Hoja de Datos del Display LED LTC-2621JD-04 - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Rojo Hiperintenso (650nm) - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2621JD-04 es un módulo de display compacto y de alto rendimiento de siete segmentos y tres dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Su función principal es proporcionar una salida numérica visual en dispositivos electrónicos. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de tecnología de semiconductores avanzada AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED, que se fabrican sobre un sustrato de GaAs no transparente. Esta combinación da como resultado la emisión característica "Rojo Hiperintenso". El display presenta una cara gris con segmentos blancos, mejorando el contraste y la legibilidad. El mercado objetivo incluye instrumentación industrial, electrónica de consumo, equipos de prueba y medida, y cualquier sistema embebido donde se necesite un display numérico fiable y de bajo consumo.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Altura del Dígito:0.28 pulgadas (7.0 mm), ofreciendo un buen equilibrio entre tamaño y visibilidad.
• Diseño de Segmentos:Segmentos uniformes y continuos para una excelente apariencia y estética de los caracteres.
• Eficiencia Energética:Bajo requerimiento de potencia, haciéndolo adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético.
• Rendimiento Óptico:Alta luminosidad y alto contraste aseguran la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.
• Ángulo de Visión:Amplio ángulo de visión permite leer el display desde posiciones fuera del eje.
• Fiabilidad:Fiabilidad de estado sólido sin partes móviles, lo que conduce a una larga vida operativa.
• Control de Calidad:Los dispositivos se categorizan por intensidad luminosa, asegurando consistencia en el brillo entre lotes de producción.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave del dispositivo según se definen en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Esto limita la potencia continua máxima que puede disiparse como calor en un solo segmento.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA máximo, pero solo bajo condiciones de pulso específicas: ciclo de trabajo 1/10 y ancho de pulso de 0.1 ms. Esta especificación es para multiplexación o pulsos de alta luminosidad de corta duración.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a una tasa de 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V máximo. Exceder este valor puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +85°C. El dispositivo está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esto es crítico para procesos de soldadura por ola o reflujo para prevenir daños térmicos.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (a Ta=25°C)

Estos son los parámetros de operación típicos bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 200 μcd (mín) hasta 600 μcd (máx), con un valor típico implícito. Medido a una corriente directa (I_F) de 1 mA. Este es el parámetro clave para el brillo percibido.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la salida espectral es más fuerte, definiendo el color "Rojo Hiperintenso".
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática. 20nm es típico para LEDs rojos AlInGaP.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color del LED, a menudo ligeramente diferente de la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):Varía desde 2.1 V (mín) hasta 2.6 V (máx), con un valor típico de 2.6 V a I_F=20 mA. Esto es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA máximo a una tensión inversa (V_R) de 5V.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 máximo. Esto especifica la relación máxima permitida entre el segmento/dígito más brillante y el más tenue dentro de un dispositivo, asegurando uniformidad.

Nota sobre la Medición:La intensidad luminosa se mide usando un sensor y un filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, asegurando que la medición se correlacione con la percepción humana del brillo.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos establece explícitamente que los dispositivos están "categorizados por intensidad luminosa". Esto implica un proceso de clasificación (binning).

• Clasificación por Intensidad Luminosa:El amplio rango especificado para I_V(200-600 μcd) sugiere que las piezas de producción se prueban y clasifican en diferentes grupos de intensidad. Los diseñadores pueden seleccionar grupos para aplicaciones que requieren niveles de brillo específicos o una uniformidad estricta entre múltiples displays.
• Tensión Directa:El rango especificado (2.1-2.6V) también puede llevar a una clasificación por tensión, lo que puede ser importante para el diseño de la fuente de alimentación en grandes arreglos.
• Longitud de Onda:Aunque se dan valores típicos para λ_py λ_d, podrían estar disponibles grupos de tolerancia estrecha para coordenadas de color específicas, aunque no se detallan en este resumen de hoja de datos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas". Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, podemos inferir su contenido estándar e importancia.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico mostraría cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de manera sub-lineal, destacando la caída de eficiencia a corrientes altas.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Muestra la característica I-V del diodo, esencial para calcular los valores de la resistencia en serie o diseñar controladores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo la salida de luz disminuye al aumentar la temperatura, un factor crítico para la gestión térmica.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, mostrando el pico en ~650nm y el ancho medio de 20nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo tiene un paquete estándar de display LED. Todas las dimensiones están en milímetros (mm). La tolerancia general es de ±0.25 mm (≈±0.01 pulgadas) a menos que una característica específica tenga una indicación diferente. El dibujo dimensional exacto se referencia en la hoja de datos pero no se detalla aquí. Los aspectos clave incluirían la longitud, anchura y altura totales, el espaciado entre dígitos, el espaciado de las patillas y las dimensiones de las patillas.

5.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El LTC-2621JD-04 es un dispositivo deánodo común multiplexado. Esto significa que los ánodos de cada dígito están conectados internamente por dígito, mientras que los cátodos para cada tipo de segmento (A-G, DP) son comunes entre dígitos.

Pinout (paquete de 16 pines):

• Pin 1: Cátodo D
• Pin 2: Ánodo Común (Dígito 1)
• Pin 3: Cátodo D.P. (Punto Decimal)
• Pin 4: Cátodo E
• Pin 5: Ánodo Común (Dígito 2)
• Pin 6: Cátodo C
• Pin 7: Cátodo G
• Pin 8: Ánodo Común (Dígito 3)
• Pin 9: Sin Conexión
• Pin 10: Sin Pin
• Pin 11: Sin Pin
• Pin 12: Cátodo B
• Pin 13: Ánodo Común para L1, L2, L3 (probablemente dos puntos u otros marcadores)
• Pin 14: Sin Pin
• Pin 15: Cátodo A
• Pin 16: Cátodo F

Diagrama del Circuito Interno:El esquema muestra tres nodos de ánodo común (uno por dígito) conectados a los pines 2, 5 y 8. Cada cátodo de segmento (A-G, DP) es un nodo único conectado a su respectivo pin, con el LED para ese segmento en cada dígito conectado entre el ánodo común del dígito y el cátodo de segmento compartido. Esta estructura es ideal para el manejo multiplexado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz clave proporcionada es el límite máximo absoluto para soldadura:260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm por debajo del plano de asiento.

• Soldadura por Reflujo:Un perfil de reflujo estándar sin plomo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C y un tiempo por encima de 240°C muy corto debería ser compatible. El punto de medición de 1.6mm es crítico para la verificación del perfil.
• Soldadura por Ola:Posible, pero el tiempo de contacto y la temperatura deben controlarse cuidadosamente para cumplir con el límite de 260°C/3s.
• Soldadura Manual:Usar un soldador con control de temperatura. Aplicar calor a la almohadilla de la PCB, no directamente a la patilla del LED, y completar la unión rápidamente.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacenar en un entorno seco y antiestático dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado (-35°C a +85°C). Los dispositivos sensibles a la humedad pueden requerir secado antes de su uso si se exponen a ambientes húmedos.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

La configuración de ánodo común multiplexado requiere un circuito controlador. Un diseño típico utiliza:

• Microcontrolador o CI Controlador:Para controlar el tiempo y los datos.
• Controladores de Dígito:Transistores PNP o interruptores de lado alto dedicados para suministrar corriente a los pines de ánodo común (2, 5, 8, 13).
• Controladores de Segmento:Los puertos del microcontrolador o CI controladores de lado bajo (como un registro de desplazamiento 74HC595 con salidas de drenador abierto o un controlador LED dedicado) para suministrar corriente desde los pines de cátodo de segmento (1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16).
• Resistencias Limitadoras de Corriente:Se requiere una resistencia por línea de cátodo de segmento (no por LED de segmento) cuando se usa un manejo de tensión constante. El valor de la resistencia se calcula usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V e I_F=10 mA con V_F=2.6V, R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. Se prefieren controladores de corriente constante para una mejor uniformidad.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Frecuencia de Multiplexación:Usar una frecuencia de refresco lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >60 Hz por dígito, por lo tanto >180 Hz de tasa de barrido para 3 dígitos).
• Corriente de Pico vs. Brillo:Para lograr un brillo promedio alto mientras se permanece dentro de la especificación de corriente continua, usar multiplexación con una corriente de pico más alta (hasta la especificación de pulso de 90mA). Por ejemplo, manejar con un ciclo de trabajo de 1/3 (3 dígitos) con un pico de 30mA da un promedio de 10mA por segmento.
• Gestión Térmica:Asegurar que el diseño de la PCB permita la disipación de calor, especialmente si se maneja cerca de los límites máximos. Las altas temperaturas ambientales requerirán una reducción de la corriente.
• Protección contra ESD:Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas. Manipular con las precauciones ESD apropiadas durante el montaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con tecnologías más antiguas como LEDs rojos GaP estándar o displays de dígitos más grandes, el LTC-2621JD-04 ofrece ventajas específicas:

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP:La tecnología AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en mayor brillo y mejor visibilidad en luz ambiente. El color "Rojo Hiperintenso" también es más vibrante.
• Altura de Dígito Pequeña (0.28\"):Ofrece una solución que ahorra espacio comparada con dígitos de 0.5\" o más grandes, adecuada para dispositivos compactos, mientras sigue siendo más grande y legible que los módulos de siete segmentos SMD muy pequeños.
• Cara Gris/Segmentos Blancos:Este acabado proporciona un alto contraste cuando los segmentos están apagados, mejorando la estética general del display y la legibilidad comparado con caras completamente negras o grises.
• Intensidad Categorizada:Esta clasificación proporciona un nivel de control de calidad y predictibilidad que no siempre está presente en displays de menor costo.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es el propósito de la configuración "ánodo común"?

R1: El ánodo común simplifica la multiplexación. Enciendes un dígito a la vez aplicando una tensión positiva a su pin de ánodo mientras conectas a tierra los cátodos de los segmentos que quieres iluminar. Esto reduce el número de pines de control necesarios de (7 segmentos + 1 DP) * 3 dígitos = 24 a 3 ánodos + 8 cátodos = 11.

P2: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia para manejar este display?

R2: Usa la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Usa el V_Fmáximo (2.6V) de la hoja de datos para asegurar suficiente caída de tensión en la resistencia incluso para piezas con V_Falta. Elige I_Fbasándote en el brillo deseado, manteniéndote dentro de las especificaciones continuas (25mA a 25°C) o de pulso.

P3: ¿Puedo manejar este display con un microcontrolador de 3.3V?

R3: Posiblemente, pero con limitaciones. Si V_Fes 2.6V, solo quedan 0.7V para la resistencia limitadora de corriente a 3.3V. Para una corriente de 10mA, R=70Ω. Este valor de resistencia bajo es factible, pero las variaciones en V_Fcausarán una variación significativa en el brillo. Se recomienda un controlador de corriente constante o un convertidor elevador para proporcionar una tensión de alimentación más alta (como 5V) para un rendimiento estable.

P4: ¿Qué significa "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1"?

R4: Significa que dentro de una sola unidad LTC-2621JD-04, el segmento o dígito más brillante no será más del doble de brillante que el segmento o dígito más tenue cuando se mide bajo las mismas condiciones (I_F=1mA). Esto asegura uniformidad visual.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando el Display para un Multímetro Digital Portátil

El LTC-2621JD-04 es un candidato excelente. Sus dígitos de 0.28\" son altamente legibles. El bajo requerimiento de potencia es crítico para la duración de la batería. El diseño multiplexado minimiza el número de pines del microcontrolador. Un diseño usaría el temporizador del microcontrolador para ciclar entre los dígitos 1, 2 y 3 a ~200 Hz. Los datos de segmento se buscarían en una tabla. Para conservar energía, el brillo del display (I_F) podría ajustarse dinámicamente basándose en la luz ambiente detectada por un fototransistor. La cara gris/blanca de alto contraste asegura legibilidad tanto en entornos oscuros como en talleres brillantes. Los LEDs AlInGaP Rojo Hiperintenso proporcionan una lectura clara y llamativa.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTC-2621JD-04 se basa en material semiconductorAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)crecido epitaxialmente sobre unsustrato de GaAs (Arseniuro de Galio). El sustrato de GaAs "no transparente" se usa porque absorbe la luz emitida, pero la capa activa de AlInGaP tiene una eficiencia interna lo suficientemente alta como para que suficiente luz escape desde la parte superior del chip. Los electrones y huecos se inyectan en la región activa cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n. Su recombinación libera energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, aproximadamente 650 nm (rojo). El formato de siete segmentos se crea colocando múltiples chips LED diminutos (o un solo chip con múltiples uniones aisladas) bajo una lente/difusor óptico con patrón para formar los segmentos numéricos reconocibles.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Aunque este dispositivo específico usa tecnología de agujero pasante, el sistema de material AlInGaP subyacente sigue siendo muy relevante. Las tendencias en tecnología de displays incluyen:

• Miniaturización:Un movimiento hacia paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) para montaje automatizado, incluso para displays de múltiples dígitos.
• Integración:Combinar el arreglo LED con el CI controlador en un solo paquete o módulo para simplificar el diseño.
• Materiales Avanzados:Investigación continua en materiales como los basados en GaN (para azul/verde/blanco) y AlInGaP para mayor eficiencia y nuevos colores. Para rojo/naranja/amarillo, AlInGaP es la tecnología de alto rendimiento dominante.
• Cambio de Aplicación:Aunque los displays discretos de siete segmentos son maduros, siguen siendo vitales en aplicaciones donde la simplicidad, el costo, la fiabilidad y la alta visibilidad son primordiales (controles industriales, electrodomésticos, instrumentación). Coexisten con tecnologías más nuevas como OLEDs y LCDs, cada una sirviendo a diferentes nichos de mercado basados en factores como el ángulo de visión, legibilidad bajo luz solar, consumo de energía y costo.

El LTC-2621JD-04 representa una solución robusta y bien establecida dentro de este panorama en evolución, ofreciendo un equilibrio probado de rendimiento, fiabilidad y costo para sus aplicaciones previstas.