Hoja de Datos del Display LED LTC-3698KF - Altura de Dígito 0.39 Pulgadas - Color Naranja Amarillento - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-3698KF es un módulo de visualización alfanumérica de estado sólido de un solo dígito. Su función principal es proporcionar una salida clara y altamente visible de caracteres numéricos y alfabéticos limitados en dispositivos electrónicos. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), reconocido por producir emisión de luz de alta eficiencia en el espectro del naranja-amarillento al rojo. Este dispositivo específico utiliza chips LED naranja-amarillentos fabricados sobre un sustrato no transparente de Arseniuro de Galio (GaAs). El display presenta una placa frontal gris claro con segmentos blancos, una combinación diseñada para maximizar el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Su altura de dígito compacta de 0.39 pulgadas lo hace adecuado para aplicaciones donde el espacio es limitado pero la legibilidad es crítica.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El dispositivo ofrece varias ventajas clave que definen su posición en el mercado. Proporciona un alto brillo y un excelente contraste, garantizando la visibilidad incluso en entornos muy iluminados. El amplio ángulo de visión es un beneficio significativo, permitiendo leer la pantalla desde varias posiciones sin una pérdida importante de claridad. Como dispositivo de estado sólido, ofrece una fiabilidad y longevidad superiores en comparación con tecnologías más antiguas como las pantallas de filamento, sin partes móviles que se desgasten. Su bajo consumo de energía lo hace ideal para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del gasto energético. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS, atendiendo a las regulaciones medioambientales. Los mercados objetivo típicos incluyen instrumentación industrial (por ejemplo, medidores de panel, equipos de prueba), electrodomésticos (por ejemplo, hornos microondas, cafeteras), pantallas auxiliares automotrices y varios sistemas embebidos que requieren una lectura numérica fiable.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Los parámetros eléctricos y ópticos definen los límites operativos y el rendimiento de la pantalla. Una comprensión exhaustiva es esencial para un diseño e integración correctos del circuito.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores especifican los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son para operación continua.

• Disipación de Potencia por Chip:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un chip de segmento LED individual en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico por Chip:60 mA. Esta corriente solo está permitida en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Es útil para esquemas de multiplexación o para lograr un brillo momentáneamente mayor.
• Corriente Directa Continua por Chip:El valor nominal es de 25 mA a 25°C. De manera crucial, este valor nominal se reduce linealmente a una tasa de 0.28 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) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA. Esta reducción es crítica para la gestión térmica y la fiabilidad a largo plazo.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo puede soportar y operar dentro de este amplio rango de temperaturas.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esto define las restricciones del perfil de soldadura por reflujo.

2.2 Características Ópticas y Eléctricas (Típicas @ 25°C)

Estos parámetros describen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):500 (Mín), 1300 (Típ), μcd (Microcandelas) con una corriente directa (IF) de 1 mA. Esta es la medida de la salida de luz percibida. El amplio rango indica un proceso de clasificación (binning); los diseñadores deben tener en cuenta el valor mínimo para la visibilidad en el peor de los casos.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):611 nm (Típica) a IF=20mA. Esta es la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm (Típica) a IF=20mA. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Longitud de Onda Dominante (λd):605 nm (Típica) a IF=20mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que define el color naranja-amarillento.
• Tensión Directa por Segmento (VF):2.05 (Mín), 2.6 (Típica) Voltios a IF=20mA. Esto es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente. El controlador debe suministrar suficiente tensión para superar esta caída.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):100 μA (Máx) con una Tensión Inversa (VR) de 5V. La hoja de datos señala explícitamente que este parámetro es solo para fines de prueba, y el dispositivo no debe operarse continuamente bajo polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (Iv-m):1.6:1 (Máx) a IF=1mA. Esta es una especificación crucial para la uniformidad de la pantalla. Significa que el segmento más brillante no será más de 1.6 veces más brillante que el segmento más tenue dentro del mismo dígito, asegurando una apariencia consistente.
• Diafonía (Cross Talk):≤ 2.5%. Esto especifica la cantidad máxima de fuga de luz no deseada desde un segmento no alimentado cuando un segmento adyacente está iluminado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "categorizado por intensidad luminosa". Esto implica un proceso de clasificación (binning) donde las unidades fabricadas se clasifican según la salida de luz medida (Iv) a una corriente de prueba estándar (1mA). El rango especificado de 500 a 1300 μcd probablemente representa la dispersión entre las diferentes categorías disponibles. Los diseñadores pueden seleccionar una categoría específica para aplicaciones que requieren un emparejamiento estricto de brillo entre múltiples displays. La relación de coincidencia de intensidad de 1.6:1 dentro de una sola unidad es un parámetro de rendimiento garantizado por separado para la uniformidad entre segmentos.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF hace referencia a curvas características típicas, el texto proporcionado no incluye los gráficos reales. Basándose en el comportamiento estándar de los LED, estas curvas normalmente incluirían:

• Corriente vs. Tensión Directa (Curva I-V):Muestra la relación exponencial. La tensión directa (VF) aumenta con la corriente y tiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye a medida que aumenta la temperatura).
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva L-I):Muestra que la salida de luz es aproximadamente lineal con la corriente a corrientes bajas, pero puede saturarse a corrientes más altas debido a la caída térmica y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto está vinculado al requisito de reducción de corriente.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, que muestra el pico en ~611nm y el ancho medio de ~17nm.

Los diseñadores deben consultar la hoja de datos completa para estos gráficos y modelar con precisión el rendimiento en condiciones no estándar.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones y Tolerancias del Paquete

El display tiene una altura de dígito de 0.39 pulgadas (9.8 mm). Todas las tolerancias dimensionales son de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas mecánicas clave incluyen: tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4mm, límites en material extraño y contaminación de tinta en la superficie del segmento, un límite en el doblado del reflector (≤1% de la longitud) y un límite en burbujas dentro del material del segmento. La hoja de datos recomienda un diámetro de orificio en la PCB de 1.0 mm para las patillas.

5.2 Conexión de Pines y Diagrama de Circuito

El dispositivo tiene una huella de 16 pines, aunque no todas las posiciones tienen pines físicos o conexiones eléctricas. Está configurado como un display deÁnodo Común. El diagrama de circuito interno muestra que los ánodos de cada dígito (Dígito 1, 2, 3) están conectados internamente por dígito. Cada cátodo de segmento (A, B, C, D, E, F, G, y L/L1/L2 para los puntos decimales/indicadores) se saca a un pin separado. Esta arquitectura es óptima para el manejo multiplexado, donde un microcontrolador energiza secuencialmente el ánodo común de cada dígito mientras presenta el patrón para ese dígito en las líneas de cátodo compartidas.

Resumen del Pinout:Pin 2: Ánodo Común Dígito 1; Pin 6: Ánodo Común Dígito 2; Pin 8: Ánodo Común Dígito 3. Cátodos: Pin 3 (E), 4 (C), 5 (D), 7 (L/L1/L2), 9 (G), 12 (B), 15 (A), 16 (F). Los pines 1, 10, 11, 13, 14 se indican como "Sin Conexión y Sin Pin".

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La especificación de montaje clave es el perfil de temperatura de soldadura: un máximo de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm por debajo del plano de asiento del paquete. Este es un requisito estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de montaje de PCB cumpla con este límite para evitar daños en los chips LED internos o en el paquete de plástico. El diámetro de orificio de PCB recomendado de 1.0mm ayuda en la inserción correcta de las patillas y en la acción capilar de la soldadura. Se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo. Para el almacenamiento, se aplica el rango de temperatura especificado de -35°C a +105°C.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de manejo más común es la multiplexación. Un microcontrolador o un CI controlador de display dedicado tendría tres líneas de salida para controlar los tres ánodos comunes (a través de transistores, ya que la corriente para un dígito completo puede ser significativa) y ocho líneas de salida para controlar los cátodos de los segmentos (normalmente a través de resistencias limitadoras de corriente o un controlador de corriente constante). El microcontrolador recorre rápidamente cada dígito, encendiendo su ánodo y habilitando los cátodos para los segmentos que deben iluminarse para ese dígito. La persistencia retiniana crea la ilusión de una pantalla estable de tres dígitos.

7.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Limitación de Corriente:Las resistencias externas son obligatorias para cada línea de cátodo (o un controlador de corriente constante) para establecer la corriente directa (IF) para los segmentos. El valor se calcula en base a la tensión de alimentación (Vcc), la tensión directa del LED (VF ~2.6V) y la corriente deseada (por ejemplo, 10-20 mA para un buen brillo, respetando la curva de reducción).
• Gestión Térmica:La reducción de corriente con la temperatura es vital. En entornos de alta temperatura ambiente o encerramientos con poca ventilación, la corriente continua máxima debe reducirse en consecuencia para evitar el sobrecalentamiento y una degradación acelerada.
• Frecuencia de Multiplexación:Debe ser lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (normalmente >60 Hz por dígito). El ciclo de trabajo afecta el brillo percibido; se debe considerar la corriente promedio para los cálculos de potencia y térmicos.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es una ventaja, pero aún se debe considerar la posición de montaje en relación con el usuario previsto.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como las pantallas fluorescentes de vacío (VFD) o las pantallas incandescentes, el LED AlInGaP ofrece un consumo de energía significativamente menor, mayor fiabilidad e insensibilidad a las vibraciones. En comparación con los LED rojos estándar de GaAsP, la tecnología AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa mucho mayor (más luz por mA) y una mejor estabilidad con la temperatura y el tiempo. La combinación específica de una cara gris claro con segmentos blancos en este dispositivo mejora el contraste en comparación con las pantallas totalmente rojas o verdes con cara negra, mejorando potencialmente la legibilidad en ciertas condiciones.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de las posiciones "Sin Conexión y Sin Pin"?

R: Esto a menudo se hace para mantener una huella física estándar o un espaciado de pines que puede ser compartido con otras variantes de display en una familia de productos, incluso si algunos pines no se utilizan eléctricamente en este modelo específico. Garantiza la compatibilidad mecánica.

P: ¿Cómo interpreto la Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa de 1.6:1?

R: Esto garantiza la uniformidad visual. Si mide todos los segmentos de un dígito a la misma corriente, el segmento más tenue tendrá una intensidad de "X", y el segmento más brillante tendrá una intensidad no mayor a "1.6 * X". Una relación más baja indica una mejor uniformidad.

P: ¿Puedo manejar esta pantalla directamente con un microcontrolador de 5V?

R: No. Debe usar componentes externos. Los pines GPIO del microcontrolador no pueden suministrar/absorber suficiente corriente para los LED (especialmente la corriente de ánodo común para un dígito completo). Además, necesita resistencias limitadoras de corriente en serie con cada cátodo. El circuito requiere transistores (por ejemplo, NPN/PNP o MOSFETs) para conmutar la corriente más alta para los ánodos comunes.

10. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñar una pantalla simple de voltímetro de 3 dígitos.Un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) mide un voltaje. El firmware convierte esta lectura a tres dígitos decimales. Usando una rutina de multiplexación, el microcontrolador haría: 1) Apagar todos los controladores de ánodo de dígito. 2) Enviar el patrón de segmentos para el dígito de las "centenas" en las líneas de cátodo (por ejemplo, para mostrar "1"