Hoja de Datos del Display LED de 7 Segmentos LTS-3361JS - 0.3 Pulgadas, Color Amarillo - Altura de Dígito 7.62mm - Voltaje Directo 2.6V - Potencia 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3361JS es un módulo de visualización LED alfanumérico de un dígito y 7 segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren una indicación numérica o alfanumérica limitada, clara y brillante. Su función principal es proporcionar una salida visual altamente legible en un factor de forma compacto.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este dispositivo está diseñado para ofrecer fiabilidad y rendimiento en electrónica de consumo, instrumentación industrial y visualizadores digitales básicos. Sus ventajas principales, según se desprende de la hoja de datos, incluyen unaaltura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm)que ofrece un buen equilibrio entre tamaño y legibilidad. Presentasegmentos continuos y uniformespara una apariencia de carácter limpia y profesional, sin interrupciones visibles en los segmentos encendidos. El display presume dealto brillo y alto contraste, facilitado por el uso de tecnología semiconductor AlInGaP sobre un sustrato no transparente, garantizando una salida vívida incluso en condiciones de mucha luz. Unamplio ángulo de visiónmejora la visibilidad desde diversas perspectivas. Además, está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo su clasificación (binning) y consistencia en las series de producción. Los mercados objetivo principales incluyen medidores de panel, electrodomésticos, equipos de prueba y cualquier dispositivo que requiera una pantalla numérica simple y eficiente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

La siguiente sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función de este display. El dispositivo utilizachips LED amarillos de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y estabilidad en el espectro amarillo-naranja-rojo. Los chips se fabrican sobre unsustrato de GaAs no transparente, lo que ayuda a mejorar el contraste al evitar que la luz escape por la parte posterior del chip, dirigiendo así más luz hacia adelante. El encapsulado tiene unacara gris con segmentos blancos, lo que mejora aún más el contraste cuando los segmentos están apagados. Los parámetros medidos clave a Ta=25°C incluyen:

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V): Oscila entre 200 μcd (mín.) y 600 μcd (máx.) con una corriente directa (I_F) de 1mA. El valor típico se encuentra implícito dentro de este rango. Esta intensidad se mide utilizando un filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo fotópico CIE.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p): Típicamente 588 nm, situándola en la región amarilla del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d): Típicamente 587 nm, muy cercana a la longitud de onda pico, lo que indica un color amarillo relativamente puro.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ): Aproximadamente 15 nm, lo que define la pureza espectral o el ancho de banda de color de la luz emitida.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa: Especificada como máximo 2:1. Esto significa que la intensidad del segmento más brillante no debe ser más del doble que la del segmento más tenue dentro del mismo dígito a la misma corriente de excitación, asegurando uniformidad.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de funcionamiento para un uso fiable.

• Valores Máximos Absolutos:
  • Disipación de Potencia por Segmento: 40 mW.
  • Corriente Directa Pico por Segmento: 60 mA (a ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
  • Corriente Directa Continua por Segmento: 25 mA a 25°C, reducción lineal de 0.33 mA/°C por encima de 25°C.
  • Voltaje Inverso por Segmento: 5 V.
  • Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento: -35°C a +85°C.
  • Temperatura de Soldadura: Máximo 260°C durante hasta 3 segundos a 1.6mm por debajo del plano de asiento.
• Características Eléctricas/Ópticas a Ta=25°C:
  • Voltaje Directo por Segmento (V_F): Típicamente 2.6V, con un máximo de 2.6V a I_F=20mA. El mínimo es 2.05V.
  • Corriente Inversa por Segmento (I_R): Máximo 100 μA a V_R=5V.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica se aborda indirectamente a través de la especificación de reducción de la corriente directa continua. La corriente debe reducirse en 0.33 mA por cada grado Celsius por encima de los 25°C de temperatura ambiente. Esto es crucial para mantener la fiabilidad a largo plazo y prevenir una depreciación acelerada del lumen o una falla catastrófica. El amplio rango de temperatura de operación de -35°C a +85°C indica robustez para diversas condiciones ambientales.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está"categorizado por intensidad luminosa."Esto se refiere a un proceso de clasificación o selección posterior a la fabricación. Debido a las variaciones inherentes en el crecimiento epitaxial del semiconductor y la fabricación de chips, los LED de un mismo lote de producción pueden tener salidas ópticas ligeramente diferentes. El binning implica medir la intensidad luminosa de cada unidad y agruparlas en rangos específicos de intensidad (bins). Esto permite a los diseñadores seleccionar displays con niveles de brillo consistentes para su aplicación, asegurando una apariencia uniforme en múltiples dígitos de un display multidígito. La hoja de datos proporciona el rango general mínimo (200 μcd) y máximo (600 μcd); los códigos de bin específicos normalmente se definirían en documentación o información de pedido separada.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas." Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para tales dispositivos normalmente incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje): Muestra la relación entre el voltaje directo (V_F) y la corriente directa (I_F). Esta curva es no lineal, con un voltaje de encendido alrededor de 2V para AlInGaP, después del cual la corriente aumenta rápidamente con pequeños incrementos de voltaje. Esto destaca la importancia de las resistencias limitadoras de corriente o los drivers de corriente constante.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_Vvs. I_F): Esta curva muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Generalmente es lineal en un rango, pero se saturará a corrientes muy altas debido a la caída térmica y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva mostraría la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, enfatizando la necesidad de un diseño térmico adecuado, especialmente cuando se opera cerca de los valores máximos absolutos.
• Distribución Espectral: Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, centrado alrededor de 587-588 nm con un ancho medio de ~15 nm, confirmando el punto de color amarillo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Contorno

El encapsulado es un display LED de 7 segmentos de un dígito estándar. La hoja de datos incluye un dibujo de "DIMENSIONES DEL ENCAPSULADO" (los detalles no se extraen completamente aquí). Notas críticas indican que todas las dimensiones están en milímetros y las tolerancias son de ±0.25 mm (0.01") a menos que se especifique lo contrario. Esta tolerancia es importante para el diseño de la huella en el PCB para garantizar un ajuste y alineación adecuados.

5.2 Pinout e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene una configuración decátodo común. Esto significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los segmentos LED están conectados internamente. La conexión de pines está claramente definida:

1. Cátodo Común
2. Ánodo F
3. Ánodo G
4. Ánodo E
5. Ánodo D
6. Cátodo Común (Nota: Los pines 1 y 6 son ambos cátodo común, probablemente para flexibilidad de diseño o menor resistencia)
7. Ánodo DP (Punto Decimal)
8. Ánodo C
9. Ánodo B
10. Ánodo A

El diagrama de circuito interno muestra la conexión del cátodo común a los pines 1 y 6, con ánodos individuales para los segmentos A-G y DP. La nota "RT. HANDE DECIMAL" en la descripción del número de parte sugiere una colocación del punto decimal a la derecha.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos proporciona una especificación crítica de soldadura: el encapsulado puede soportar una temperatura máxima de soldadura de260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Esta es una restricción estándar del perfil de soldadura por reflujo. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de montaje de PCB, ya sea soldadura por ola o reflujo, cumpla con este límite para evitar daños a los chips LED internos, las conexiones de alambre (wire bonds) o el encapsulado plástico. El rango de temperatura de almacenamiento (-35°C a +85°C) también debe observarse antes y después del montaje.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren un solo dígito altamente visible: lecturas de voltaje/corriente en fuentes de alimentación, displays de temperatura en termostatos u hornos, contadores de tiempo, marcadores simples o indicadores de estado en equipos de red y electrodomésticos.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación: Al ser un dispositivo de cátodo común, los cátodos (pines 1/6) deben conectarse a tierra o a un sumidero de corriente. Cada ánodo de segmento debe ser excitado a través de unaresistencia limitadora de corriente. El valor de la resistencia se calcula en función del voltaje de alimentación (V_CC), el voltaje directo del LED (V_F, usar el máximo 2.6V para fiabilidad) y la corriente directa deseada (I_F). Por ejemplo, con una alimentación de 5V y apuntando a I_F=10mA: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. Una resistencia de 220 Ω o 270 Ω sería adecuada.
• Multiplexado: Para displays multidígito, este dígito puede ser multiplexado. Dado que tiene ánodos independientes y un cátodo común, es muy adecuado para diseños multiplexados donde los cátodos de diferentes dígitos se conmutan rápidamente.
• Control de Brillo: El brillo puede ajustarse variando la corriente directa (dentro de los límites absolutos) o utilizando modulación por ancho de pulso (PWM) en las señales de excitación.
• Ángulo de Visión: El amplio ángulo de visión debe considerarse durante el diseño de la carcasa mecánica para garantizar que el display sea visible para el usuario final.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED estándar de GaP o GaAsP, la tecnología AlInGaP en el LTS-3361JS ofrece unaeficiencia luminosa y brillo significativamente mayores. En comparación con algunos LED blancos o azules que utilizan conversión de fósforo, AlInGaP proporciona uncolor puro y saturado directamente desde el semiconductor, a menudo con mejor estabilidad en el tiempo y con la temperatura. El sustrato no transparente es un diferenciador clave frente a displays más baratos que pueden usar un sustrato transparente, lo que conduce a un peor contraste ya que la luz escapa en todas direcciones. La categorización (binning) por intensidad es una marca de un componente de calidad destinado a aplicaciones que requieren consistencia.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de tener dos pines de cátodo común (1 y 6)?

R: Esto proporciona flexibilidad de diseño para el enrutamiento del PCB. Puede ayudar a reducir la densidad de corriente a través de un solo pin si se excitan todos los segmentos simultáneamente a alta corriente, y puede facilitar el diseño de la placa al ofrecer dos puntos de conexión a tierra.

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de un microcontrolador?

R: Sí, pero con advertencias importantes. Un pin típico de un MCU puede suministrar/absorber hasta 20-25mA, lo cual está dentro de la clasificación de corriente continua. Sin embargo, DEBES usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada segmento. No conectes el LED directamente al pin. Además, asegúrate de que la corriente total desde la fuente de alimentación o el pin de tierra del MCU no exceda sus límites de encapsulado cuando varios segmentos estén encendidos.

P: El voltaje directo se lista como "2.05 2.6 V". ¿Qué significa esto?

R: Esto indica el rango del voltaje directo. El V_Fmínimo esperado es 2.05V, y el máximo es 2.6V cuando se mide a I_F=20mA. Debes diseñar tu circuito de excitación asumiendo el peor caso (V_Fmás alto) para garantizar un margen de voltaje suficiente para lograr la corriente deseada en todas las unidades.

P: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" para mi diseño?

R: Significa que puedes solicitar piezas de un bin de brillo específico al realizar el pedido. Si estás construyendo un instrumento multidígito, especificar el mismo código de bin para todos los displays garantizará que todos tengan un brillo casi idéntico, resultando en una apariencia profesional y uniforme.

10. Introducción al Principio de Operación

El principio de operación se basa en la electroluminiscencia de semiconductores. El chip de AlInGaP consiste en múltiples capas epitaxiales que forman una unión p-n. Cuando se aplica un voltaje de polarización directa que excede el voltaje de encendido de la unión (~2V), los electrones y los huecos se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan en la región activa del semiconductor, la energía se libera en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo (~587 nm). El sustrato de GaAs no transparente absorbe en lugar de transmitir la luz, mejorando la extracción de luz hacia adelante y el contraste general. La luz emitida desde el chip pasa a través de la lente epoxi de encapsulado, que tiene forma para mejorar el ángulo de visión, e ilumina el patrón de segmentos blancos impreso en la cara gris, creando el carácter reconocible de 7 segmentos.

11. Tendencias de Desarrollo

Si bien este es un producto maduro, las tendencias en la tecnología de displays continúan evolucionando. Existe un movimiento general hacia displays de mayor densidad y direccionables de matriz completa (como matriz de puntos u OLED) para mayor contenido de información. Sin embargo, para lecturas numéricas simples, los LED de 7 segmentos siguen siendo populares debido a susimplicidad, robustez, bajo costo y excelente legibilidad. Las futuras iteraciones de tales dispositivos pueden centrarse en una eficiencia aún mayor, permitiendo un menor consumo de energía para dispositivos operados por batería, o en la integración de circuitos integrados de excitación dentro del encapsulado ("displays inteligentes"). El uso de materiales avanzados como GaN-on-Si o fósforos mejorados también podría ampliar la gama de colores disponible y la eficiencia para displays monocromáticos. No obstante, se espera que el diseño fundamental y la aplicación de displays de 7 segmentos basados en AlInGaP y de cátodo común, como el LTS-3361JS, sigan siendo relevantes en aplicaciones sensibles al costo y de alta fiabilidad en un futuro previsible.