Hoja de Datos del Display LED de Dos Dígitos LTD-4608JG de 0.4 Pulgadas - Altura de Dígito 10.0mm - Color Verde - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-4608JG es un display compacto y de alto rendimiento de siete segmentos y dos dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren una lectura numérica clara con bajo consumo de energía. Su función principal es proporcionar una salida visual numérica en dispositivos electrónicos como paneles de instrumentación, equipos de prueba, electrónica de consumo y controles industriales. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso del material semiconductor avanzado AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED, que ofrece una eficiencia y pureza de color superiores en comparación con tecnologías más antiguas. El mercado objetivo incluye a diseñadores e ingenieros que trabajan en dispositivos portátiles, equipos alimentados por batería y cualquier aplicación donde el espacio, la eficiencia energética y la legibilidad sean limitaciones críticas.

1.1 Características Clave y Ventajas Principales

• Altura de Dígito de 0.4 Pulgadas (10.0 mm):Proporciona un tamaño de carácter adecuado para distancias de visualización medias, equilibrando visibilidad y huella del componente.
• Segmentos Continuos y Uniformes:Garantiza una apariencia suave y profesional de los números mostrados, sin huecos visibles o irregularidades en la emisión de luz.
• Bajo Requerimiento de Potencia:Diseñado para eficiencia energética, lo que lo hace ideal para dispositivos operados por batería. Opera con una corriente directa típica de 1mA para la medición estándar de intensidad luminosa.
• Alto Brillo y Alto Contraste:El material AlInGaP y la cara gris con segmentos blancos crean una excelente luminosidad y un contraste nítido, asegurando legibilidad incluso en condiciones ambientales con mucha luz.
• Ángulo de Visión Amplio:Ofrece una salida de luz y color consistentes en un amplio ángulo de visión, mejorando la usabilidad desde diversas perspectivas.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Como dispositivo basado en LED, ofrece una larga vida operativa, resistencia a golpes y tiempos de conmutación rápidos en comparación con tecnologías de visualización mecánicas u otras.
• Categorizado por Intensidad Luminosa:Las unidades se clasifican según su salida de luz, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente en aplicaciones de múltiples dígitos o múltiples dispositivos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis detallado de las características eléctricas y ópticas definidas en la hoja de datos, explicando su importancia para el diseño y la aplicación.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos son límites de estrés que no deben excederse bajo ninguna condición para evitar daños permanentes en el dispositivo.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un solo segmento LED en forma de calor.
• Corriente Directa Pico por Segmento:60 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms). Esta especificación es para operación pulsada breve, útil para multiplexación o para lograr un brillo instantáneo más alto.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA (a 25°C). Esta es la corriente máxima en DC para operación continua. La hoja de datos especifica un factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de 25°C, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente para gestionar la carga térmica.
• Voltaje Inverso por Segmento:5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede dañar la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para entornos de temperatura de grado industrial.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esto define el perfil de soldadura por reflujo para evitar daños térmicos durante el ensamblaje.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (a Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):320 a 850 µcd (mín a máx) a una corriente directa (IF) de 1mA. Este amplio rango indica el proceso de clasificación (binning); los diseñadores deben tener en cuenta esta variación o seleccionar piezas clasificadas para una apariencia uniforme. El valor típico probablemente esté alrededor del medio de este rango.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):571 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta, ubicándola en la región verde puro del espectro visible.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esto mide la pureza espectral. Un ancho medio más estrecho indica un color verde más monocromático y saturado.
• Longitud de Onda Dominante (λd):572 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que coincide estrechamente con la longitud de onda pico para este dispositivo.
• Voltaje Directo por Segmento (VF):2.05V a 2.6V (típico) a IF=20mA. Esta es la caída de voltaje a través de un segmento LED cuando conduce. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. La variación se debe a las tolerancias normales de fabricación de semiconductores.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):100 µA (máx) a VR=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente en su especificación máxima.
• 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 solo dispositivo o entre dispositivos del mismo lote, asegurando uniformidad visual.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está \"Categorizado por Intensidad Luminosa\". Esto se refiere a un proceso de clasificación posterior a la producción (binning).

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Como se muestra por el rango de Iv (320-850 µcd @1mA), los LED se clasifican en grupos según su salida de luz medida. Esto permite a los fabricantes ofrecer piezas con un brillo mínimo garantizado o vender piezas dentro de rangos de intensidad más estrechos por un precio premium. Los diseñadores deben especificar el lote requerido o estar preparados para la variación de brillo en su lista de materiales.
• Clasificación por Longitud de Onda/Color:Aunque no se detalla explícitamente con múltiples códigos, las especificaciones típicas ajustadas para λp (571nm) y λd (572nm) sugieren un proceso de fabricación controlado. Para aplicaciones críticas de color, las piezas pueden estar disponibles en lotes específicos de longitud de onda.
• Clasificación por Voltaje Directo:El rango de VF (2.05-2.6V) representa la dispersión natural. Para aplicaciones donde el diseño de la fuente de alimentación es extremadamente sensible, seleccionar piezas de un lote de voltaje específico puede ser beneficioso.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a \"Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas\". Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos normalmente incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente. Generalmente es lineal a corrientes más bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos. El punto de prueba de 1mA para Iv indica operación en la región lineal y eficiente.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Muestra la relación exponencial, crítica para diseñar controladores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura. Esta es una consideración clave para entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad de luz versus longitud de onda, que muestra el pico en ~571nm y el ancho medio estrecho, confirmando el color verde puro.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete y Dibujo

El dispositivo tiene un paquete dual en línea (DIP) estándar de 10 pines. Notas dimensionales clave de la hoja de datos: todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias estándar de ±0.25mm (0.01\") a menos que se especifique lo contrario. El dibujo detallaría la longitud total, el ancho, la altura, el espaciado de dígitos, las dimensiones de los segmentos y el espaciado de pines (probablemente un paso estándar de 0.1\" / 2.54mm).

5.2 Conexión de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo utiliza una configuración deánodo comúnpara multiplexación. El diagrama del circuito interno muestra dos ánodos comunes (uno para cada dígito) y cátodos individuales para cada segmento (A-G y DP).

Asignación de Pines:

1: Cátodo C

2: Cátodo D.P. (Punto Decimal)

3: Cátodo E

4: Ánodo Común (Dígito 2)

5: Cátodo D

6: Cátodo F

7: Cátodo G

8: Cátodo B

9: Ánodo Común (Dígito 1)

10: Cátodo A

La polaridad está claramente marcada por la designación \"Ánodo Común\". El paquete físico probablemente tiene una muesca o un punto cerca del pin 1 para la orientación.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

• Parámetros de Soldadura por Reflujo:Según los Límites Absolutos Máximos, el perfil de soldadura recomendado es 260°C durante 3 segundos, medido en un punto a 1.6mm por debajo del cuerpo del paquete. Esta es una condición estándar de reflujo sin plomo.
• Precauciones:
  • Evitar estrés mecánico en los pines durante la inserción.
  • Asegurarse de que la temperatura de la punta del soldador esté controlada para evitar exceder la temperatura máxima del paquete.
  • Usar flujo apropiado y procedimientos de limpieza si es necesario.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacenar en un ambiente seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado (-35°C a +85°C). Evitar la exposición a alta humedad o gases corrosivos.

7. Información de Empaquetado y Pedido

• Especificación de Empaquetado:Normalmente, estos displays se suministran en tubos o bandejas antiestáticas para proteger los pines y la lente de daños y descargas electrostáticas (ESD).
• Regla de Numeración de Modelo:El número de parte LTD-4608JG probablemente sigue un sistema de codificación interno donde \"LTD\" significa la familia de productos (display LED), \"4608\" indica el tamaño y tipo (0.4\" 2 dígitos), y \"JG\" especifica el color (Verde) y posiblemente otras variantes como punto decimal a la derecha (como se señala en la descripción).

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Multímetros digitales y pinzas amperimétricas
• Fuentes de alimentación de banco y cargas electrónicas
• Indicadores de control de procesos
• Displays de equipos de fitness
• Calibradores para automóviles del mercado de accesorios (para uso interior)
• Temporizadores y contadores de electrodomésticos de consumo

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Conducción:Usar controladores de corriente constante o resistencias limitadoras de corriente para cada línea de cátodo. Para multiplexar los dos dígitos, conmutar los ánodos comunes (pines 4 y 9) secuencialmente a una frecuencia lo suficientemente alta para evitar parpadeo (típicamente >60Hz).
• Cálculo de Corriente:Basado en el brillo deseado y la curva de VF. Por ejemplo, para lograr un brillo típico a 1mA con una fuente de 5V y un VF de 2.3V, la resistencia limitadora sería R = (V_fuente - VF) / I_F = (5 - 2.3) / 0.001 = 2700 Ω.
• Interfaz con Microcontrolador:Los cátodos pueden ser conducidos directamente por pines GPIO del microcontrolador (corriente de sumidero) si la corriente por segmento está dentro de la capacidad de sumidero del MCU, o a través de arreglos de transistores/MOSFET para corrientes más altas.
• Ángulo de Visión:Aprovechar el amplio ángulo de visión montando el display perpendicular a la línea de visión principal del usuario.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED verdes estándar de GaP (Fosfuro de Galio) o los LED rojos de GaAsP, el LTD-4608JG basado en AlInGaP ofrece:

• Mayor Eficiencia y Brillo:Más salida de luz por miliamperio de corriente.
• Saturación de Color Superior:Un ancho medio espectral más estrecho resulta en un verde más puro y visualmente distinto.
• Mejor Estabilidad Térmica:El AlInGaP generalmente mantiene su rendimiento mejor en rangos de temperatura que algunos materiales más antiguos.
• En comparación con las pantallas LCD modernas con retroiluminación LED blanca, este dispositivo ofrece mayor contraste a la luz solar directa, menor consumo de energía para lecturas numéricas simples y una interfaz extremadamente simple (conducción directa vs. controlador LCD).

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es el propósito de la \"Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa\" de 2:1?

R1: Esta relación asegura consistencia visual. Significa que dentro de una unidad de display, ningún segmento será más del doble de brillante que el segmento más tenue. Esto evita números iluminados de manera desigual, que podrían confundirse con un dígito diferente (por ejemplo, un \"8\" con un segmento tenue que parezca un \"0\").

P2: ¿Puedo conducir este display con un sistema de microcontrolador de 3.3V?

R2: Sí, pero se necesita un diseño cuidadoso. El VF típico es de 2.05-2.6V. Con una fuente de 3.3V, el margen de voltaje para una resistencia limitadora es muy pequeño (3.3 - 2.6 = 0.7V). Debes calcular el valor de la resistencia con precisión (por ejemplo, para 1mA: R = 0.7V / 0.001A = 700Ω). Asegúrate de que el pin del MCU pueda sumir la corriente requerida. Un circuito integrado controlador de corriente constante es a menudo una solución más confiable para fuentes de bajo voltaje.

P3: ¿Por qué hay dos especificaciones de corriente diferentes (Continua 25mA y Pico 60mA)?

R3: La especificación continua de 25mA es para operación en DC, limitada por la disipación de calor promedio. La especificación de pico de 60mA permite un brillo instantáneo más alto en un sistema multiplexado. En la multiplexación, cada dígito solo se alimenta durante una fracción del tiempo (ciclo de trabajo). La corriente pico más alta durante su tiempo \"encendido\" crea un brillo promedio percibido más brillante, mientras que la corriente promedio más baja mantiene el dispositivo dentro de sus límites térmicos.

11. Estudio de Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñando una Lectura de Voltímetro de 2 Dígitos Simple

Un diseñador está creando un voltímetro compacto para mostrar de 0.0V a 9.9V. Selecciona el LTD-4608JG por su tamaño pequeño, bajo consumo y display verde claro. El sistema utiliza un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) para medir el voltaje.

• Diseño del Circuito:Los pines del puerto del microcontrolador están conectados a los cátodos de segmento (A-G, DP) a través de resistencias limitadoras de corriente de 220Ω (calculadas para ~3mA por segmento a 5V). Otros dos pines GPIO conducen transistores PNP (o MOSFETs de canal P) que conmutan los ánodos comunes (Dígito 1 y Dígito 2) a la fuente de 5V.
• Software:El firmware lee el ADC, convierte el valor a dos dígitos BCD y utiliza una tabla de búsqueda para determinar qué segmentos iluminar para cada dígito (0-9). Luego multiplexa: enciende el transistor para el Dígito 1, establece los patrones de cátodo para el primer dígito, espera 5ms, apaga el Dígito 1, enciende el transistor para el Dígito 2, establece los patrones de cátodo para el segundo dígito, espera 5ms, y repite. Esta tasa de refresco de 100Hz elimina el parpadeo visible.
• Resultado:Una lectura de dos dígitos clara y estable que consume recursos y energía mínimos del microcontrolador.

12. Introducción al Principio de Operación

El LTD-4608JG opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión (aproximadamente 2V para AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se recombinan en la región activa. En los LED de AlInGaP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones con una longitud de onda correspondiente a la parte verde del espectro (~571nm). La composición específica de la aleación de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo determina la energía del bandgap y, por lo tanto, el color de la luz emitida. El sustrato de GaAs no transparente ayuda a reflejar la luz hacia arriba, mejorando la eficiencia general de extracción de luz desde la superficie superior. Los siete segmentos son chips LED individuales cableados en el patrón de un dígito, permitiendo formar cualquier número del 0 al 9 (y algunas letras) energizando selectivamente combinaciones de estos segmentos.

13. Tendencias y Desarrollos Tecnológicos

Si bien los displays LED de siete segmentos siguen siendo una solución robusta y rentable para lecturas numéricas, el campo más amplio de la tecnología de visualización está evolucionando. Las tendencias relevantes para el dominio de este producto incluyen:

• Aumento de la Eficiencia:La investigación continua en materiales semiconductores, incluyendo mejoras adicionales al AlInGaP y el desarrollo de materiales como InGaN para otros colores, continúa impulsando la eficiencia de lúmenes por vatio, permitiendo displays más brillantes a corrientes más bajas.
• Miniaturización:Existe un impulso constante por pasos de píxel más pequeños y mayor densidad, aunque para los displays de siete segmentos estándar, el tamaño de 0.4\" representa un punto óptimo bien establecido para muchas aplicaciones.
• Integración:Algunos displays modernos integran el circuito integrado controlador e incluso una interfaz de microcontrolador (como I2C o SPI) directamente en el paquete, simplificando el diseño del circuito externo. El LTD-4608JG representa el enfoque tradicional y discreto que ofrece máxima flexibilidad y menor costo para diseños de alto volumen y sensibles al costo.
• Competencia de Tecnologías Alternativas:Los displays OLED (LED Orgánico) ofrecen excelente contraste y ángulos de visión y se están volviendo más asequibles para displays pequeños de forma personalizada. Sin embargo, para indicadores numéricos simples, de alto brillo y bajo consumo, los displays de segmentos LED tradicionales como el LTD-4608JG mantienen ventajas significativas en longevidad, robustez y legibilidad bajo la luz solar.