Hoja de Datos del Display LED Alfanumérico de 16 Segmentos LTP-15801KD - Altura de Dígito 1.5 Pulgadas - Rojo Hiperintenso (650nm) - Voltaje Directo 2.6V - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-15801KD es un módulo de display de diodo emisor de luz (LED) alfanumérico de un dígito y 16 segmentos. Su función principal es proporcionar una salida clara y de alta visibilidad de caracteres numéricos y alfabéticos limitados para dispositivos electrónicos e instrumentación. La tecnología central utiliza material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una emisión Roja Hiperintensa, conocida por su alta eficiencia e intensidad luminosa. El dispositivo presenta una cara negra con marcas de segmentos blancas, mejorando el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado en función de su intensidad luminosa, lo que permite una consistencia en el brillo entre lotes de producción para aplicaciones donde una apariencia uniforme es crítica.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define en una condición de prueba estándar de una temperatura ambiente (Ta) de 25°C y una corriente directa (IF) de 20mA por segmento. El parámetro clave, la Intensidad Luminosa Promedio (Iv), tiene un valor típico de 27.3 milicandelas (mcd). Este valor representa el brillo percibido de los segmentos encendidos. El dispositivo emite luz en una Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) de 650 nanómetros (nm), que se encuentra dentro de la porción rojo profundo del espectro visible. La Longitud de Onda Dominante (λd) se especifica en 639 nm. El Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ) es de 20 nm, lo que indica la pureza espectral o la estrechez de la banda de luz emitida. Se especifica una Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa de 2:1 (máximo), lo que significa que la diferencia de brillo entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de una sola unidad no debe exceder esta relación, asegurando uniformidad visual.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites y condiciones de funcionamiento para un uso confiable. Los Valores Máximos Absolutos establecen los límites: una Disipación de Potencia máxima de 70 mW por segmento, una Corriente Directa Pico de 90 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10), y una Corriente Directa Continua máxima de 25 mA por segmento a 25°C, reduciéndose linealmente a 0.33 mA/°C por encima de esa temperatura. El Voltaje Inverso máximo (VR) por segmento es de 5V. En condiciones normales de funcionamiento (IF=20mA), el Voltaje Directo típico (VF) por segmento es de 2.6V, con un máximo de 5.2V. La Corriente Inversa (IR) es un máximo de 100 µA a VR=5V. Estos parámetros son cruciales para diseñar el circuito limitador de corriente y asegurar que el LED no esté sujeto a condiciones que puedan causar una falla prematura.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un Rango de Temperatura de Operación de -35°C a +85°C y un Rango de Temperatura de Almacenamiento idéntico. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso tanto en entornos de consumo como industriales. Una especificación de manejo crítica es la Temperatura Máxima de Soldadura de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente. El cumplimiento de este perfil de soldadura por reflujo es esencial para prevenir daños térmicos en los chips LED, las uniones internas y el paquete de plástico.

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 en producción donde las unidades fabricadas se ordenan (se "binnean") según su salida luminosa medida en una corriente de prueba estándar. Aunque los códigos de clasificación específicos no se detallan en este documento, dicho sistema garantiza que los diseñadores puedan obtener displays con niveles de brillo consistentes. Esto es particularmente importante en displays multidígito o productos donde se utilizan múltiples unidades en paralelo, ya que evita variaciones notables en la intensidad entre dígitos o dispositivos individuales.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a las "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas", que son estándar para componentes LED. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto proporcionado, estas curvas suelen ilustrar la relación entre la corriente directa (IF) y el voltaje directo (VF), la relación entre la intensidad luminosa (Iv) y la corriente directa (IF), y la variación de la intensidad luminosa con la temperatura ambiente. Estas curvas son invaluables para los diseñadores. La curva VF-IF ayuda a seleccionar el voltaje de accionamiento y la resistencia en serie apropiados. La curva Iv-IF muestra cómo aumenta el brillo con la corriente, pero también destaca el punto de rendimientos decrecientes y el aumento de calor. La curva Iv-Ta demuestra el coeficiente de temperatura negativo de los LED, donde la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión, informando las decisiones de gestión térmica.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones y Contorno

El paquete es un display de tipo montaje pasante (DIP). Todas las dimensiones críticas se proporcionan en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. La característica clave es la altura de dígito de 1.5 pulgadas (38 mm), que define el tamaño físico del carácter mostrado. El dibujo detalla la disposición de los segmentos (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) y la huella general del dispositivo en una placa de circuito impreso (PCB).

5.2 Pinout e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 17 pines. El Pin 1 se identifica como el ÁNODO COMÚN. Este es un identificador de polaridad crítico; todos los demás pines (del 2 al 17) son CÁTODOS para segmentos individuales o el punto decimal. El diagrama de circuito interno confirma una configuración de ánodo común, lo que significa que todos los ánodos de los segmentos LED están conectados internamente al pin común (Pin 1). Para iluminar un segmento, el pin de ánodo común debe conectarse a un voltaje positivo (a través de una resistencia limitadora de corriente), y el pin de cátodo correspondiente debe ponerse a tierra (nivel lógico bajo). La tabla de conexiones de pines mapea explícitamente cada número de pin de cátodo a su segmento correspondiente (por ejemplo, Pin 2 = G1, Pin 3 = E, etc.). Un punto decimal a la derecha también está integrado en el paquete.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La instrucción principal de montaje concierne al proceso de soldadura. Como se señala en los Valores Máximos Absolutos, el componente puede soportar una temperatura máxima de soldadura (reflujo) de 260°C durante no más de 3 segundos. Este es un perfil estándar para procesos de soldadura por ola o reflujo utilizando soldadura sin plomo. Es imperativo controlar el tiempo y la temperatura durante el montaje para evitar que la carcasa de plástico se deforme, decolore o agriete, y para proteger las uniones de alambre internas y los dados semiconductores del estrés térmico. La soldadura manual con un cautín también debe realizarse rápidamente y con calor controlado para evitar el sobrecalentamiento localizado.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El número de parte específico es LTP-15801KD. El prefijo "LTP" probablemente denota la familia de productos (display LED), "15801" puede indicar el tamaño de 1.5 pulgadas y el tipo de 16 segmentos, y "KD" podría ser un sufijo que denota el color (Rojo Hiperintenso) y quizás la configuración de ánodo común. La hoja de datos no proporciona detalles sobre el empaquetado a granel (por ejemplo, tubos, bandejas o carretes) o las cantidades mínimas de pedido. Para producción, sería necesario consultar las especificaciones de empaquetado del fabricante o distribuidor.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es adecuado para aplicaciones que requieren un solo dígito o carácter altamente visible. Usos comunes incluyen: medidores de panel para lecturas de voltaje, corriente o temperatura; relojes o temporizadores digitales; paneles de control industrial; equipos de prueba y medición; y electrodomésticos de consumo como hornos microondas o amplificadores de audio donde se muestra un solo parámetro.

8.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Accionamiento:Un display de ánodo común requiere un controlador de tipo sumidero de corriente (current-sinking). Cada cátodo de segmento debe conectarse a un controlador capaz de absorber la corriente requerida (por ejemplo, 20mA) cuando está activo. El ánodo común se conecta típicamente a la fuente de alimentación positiva a través de una resistencia limitadora de corriente. Alternativamente, se puede usar un circuito integrado controlador de corriente constante para una mejor uniformidad de brillo y estabilidad con la temperatura.
Multiplexación:Aunque este es un display de un solo dígito, el principio se aplica si se usan múltiples dígitos. Los segmentos de todos los dígitos se pueden conectar en paralelo, y el ánodo común de cada dígito se acciona secuencialmente a alta frecuencia. Esto reduce significativamente el número de pines de controlador requeridos.
Limitación de Corriente:Una resistencia externa en serie con el ánodo común es obligatoria para establecer la corriente directa. El valor de la resistencia se calcula como R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (usar el valor máximo por seguridad), e IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 20mA).
Ángulo de Visión:La hoja de datos afirma un "Amplio Ángulo de Visión", lo que es beneficioso para aplicaciones donde el display puede verse desde posiciones fuera del eje.

9. Comparación Técnica

El diferenciador clave del LTP-15801KD es su uso de la tecnología AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para la emisión Roja Hiperintensa. En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), los LED AlInGaP ofrecen una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que significa que producen más luz (más mcd) para la misma cantidad de corriente eléctrica. También suelen tener mejor estabilidad térmica y una vida operativa más larga. El diseño de 16 segmentos, a diferencia de un display de 7 segmentos más simple, permite la representación de un conjunto de caracteres alfanuméricos más completo (A-Z, 0-9 y algunos símbolos), aumentando su versatilidad sobre los displays puramente numéricos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda Pico (650nm) y la Longitud de Onda Dominante (639nm)?
R: La Longitud de Onda Pico es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La Longitud de Onda Dominante es la longitud de onda única de luz monocromática que produciría el mismo color percibido que la salida de espectro amplio real del LED. Para los LED rojos, la longitud de onda dominante suele ser ligeramente más corta que la longitud de onda pico.

P: ¿Por qué la corriente continua máxima es 25mA pero la corriente pulsada pico es 90mA?
R: La corriente continua está limitada por la capacidad del dispositivo para disipar calor. A 25mA, la disipación de potencia (VF * IF) está dentro del límite de 70mW. La corriente pulsada (90mA con ciclo de trabajo 1/10) permite un brillo instantáneo más alto (ya que la intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente) porque la potencia promedio en el tiempo es menor, evitando el sobrecalentamiento. La unión del LED tiene tiempo para enfriarse entre pulsos.

P: ¿Cómo conecto este display a un microcontrolador?
R: No puedes conectar los 17 pines directamente a un MCU estándar debido al recuento de pines y las limitaciones de corriente. Debes usar circuitos controladores externos. Un enfoque común es usar un CI controlador de LED dedicado con sumideros de corriente constante (como el MAX7219 o similar) o un conjunto de arreglos de transistores (como el ULN2003) controlados por los pines GPIO del MCU. El controlador maneja la absorción de corriente para los cátodos, mientras que el ánodo común se alimenta a través de una resistencia.

11. Caso de Uso Práctico

Diseño de un Voltímetro DC de un Dígito:Una aplicación práctica es construir un voltímetro de 0-9.9V. El LTP-15801KD puede mostrar el dígito de las decenas (0-9). Sería accionado por un microcontrolador (por ejemplo, un Arduino o PIC). El MCU lee un voltaje analógico a través de su ADC, lo escala y determina qué segmentos iluminar para formar el dígito correcto. Los 16 segmentos permiten una representación clara de los números. El circuito controlador, como se describió anteriormente, interconecta las salidas digitales de baja corriente del MCU con los requisitos de mayor corriente del LED. El color Rojo Hiperintenso proporciona una excelente visibilidad. Se debe tener cuidado en el diseño del PCB para colocar las resistencias limitadoras de corriente cerca del display y asegurar líneas de alimentación limpias para evitar que el ruido afecte la lectura analógica.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede su voltaje directo característico (VF) a través del ánodo y el cátodo, los electrones del material semiconductor tipo n se recombinan con los huecos del material tipo p en la región activa (la unión). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por el intervalo de banda de energía del material semiconductor. El AlInGaP tiene un intervalo de banda que corresponde a la luz roja/naranja/amarilla. En este display de 16 segmentos, múltiples chips LED AlInGaP individuales están montados dentro del paquete, cada uno formando un segmento del carácter. Están conectados eléctricamente en una configuración de ánodo común para simplificar el accionamiento.

13. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays de montaje pasante como el LTP-15801KD siguen siendo relevantes para prototipos, proyectos de aficionados y ciertas aplicaciones industriales, la tendencia más amplia en la tecnología de displays es hacia paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD). Los LED SMD ofrecen huellas más pequeñas, perfiles más bajos y son más adecuados para el montaje automatizado pick-and-place, reduciendo los costos de fabricación. Para displays alfanuméricos, los paneles de matriz de puntos (que usan muchos LED más pequeños en una cuadrícula) se han vuelto más prevalentes ya que ofrecen mayor flexibilidad para mostrar gráficos y un conjunto de caracteres más amplio. Además, los displays de LED orgánicos (OLED) ahora son comunes en la electrónica de consumo, ofreciendo contraste, ángulos de visión y delgadez superiores, aunque difieren significativamente en tecnología y aplicación de los displays de segmentos LED discretos. El propio sistema de material AlInGaP representa un avance sobre los materiales LED más antiguos, ofreciendo mayor eficiencia y confiabilidad.