolerancias de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Este dibujo es esencial para el diseño de la huella en la PCB, asegurando que el corte en el panel frontal tenga el tamaño correcto y que los pines se alineen con las almohadillas de la PCB.

El paquete presenta una apariencia de "cara gris y segmentos blancos", lo que mejora el contraste al reducir los reflejos de las áreas no iluminadas (la cara) mientras proporciona una superficie limpia y difusora para los segmentos iluminados. El punto decimal a la derecha está integrado en el paquete. La polaridad está claramente definida por la asignación de pines y la arquitectura de cátodo común.

6. Conexión de Pines y Circuito Interno

El LTC-2723JF utiliza una configuración decátodo común multiplexado. Este es un aspecto de diseño crítico. El diagrama del circuito interno (referenciado pero no mostrado) revelaría que cada uno de los cuatro dígitos comparte su conexión de cátodo. Los ánodos de los segmentos correspondientes (A, B, C, D, E, F, G, DP) en todos los dígitos están conectados internamente entre sí.

La conexión detallada de pines es la siguiente: El Pin 1 es el Cátodo Común para el Dígito 1, el Pin 8 para el Dígito 4, el Pin 11 para el Dígito 3 y el Pin 14 para el Dígito 2. El Pin 12 es un Cátodo Común especial para los segmentos de dos puntos inferior izquierdo, inferior central e inferior derecho (L1, L2, L3), que probablemente se utilizan para la separación de tiempo (ej. 12:34). Los ánodos de segmento se distribuyen en otros pines (ej. Pin 13 para el Ánodo A y L1, Pin 15 para el Ánodo B y L2, Pin 2 para el Ánodo C y L3, Pin 3 para DP, etc.). Los Pines 4, 9 y 10 están marcados como "Sin Conexión" o "Sin Pin". Esta asignación de pines debe seguirse con precisión para que el esquema de multiplexado funcione correctamente.

7. Pautas de Soldadura y Montaje

La pauta principal de montaje proporcionada es la especificación de temperatura de soldadura: el dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una clasificación estándar para procesos de soldadura por ola o de reflujo. Los diseñadores deben asegurarse de que su perfil de montaje de PCB no exceda este estrés térmico. Para soldadura manual, se debe utilizar un cautín con control de temperatura con un tiempo de contacto mínimo por pin.

Se aplican las precauciones generales de manejo para LEDs: evitar estrés mecánico en la lente de epoxi, proteger contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo y almacenar en ambientes apropiados antiestáticos y controlados de humedad si no se utiliza inmediatamente después de abrir el empaque sellado.

8. Consideraciones de Diseño para Aplicaciones

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

La aplicación más común es la excitación por un microcontrolador. Debido al diseño de cátodo común multiplexado, el microcontrolador debe utilizar una técnica de escaneo. Establece el patrón para un solo dígito en las líneas de ánodo común (segmentos A-G, DP) y luego activa (conduce corriente a tierra) el pin de cátodo común correspondiente para ese dígito. Después de un breve período (ej. 1-5 ms), pasa al siguiente dígito, recorriendo rápidamente los cuatro dígitos. El ojo humano percibe esto como una pantalla continuamente encendida debido a la persistencia de la visión. Este método reduce los pines de E/S requeridos de (7 segmentos + 1 DP) * 4 dígitos = 32 pines a 7 pines de segmento + 4 pines de dígito + 3 pines de dos puntos = 14 pines, un ahorro significativo.

Los componentes externos típicamente incluyen resistencias limitadoras de corriente en serie con cada línea de ánodo de segmento. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V, un V_Ftípico de 2.6V y una I_Fdeseada de 10 mA, la resistencia sería (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios. Dado que el display está multiplexado, la corriente instantánea durante el tiempo activo de cada dígito puede ser mayor para lograr el mismo brillo promedio; por ejemplo, excitar a 40 mA de pico durante un ciclo de trabajo del 25% produce un promedio de 10 mA.

8.2 Notas de Diseño y Mejores Prácticas

• Selección del Driver:Asegúrese de que el microcontrolador o el CI driver dedicado pueda sumiderar suficiente corriente para los pines de cátodo común (la suma de las corrientes de todos los segmentos encendidos en un dígito).
• Tasa de Refresco:Mantenga una tasa de refresco total superior a 60 Hz para evitar parpadeo visible. Con 4 dígitos, el tiempo de escaneo de cada dígito debe ser inferior a ~4 ms.
• Control de Brillo:El brillo se puede controlar fácilmente en software ajustando el ciclo de trabajo del multiplexado o la corriente de excitación pico (dentro de los límites absolutos).
• Secuencia de Encendido:Evite aplicar señales a los ánodos de segmento cuando ningún cátodo esté activo, ya que esto puede causar estados indefinidos y un posible latch-up.
• Ángulo de Visión:Aproveche el amplio ángulo de visión montando el display perpendicularmente a la línea de visión principal esperada del usuario.

9. Comparación Técnica y Ventajas

En comparación con los displays LED rojos GaAsP más antiguos, la tecnología AlInGaP en el LTC-2723JF ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto significa que produce más luz (mayor salida en candelas) para la misma corriente de entrada eléctrica, lo que conduce a un menor consumo de energía para un brillo dado o a un brillo máximo más alto. El color naranja amarillento (605-611 nm) a menudo se percibe subjetivamente como más brillante y llamativo que el rojo estándar, y puede ofrecer un mejor rendimiento en entornos con luz ambiente roja.

En comparación con displays de dígitos más grandes, el tamaño de 0.28 pulgadas ofrece una huella compacta ideal para instrumentos portátiles o de alta densidad. En comparación con las pantallas de cristal líquido (LCD), este display LED ofrece un brillo superior, ángulos de visión más amplios y tiempos de respuesta más rápidos, y no requiere retroiluminación, simplificando el diseño. Su principal desventaja es un mayor consumo de energía que una LCD, especialmente cuando se iluminan múltiples segmentos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cómo calculo el valor correcto de la resistencia limitadora de corriente?

R: Utilice la fórmula R = (V_CC- V_F) / I_F. Utilice el V_Ftípico de la hoja de datos (2.6V) para el cálculo inicial. Elija una I_Fbasada en su brillo deseado, manteniéndose por debajo del máximo continuo de 25 mA. Recuerde que esto es por segmento. Para un diseño multiplexado, la I_Finstantánea será mayor para lograr el mismo brillo promedio.

P: ¿Puedo excitar este display con una corriente constante (no multiplexada)?

R: Técnicamente sí, conectando el cátodo de cada dígito independientemente a tierra y excitando los segmentos directamente. Sin embargo, esto requiere muchos más pines de E/S (32+) y es muy ineficiente en términos de recursos del microcontrolador y consumo de energía. El diseño multiplexado es el caso de uso previsto y óptimo.

P: ¿Cuál es el propósito de la "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa"?

R: Esta relación 2:1 asegura uniformidad visual. Garantiza que ningún segmento dentro de un dispositivo sea más del doble de brillante que cualquier otro segmento cuando se excita bajo las mismas condiciones. Esto evita que algunos dígitos o segmentos aparezcan notablemente más tenues o brillantes, lo que sería visualmente molesto.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación normal dentro de los límites de corriente y temperatura especificados, no se requiere un disipador de calor. La disipación de potencia máxima de 70 mW por segmento es fácilmente manejada por el paquete del dispositivo y las trazas de la PCB en condiciones típicas. Asegure una ventilación adecuada si opera a altas temperaturas ambientales cerca de la clasificación máxima.

11. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una Lectura para Multímetro Digital.El LTC-2723JF es una excelente opción para un display de multímetro de 4 dígitos. El diseño involucraría un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) que mide voltaje, corriente o resistencia. El microcontrolador procesa la lectura y la convierte en los códigos apropiados de 7 segmentos para los cuatro dígitos, manejando la posición del punto decimal según el rango.

El firmware implementa una interrupción de temporizador para gestionar el escaneo de multiplexado. Cuatro pines del microcontrolador se configuran como salidas de drenador abierto o sumidero fuerte conectadas a los cuatro cátodos de dígitos (Pines 1, 14, 11, 8). Otros siete pines se configuran como salidas push-pull conectadas a través de resistencias limitadoras de corriente de 180 ohmios a los ánodos de segmento (A, B, C, D, E, F, G). El ánodo DP (Pin 3) se conectaría a un octavo pin si fuera necesario.

Cada 2.5 ms (para una tasa de refresco total de 100 Hz), se dispara la interrupción del temporizador. El firmware apaga todos los cátodos de dígitos, actualiza las salidas de los ánodos de segmento para mostrar el patrón del siguiente dígito en secuencia y luego activa solo el pin de cátodo de ese dígito. Este proceso se repite continuamente. El color naranja amarillento proporciona un alto contraste contra la cara gris, asegurando la legibilidad en diversas condiciones de iluminación encontradas por un medidor portátil.

12. Principio de Funcionamiento

El principio fundamental es la electroluminiscencia en una unión P-N de semiconductor. El material AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) es un semiconductor de banda prohibida directa. Cuando se polariza directamente (voltaje positivo en el ánodo respecto al cátodo), los electrones de la región tipo N y los huecos de la región tipo P se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, naranja amarillento (~605-611 nm). La cara gris y el material de segmento blanco actúan como un difusor y potenciador de contraste, dando forma y dirigiendo la luz de los pequeños chips LED hacia los segmentos reconocibles.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tecnología LED AlInGaP representa un avance significativo sobre los materiales LED anteriores como el GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio) para colores rojo, naranja y amarillo. Ofrece una eficiencia cuántica interna y una estabilidad térmica muy superiores, lo que significa que más energía eléctrica se convierte en luz y el brillo se mantiene mejor en un amplio rango de temperaturas. Esta tecnología permitió el desarrollo de LEDs de alto brillo y alta eficiencia adecuados para aplicaciones exteriores y automotrices mucho antes de la adopción generalizada de los LEDs blancos de alta potencia.

Si bien las pantallas modernas a menudo utilizan OLED de matriz de puntos o TFT LCD para gráficos completos, el display LED de 7 segmentos sigue siendo muy relevante debido a su extrema simplicidad, robustez, bajo costo y perfecta idoneidad para lecturas puramente numéricas. Su tendencia de desarrollo se centra en aumentar la eficiencia (lúmenes por vatio), mejorar las relaciones de contraste (caras más oscuras, segmentos más brillantes) y ofrecer una mayor variedad de tamaños de paquete y colores dentro de los sistemas de materiales AlInGaP e InGaN (para azul/verde/blanco). La técnica de multiplexado utilizada en dispositivos como el LTC-2723JF es una solución clásica y perdurable al problema de controlar múltiples elementos de visualización con un número limitado de líneas de control.