Hoja de Datos del Display LED LTS-3403LJS - Dígito de 0.8 Pulgadas - Amarillo AlInGaP - Voltaje Directo 2.6V - Disipación 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3403LJS es un módulo de visualización alfanumérica de siete segmentos y un solo dígito, diseñado para aplicaciones que requieren una indicación numérica clara y de bajo consumo. Su función principal es proporcionar una lectura digital altamente legible. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED, que están fabricados sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente. Esta combinación específica de materiales está diseñada para producir una emisión de color amarillo distintivo. El display cuenta con una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Se clasifica como un display de tipo cátodo común, una configuración estándar para simplificar el multiplexado en aplicaciones de múltiples dígitos. El mercado objetivo de este componente incluye paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, electrodomésticos, cuadros de mandos automotrices (para indicadores no críticos) y cualquier sistema embebido que requiera una visualización numérica de un dígito confiable.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. El parámetro clave, la Intensidad Luminosa Promedio (Iv), se especifica con un mínimo de 320 µcd, un valor típico de 900 µcd, y sin máximo declarado, cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1mA. Esto indica una salida brillante adecuada para uso en interiores. La salida de luz se caracteriza por una Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) de 588 nm y una Longitud de Onda Dominante (λd) de 587 nm a IF=20mA, ubicando firmemente su emisión en la región amarilla del espectro visible. El Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ) es de 15 nm, lo que denota un color relativamente puro con una dispersión espectral mínima. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos está garantizada dentro de una relación de 2:1, asegurando un brillo uniforme en todo el dígito, lo cual es crítico para fines estéticos y de legibilidad. Todas las mediciones fotométricas están alineadas con la curva estándar de respuesta del ojo fotópico de la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de funcionamiento para un uso confiable. Los Valores Absolutos Máximos establecen los límites estrictos: una Disipación de Potencia de 70 mW por segmento, una Corriente Directa Pico de 60 mA por segmento (en condiciones pulsadas: ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), y una Corriente Directa Continua de 25 mA por segmento a 25°C, reduciéndose linealmente a 0.33 mA/°C. El Voltaje Inverso máximo por segmento es de 5 V. En condiciones operativas estándar (Ta=25°C), el Voltaje Directo (VF) por segmento varía desde 2.05V (mín) hasta 2.6V (máx) a una corriente de prueba de 10mA. La Corriente Inversa (IR) es un máximo de 100 µA al voltaje inverso total de 5V, lo que indica buenas características de diodo.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un Rango de Temperatura de Operación de -35°C a +85°C, con un Rango de Temperatura de Almacenamiento idéntico. Este amplio rango lo hace adecuado para aplicaciones en entornos no controlados climáticamente. Un parámetro crítico de ensamblaje es la clasificación de Temperatura de Soldadura: el dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.59 mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una clasificación estándar para procesos de soldadura por ola o de reflujo, pero se debe tener cuidado de no exceder este perfil térmico.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos establece explícitamente que los dispositivos están "Categorizados por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de clasificación (binning) donde las unidades se clasifican y etiquetan en función de su salida de luz medida en una condición de prueba estándar (probablemente IF=1mA). Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas con brillo consistente para una aplicación dada o a lo largo de una producción, asegurando uniformidad visual en displays de múltiples dígitos. Aunque no se detalla en este documento específico, la clasificación típica para tales displays puede implicar la separación en rangos de intensidad (por ejemplo, Iv > 500 µcd, Iv > 700 µcd). La estricta relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1 es otra forma de categorización de rendimiento dentro de un solo dispositivo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque el extracto de la hoja de datos proporcionado hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas", los gráficos específicos no están incluidos en el texto. Típicamente, dichas curvas para un display LED incluirían:Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V): Este gráfico muestra la relación exponencial, ayudando a los diseñadores a seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas. El voltaje de rodilla está alrededor del VF típico de 2.6V.Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva L-I): Muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente, hasta los límites máximos nominales. Generalmente es lineal en el rango de operación normal.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva mostraría la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, importante para aplicaciones de alta temperatura o alta corriente.Distribución Espectral de Potencia Relativa: Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de 587-588 nm con el ancho medio declarado de 15 nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTS-3403LJS viene en un formato de paquete dual en línea (DIP) estándar, adecuado para montaje a través de orificio en una placa de circuito impreso (PCB) o inserción en un zócalo. Las dimensiones del paquete se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm. Las características mecánicas clave incluyen la altura del dígito de 0.8 pulgadas (20.32 mm), que define el tamaño físico del carácter mostrado. La cara gris y los segmentos blancos son parte del moldeado del paquete. La disposición de pines está diseñada para compatibilidad con diseños de PCB y zócalos estándar.

6. Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 17 pines, aunque no todos los pines están activos. La asignación de pines es la siguiente: Pin 2: Ánodo para el segmento A, Pin 3: Ánodo para el segmento F, Pines 4, 6, 12, 17: Cátodo Común (todos conectados internamente), Pin 5: Ánodo para el segmento E, Pin 7: Ánodo para el Punto Decimal Izquierdo (L.D.P), Pin 10: Ánodo para el Punto Decimal Derecho (R.D.P), Pin 11: Ánodo para el segmento D, Pin 13: Ánodo para el segmento C, Pin 14: Ánodo para el segmento G, Pin 15: Ánodo para el segmento B. Los pines 1, 8, 9 y 16 se listan como "SIN PIN" (no conectados). El diagrama del circuito interno muestra una configuración de cátodo común, donde todos los cátodos de los segmentos LED están unidos internamente a los pines de cátodo común. Cada ánodo de segmento es accesible individualmente. Los dos puntos decimales (izquierdo y derecho) también son LEDs separados con sus propios ánodos.

7. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

La pauta principal proporcionada es el perfil de temperatura de soldadura absoluto máximo: 260°C durante 3 segundos, medido a 1.59 mm (1/16") por debajo del plano de asiento. Esto es crítico para procesos de soldadura por ola. Para soldadura manual, se debe usar un cautín controlado por temperatura, y el tiempo de contacto por pin debe minimizarse para evitar daños por calor al dado interno y al paquete de plástico. El dispositivo debe almacenarse en el rango de temperatura especificado (-35°C a +85°C) en un ambiente seco para prevenir la absorción de humedad, lo que puede causar "efecto palomita de maíz" durante el reflujo si no se hornea adecuadamente antes de su uso.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren un solo dígito numérico altamente visible. Ejemplos incluyen:Instrumentación: Medidores de panel, contadores de frecuencia, temporizadores.Electrónica de Consumo: Display de reloj de horno microondas, lectura de termostato, báscula de baño.Controles IndustrialesMercado de Accesorios Automotrices: Medidores auxiliares (voltaje, temperatura).Kits Educativos: Para enseñar electrónica digital e interfaz con microcontroladores.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente: Cada ánodo de segmento debe ser accionado a través de una resistencia limitadora de corriente. El valor de la resistencia (R) se calcula usando R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo (usar el valor máximo para confiabilidad) e IF es la corriente directa deseada (no exceder 25 mA DC). Para una fuente de 5V e IF=10mA, R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios.Circuitería de Control: Al ser de cátodo común, los cátodos normalmente se conectan a tierra (o a un transistor de conmutación para multiplexado), y los ánodos se activan a nivel alto para iluminar un segmento. Se usan comúnmente microcontroladores o CI controladores de display dedicados (como registros de desplazamiento 74HC595 o MAX7219).Multiplexado: Para displays de múltiples dígitos, se pueden multiplexar múltiples unidades LTS-3403LJS habilitando secuencialmente el cátodo común de cada dígito mientras se presentan los datos de segmento para ese dígito. Esto reduce los pines de E/S requeridos.Ángulo de Visión: El amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones donde el display puede verse desde posiciones fuera del eje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTS-3403LJS se diferencia principalmente por su uso detecnología LED amarilla AlInGaP. En comparación con tecnologías más antiguas como GaP estándar (que produce un amarillo verdoso menos eficiente) o luz filtrada, AlInGaP ofrece una mayor eficiencia luminosa y un color amarillo más saturado y puro. Lacara gris con segmentos blancosproporciona un excelente contraste cuando los LEDs están apagados, haciendo que el contorno del dígito sea siempre visible, a diferencia de las caras completamente negras. Subajo consumo de energía(posibilitado por LEDs eficientes y bajo VF) lo hace adecuado para dispositivos alimentados por batería. Lacategorización por intensidad luminosaes un diferenciador clave de calidad, asegurando consistencia en el brillo, lo cual no siempre está garantizado en displays de menor costo.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre cátodo común y ánodo común?

R: En un display de cátodo común, todos los cátodos de los LED están conectados entre sí. Para encender un segmento, su ánodo se activa a nivel alto (a Vcc) mientras el cátodo común se conecta a nivel bajo (a tierra). En ánodo común, ocurre lo contrario. El LTS-3403LJS es de cátodo común.

P: ¿Puedo controlar este display directamente desde un pin de un microcontrolador?

R: Sí, pero con advertencias importantes. Un pin de microcontrolador solo puede suministrar/absorber una corriente limitada (a menudo 20-25mA). Debes usar una resistencia limitadora de corriente para cada segmento que controles. Además, si controlas múltiples segmentos simultáneamente desde un puerto, asegúrate de que la corriente total no exceda el límite de corriente total del puerto o del chip del microcontrolador. Usar un CI controlador suele ser más seguro.

P: ¿Qué significa "Compatible con C.I."?

R: Significa que las características eléctricas (voltaje directo, requisitos de corriente) del display están dentro de las capacidades de voltaje de salida y de suministro/absorción de corriente de las salidas de circuitos integrados (CI) estándar, como las de familias lógicas TTL o CMOS o microcontroladores, especialmente cuando se usan con resistencias limitadoras de corriente apropiadas.

P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia para un segmento?

R: Usa la Ley de Ohm: R = (Voltaje de Alimentación - Voltaje Directo del LED) / Corriente Deseada del LED. Siempre usa el VF máximo de la hoja de datos (2.6V) para un diseño conservador que asegure que la corriente nunca se exceda, incluso con variaciones entre piezas.

11. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Caso de Estudio: Construir un Contador de un Dígito con Arduino.El objetivo es crear un contador que incremente de 0 a 9.Componentes: Arduino Uno, LTS-3403LJS, ocho resistencias de 220Ω (una para los segmentos A-G y el punto decimal), una placa de pruebas y cables puente.Cableado: Conecta los pines de cátodo común (4,6,12,17) del display al GND de Arduino. Conecta cada ánodo de segmento (pines 2,3,5,7,10,11,13,14,15) a un pin digital individual de Arduino (por ejemplo, del 2 al 10) a través de una resistencia limitadora de corriente de 220Ω.Software: En el sketch de Arduino, define un array que mapee los dígitos (0-9) a la combinación de segmentos que deben encenderse (un "mapa de segmentos"). En el bucle, recorre los dígitos del 0 al 9, usa el mapa de segmentos para establecer en ALTO los pines correctos de Arduino para iluminar los segmentos correspondientes, espera un segundo, luego borra el display y pasa al siguiente dígito. Este ejemplo demuestra el control directo, la limitación de corriente y el uso de un cátodo común.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTS-3403LJS se basa en la tecnología deDiodo Emisor de Luz (LED). Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se polariza en directa (voltaje positivo aplicado al lado p en relación con el lado n), los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía. En un diodo de silicio estándar, esta energía se libera como calor. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, una porción significativa de esta energía se libera como fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. Las aleaciones de AlInGaP están diseñadas para tener una banda prohibida correspondiente a la emisión de luz en las regiones roja, naranja, ámbar y amarilla del espectro. El "sustrato de GaAs no transparente" mencionado en la hoja de datos es la oblea base sobre la cual se cultivan las capas de AlInGaP. Su naturaleza no transparente ayuda a reflejar la luz hacia arriba, mejorando la eficiencia general de extracción de luz desde la parte superior del chip.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Aunque esta hoja de datos específica es del 2001, la tecnología subyacente de AlInGaP representó un avance significativo en su momento para producir LEDs amarillos, naranjas y rojos de alto brillo. En gran medida reemplazó a tecnologías más antiguas y menos eficientes como GaAsP y GaP para estos colores. En el panorama más amplio de la tecnología de displays, los displays LED discretos de siete segmentos como el LTS-3403LJS han sido ampliamente desplazados en nuevos diseños por soluciones más integradas. Estas incluyen:Displays LED de Matriz de PuntosyDisplays OLED, que ofrecen capacidades alfanuméricas y gráficas completas.Módulos de Display Integradoscon controladores incorporados (I2C, SPI) que simplifican la interfaz.LCDspara aplicaciones de ultra bajo consumo. Sin embargo, los LEDs discretos de siete segmentos siguen siendo relevantes en nichos donde sus ventajas específicas son primordiales: extrema simplicidad, brillo y contraste muy altos, amplios ángulos de visión, robustez, bajo costo para necesidades de un solo dígito y la estética "retro" distintiva que a veces se desea. También son herramientas educativas fundamentales para aprender electrónica digital.