Hoja de Datos del Display LED LTC-4624JR - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Rojo Superintenso (631nm) - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-4624JR es un módulo compacto y de alto rendimiento para display LED de siete segmentos y tres dígitos. Su aplicación principal es en equipos electrónicos que requieren lecturas numéricas claras y brillantes, como instrumentos de prueba, paneles de control industrial, terminales punto de venta y electrodomésticos. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED, lo que proporciona una eficiencia luminosa y pureza de color superiores en el espectro rojo en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. Esto resulta en una apariencia de carácter excelente con alto brillo y contraste, haciendo que los dígitos sean fácilmente legibles incluso bajo diversas condiciones de iluminación ambiental. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente en aplicaciones con múltiples displays.

1.1 Características Clave y Descripción del Dispositivo

El display cuenta con varias características notables que contribuyen a su fiabilidad y rendimiento. Tiene una altura de dígito de 0.4 pulgadas (10.0mm), ofreciendo un buen equilibrio entre tamaño y legibilidad. Los segmentos son continuos y uniformes, asegurando una apariencia limpia y profesional. Opera con un bajo requerimiento de potencia, mejorando la eficiencia energética. La construcción de estado sólido ofrece alta fiabilidad y una larga vida operativa. Además, el encapsulado está libre de plomo, cumpliendo con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), haciéndolo adecuado para la fabricación electrónica moderna.

El número de pieza específico, LTC-4624JR, denota un dispositivo con chips LED AlInGaP Rojo Superintenso dispuestos en una configuración de cátodo común multiplexado. Incluye un punto decimal a la derecha para cada dígito. El diseño visual presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que maximiza el contraste y mejora la legibilidad.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Comprender los límites absolutos máximos es crucial para garantizar la fiabilidad a largo plazo del display. Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La disipación de potencia por segmento está clasificada en 70 mW. La corriente directa de pico por segmento es de 90 mA, pero esto solo es permisible bajo condiciones de pulso específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1ms. La corriente directa continua por segmento es de 25 mA a 25°C, y se reduce linealmente a una tasa de 0.33 mA/°C a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta reducción es esencial para la gestión térmica. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación y almacenamiento de -35°C a +85°C. La condición de reflujo de soldadura se especifica como 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento del componente en el PCB.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Las características eléctricas y ópticas se miden a una temperatura ambiente estándar de 25°C. La intensidad luminosa promedio (Iv) varía desde un mínimo de 200 µcd hasta un valor típico de 650 µcd a una corriente directa (IF) de 1 mA. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 639 nm, y la longitud de onda dominante (λd) es de 631 nm a IF=20mA, ubicándolo firmemente en la región del color rojo superintenso. El ancho medio espectral (Δλ) es de 20 nm, indicando un color relativamente puro. La tensión directa (VF) por chip LED está entre 2.0V (mín.) y 2.6V (máx.) a 20mA. La corriente inversa (IR) por segmento tiene un máximo de 100 µA a una tensión inversa (VR) de 5V. Es de vital importancia señalar que esta clasificación de tensión inversa es solo para fines de prueba; se debe evitar la operación continua bajo polarización inversa en el circuito de aplicación. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos en un área de luz similar es de 2:1 como máximo, asegurando uniformidad visual. Notas adicionales especifican que la diafonía entre segmentos debe ser ≤2.5% y la tolerancia de tensión directa es de ±0.1V.

3. Información Mecánica y del Encapsulado

El display se suministra en un formato estándar DIP (Dual In-line Package) de orificio pasante. Las dimensiones del encapsulado se detallan en la hoja de datos con todas las medidas en milímetros. Las tolerancias clave incluyen ±0.25mm para la mayoría de las dimensiones y una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4mm. Las notas de control de calidad especifican límites para material extraño en los segmentos (≤10mil), curvatura del reflector (≤1% de la longitud), burbujas en los segmentos (≤10mil) y contaminación de tinta en la superficie (≤20mil). Para el diseño del PCB, se recomienda un diámetro de orificio de 1.0mm para los terminales.

3.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 14 pines, aunque no todas las posiciones están ocupadas. Utiliza una arquitectura de cátodo común multiplexado. El diagrama del circuito interno muestra que cada uno de los tres dígitos comparte su conexión de ánodo (ánodo común para el dígito 1, 2 y 3 en los pines 1, 5 y 7 respectivamente). Los cátodos de los segmentos (A-G y DP) están conectados a través de los dígitos. Además, hay cátodos separados para los LED del lado derecho (L1, L2, L3) que comparten un ánodo común en el pin 14. Este esquema de multiplexación reduce el número de pines de control necesarios de 24 (3 dígitos * 8 segmentos) a 14, simplificando el circuito de interfaz. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Ánodo Común Dígito 1; Pin 2: Cátodo E; Pin 3: Cátodo C, L3; Pin 4: Cátodo D; Pin 5: Ánodo Común Dígito 2; Pin 6: Cátodo DP; Pin 7: Ánodo Común Dígito 3; Pin 8: Cátodo G; Pines 9,10,13: Sin Conexión; Pin 11: Cátodo B, L2; Pin 12: Cátodo A, L1; Pin 14: Ánodo Común L1,L2,L3; Pin 15: Cátodo F.

4. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

4.1 Conducción y Diseño del Circuito

Para un rendimiento y longevidad óptimos, se deben tener en cuenta varias precauciones de aplicación. El display está destinado a equipos electrónicos ordinarios. Se recomienda encarecidamente utilizar un método de conducción de corriente constante en lugar de conducción de tensión constante. Esto asegura una salida luminosa consistente independientemente de las variaciones en la tensión directa (VF) de los chips LED individuales dentro del display. El circuito de conducción debe diseñarse para acomodar el rango completo de VF (2.0V a 2.6V) para garantizar que siempre se suministre la corriente de conducción prevista. El circuito también debe incorporar protección contra tensiones inversas y picos de tensión transitorios durante el encendido o apagado, ya que la polarización inversa puede causar migración de metales y conducir a un aumento de fugas o cortocircuitos. La corriente de operación segura debe reducirse en función de la temperatura ambiente máxima esperada en la aplicación final, utilizando el factor de reducción de 0.33 mA/°C de los límites absolutos máximos.

4.2 Consideraciones Térmicas y Ambientales

Exceder la corriente de operación o la temperatura recomendada puede provocar una degradación severa de la salida de luz o un fallo prematuro. Los diseñadores deben asegurar una disipación de calor adecuada en la aplicación. Se deben evitar cambios rápidos en la temperatura ambiente, especialmente en entornos de alta humedad, ya que pueden causar condensación en el display, lo que podría conducir a problemas eléctricos u ópticos. Se debe evitar el estrés mecánico en el cuerpo del display durante el montaje; no se deben utilizar herramientas o métodos inadecuados.

4.3 Notas de Montaje e Interfaz

Si se utiliza una película decorativa o superposición, normalmente se adhiere con adhesivo sensible a la presión. No se recomienda que este lado de la película esté en contacto estrecho con un panel frontal o cubierta, ya que una fuerza externa puede hacer que se desplace. Para aplicaciones que utilizan dos o más displays en un conjunto, se recomienda utilizar displays del mismo código BIN de intensidad luminosa para evitar diferencias notables en el brillo (desigualdad de tono). Si el producto final requiere que el display se someta a pruebas de caída o vibración, las condiciones de prueba específicas deben evaluarse de antemano.

5. Almacenamiento y Manipulación

Un almacenamiento adecuado es esencial para mantener la soldabilidad y el rendimiento. Las condiciones de almacenamiento recomendadas para el display LED en su embalaje original son una temperatura entre 5°C y 30°C y una humedad relativa inferior al 60% HR. El almacenamiento fuera de estas condiciones puede provocar la oxidación de los terminales del componente. Se aconseja consumir el inventario rápidamente y evitar el almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades. Si la bolsa de barrera de humedad se ha abierto durante más de seis meses, se recomienda un proceso de horneado a 60°C durante 48 horas antes del montaje, debiendo completarse el montaje dentro de la semana posterior al horneado.

6. Curvas de Rendimiento y Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas/ópticas, que normalmente ilustrarían la relación entre la corriente directa (IF) y la intensidad luminosa (Iv), la tensión directa (VF) frente a la temperatura y la distribución espectral. Estas curvas son vitales para que los diseñadores predigan el rendimiento en condiciones no estándar. El dispositivo está categorizado (clasificado) por intensidad luminosa. Esto significa que las unidades se prueban y agrupan en función de su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar. El uso de displays del mismo lote (bin) en una aplicación de múltiples unidades asegura la consistencia visual. Si bien el extracto del PDF no detalla la clasificación por longitud de onda o tensión, las especificaciones ajustadas de longitud de onda dominante (631nm) y tolerancia de tensión directa (±0.1V) proporcionan inherentemente un alto grado de uniformidad.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

La principal diferenciación del LTC-4624JR radica en el uso de tecnología AlInGaP para los LED rojos. En comparación con los LED rojos más antiguos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de conducción, o un brillo equivalente con menor potencia. También proporciona un color rojo más saturado y puro (longitud de onda dominante ~631nm) en comparación con el tono rojo anaranjado típico del GaAsP. El diseño de cátodo común multiplexado ofrece una interfaz eficiente en pines en comparación con los displays de conducción estática, reduciendo los requisitos de E/S del microcontrolador o del IC controlador. La cara gris con segmentos blancos es una elección de diseño que mejora el contraste, haciéndolo preferible sobre esquemas de color totalmente rojos o de bajo contraste en muchas aplicaciones.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de los pines "L1, L2, L3" mencionados en la asignación de pines?

R: Estos son pines de cátodo para LED adicionales, probablemente posicionados en el lado derecho de cada dígito (por ejemplo, para dos puntos en un display de reloj u otros indicadores). Comparten un ánodo común en el pin 14 y pueden controlarse independientemente de los dígitos de siete segmentos.

P: ¿Puedo conducir este display con un microcontrolador de 5V utilizando resistencias limitadoras de corriente?

R: Sí, pero se necesita un cálculo cuidadoso. Suponiendo una VF de 2.6V (máx.) y una IF deseada de 20mA, la resistencia en serie requerida sería R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. Debes asegurarte de que el pin del microcontrolador pueda sumider o suministrar la corriente multiplexada requerida. Un IC controlador dedicado (como un MAX7219 o HT16K33) suele ser una solución más robusta.

P: La corriente continua máxima absoluta es de 25mA a 25°C pero se reduce. ¿Qué corriente debo usar para una operación confiable a 50°C?

R: Usando el factor de reducción de 0.33 mA/°C: Aumento de temperatura = 50°C - 25°C = 25°C. Reducción de corriente = 25°C * 0.33 mA/°C = 8.25 mA. Por lo tanto, la corriente continua máxima recomendada a 50°C es 25 mA - 8.25 mA =16.75 mA. Operar en o por debajo de esta corriente asegura la fiabilidad.

P: ¿Por qué se advierte tan enfáticamente contra la polarización inversa?

R: Aplicar una tensión inversa (incluso los 5V utilizados para la prueba de IR) puede causar electromigración de átomos de metal dentro de la unión semiconductor. Con el tiempo, esto puede crear caminos conductores, lo que lleva a un aumento de la corriente de fuga o un cortocircuito permanente, dejando el segmento inoperativo.

9. Principio de Funcionamiento

Un display de siete segmentos es un conjunto de siete barras LED (segmentos A a G) dispuestas en un patrón de figura "8", más un LED adicional para un punto decimal (DP). Al iluminar selectivamente combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar todos los dígitos decimales (0-9) y algunas letras. El LTC-4624JR integra tres de estos conjuntos de dígitos en un solo encapsulado. Utiliza un diseño de cátodo común multiplexado. En este esquema, todos los ánodos para el mismo segmento en diferentes dígitos están conectados internamente. Los cátodos para cada dígito son separados. Para mostrar un número, el microcontrolador activa (pone en alto) los ánodos de los segmentos que deben encenderse para el carácter deseado en todos los dígitos. Luego pone a tierra (pone en bajo) el cátodo del dígito específico donde debe aparecer ese carácter. Este proceso se repite rápidamente para cada dígito (normalmente a una frecuencia >100Hz). Debido a la persistencia de la visión, los tres dígitos parecen estar encendidos simultánea y continuamente. Este método reduce drásticamente el número de líneas de control requeridas en comparación con cablear individualmente cada uno de los 24 segmentos (3 dígitos * 8 segmentos).

10. Tendencias de Desarrollo y Contexto

El LTC-4624JR representa una tecnología madura y fiable para displays numéricos de orificio pasante. La tendencia más amplia en tecnología de displays se mueve hacia encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) para montaje automatizado, mayor densidad y perfiles más delgados. Para displays de siete segmentos, esto significa encapsulados como LED SMD en un PCB flexible o diseños chip-on-board (COB). También existe un impulso continuo hacia materiales LED de mayor eficiencia, siendo AlInGaP un estándar para rojo/naranja/amarillo e InGaN para azul/verde/blanco. Si bien los OLED y las pantallas LCD de matriz de puntos ofrecen más flexibilidad gráfica, los displays LED de siete segmentos siguen siendo dominantes en aplicaciones donde el alto brillo, los amplios ángulos de visión, la tolerancia extrema a la temperatura y las lecturas digitales simples son primordiales, como en equipos industriales, automotrices y al aire libre. Los principios de multiplexación y conducción de corriente constante discutidos para este dispositivo siguen siendo fundamentales para la interfaz con la mayoría de los displays LED multidígito modernos, independientemente del tipo de encapsulado.