Hoja de Datos del Display LED LTC-5623JD - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Color Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-5623JD es un módulo de visualización de diodos emisores de luz (LED) de siete segmentos y cuatro dígitos. Su función principal es proporcionar una lectura numérica clara y brillante para diversos dispositivos electrónicos e instrumentación. Su aplicación principal se da en escenarios que requieren la visualización de datos numéricos, como en equipos de prueba, controles industriales, electrodomésticos y medidores de panel.

El posicionamiento clave del dispositivo radica en su equilibrio entre tamaño de carácter, brillo y fiabilidad. Utiliza tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para sus chips LED, específicamente en un color Rojo Hiperintenso. Esta tecnología ofrece ventajas en eficiencia e intensidad luminosa en comparación con tecnologías más antiguas como el GaAsP estándar. La pantalla presenta una cara gris con marcas de segmento blancas, mejorando el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

Sus ventajas principales, según se enumeran en la hoja de datos, incluyen una apariencia de segmento uniforme y continua, bajo consumo de energía, excelente apariencia de los caracteres, alto brillo y contraste, un amplio ángulo de visión y la fiabilidad del estado sólido. El dispositivo también está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos parámetros definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son condiciones para el funcionamiento normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida en forma de calor para un solo segmento (por ejemplo, el segmento 'A'). Exceder este valor puede sobrecalentar la unión semiconductora.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA. Esto solo está permitido en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Es útil para esquemas de multiplexación donde se usa una corriente instantánea más alta para lograr un brillo percibido.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente en 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de los 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo puede funcionar y almacenarse dentro de este rango completo.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Esto es crítico para los procesos de soldadura por ola o reflujo para evitar daños térmicos al paquete plástico y a las conexiones internas.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):320 μcd (mín), 700 μcd (típ) a una corriente directa (IF) de 1 mA. Esto cuantifica la salida de luz. El dispositivo se clasifica/categoriza en base a este parámetro.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):650 nm (típ) a IF=20mA. Esta es la longitud de onda en la que la salida espectral es más fuerte.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típ) a IF=20mA. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Longitud de Onda Dominante (λd):639 nm (típ) a IF=20mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color 'Rojo Hiperintenso'.
• Tensión Directa por Segmento (Vf):2.1V (mín), 2.6V (típ) a IF=20mA. Esta es la caída de tensión a través de un segmento iluminado. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa por Segmento (Ir):100 μA (máx) a una tensión inversa (Vr) de 5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa continua.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (Iv-m):2:1 (máx). Esto especifica la relación máxima permitida entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de un dispositivo, asegurando una apariencia uniforme.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica que las unidades se clasifican (se "binnean") en base a la salida de luz medida en una corriente de prueba estándar (típicamente 1mA o 20mA). Aunque no se proporcionan códigos de clasificación específicos en este extracto, la práctica común implica códigos alfanuméricos (por ejemplo, B1, B2, C1) que representan rangos de intensidad luminosa. Esto permite a los diseñadores seleccionar pantallas con niveles de brillo consistentes para su aplicación. La estricta relación de coincidencia de intensidad 2:1 asegura aún más la consistencia visual entre todos los segmentos de un solo dígito y entre dígitos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas" en la página final. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, podemos inferir su contenido estándar basándonos en la tecnología LED:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Este gráfico mostraría la relación exponencial típica de un diodo. La curva permite a los diseñadores determinar la tensión de accionamiento necesaria para una corriente de operación deseada, lo cual es esencial para diseñar controladores de corriente constante estables.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Esto muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente. 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 demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esta reducción es crítico para aplicaciones que operan en entornos de temperatura elevada.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico en ~650nm y el ancho medio de ~20nm, confirmando la especificación del color Rojo Hiperintenso.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo tiene una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.2 mm). El dibujo dimensional (no detallado completamente en el texto) proporcionaría medidas críticas para el diseño de la huella en la PCB: longitud, ancho y altura totales; espaciado entre dígitos; dimensiones de los segmentos; y longitud, diámetro y espaciado de los pines. Las notas especifican que todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm. Una nota crítica es la tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4 mm, lo que aconseja diseñar los orificios para pines en la placa base con un diámetro (ψ) de 1.0 mm para acomodar este posible desalineamiento durante la inserción.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El LTC-5623JD utiliza una configuración deánodo común. Esto significa que los ánodos de los LED para cada dígito están conectados internamente y salen a pines separados (Dígitos 1-4), mientras que los cátodos para cada tipo de segmento (A-G, DP) se comparten entre todos los dígitos y salen a pines individuales. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Cátodo E, Pin 2: Cátodo D, Pin 3: Cátodo DP, Pin 4: Cátodo C, Pin 5: Cátodo G, Pin 6: Ánodo Común Dígito 4, Pin 7: Cátodo B, Pin 8: Ánodo Común Dígito 3, Pin 9: Ánodo Común Dígito 2, Pin 10: Cátodo F, Pin 11: Cátodo A, Pin 12: Ánodo Común Dígito 1. El diagrama de circuito interno mostraría claramente este arreglo de multiplexación.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz clave proporcionada es el límite 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. Este es un perfil estándar para soldadura por reflujo sin plomo. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de montaje de PCB cumpla con este límite para evitar grietas en el paquete, deformación de la lente o daños al chip interno y sus conexiones. Para soldadura por ola, el tiempo de contacto debe minimizarse. También se recomienda un manejo adecuado para evitar descargas electrostáticas (ESD), aunque no se establece explícitamente, ya que los LED son dispositivos semiconductores.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Para una pantalla de ánodo común, el circuito de accionamiento típicamente implica conectar los pines de ánodo común a una fuente de tensión positiva (Vcc) a través de transistores de selección de dígito (por ejemplo, PNP o MOSFET de canal P). Los pines de cátodo de segmento se conectan a tierra a través de resistencias limitadoras de corriente y transistores controladores de segmento o un CI controlador de LED dedicado. Se utiliza una técnica de multiplexación: se ilumina un dígito a la vez habilitando su ánodo, mientras se habilitan los cátodos apropiados para el número deseado en ese dígito. Este ciclo se repite rápidamente en los cuatro dígitos, creando la ilusión de que todos los dígitos están encendidos simultáneamente. Este método reduce el número de pines de control necesarios de 32 (4 dígitos * 8 segmentos) a 12 (4 ánodos + 8 cátodos).

7.2 Cálculos de Diseño

Cálculo de la Resistencia Limitadora de Corriente:Suponiendo una fuente de 5V (Vcc), una tensión directa típica del segmento (Vf) de 2.6V y una corriente de segmento deseada (Iseg) de 10 mA para un brillo normal. El valor de la resistencia R = (Vcc - Vf) / Iseg = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos I²R = (0.01)² * 240 = 0.024 W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W o 1/10W es suficiente.

Corriente de Pico en Multiplexación:Para lograr una corriente de segmento promedio de 10 mA con un ciclo de trabajo de 1/4 (para cuatro dígitos), la corriente de pico durante su intervalo de tiempo activo necesitaría ser de 40 mA. Esto está dentro del límite absoluto de corriente de pico de 90 mA, pero debe verificarse contra la reducción de corriente continua si la pantalla opera en un ambiente caliente.

7.3 Ángulo de Visión y Legibilidad

La especificación de amplio ángulo de visión asegura que la pantalla siga siendo legible cuando se ve desde un costado. La cara gris y los segmentos blancos mejoran el contraste, haciendo que los números destaquen claramente contra el fondo, lo cual es beneficioso tanto en entornos con poca luz como en los muy iluminados.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTC-5623JD se diferencia a través de varios factores. El uso de la tecnologíaAlInGaP Rojo Hiperintensogeneralmente ofrece una mayor eficiencia luminosa y una mejor estabilidad térmica en comparación con las tecnologías de LED rojo más antiguas como el GaAsP, resultando en una salida más brillante y consistente. Laaltura de dígito de 0.56 pulgadaslo coloca en una categoría de tamaño específica, más grande que las pantallas de 0.3 pulgadas para una mejor visibilidad a distancia, pero potencialmente más pequeño que las pantallas de 1 pulgada utilizadas en paneles más grandes. Laconfiguración de cuatro dígitos, ánodo común con punto decimal a la derechaes un conjunto de características estándar pero esencial para muchas aplicaciones de visualización numérica. Suamplio rango de temperatura de operación(-35°C a +105°C) lo hace adecuado para entornos industriales y automotrices donde las temperaturas extremas son comunes, proporcionando una ventaja sobre las pantallas con rangos más estrechos.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar esta pantalla directamente desde un pin de un microcontrolador?

R: No. Un pin típico de un MCU solo puede suministrar/absorber 20-25mA, que es el total para el pin. Dado que esta pantalla usa multiplexación, un solo segmento podría requerir 10-40mA, y el ánodo común para un dígito completo necesitaría la suma de las corrientes de todos los segmentos encendidos (por ejemplo, 8 segmentos * 10mA = 80mA). Por lo tanto, son obligatorios transistores externos o un CI controlador dedicado.

P: ¿Por qué hay una diferencia entre la Longitud de Onda de Pico (650nm) y la Longitud de Onda Dominante (639nm)?

R: La longitud de onda de pico es el pico físico del espectro de luz emitido. La longitud de onda dominante se calcula en base a la curva de respuesta fotópica del ojo humano (CIE). El ojo es más sensible a ciertas longitudes de onda, por lo que el color "percibido" (dominante) puede estar en una longitud de onda diferente al pico físico.

P: La temperatura de almacenamiento es de hasta 105°C. ¿Puedo soldarlo a 260°C?

R: Sí, pero con un tiempo crítico. La especificación de almacenamiento es para condiciones a largo plazo y sin operación. La especificación de soldadura (260°C durante 3s) es un proceso térmico extremo a corto plazo que el paquete está diseñado para soportar si se sigue estrictamente el perfil. Exceder el tiempo o la temperatura puede causar daños.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una Lectura Digital para Voltímetro.Un diseñador está creando un voltímetro DC de 4 dígitos con un rango de 0-20V. Selecciona el LTC-5623JD por su legibilidad clara. El convertidor analógico-digital (ADC) y el microcontrolador procesan la tensión de entrada. El firmware del MCU calcula los dígitos a mostrar (por ejemplo, 12.34) y controla la pantalla mediante una rutina de multiplexación. Los pines de ánodo común se conectan al MCU a través de transistores PNP para conmutar la fuente de 5V a cada dígito secuencialmente. Los pines de cátodo de segmento se conectan al MCU a través de un registro de desplazamiento 74HC595 o un controlador de LED dedicado como el MAX7219, que también proporciona los sumideros de corriente constante. Se colocan resistencias limitadoras de corriente en serie con las líneas de segmento. El firmware asegura que la frecuencia de refresco esté por encima de 60 Hz para evitar parpadeo visible. El amplio rango de temperatura de operación permite que el voltímetro se use en un taller donde las temperaturas pueden variar significativamente.

11. Principio de Operación

El dispositivo opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductora. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo (aproximadamente 2.1-2.6V para este material AlInGaP) a través de un segmento (ánodo positivo respecto al cátodo), los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, Rojo Hiperintenso (~639-650 nm). El paquete plástico sirve para encapsular y proteger el frágil chip semiconductor, dar forma a la salida de luz para una visualización óptima y proporcionar la interfaz mecánica (pines) para el montaje en la placa de circuito.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays de siete segmentos siguen siendo un elemento básico para lecturas numéricas, el panorama más amplio está evolucionando. Existe una tendencia hacia una mayor integración, donde la electrónica de control está integrada dentro del propio módulo de visualización, simplificando el diseño del sistema anfitrión. El uso de AlInGaP para rojo/naranja/ámbar está bien establecido, pero para capacidad a todo color, los displays pueden combinar diferentes tecnologías LED (por ejemplo, InGaN para azul/verde) o avanzar hacia paneles OLED de matriz de puntos o micro-LED que ofrecen mayor flexibilidad para mostrar caracteres y gráficos. Sin embargo, para aplicaciones que requieren un brillo muy alto, un amplio rango de temperatura, una larga vida útil y simplicidad, los displays discretos de LED de siete segmentos como el LTC-5623JD continúan siendo una solución robusta y rentable. Los desarrollos en empaquetado pueden conducir a factores de forma aún más pequeños o versiones de montaje superficial para ensamblaje automatizado.