Hoja de Datos del Display LED LTD-322JG - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Verde (571nm) - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-322JG es un componente de visualización numérica de estado sólido de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras, brillantes y fiables. Su función principal es representar visualmente datos numéricos, típicamente los dígitos del 0 al 9, utilizando una configuración de siete segmentos. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), específicamente diseñado para una emisión de luz de alta eficiencia en el espectro verde-amarillo. Este dispositivo se clasifica como un display dúplex de cátodo común, lo que significa que contiene dos elementos de dígito independientes dentro de un solo encapsulado, cada uno compartiendo un punto de conexión de cátodo común, lo que simplifica el diseño de circuitos para aplicaciones de multiplexación.

El display presenta una cara negra con segmentos blancos, una elección de diseño que mejora significativamente el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación, incluso en entornos muy iluminados. La altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm) logra un equilibrio entre ser fácilmente legible desde una distancia razonable y mantener un factor de forma compacto adecuado para su integración en ensamblajes electrónicos con espacio limitado, como equipos de prueba, paneles de control industrial, instrumentación, electrodomésticos y terminales punto de venta.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico se define mediante varios parámetros clave medidos en condiciones de prueba estandarizadas. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un valor típico de 800 µcd a una corriente directa (IF) de 1 mA. Este parámetro indica el brillo percibido de los segmentos encendidos por el ojo humano. El amplio rango (Mín: 320 µcd, Típ: 800 µcd) sugiere un sistema de clasificación (binning) por intensidad, común en la fabricación de LEDs para agrupar dispositivos con salida similar.

LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es de 571 nanómetros (nm), y laLongitud de Onda Dominante (λd)es de 572 nm, ambas medidas a IF=20mA. Estos valores sitúan la luz emitida firmemente en la región del color verde. ElAncho Medio Espectral (Δλ)es de 15 nm, lo que describe la pureza espectral o la dispersión de longitudes de onda emitidas; un ancho medio más estrecho indica un color verde más monocromático y puro. LaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosase especifica como máximo 2:1. Este es un parámetro crítico para displays de múltiples dígitos o segmentos, asegurando que la variación de brillo entre diferentes segmentos o dígitos no exceda una relación de 2 a 1, garantizando una apariencia visual uniforme.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites y condiciones de operación del dispositivo. LasEspecificaciones Absolutas Máximasestablecen los límites para una operación segura. LaCorriente Directa Continua por Segmentoestá clasificada en 25 mA a 25°C, con un factor de reducción de 0.33 mA/°C. Esto significa que la corriente continua máxima permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C para evitar daños térmicos. Para operación pulsada, se permite unaCorriente Directa Picode 60 mA bajo un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms, útil en esquemas de multiplexación para lograr un brillo pico más alto.

ElVoltaje Directo por Segmento (VF)tiene un valor típico de 2.6V a IF=20mA (Máx: 2.6V, Mín: 2.05V). Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente y es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente. LaTensión Inversa (VR)máxima es de 5V, indicando el voltaje máximo que se puede aplicar en dirección inversa sin causar ruptura. LaCorriente Inversa (IR)es un parámetro de fuga, especificado como máximo 100 µA a VR=5V.

2.3 Características Térmicas

El dispositivo está clasificado para unRango de Temperatura de Operaciónde -35°C a +85°C y un idénticoRango de Temperatura de Almacenamiento. Este amplio rango asegura una operación confiable en condiciones ambientales severas, desde congeladores industriales hasta compartimentos de motores calientes. LaDisipación de Potencia por Segmentoes de 70 mW, que, combinada con el voltaje y corriente directos, dicta la carga térmica. LaTemperatura de Soldaduraespecificada es un máximo de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Este es un parámetro crítico para procesos de soldadura por ola o reflow para prevenir daños en los chips LED o el encapsulado epóxico.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Aunque la hoja de datos no detalla explícitamente una matriz de clasificación compleja, los rangos de especificación para parámetros clave implican un proceso de categorización. La clasificación primaria es probablemente paraIntensidad Luminosa, como se señala en las características ("CATEGORIZADO POR INTENSIDAD LUMINOSA"). Los dispositivos se prueban y clasifican en lotes según su Iv medida a 1 mA, asegurando que los clientes reciban displays con niveles de brillo consistentes. También puede haber una clasificación implícita por voltaje, ya que el voltaje directo tiene un rango especificado (2.05V a 2.6V). Para aplicaciones críticas en color, la especificación ajustada de longitud de onda pico/dominante (571-572 nm) actúa como un sistema de facto de lote único para el color, asegurando un tono verde consistente en todas las unidades.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas. Aunque las curvas específicas no se proporcionan en el texto, se pueden inferir las curvas estándar de LEDs y son cruciales para el diseño. LaCurva Corriente vs. Voltaje (I-V)mostraría la relación exponencial, destacando el voltaje de encendido (~2V) y la región de operación. LaCurva Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Iv-IF)es típicamente lineal en un rango, mostrando cómo el brillo aumenta con la corriente. Comprender esta relación es clave para conducir el LED al nivel de brillo deseado manteniéndose dentro de los límites de potencia. LaCurva Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Iv-Ta)mostraría una disminución en la salida a medida que aumenta la temperatura, lo que es vital para diseñar sistemas que operen consistentemente en todo el rango de temperatura especificado. LaCurva de Distribución Espectralrepresentaría visualmente la longitud de onda pico y el ancho medio espectral.

5. Información Mecánica y de Encapsulado

El dispositivo viene en un encapsulado estándar para display LED. Se hace referencia alDibujo de Dimensiones del Encapsulado, con todas las dimensiones proporcionadas en milímetros y tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Este dibujo es esencial para el diseño de la huella en PCB, asegurando la correcta ubicación de agujeros, tamaño de pads y espaciado de componentes. LaTabla de Conexión de Pinesproporciona la definición crítica de la interfaz. Es una configuración de 10 pines: El Pin 5 es el cátodo común para el Dígito 2, el Pin 10 es el cátodo común para el Dígito 1, y los Pines 1, 3, 4, 6, 7, 8 y 9 son los ánodos para los segmentos G, A, F, D, E, C y B, respectivamente. El Pin 2 se señala como "Sin Pin", indicando que es un marcador de posición mecánico o un pin no conectado. ElDiagrama de Circuito Internoconfirma visualmente la arquitectura dúplex de cátodo común, mostrando cómo los segmentos correspondientes de los dos dígitos (por ejemplo, el segmento "A" del dígito 1 y del dígito 2) están internamente conectados a un solo pin de ánodo, lo cual es estándar para displays multiplexados.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El cumplimiento del límite deTemperatura de Soldaduraespecificado (260°C máximo durante 3 segundos) es primordial. Esto típicamente se aplica a procesos de soldadura por ola. Para soldadura por reflow, debe usarse un perfil estándar sin plomo con una temperatura pico que no exceda los 260°C, asegurando que el tiempo por encima del líquido esté controlado. La exposición prolongada a alta temperatura puede causar fallos en los alambres de unión internos, grietas en el epóxico o degradación de las propiedades ópticas del chip LED. Se recomienda evitar estrés mecánico en los pines durante la inserción. El dispositivo debe almacenarse en su bolsa barrera de humedad original hasta su uso para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita de maíz" durante la soldadura.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier aplicación que requiera una lectura numérica compacta, brillante y fiable. Usos comunes incluyen: multímetros digitales y equipos de prueba, controladores de procesos industriales y temporizadores, displays para dispositivos médicos, indicadores de tablero de automóviles (para información no crítica), electrodomésticos (hornos, microondas, lavadoras) y equipos comerciales como cajas registradoras o básculas.

7.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Se debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada ánodo o implementar un circuito controlador de corriente constante. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo (usar el valor máximo para el cálculo de corriente en el peor caso) e IF es la corriente directa deseada.

Multiplexación:El diseño dúplex de cátodo común está pensado para operación multiplexada. Al habilitar secuencialmente un cátodo (dígito) a la vez y presentar los datos de segmento para ese dígito en las líneas de ánodo, se pueden controlar múltiples dígitos con un número reducido de pines de E/S de un microcontrolador. La especificación de corriente pico permite corrientes pulsadas más altas para compensar el ciclo de trabajo reducido, manteniendo el brillo percibido.

Ángulo de Visión:La característica de amplio ángulo de visión asegura que el display permanezca legible desde varias posiciones, lo cual es importante para dispositivos montados en paneles.

8. Comparación Técnica

El diferenciador principal del LTD-322JG es su uso de la tecnologíaAlInGaPpara emisión verde. En comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en un mayor brillo para la misma corriente de conducción. El diseño de cara negra/segmentos blancos proporciona un contraste superior en comparación con displays con caras difusas o grises. La altura de dígito de 0.3 pulgadas es un tamaño estándar, pero su combinación específica de alto brillo, contraste y eficiencia de AlInGaP puede ofrecer una ventaja sobre displays de tamaño similar que utilizan materiales semiconductores menos avanzados.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de la conexión "Sin Pin"?

R: El Pin 2 está físicamente presente pero eléctricamente desconectado. Probablemente sirve como una llave mecánica para asegurar la orientación correcta durante la inserción automatizada o para proporcionar simetría estructural.

P: ¿Cómo logro diferentes niveles de brillo?

R: El brillo se controla principalmente mediante la corriente directa (IF). Puedes ajustar el valor de la resistencia limitadora de corriente o usar una señal PWM (Modulación por Ancho de Pulso) en el ánodo o cátodo. El PWM es muy efectivo ya que mantiene la relación óptima voltaje/corriente directa mientras modula el ciclo de trabajo.

P: ¿Puedo conectar los dos cátodos comunes juntos?

R: No, deben controlarse por separado para una multiplexación adecuada. Conectarlos juntos haría que ambos dígitos muestren el mismo patrón de segmentos simultáneamente, anulando el propósito de un display dúplex.

P: ¿Qué significa la Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1 para mi diseño?

R: Garantiza que todos los segmentos dentro de un dispositivo tendrán un brillo razonablemente uniforme. No necesitas diseñar ajustes de corriente individuales para cada segmento para compensar grandes variaciones intrínsecas.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un contador simple de dos dígitos usando un microcontrolador. El microcontrolador tendría 7 pines de E/S conectados a los ánodos de segmento (A-G) y 2 pines de E/S conectados a los cátodos de dígito (a través de transistores NPN o MOSFETs para sumidero de corriente). El firmware implementaría una rutina de multiplexación: encender el transistor para el Dígito 1, enviar el patrón de segmentos para el primer dígito a los pines de ánodo, esperar un intervalo corto (ej. 5ms), luego apagar el Dígito 1, encender el Dígito 2, enviar el patrón para el segundo dígito, y repetir. La corriente para cada segmento se establecería mediante una sola resistencia limitadora en la línea de ánodo común (si se usa una fuente positiva común) o resistencias individuales en cada pin del microcontrolador, calculadas en base a la corriente promedio deseada y considerando el ciclo de trabajo de 1/2 en este ejemplo de dos dígitos.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El dispositivo opera bajo el principio deelectroluminiscenciaen una unión p-n semiconductor. El material AlInGaP es un semiconductor de banda prohibida directa. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan a través de la unión. Estos portadores de carga se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de los átomos de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida. En este caso, la composición está ajustada para emitir fotones con una longitud de onda de aproximadamente 571-572 nm, que se percibe como luz verde. El sustrato de GaAs no transparente ayuda a dirigir más de la luz generada hacia la parte superior del dispositivo, mejorando la eficiencia externa.

12. Tendencias de Desarrollo

En el campo de los LEDs indicadores y de display, las tendencias en curso incluyen:Mayor Eficiencia:Mejoras continuas en ciencia de materiales (ej., estructuras epitaxiales más avanzadas) para extraer más luz por unidad de potencia eléctrica de entrada.Miniaturización:Desarrollo de displays con alturas de dígito más pequeñas o densidades de píxeles más altas para dispositivos portátiles.Integración:Combinar el display LED con ICs controladores y controladores en soluciones de módulo más completas para simplificar el diseño del usuario final.Expansión de Color:Si bien este es un dispositivo monocromático verde, existe una amplia tendencia hacia matrices y displays LED de color completo y direccionables. Para los displays de siete segmentos estándar, el enfoque sigue siendo la fiabilidad, la reducción de costos y lograr brillos y relaciones de contraste aún más altas para aplicaciones legibles a la luz del sol.