Hoja de Datos del Display LED LTD-322JS - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Amarillo - Voltaje Directo 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-322JS es un dispositivo de visualización numérica de estado sólido diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras, brillantes y fiables. Pertenece a la categoría de displays de diodos emisores de luz (LED), utilizando específicamente la tecnología de semiconductores de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir emisión de luz amarilla. La función principal de este componente es representar visualmente dígitos numéricos (0-9) y algunos caracteres alfanuméricos a través de segmentos direccionables individualmente.

Sus áreas de aplicación principales incluyen instrumentación industrial, paneles de electrónica de consumo, equipos de prueba y medida, y cualquier sistema embebido que requiera una pantalla numérica compacta y de bajo consumo. El dispositivo se caracteriza por su altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm), que ofrece un buen equilibrio entre legibilidad y consumo de espacio en la placa. La pantalla presenta una cara negra con segmentos blancos, proporcionando un alto contraste para una apariencia óptima de los caracteres bajo diversas condiciones de iluminación.

La tecnología subyacente emplea chips LED de AlInGaP fabricados sobre un sustrato no transparente de Arseniuro de Galio (GaAs). Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y estabilidad en la producción de longitudes de onda amarillas y ámbar. El dispositivo está configurado como un display de cátodo común dúplex, lo que significa que contiene dos dígitos (o dos unidades de visualización independientes) que comparten conexiones de cátodo común, lo que simplifica el circuito de excitación multiplexado.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones 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 más allá de estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima permitida que puede disipar un solo segmento iluminado sin causar daño térmico. Superar este límite corre el riesgo de degradar la estructura interna del pozo cuántico y los hilos de unión del LED.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA. Esta especificación se aplica en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Permite breves períodos de sobrecorriente para lograr un brillo instantáneo más alto, útil para displays multiplexados o efectos de estroboscopio, pero debe gestionarse cuidadosamente para evitar superar la potencia media nominal.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta es la corriente continua máxima recomendada para funcionamiento continuo. Se especifica un factor de reducción lineal de 0.33 mA/°C, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente (Ta) supera los 25°C. Por ejemplo, a 50°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
• Voltaje Inverso por Segmento:5 V. Los LEDs son diodos y tienen un voltaje de ruptura inversa relativamente bajo. Aplicar una polarización inversa superior a 5V puede causar ruptura por avalancha, destruyendo potencialmente el segmento.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. Esto define las condiciones ambientales que el dispositivo puede soportar durante la operación y el almacenamiento no operativo. El rendimiento dentro de la tabla de características eléctricas/ópticas se especifica típicamente a 25°C.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6 mm por debajo del plano de asiento. Esto es crítico para procesos de soldadura por ola o reflow para prevenir daños en el encapsulado plástico y las uniones internas del chip.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C) y representan el rendimiento típico del dispositivo.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):320 μcd (Mín), 800 μcd (Típ) a I_F=1mA. La intensidad luminosa es una medida de la potencia percibida de la luz emitida en una dirección particular. El amplio rango (Mín a Típ) indica un proceso de clasificación (binning). La medición utiliza un filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE (V(λ)), asegurando que el valor se correlacione con la percepción humana del brillo.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):588 nm (Típ) a I_F=20mA. Esta es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia de la luz emitida alcanza su máximo. Para LEDs amarillos de AlInGaP, esto típicamente cae en el rango de 585-595 nm.
• Ancho de Media Línea Espectral (Δλ):15 nm (Típ) a I_F=20mA. Este parámetro, también llamado Ancho Total a Media Altura (FWHM), describe el ancho de banda del espectro emitido. Un valor de 15 nm indica una luz amarilla relativamente monocromática, característica de semiconductores de banda prohibida directa como el AlInGaP.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):587 nm (Típ) a I_F=20mA. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color de la luz. Está estrechamente relacionada, pero no siempre es idéntica, a la longitud de onda de pico.
• Voltaje Directo por Segmento (V_F):2.05V (Mín), 2.6V (Típ) a I_F=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce la corriente especificada. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de excitación pueda proporcionar suficiente voltaje para superar esta caída, más cualquier caída en resistencias en serie o transistores excitadores.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx) a V_R=5V. Esta es la corriente de fuga cuando el diodo está polarizado inversamente a su voltaje nominal máximo.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx) a I_F=1mA. 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. Una relación de 2:1 asegura uniformidad visual en toda la pantalla.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de clasificación o selección basado en parámetros clave de rendimiento.

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Los valores mínimo especificado (320 μcd) y típico (800 μcd) para I_Vsugieren que los productos se clasifican en diferentes categorías de intensidad. Esto permite a los compradores seleccionar piezas adecuadas para sus requisitos específicos de brillo, lo que puede afectar al coste. Los diseñadores deben tener en cuenta el valor mínimo para garantizar la visibilidad en su aplicación.
• Selección por Voltaje Directo:Aunque no se establece explícitamente como un parámetro clasificado, el rango dado para V_F(2.05V a 2.6V) es típico de la dispersión de producción. Para aplicaciones donde una caída de voltaje consistente es crítica (por ejemplo, dispositivos alimentados por batería con un margen de voltaje ajustado), los fabricantes pueden ofrecer piezas seleccionadas por voltaje bajo petición.
• Consistencia de Longitud de Onda:Las especificaciones ajustadas para λ_p(588 nm Típ) y λ_d(587 nm Típ) indican un buen control del proceso, resultando en un color amarillo consistente entre lotes de producción. Una clasificación significativa por color es menos común para LEDs monocromáticos como este tipo amarillo en comparación con los LEDs blancos.

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, podemos inferir su contenido estándar y su significado.

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Este gráfico mostraría la relación exponencial típica de un diodo. Para el LTD-322JS, la curva pasaría por el punto I_F=20mA, V_F=~2.6V. La pendiente de la curva en la región de operación ayuda a determinar la resistencia dinámica, importante para el atenuado analógico o la operación pulsada.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Este gráfico muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Para los LEDs, es generalmente lineal en un amplio rango por debajo de la saturación. La curva mostraría la intensidad a 1mA (para la especificación I_V) e ilustraría la relación hasta la corriente continua máxima (25mA).
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva es crucial para la gestión térmica. La salida de luz de los LEDs de AlInGaP típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Comprender esta reducción permite a los diseñadores compensar óptica o eléctricamente en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad relativa frente a la longitud de onda, centrado alrededor de 588 nm con un FWHM de aproximadamente 15 nm. Esto confirma la naturaleza monocromática de la salida.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El contorno físico del dispositivo se define en un dibujo del encapsulado. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm (0.01 pulgada) a menos que se indique lo contrario. Las dimensiones clave típicamente incluyen la longitud, anchura y altura total del encapsulado, el espaciado entre dígitos (paso), el tamaño y espaciado de los segmentos, y el espaciado y dimensiones de las patillas (pines). Esta información es esencial para el diseño de la huella en la PCB, asegurando un ajuste adecuado y planificando superposiciones o ventanas en la carcasa del producto final.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El LTD-322JS tiene una configuración de 10 pines. Es de tipocátodo común, lo que significa que los cátodos (terminales negativos) de los LEDs para cada dígito están conectados internamente.

• Pin 1:Ánodo G (Segmento G)
• Pin 2:Sin Conexión (N/C)
• Pin 3:Ánodo A (Segmento A)
• Pin 4:Ánodo F (Segmento F)
• Pin 5:Cátodo Común para el Dígito 2
• Pin 6:Ánodo D (Segmento D)
• Pin 7:Ánodo E (Segmento E)
• Pin 8:Ánodo C (Segmento C)
• Pin 9:Ánodo B (Segmento B)
• Pin 10:Cátodo Común para el Dígito 1

El diagrama de circuito interno muestra el diseño estándar de 7 segmentos más punto decimal (DP) para cada dígito, con ánodos individuales para cada segmento y cátodos comunes para cada dígito. Esta configuración es ideal para multiplexación.

6. Guías de Soldadura y Montaje

Cumplir con el perfil de soldadura especificado es crítico para prevenir daños térmicos.

• Soldadura por Reflow/Ola:La temperatura máxima permitida de soldadura es de 260°C, medida a 1.6 mm por debajo del cuerpo del encapsulado (plano de asiento). El tiempo de exposición a esta temperatura máxima no debe exceder los 3 segundos. Los perfiles de reflow estándar sin plomo (SnAgCu) con una temperatura máxima de 240-250°C son generalmente seguros si se controla el tiempo por encima del líquido.
• Soldadura Manual:Si es necesaria la soldadura manual, se debe usar un soldador con control de temperatura. El tiempo de contacto por pata debe minimizarse, idealmente a menos de 3 segundos, usando una temperatura de punta que no exceda los 350°C.
• Limpieza:Después de soldar, si se requiere limpieza, use disolventes compatibles con el material de la lente epoxi del LED. Evite la limpieza ultrasónica, ya que las vibraciones de alta frecuencia pueden dañar las uniones de hilo internas.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacene en un entorno seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado (-35°C a +85°C). El Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) no se especifica en esta hoja de datos, pero debe confirmarse con el fabricante para procesos de montaje modernos que involucren reflow.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

La configuración de cátodo común está diseñada para excitación multiplexada. Un circuito típico implica usar un microcontrolador o un CI excitador de display dedicado.

• Multiplexación (Escaneo):Los dos cátodos comunes (pines 5 y 10) se conectan a transistores NPN o NFETs (sumidero de corriente). Los ánodos de segmento se conectan a resistencias limitadoras de corriente y luego a pines del microcontrolador o a las salidas de segmento de un CI excitador. El microcontrolador enciende rápidamente el cátodo de un dígito a la vez mientras energiza los ánodos de segmento apropiados para ese dígito. Una frecuencia de refresco de >60 Hz por dígito previene el parpadeo visible.
• Limitación de Corriente:Una resistencia en serie es obligatoria para cada ánodo de segmento (o un excitador regulado en corriente) para establecer la corriente directa. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V y un objetivo I_Fde 20mA con V_F=2.6V, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos I_F²* R = 0.048W, por lo que una resistencia estándar de 1/8W (0.125W) es suficiente.
• Control de Brillo:El brillo puede ajustarse variando la corriente directa (mediante PWM en la resistencia en serie o usando una fuente de corriente variable) o variando el ciclo de trabajo en la rutina de multiplexación.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Ángulo de Visión:La hoja de datos afirma un "Amplio Ángulo de Visión". Para una legibilidad óptima, la pantalla debe montarse perpendicular a la dirección de visión principal. Considere la distribución de intensidad angular si se requiere visión desde un ángulo oblicuo.
• Mejora del Contraste:El diseño de cara negra/segmentos blancos proporciona contraste inherente. Para uso en exteriores o con alta luz ambiental, puede ser necesario un filtro de densidad neutra o un filtro dedicado de mejora de contraste.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja (máx. 70mW por segmento), en operación multiplexada, la potencia media por segmento es menor. Sin embargo, si todos los segmentos de un dígito están encendidos simultáneamente a alta corriente, asegure una ventilación o disipación de calor adecuada si la temperatura ambiente es alta, respetando la curva de reducción de corriente.
• Protección contra ESD:Los LEDs son susceptibles a las Descargas Electroestáticas (ESD). Manipule con las precauciones ESD apropiadas. Incorporar diodos TVS o resistencias en serie en las líneas de E/S conectadas al display puede mejorar la robustez ESD a nivel de sistema.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTD-322JS, basado en sus especificaciones, presenta varias ventajas y compensaciones en comparación con otras tecnologías de visualización.

• vs. Displays LED Más Grandes/Pequeños:El dígito de 0.3 pulgadas es una opción de tamaño medio. Los dígitos más grandes (por ejemplo, 0.5\"

  Terminología de especificaciones LED

  Explicación completa de términos técnicos LED

  Rendimiento fotoeléctrico

  Término	Unidad/Representación	Explicación simple	Por qué es importante
  Eficacia luminosa	lm/W (lúmenes por vatio)	Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética.	Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad.
  Flujo luminoso	lm (lúmenes)	Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo".	Determina si la luz es lo suficientemente brillante.
  Ángulo de visión	° (grados), por ejemplo, 120°	Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz.	Afecta el rango de iluminación y uniformidad.
  CCT (Temperatura de color)	K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K	Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos.	Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados.
  CRI / Ra	Sin unidad, 0–100	Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno.	Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos.
  SDCM	Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos"	Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente.	Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs.
  Longitud de onda dominante	nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo)	Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados.	Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes.
  Distribución espectral	Curva longitud de onda vs intensidad	Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda.	Afecta la representación del color y calidad.

  Parámetros eléctricos

  Término	Símbolo	Explicación simple	Consideraciones de diseño
  Voltaje directo	Vf	Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio".	El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie.
  Corriente directa	If	Valor de corriente para operación normal de LED.	Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil.
  Corriente de pulso máxima	Ifp	Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello.	El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños.
  Voltaje inverso	Vr	Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura.	El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje.
  Resistencia térmica	Rth (°C/W)	Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor.	Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte.
  Inmunidad ESD	V (HBM), por ejemplo, 1000V	Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable.	Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles.

  Gestión térmica y confiabilidad

  Término	Métrica clave	Explicación simple	Impacto
  Temperatura de unión	Tj (°C)	Temperatura de operación real dentro del chip LED.	Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color.
  Depreciación de lúmenes	L70 / L80 (horas)	Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial.	Define directamente la "vida de servicio" del LED.
  Mantenimiento de lúmenes	% (por ejemplo, 70%)	Porcentaje de brillo retenido después del tiempo.	Indica retención de brillo durante uso a largo plazo.
  Cambio de color	Δu′v′ o elipse MacAdam	Grado de cambio de color durante el uso.	Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación.
  Envejecimiento térmico	Degradación de material	Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo.	Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto.

  Embalaje y materiales

  Término	Tipos comunes	Explicación simple	Características y aplicaciones
  Tipo de paquete	EMC, PPA, Cerámica	Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica.	EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga.
  Estructura del chip	Frontal, Flip Chip	Disposición de electrodos del chip.	Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia.
  Revestimiento de fósforo	YAG, Silicato, Nitruro	Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco.	Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI.
  Lente/Óptica	Plana, Microlente, TIR	Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz.	Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz.

  Control de calidad y clasificación

  Término	Contenido de clasificación	Explicación simple	Propósito
  Clasificación de flujo luminoso	Código por ejemplo 2G, 2H	Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes.	Asegura brillo uniforme en el mismo lote.
  Clasificación de voltaje	Código por ejemplo 6W, 6X	Agrupado por rango de voltaje directo.	Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema.
  Clasificación de color	Elipse MacAdam de 5 pasos	Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho.	Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio.
  Clasificación CCT	2700K, 3000K etc.	Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente.	Satisface diferentes requisitos CCT de escena.

  Pruebas y certificación

  Término	Estándar/Prueba	Explicación simple	Significado
  LM-80	Prueba de mantenimiento de lúmenes	Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo.	Se usa para estimar vida LED (con TM-21).
  TM-21	Estándar de estimación de vida	Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80.	Proporciona predicción científica de vida.
  IESNA	Sociedad de Ingeniería de Iluminación	Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos.	Base de prueba reconocida por la industria.
  RoHS / REACH	Certificación ambiental	Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio).	Requisito de acceso al mercado internacionalmente.
  ENERGY STAR / DLC	Certificación de eficiencia energética	Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación.	Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad.