Hoja de Datos del Display LED LTD-5435CKG-P - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Verde AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Corriente Continua 25mA - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-5435CKG-P es un dispositivo de montaje superficial (SMD) que presenta una configuración de display de siete segmentos y dos dígitos. Su aplicación principal es en dispositivos electrónicos que requieren lecturas numéricas claras y brillantes, como paneles de instrumentación, electrónica de consumo, controles industriales y equipos de prueba. El display utiliza tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED, que se fabrican sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente. Esta tecnología es conocida por producir emisión de luz de alta eficiencia en las regiones espectrales roja, naranja, amarilla y verde. El dispositivo está construido con una cara gris y segmentos blancos, proporcionando un alto contraste para una legibilidad óptima. Está específicamente diseñado para procesos de montaje en inverso.

1.1 Ventajas Principales

• Alto Brillo y Contraste:La tecnología y el diseño AlInGaP producen una excelente intensidad luminosa y definición de los caracteres.
• Bajo Consumo de Energía:Diseñado para un funcionamiento eficiente con corrientes de accionamiento estándar.
• Amplio Ángulo de Visión:Garantiza la visibilidad desde diversas posiciones.
• Fiabilidad del Estado Sólido:La tecnología LED ofrece una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones.
• Salida Categorizada:Los dispositivos se clasifican por intensidad luminosa y tono (longitud de onda dominante) para garantizar la uniformidad en las aplicaciones.
• Cumplimiento RoHS:El encapsulado no contiene plomo, cumpliendo con las normativas medioambientales.

2. Análisis Profundo de las Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA (a 1 kHz, ciclo de trabajo del 10%)
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA
• Derivación de la Corriente Directa:0.28 mA/°C por encima de una temperatura ambiente de 25°C.
• Rango de Temperatura de Funcionamiento:-40°C a +105°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-40°C a +105°C

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Medidas a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, estos son los parámetros de rendimiento típicos.

• Intensidad Luminosa Media por Segmento (I_V):14,000 µcd (Mín), 26,000 µcd (Típ) a I_F= 10 mA.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):571 nm (Típ) a I_F= 20 mA.
• Ancho de Media Línea Espectral (Δλ):15 nm (Típ) a I_F= 20 mA.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):568 nm a 572 nm a I_F= 20 mA.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.0 V (Mín), 2.6 V (Típ) a I_F= 20 mA.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA (Máx) a V_R= 5V.Nota: Esta es una condición de prueba; no se admite el funcionamiento continuo en polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx) a I_F= 10 mA, garantizando la uniformidad del brillo de los segmentos.
• Diafonía:≤ 2.5%, minimizando la iluminación no deseada de segmentos adyacentes.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la uniformidad de color y brillo en la producción, los displays se clasifican en lotes (bins).

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los dispositivos se clasifican según su intensidad luminosa media por segmento a 10 mA.

• Grado P:13,701 µcd a 21,820 µcd
• Grado Q:21,821 µcd a 34,700 µcd
• Grado R:34,701 µcd a 55,170 µcd
• La tolerancia general de intensidad luminosa es de ±15%.

3.2 Clasificación por Tono (Longitud de Onda Dominante)

Los dispositivos también se clasifican por su longitud de onda dominante a 20 mA para controlar el tono de verde.

• Grado 5:568.1 nm a 570.0 nm
• Grado 6:570.1 nm a 572.0 nm
• La tolerancia para cada lote de longitud de onda dominante es de ±1 nm.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas (no reproducidas aquí en texto, pero descritas). Estas curvas representan gráficamente la relación entre parámetros clave, ayudando en el diseño del circuito y la predicción del rendimiento.

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (I_F-V_F):Muestra la relación no lineal, crítica para seleccionar resistencias limitadoras de corriente o diseñar drivers de corriente constante.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_V-I_F):Ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de forma sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos de calentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_a):Demuestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es crucial para la gestión térmica en la aplicación.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico de emisión estrecho característico de los LED AlInGaP, centrado alrededor de 571 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo tiene una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm). Los planos dimensionales detallados especifican el tamaño total del encapsulado, la ubicación de los segmentos y las posiciones de los pines. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario.

5.2 Diagrama de Pads de Soldadura vs. Pintura

Este diagrama es crítico para el diseño del PCB. Define el área del pad de soldadura versus el área pintada (máscara de soldadura) para asegurar la formación correcta de la junta de soldadura y prevenir cortocircuitos. Las notas clave incluyen:

• Rebaba máxima del pin de plástico: 0.14 mm.
• Alabeo máximo del PCB: 0.06 mm.
• Especificación del chapado del pad de soldadura: Cobre (Cu) mín. 1200 µin, Níquel (Ni) mín. 150 µin, Oro (Au) mín. 4 µin.
• Espesor de la pintura (máscara de soldadura): 400 µin.

5.3 Conexión de Pines y Circuito Interno

El display tiene una configuración de ánodo común multiplexado. El diagrama del circuito interno muestra dos ánodos comunes (uno para cada dígito) y cátodos individuales para cada segmento (A-G) y los puntos decimales/dos puntos (L1, L2). La asignación de pines es la siguiente:

• Pin 1: Sin Conexión (NC)
• Pin 2: Cátodo E
• Pin 3: Ánodo Común Dígito 1
• Pin 4: Cátodo D
• Pin 5: Cátodo C
• Pin 6: Cátodo L1, L2 (Dos Puntos)
• Pin 7: Ánodo Común Dígito 2
• Pin 8: Cátodo B
• Pin 9: Cátodo A
• Pin 10: NC
• Pin 11: Cátodo F
• Pin 12: Cátodo G

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Instrucciones de Soldadura SMT

Una soldadura adecuada es esencial para la fiabilidad.

• Soldadura por Reflujo (Máximo 2 ciclos):
  • Precalentamiento: 120–150°C
  • Tiempo de Precalentamiento: 120 segundos máximo
  • Temperatura de Pico: 260°C máximo
  • Tiempo por encima del líquido: 5 segundos máximo
• Soldadura Manual (Soldador, Máximo 1 ciclo):
  • Temperatura: 300°C máximo
  • Tiempo: 3 segundos máximo
• Se requiere un período de enfriamiento a temperatura ambiente entre el primer y segundo ciclo de reflujo si es necesario un segundo paso.

6.2 Patrón de Soldadura Recomendado

Se proporciona un diagrama del patrón de pistas para el diseño del PCB, especificando las dimensiones óptimas de los pads de cobre (en mm) para asegurar un filete de soldadura fiable y resistencia mecánica.

7. Embalaje y Manipulación

7.1 Formatos de Embalaje

• Dimensiones de la Bobina:Especificaciones para el embalaje en cinta y bobina utilizado para el montaje automatizado.
• Dimensiones del Portador:Detalles de la cinta portadora en relieve que sostiene los componentes.
• Dirección de Extracción:Indicada claramente para prevenir daños durante la configuración del alimentador.

7.2 Sensibilidad a la Humedad y Secado

El display SMD es sensible a la humedad (MSL). Se envía en una bolsa sellada a prueba de humedad con un desecante.

• Almacenamiento:Las bolsas sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤90% HR.
• Vida Útil en Planta:Una vez abierta la bolsa, los componentes deben usarse dentro de un tiempo especificado (implícitamente 1 semana en condiciones controladas <30°C, <60% HR) o secarse antes del reflujo.
• Condiciones de Secado:
  • En Bobina: 60°C durante ≥48 horas.
  • A Granel: 100°C durante ≥4 horas o 125°C durante ≥2 horas.
  • El secado debe realizarse solo una vez para evitar la degradación por estrés térmico.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Multímetros Digitales y Equipos de Prueba:Para lecturas numéricas claras y brillantes.
• Paneles de Control Industrial:Mostrando variables de proceso como temperatura, presión o conteo.
• Electrodomésticos de Consumo:Hornos microondas, lavadoras o pantallas de equipos de audio.
• Displays para el Mercado de Accesorios Automotrices:Donde el alto brillo y el amplio ángulo de visión son beneficiosos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Accionamiento:Utilice drivers de corriente constante o resistencias limitadoras de corriente apropiadas para cada combinación segmento/ánodo, considerando el diseño de ánodo común multiplexado. Se deben respetar las clasificaciones de tensión directa y corriente.
• Gestión Térmica:Asegúrese de que el diseño del PCB permita una disipación de calor adecuada, especialmente si se opera cerca de la corriente máxima o en altas temperaturas ambiente, ya que la intensidad luminosa disminuye con la temperatura.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es una ventaja, pero se debe considerar la altura de montaje y el diseño del bisel para maximizar la legibilidad para el usuario final.
• Protección contra ESD:Implemente prácticas estándar de manejo y protección contra descargas electrostáticas durante el montaje, ya que los LED son sensibles a las mismas.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otras tecnologías como los LED verdes tradicionales de GaP o los más nuevos basados en InGaN, la tecnología AlInGaP en el LTD-5435CKG-P ofrece ventajas específicas:

• vs. LED Verdes GaP Antiguos:AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa y brillo significativamente mayores, mejor pureza de color (espectro más estrecho) y fiabilidad mejorada.
• vs. LED Verdes InGaN (Fósforo Azul/Amarillo):Los LED verdes AlInGaP típicamente tienen una mayor eficacia en el espectro verde puro (alrededor de 570 nm) y no sufren degradación del fósforo o cambio de color con el tiempo. Ofrecen un color verde distintivo y saturado.
• Diferenciador Clave:La combinación de alto brillo (hasta el lote Grado R), excelente contraste (cara gris/segmentos blancos) y la probada fiabilidad de la tecnología AlInGaP hace que este display sea adecuado para aplicaciones que exigen larga vida y rendimiento consistente.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda de pico y longitud de onda dominante?

Longitud de Onda de Pico (λ_p):La longitud de onda única donde la distribución de potencia espectral es máxima (571 nm Típ).Longitud de Onda Dominante (λ_d):La longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED. Es el parámetro utilizado para la clasificación por tono (568-572 nm).

10.2 ¿Puedo alimentar este display con una fuente de 5V?

Sí, pero no directamente. La tensión directa típica es de 2.6V a 20 mA. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada ruta segmento/ánodo. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una fuente de 5V y un objetivo de 20 mA: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω. Verifique siempre la disipación de potencia en la resistencia.

10.3 ¿Por qué hay un límite en el número de ciclos de reflujo?

Múltiples ciclos de reflujo someten al componente a un estrés térmico repetido, lo que puede dañar potencialmente las conexiones internas por alambre, degradar el chip LED o delaminar los materiales del encapsulado. El límite de dos ciclos es una precaución de fiabilidad.

10.4 ¿Qué significa "clasificado por intensidad luminosa" para mi diseño?

Significa que puede seleccionar un lote específico (P, Q, R) al realizar el pedido. Para un producto donde la uniformidad del brillo en todas las unidades es crítica, especificaría un lote más estricto (por ejemplo, solo Grado Q). Esto puede afectar el costo y la disponibilidad, pero garantiza un rendimiento visual consistente.

11. Caso de Estudio de Implementación

Escenario:Diseño de una nueva fuente de alimentación de banco que requiere un display de voltaje/corriente brillante y fiable.

Razón de la Selección:Se eligió el LTD-5435CKG-P por su altura de dígito de 0.56\" (fácilmente legible a distancia), alto brillo (se especificó el lote Grado R para legibilidad bajo luz solar) y la fiabilidad AlInGaP para funcionamiento continuo. La configuración de ánodo común simplificó el diseño del circuito driver multiplexado utilizando un solo microcontrolador.

Implementación:Se utilizó un circuito integrado driver de corriente constante para suministrar 15 mA por segmento (derivado del máximo de 25 mA para longevidad y gestión térmica). El diseño del PCB siguió precisamente el patrón de pads de soldadura recomendado. Los componentes se almacenaron en un gabinete seco después de abrir la bolsa a prueba de humedad y se usaron dentro de los 3 días para evitar la necesidad de secado.

12. Introducción al Principio Tecnológico

Los chips LED en este display están basados enmaterial semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Variando las proporciones de Al, In, Ga y P, se puede diseñar el bandgap del semiconductor para emitir luz en longitudes de onda específicas en la región del espectro del rojo al verde. En este caso, la composición está ajustada para emisión verde alrededor de 571 nm. Los electrones y huecos se recombinan en la región activa de la unión semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). El sustrato de GaAs no transparente absorbe parte de la luz, pero el diseño del chip y el reflector del encapsulado están optimizados para dirigir la luz hacia afuera a través de la parte superior del segmento, logrando alta eficiencia y brillo.

13. Tendencias Tecnológicas

Si bien AlInGaP sigue siendo la tecnología de alta eficiencia dominante para LED rojos, naranjas, ámbar y verdes puros, la industria LED en general muestra tendencias continuas:

• Miniaturización:Reducción continua del tamaño del encapsulado para displays de mayor densidad.
• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en materiales y crecimiento epitaxial producen más lúmenes por vatio.
• InGaN Verde Directo:La investigación sobre emisión verde directa eficiente a partir de materiales de Nitruro de Indio y Galio (InGaN) continúa, lo que eventualmente podría ofrecer una alternativa para algunas aplicaciones.
• Integración:Tendencias hacia displays con circuitos de accionamiento integrados ("displays inteligentes") para simplificar el diseño del sistema, aunque el LTD-5435CKG-P sigue siendo un componente estándar sin driver integrado.

El LTD-5435CKG-P representa una solución madura, fiable y de alto rendimiento dentro de su nicho específico de displays numéricos de tamaño medio y alto brillo.