Hoja de Datos del Display LED LTC-2621JD-01 - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Rojo Hiperintenso 650nm - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2621JD-01 es un módulo de visualización numérico compacto y de alto rendimiento para tres dígitos. Está diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes en un factor de forma reducido. La tecnología central utiliza material semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio) para producir una emisión en Rojo Hiperintenso, ofreciendo un brillo y una eficiencia superiores en comparación con los LED rojos tradicionales. El dispositivo presenta una cara gris y segmentos de color blanco para un alto contraste y una excelente legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

1.1 Ventajas Principales

• Alta Visibilidad:La altura de dígito de 0.28 pulgadas (7 mm) con segmentos uniformes y continuos garantiza una definición de caracteres clara.
• Rendimiento Óptico:Se logra un alto brillo y un alto contraste gracias a los chips LED de AlGaInP en Rojo Hiperintenso.
• Ángulo de Visión Amplio:Proporciona luminosidad y color consistentes en un amplio rango de visión.
• Bajo Consumo de Energía:Su diseño eficiente requiere una corriente de excitación mínima para su funcionamiento.
• Fiabilidad:Su construcción de estado sólido asegura una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones.
• Estandarización:Los dispositivos se clasifican (se "binean") por intensidad luminosa, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente en aplicaciones con múltiples unidades.
• Cumplimiento Ambiental:El encapsulado no contiene plomo y cumple con las directivas RoHS.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Esta pantalla es adecuada para una amplia gama de equipos electrónicos que requieren indicación numérica. Las aplicaciones típicas incluyen paneles de instrumentación, equipos de prueba y medida, terminales punto de venta (TPV), controladores industriales y electrodomésticos. Su fiabilidad la hace apropiada para uso general donde la presentación clara de datos numéricos es esencial.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

2.1 Valores Absolutos Máximos

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.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esto limita el efecto combinado de la corriente directa y la caída de tensión en un segmento.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms). Solo para operación pulsada, no para corriente continua (DC).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente a 0.28 mA/°C por encima de 25°C. Este es el parámetro clave para el diseño con corriente continua o corriente promedio.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V. Exceder este valor puede causar una falla inmediata y catastrófica.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industriales.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros típicos de operación medidos a Ta=25°C, que definen el rendimiento esperado en condiciones normales.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):320 a 850 µcd con I_F=1mA. Este amplio rango indica que el dispositivo está disponible en diferentes "bins" de brillo (ver sección 2.3).
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm (Rojo Hiperintenso).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):636 nm. Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.1V a 2.6V con I_F=20mA. El diseño del circuito debe acomodar este rango para garantizar una regulación de corriente adecuada.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA máximo con V_R=5V.

2.3 Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa se clasifica en "bins" para garantizar consistencia. La tabla de bins proporcionada muestra los grados F a K, con rangos de intensidad desde 321-500 µcd (F) hasta 2101-3400 µcd (K) cuando se mide a una corriente de excitación más alta de 10mA. Se aplica una tolerancia de ±15% dentro de cada bin. Para aplicaciones que utilizan múltiples displays uno al lado del otro, se recomienda encarecidamente especificar el mismo grado de bin para evitar diferencias notables en el brillo (desuniformidad de tono).

3. Información Mecánica y del Encapsulado

3.1 Dimensiones del Encapsulado

El display se ajusta a una huella estándar de encapsulado dual en línea (DIP). Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones principales están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm, y la tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de +0.4 mm. Los diseñadores deben consultar el plano detallado con cotas en la página 3 de la hoja de datos para obtener las medidas exactas para el diseño de la PCB, incluyendo el plano de asiento, la altura total, el ancho y el espaciado de pines.

3.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 16 pines, aunque no todas las posiciones están ocupadas (los pines 10, 11, 14 están marcados como \"NO PIN\"). Es una pantalla de ánodo común multiplexada. El diagrama del circuito interno muestra tres pines de ánodo común (para el Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3) y pines de cátodo separados para cada segmento (A-G, DP) y para los segmentos de dos puntos (L1, L2, L3). El pin 13 sirve como ánodo común para los puntos de los dos puntos. Esta estructura requiere un esquema de excitación multiplexada donde los ánodos se energizan secuencialmente mientras los cátodos de los segmentos correspondientes se ponen a nivel bajo.

4. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

4.1 Diseño del Circuito de Excitación

• Excitación por Corriente:Se recomienda encarecidamente la excitación por corriente constante frente a la de tensión constante para garantizar una intensidad luminosa y longevidad consistentes, ya que la tensión directa (V_F) tiene un rango.
• Limitación de Corriente:El circuito debe diseñarse para nunca exceder la corriente continua absoluta máxima, considerando la reducción por temperatura ambiente.
• Protección contra Tensión Inversa:El circuito de excitación debe incorporar protección (por ejemplo, resistencias en serie, diodos de sujeción) para evitar que se aplique tensión inversa o picos de tensión a los segmentos LED durante los ciclos de encendido.
• Multiplexación:Debe utilizarse una frecuencia de multiplexación adecuada (típicamente >100Hz) para evitar parpadeo visible. La corriente de pico en un esquema multiplexado puede ser mayor que la corriente continua promedio, pero debe mantenerse dentro de la especificación de corriente de pico.

4.2 Gestión Térmica y Ambiental

• Disipación de Calor:Exceder la corriente de operación recomendada o la temperatura ambiente acelerará la degradación de la salida de luz y puede provocar una falla prematura. Puede ser necesaria un área de cobre adecuada en la PCB u otro disipador de calor en entornos de alta temperatura.
• Condensación:Deben evitarse los cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos, ya que la condensación en la superficie del display puede causar problemas ópticos o fugas eléctricas.
• Esfuerzo Mecánico:No se debe aplicar ninguna fuerza anormal al cuerpo del display durante el montaje. Deben utilizarse herramientas adecuadas.

4.3 Almacenamiento y Manipulación

Para el almacenamiento a largo plazo del display LED en su embalaje original, se recomiendan condiciones de 5°C a 30°C y por debajo del 60% de HR. Si se almacena fuera de una bolsa barrera de humedad o si la bolsa ha estado abierta durante más de seis meses, se recomienda hornear los componentes a 60°C durante 48 horas antes de su uso y completar el montaje en una semana para prevenir la oxidación de los pines y garantizar su soldabilidad.

5. Guía de Soldadura y Montaje

La hoja de datos especifica las condiciones de soldadura: el componente debe someterse a 260°C durante 3 segundos, medidos a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una referencia típica de perfil de soldadura por reflujo. La temperatura del cuerpo del componente en sí no debe exceder la temperatura máxima de almacenamiento de 105°C durante el proceso de montaje. Se pueden utilizar perfiles de reflujo estándar para soldadura sin plomo con un perfil térmico cuidadoso para cumplir estos criterios.

6. Curvas de Rendimiento y Análisis

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que normalmente incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Muestra la relación no lineal entre la corriente de excitación y la salida de luz.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Ilustra la curva característica del diodo.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de 650nm.

Estas curvas son cruciales para que los diseñadores optimicen las condiciones de excitación para un requisito de brillo específico, manteniendo la eficiencia y fiabilidad en el rango de temperatura de operación previsto.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTC-2621JD-01 es su uso de la tecnología AlGaInP en Rojo Hiperintenso. En comparación con los LED rojos estándar más antiguos de GaAsP o GaP, el AlGaInP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de excitación, o un brillo equivalente con menor potencia. La designación \"Rojo Hiperintenso\" indica un color rojo más profundo y saturado (pico de 650nm) en comparación con los LED rojos estándar, que a menudo tienen una longitud de onda dominante alrededor de 630-635nm. La altura de dígito de 0.28 pulgadas proporciona un equilibrio entre legibilidad y ahorro de espacio en la placa.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. La tensión directa es de solo 2.1-2.6V. Excitar directamente con 5V causaría una corriente excesiva y destruiría el segmento. Se requiere una resistencia limitadora de corriente o, preferiblemente, un circuito excitador de corriente constante.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda de Pico (650nm) y la Longitud de Onda Dominante (636nm)?

R: La longitud de onda de pico es donde la salida espectral es físicamente más fuerte. La longitud de onda dominante es el color de una sola longitud de onda que sería percibido como coincidente con el color del LED por el ojo humano, el cual está influenciado por toda la curva espectral. Ambas son especificaciones estándar.

P: ¿Por qué es importante la clasificación (binning)?

R: El proceso de fabricación crea variaciones naturales en el brillo. El binning clasifica los LED en grupos con rendimiento similar. Usar displays del mismo bin en una aplicación con múltiples unidades asegura una apariencia uniforme.

P: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente requerida?

R: Usa la Ley de Ohm: R = (V_{de alimentación}- V_F) / I_F. Usa el V_Fmáximo (2.6V) de la hoja de datos para asegurar que haya suficiente tensión disponible para alcanzar la I_Fdeseada en todas las condiciones. Por ejemplo, con una fuente de 5V y una I_Fobjetivo de 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ω. Verifica también siempre la disipación de potencia en la resistencia.

9. Ejemplo de Diseño y Caso de Uso

Escenario:Diseñar una pantalla simple de voltímetro de 3 dígitos para una fuente de alimentación de banco.

Implementación:Se utilizaría un microcontrolador con suficientes pines de E/S. Tres pines se configurarían como salidas digitales para excitar los ánodos de los dígitos (pines 2, 5, 8) a través de pequeños transistores NPN o MOSFETs. Otros siete u ocho pines excitarían los cátodos de los segmentos (pines 1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16) a través de resistencias limitadoras de corriente o un CI excitador de LED dedicado capaz de sumideros de corriente constante. El firmware del microcontrolador implementaría la multiplexación: encender el transistor para el Dígito 1, establecer el patrón de cátodos para el número deseado en el Dígito 1, esperar un breve tiempo (ej. 2ms), apagar el Dígito 1, y repetir para los Dígitos 2 y 3. Este ciclo se ejecutaría continuamente. El brillo puede ajustarse variando el valor de las resistencias limitadoras o el ciclo de trabajo de la multiplexación.

10. Introducción al Principio de Operación

Un LED (Diodo Emisor de Luz) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones del material tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región de agotamiento. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por el intervalo de banda (bandgap) del material semiconductor utilizado. El AlGaInP tiene un bandgap correspondiente a la luz roja/naranja/ámbar. En esta pantalla multiplexada, los segmentos individuales son LED. Al energizar selectivamente el ánodo común de un dígito y poner a tierra los cátodos de segmentos específicos, esos segmentos se encienden para formar un numeral.

11. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en tecnologías de visualización como esta es hacia una mayor eficiencia, menor consumo de energía y una mayor integración. Si bien los displays de dígitos LED discretos siguen siendo populares por su simplicidad, brillo y amplio ángulo de visión, en algunas aplicaciones son cada vez más complementados o reemplazados por soluciones más integradas como displays OLED (LED Orgánico) o TFT-LCD, que ofrecen capacidades gráficas. Sin embargo, para aplicaciones que requieren lecturas numéricas extremadamente brillantes, robustas y simples, especialmente en entornos industriales o exteriores, los displays de dígitos LED como el LTC-2621JD-01 continúan siendo una opción fiable y rentable. Los desarrollos futuros pueden ver materiales aún más eficientes y quizás circuitos excitadores integrados dentro del propio encapsulado del display.