Hoja de Datos del Display LED LTP-3362JD - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Rojo Hiper AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un display de diodos emisores de luz (LED) alfanumérico de dos dígitos y 17 segmentos, con una altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm). El dispositivo está diseñado para proporcionar una representación de caracteres clara y legible en aplicaciones que requieren la visualización de información numérica y alfabética limitada. Su construcción central utiliza chips LED avanzados de Rojo Hiper AS-AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), cultivados sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs). Esta elección tecnológica es fundamental para lograr las características específicas de color y rendimiento descritas en esta hoja de datos. El diseño visual presenta una cara negra con segmentos blancos, una combinación optimizada para un alto contraste y una excelente apariencia de los caracteres bajo diversas condiciones de iluminación.

1.1 Ventajas Principales y Aplicaciones Objetivo

El display ofrece varios beneficios clave que lo hacen adecuado para una gama de productos electrónicos. Su bajo consumo de energía es una ventaja significativa para dispositivos alimentados por batería o conscientes del ahorro energético. El alto brillo y la alta relación de contraste garantizan la legibilidad tanto en entornos con poca luz como muy iluminados. Un amplio ángulo de visión permite ver la información mostrada claramente desde varias posiciones, lo cual es crucial para electrónica de consumo, instrumentación y pantallas de información pública. La fiabilidad de estado sólido inherente a la tecnología LED asegura una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones en comparación con otras tecnologías de visualización como las fluorescentes de vacío o incandescentes. Este display está categorizado por intensidad luminosa, lo que significa que las unidades se clasifican o seleccionan en función de su salida de luz, permitiendo consistencia en las series de producción. Las aplicaciones típicas incluyen medidores de panel digital, equipos de prueba, dispositivos médicos, terminales punto de venta (TPV), paneles de control industrial y pantallas de tablero de automóviles donde se requiere una salida alfanumérica clara y fiable.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y físicos que definen el rendimiento y los límites del display.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y deben evitarse en el diseño del circuito.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que un solo segmento LED puede disipar como calor sin riesgo de daño.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA. Esta corriente solo es permisible bajo condiciones de pulso específicas (frecuencia de 1 kHz, ciclo de trabajo del 10%) para lograr un brillo instantáneo más alto sin sobrecalentamiento. No es para operación continua en CC.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta es la corriente máxima recomendada para operación en estado estable. El factor de reducción de 0.33 mA/°C indica que esta corriente máxima debe reducirse a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C para evitar el sobrecalentamiento.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V. Aplicar una tensión de polarización inversa superior a esta puede romper la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para funcionar y almacenarse dentro de este rango de temperatura.
• Condición de Soldadura:260°C durante 3 segundos, con la punta del soldador al menos 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del componente. Esta es una guía crítica para soldadura por ola o manual para prevenir daños térmicos a los chips LED o al encapsulado plástico.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba especificadas. Son los valores que los diseñadores deben usar para cálculos de circuito y expectativas de rendimiento.

• Intensidad Luminosa Promedio por Segmento (I_V):200 μcd (mín), 600 μcd (típ) a I_F= 1 mA. Esta es una medida de la salida de luz. El amplio rango indica un proceso de clasificación; los diseñadores deben considerar el valor mínimo para garantizar brillo suficiente.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm (típ) a I_F= 20 mA. Esta es la longitud de onda a la cual la salida espectral es más fuerte, situando el color en la región hiper-roja del espectro.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típ). Esto indica la pureza espectral o la dispersión de longitudes de onda emitidas alrededor del pico. Un valor de 20 nm es típico para LEDs rojos AlInGaP.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm (típ). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color del LED, ligeramente diferente de la longitud de onda de pico debido a la curva de sensibilidad del ojo.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.0 V (mín), 2.6 V (típ) a I_F= 20 mA. Esta es la caída de tensión a través de un segmento LED durante su operación. Las resistencias limitadoras de corriente deben calcularse usando el V_Fmáximo esperado para asegurar que la corriente no exceda los límites.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA (máx) a V_R= 5 V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente dentro de su valor máximo.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (máx). Esto especifica la relación máxima permitida entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de un solo dispositivo, asegurando una apariencia uniforme.

2.3 Explicación del Sistema de Clasificación

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está \"categorizado por intensidad luminosa.\" Esto implica un proceso de clasificación o selección posterior a la fabricación. Aunque aquí no se enumeran códigos de clasificación específicos, la práctica típicamente implica agrupar displays basándose en la salida de luz medida (por ejemplo, una clasificación \"brillante\" y una \"estándar\") para asegurar consistencia dentro de un lote de producción. Los diseñadores que adquieran este componente deben consultar sobre las clasificaciones disponibles si una uniformidad de brillo estricta entre múltiples unidades es crítica para su aplicación. El rango de tensión directa (V_F) (2.0V a 2.6V) también indica una posible clasificación por tensión directa, lo que puede afectar el diseño de la fuente de alimentación.

3. Información Mecánica, de Interfaz y de Montaje

3.1 Dimensiones del Encapsulado y Asignación de Pines

El display está contenido en un encapsulado LED estándar de dos dígitos. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Los diseñadores deben integrar la huella precisa y la altura en sus diseños de PCB y carcasas. La tabla de conexión de pines es esencial para una interfaz correcta. El dispositivo utiliza una configuración de cátodo común multiplexado: el Pin 4 es el cátodo común para el Dígito 1, y el Pin 10 es el cátodo común para el Dígito 2. Los pines restantes (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20) son ánodos para los segmentos individuales (A hasta U, incluyendo DP para el punto decimal). El Pin 14 se señala como \"Sin Conexión\" (NC). Esta configuración permite que los dos dígitos sean controlados de forma independiente usando multiplexación por división de tiempo, reduciendo el número total de pines de control necesarios.

3.2 Diagrama de Circuito Interno y Método de Control

El diagrama de circuito interno muestra la disposición de cátodo común multiplexado. Todos los ánodos de segmento correspondientes (por ejemplo, todos los segmentos 'A') entre los dos dígitos están conectados internamente. Para iluminar un segmento en un dígito específico, su pin ánodo debe ser activado a nivel alto (con limitación de corriente apropiada), mientras que el cátodo del dígito objetivo se lleva a nivel bajo. Al alternar rápidamente qué cátodo de dígito está activo y configurando los ánodos para el patrón deseado, ambos dígitos parecen estar continuamente encendidos. Este método requiere un microcontrolador o un CI controlador dedicado capaz de realizar multiplexación.

3.3 Pautas de Soldadura y Montaje

El estricto cumplimiento de la condición de soldadura (260°C durante 3 segundos) es primordial. Exceder este tiempo o temperatura puede dañar las conexiones internas por alambre, degradar el epoxi del LED o deslaminar el encapsulado. Para soldadura por reflujo, debe usarse un perfil que coincida con este límite térmico. La nota sobre mantener la punta del soldador por debajo del plano de asiento ayuda a prevenir la transferencia directa de calor al dado LED a través de las patillas. Deben observarse las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo y montaje para proteger las uniones semiconductoras.

4. Análisis de Rendimiento y Consideraciones de Aplicación

4.1 Curvas Características Típicas

Aunque las gráficas específicas no se reproducen en texto, las curvas típicas para tal dispositivo incluirían:Corriente Directa (I_F) vs. Tensión Directa (V_F):Esta curva exponencial muestra la relación entre corriente y tensión. La tensión de rodilla está alrededor de 2.0V, después de lo cual la corriente aumenta rápidamente con pequeños incrementos de tensión, destacando la necesidad de un circuito limitador de corriente.Intensidad Luminosa (I_V) vs. Corriente Directa (I_F):Esta curva es generalmente lineal a corrientes bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos. Ayuda a los diseñadores a elegir una corriente de operación para lograr el brillo deseado de manera eficiente.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esto muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo cual es crucial para diseños que operan en ambientes calurosos.Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de 650 nm con un ancho medio de ~20 nm.

4.2 Consideraciones de Diseño y Sugerencias de Aplicación

Limitación de Corriente:Una resistencia en serie es obligatoria para cada línea de ánodo (o un controlador de corriente constante) para establecer la corriente directa. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo (2.6V) de la hoja de datos para asegurar que la corriente nunca exceda la I_Felegida (por ejemplo, 20 mA) bajo todas las condiciones.Controlador de Multiplexación:Se necesita un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un CI controlador de LED dedicado (como un MAX7219 o HT16K33) para gestionar la secuencia de multiplexación, la frecuencia de refresco y el control de brillo. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (>60 Hz) para evitar parpadeo visible.Disipación de Potencia:Calcule la potencia total: Para un segmento a 20 mA y 2.6V, P = 52 mW. Con múltiples segmentos encendidos, asegúrese de no exceder los límites térmicos del encapsulado, especialmente a altas temperaturas ambiente.Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero considere la dirección de visión principal al montar el display en una carcasa para evitar sombras del bisel.

4.3 Comparación y Preguntas Comunes

Comparación con Otras Tecnologías:En comparación con los displays de 7 segmentos, el formato de 17 segmentos permite una representación más legible de caracteres alfabéticos (A-Z), aunque no tan completa como un display de matriz de puntos. La tecnología AlInGaP ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica que los LEDs rojos más antiguos de GaAsP o GaP.Preguntas Típicas de Usuario: P: ¿Puedo controlar este display con una fuente de tensión constante sin resistencias?R: No. La tensión directa tiene un rango (2.0-2.6V). Una tensión constante ajustada para un V_Fpromedio podría sobrecargar un LED con un V_Fbajo, llevando a un fallo prematuro. Siempre use limitación de corriente.P: ¿Por qué la corriente de pico (90 mA) es mayor que la corriente continua (25 mA)?R: El LED puede manejar pulsos cortos de alta corriente para brillo máximo (por ejemplo, para resaltar) porque la energía térmica no tiene tiempo de acumularse y dañar la unión. La potencia promedio aún debe estar dentro de los límites.P: ¿Cuál es el propósito del pin \"Sin Conexión\"?R: A menudo es un marcador de posición mecánico para estandarizar el número de pines con otros productos de una familia o para proporcionar simetría estructural. No debe conectarse a ningún circuito.

5. Principios Técnicos y Contexto

5.1 Tecnología Subyacente: AlInGaP sobre GaAs

La estructura emisora de luz central es una heterounión de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) cultivada epitaxialmente sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs). Al ajustar las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo en la red cristalina, la energía de la banda prohibida—y por lo tanto la longitud de onda emitida—puede sintonizarse con precisión. Este sistema de materiales es particularmente eficiente para producir LEDs rojos, naranjas y amarillos de alto brillo. La designación \"Rojo Hiper\" típicamente se refiere a una composición específica que produce un color rojo profundo con alta eficacia luminosa. El sustrato de GaAs es opaco a la luz emitida, por lo que la estructura del dispositivo está diseñada para emisión por la parte superior a través de la lente epoxi del encapsulado.

5.2 Contexto de la Industria y Tendencias

En el momento de la publicación de esta hoja de datos (2003), la tecnología AlInGaP representaba un avance significativo sobre los materiales LED anteriores para colores rojo/naranja. La tendencia en displays alfanuméricos desde entonces se ha movido hacia paneles de matriz de puntos de mayor densidad y, más recientemente, displays de LED orgánicos (OLED) o micro-LED para mayor flexibilidad y capacidad a todo color. Sin embargo, los displays LED segmentados como este siguen siendo muy relevantes para aplicaciones que requieren extrema fiabilidad, larga vida útil, alto brillo, simplicidad y bajo coste en roles monocromáticos o de color limitado. Su naturaleza de estado sólido, bajo consumo de energía y excelente legibilidad aseguran su uso continuado en campos industriales, automotrices y de instrumentación donde estos atributos son primordiales.