Hoja de Datos del Display LED LTP-4323JD - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Color Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-4323JD es un módulo de visualización alfanumérico de doble carácter de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas y alfabéticas limitadas claras, brillantes y fiables. Su tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), específicamente diseñado para emitir luz en el espectro del Rojo Hiperintenso. Esta elección de material, cultivado sobre un sustrato no transparente de Arseniuro de Galio (GaAs), proporciona una eficiencia y brillo superiores para las emisiones rojas en comparación con tecnologías más antiguas. El dispositivo presenta una cara gris con segmentos blancos, ofreciendo un alto contraste para una excelente legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa, garantizando un rendimiento consistente entre lotes de producción, y está disponible en un encapsulado sin plomo conforme a las directivas RoHS.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Compacto y Legible:Cuenta con una altura de dígito de 0.4 pulgadas (10.0 mm), lo que lo hace adecuado para paneles con espacio limitado manteniendo una excelente definición de los caracteres.
• Rendimiento Óptico Superior:Ofrece alto brillo, alto contraste y un amplio ángulo de visión gracias a los chips LED AlInGaP y al diseño de segmentos uniformes y continuos.
• Eficiencia Energética:Tiene requisitos de potencia bajos, contribuyendo a un menor consumo de energía general del sistema.
• Flexibilidad de Diseño:Disponible en configuración de cátodo común (según esta hoja de datos), simplificando el diseño del circuito de excitación para muchos sistemas basados en microcontroladores.
• Construcción Robusta:Proporciona fiabilidad de estado sólido con una excelente apariencia de los caracteres y es fácil de montar en placas de circuito impreso (PCB) estándar.
• Cumplimiento Ambiental:Encapsulado como componente sin plomo, adhiriéndose a los estándares ambientales modernos.

1.2 Aplicaciones Objetivo y Mercado

Este display está destinado a su uso en equipos electrónicos ordinarios de diversos sectores. Las aplicaciones típicas incluyen paneles de instrumentación, equipos de prueba y medición, sistemas punto de venta, interfaces de control industrial, electrodomésticos y dispositivos de comunicación. Está diseñado para aplicaciones donde se requiere una indicación alfanumérica fiable, clara y brillante. La hoja de datos advierte explícitamente contra el uso de este componente estándar de grado comercial en sistemas críticos para la seguridad (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, control de transporte) sin consulta previa, destacando su mercado principal en la electrónica industrial y de consumo de propósito general.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

La siguiente sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Estas clasificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un solo segmento LED sin riesgo de sobrecalentamiento.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA. Esta corriente solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) durante breves períodos, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA.
• Rango de Temperatura:El rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -35°C a +85°C.
• Condición de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura a 260°C durante 5 segundos, medido a 1/16 de pulgada (≈1.59 mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos y máximos/mínimos medidos bajo condiciones de prueba especificadas (Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía desde 200 μcd (Mín.) hasta 650 μcd (Máx.), con un valor típico proporcionado, probado a IF=1mA. Esto indica la salida de brillo.
• Tensión Directa por Segmento (VF):Típicamente 2.6V, con un máximo especificado, a IF=20mA. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de excitación pueda proporcionar suficiente tensión para lograr la corriente deseada en todas las unidades, considerando este rango de VF.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):650 nm. Esta es la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta, definiendo el color "Rojo Hiperintenso".
• Longitud de Onda Dominante (λd):639 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz, crucial para la especificación del color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 100 μA a VR=5V. La hoja de datos señala enfáticamente que esta condición de tensión inversa es solo para fines de prueba y que el dispositivo no puede operar continuamente bajo polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para segmentos dentro de la misma "área de luz similar". Esto especifica la variación de brillo permitida entre segmentos en un mismo carácter.
• Diafonía:Especificada como ≤ 2.5%, refiriéndose a la interferencia óptica no deseada entre segmentos adyacentes.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

El LTP-4323JD emplea un sistema de categorización para la intensidad luminosa. Esto significa que las unidades son probadas y clasificadas en diferentes lotes de rendimiento basándose en su salida de luz medida. El marcado del módulo incluye un identificador "Z: CÓDIGO DE LOTE". Esto permite a los diseñadores seleccionar displays con niveles de brillo consistentes para una apariencia uniforme en aplicaciones con múltiples unidades. La hoja de datos no detalla los valores específicos del código de lote o los rangos de intensidad asociados con cada código, lo que normalmente se definiría en un documento de clasificación separado o se acordaría durante la compra.

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 detallan en el texto proporcionado, dichas curvas suelen incluir:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Muestra la relación no lineal, crítica para diseñar excitadores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, a menudo volviéndose sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos de calentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo que es vital para aplicaciones en entornos no controlados climáticamente.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico a 650nm y el ancho medio de 20nm.

Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar (diferentes corrientes, temperaturas) y para optimizar el diseño para eficiencia y longevidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El display tiene una huella estándar de encapsulado dual en línea (DIP). Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de 0.4 mm.
• Se establecen límites de calidad específicos para material extraño en los segmentos (≤10 mils), contaminación por tinta (≤20 mils), curvatura del reflector (≤1/100 de su longitud) y burbujas en el segmento (≤10 mils).
• El diámetro de orificio de PCB recomendado para las patillas es de Ø1.30mm.

5.2 Pinout e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene 20 pines. El diagrama de circuito interno y la tabla de conexión de pines muestran que es un tipo decátodo comúnpara este número de parte específico (LTP-4323JD). Cada segmento (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, DP) tiene su propio pin de ánodo. Los dos caracteres comparten pines de cátodo común (Pin 4 para el Carácter 1, Pin 10 para el Carácter 2). El Pin 14 se lista como "Sin Conexión". La identificación correcta de los pines de cátodo común es crucial para un diseño de circuito adecuado para sumidero de corriente correctamente.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura Automatizada

Para soldadura por ola o por reflujo, la condición se especifica como 260°C durante 5 segundos, medido a 1.59mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente. La temperatura del cuerpo del componente durante el montaje no debe exceder la clasificación de temperatura máxima.

6.2 Instrucciones de Soldadura Manual

Para soldadura manual, la punta del soldador debe aplicarse a 1.59mm por debajo del plano de asiento. El tiempo de soldadura debe estar dentro de los 5 segundos a una temperatura de 350°C ±30°C. Exceder estos límites de tiempo o temperatura puede dañar los alambres de unión internos o los chips LED.

7. Pruebas de Fiabilidad

El dispositivo se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad basadas en estándares militares (MIL-STD), industriales japoneses (JIS) e internos. Estas pruebas validan su robustez y longevidad:

• Prueba de Vida Operativa (RTOL):1000 horas de operación continua a corriente máxima nominal para probar la degradación luminosa a largo plazo y fallos.
• Pruebas de Estrés Ambiental:Incluye Almacenamiento a Alta Temperatura/Humedad (500 hrs a 65°C/90-95% HR), Almacenamiento a Alta Temperatura (1000 hrs a 105°C) y Almacenamiento a Baja Temperatura (1000 hrs a -35°C).
• Ciclo Térmico y Choque Térmico:Ciclo de Temperatura (30 ciclos entre -35°C y 105°C) y Choque Térmico (30 ciclos entre -35°C y 105°C con transiciones rápidas) para probar fallos mecánicos debido a desajustes en el coeficiente de expansión térmica (CTE).
• Pruebas de Soldabilidad:Resistencia a la Soldadura (10 seg a 260°C) y Soldabilidad (5 seg a 245°C) aseguran que las patillas puedan soportar los procesos de montaje.

8. Notas de Aplicación Críticas y Consideraciones de Diseño

8.1 Advertencias de Diseño e Implementación

• Corriente de Excitación y Gestión Térmica:Exceder la corriente directa continua recomendada o la temperatura de operación acelerará la degradación de la salida de luz (depreciación de lúmenes) y puede llevar a un fallo catastrófico prematuro. Se debe respetar la curva lineal de reducción de corriente.
• Protección del Circuito:El circuito de excitación debe incorporar protección contra tensiones inversas y transitorios de tensión durante las secuencias de encendido o apagado, ya que los LED tienen bajas tensiones de ruptura inversa.
• Excitación por Corriente Constante:Este es el método recomendado para excitar LEDs. Asegura un brillo consistente entre unidades y a lo largo de las variaciones de temperatura, ya que compensa el coeficiente de temperatura negativo de la tensión directa del LED.
• Consideración de la Tensión Directa:La fuente de alimentación o el circuito excitador deben diseñarse para acomodar el rango completo de tensión directa (VF, típ. 2.6V, máx. según especificación) para garantizar que la corriente de excitación objetivo se entregue a todos los segmentos bajo todas las condiciones.

8.2 Conceptos de Circuito de Aplicación Típico

Para un display de cátodo común como el LTP-4323JD, a menudo se utiliza un esquema de multiplexación típico para controlar los 16 segmentos a través de dos caracteres. Los pines de cátodo común (4 y 10) se conmutarían a tierra secuencialmente (por ejemplo, mediante un transistor), mientras que los pines de ánodo de segmento apropiados se activan a nivel alto (con resistencias limitadoras de corriente o un CI excitador de corriente constante) para iluminar los segmentos deseados para ese carácter. Esto reduce el número requerido de pines de E/S del microcontrolador. El diseño debe asegurar que la corriente de pico por segmento durante el pulso multiplexado no exceda la clasificación absoluta máxima, y que la corriente promedio en el tiempo cumpla con el nivel de brillo deseado.

9. Ventajas Comparativas y Contexto Tecnológico

El uso de la tecnología AlInGaP para LEDs rojos representa un avance significativo sobre tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Arseniuro de Galio (GaAsP). AlInGaP ofrece una eficiencia cuántica externa sustancialmente mayor, resultando en una salida más brillante para la misma corriente de entrada. La emisión "Rojo Hiperintenso" (pico de 650nm) también es visualmente más distintiva y puede ofrecer un mejor rendimiento en aplicaciones donde el display pueda verse a través de filtros o a la luz solar ambiental. El diseño de cara gris/segmento blanco maximiza el contraste. En comparación con los displays simples de 7 segmentos, el formato de 16 segmentos permite una representación más completa del alfabeto (aunque limitada), aumentando la utilidad del dispositivo en aplicaciones que requieren mensajes de texto cortos junto con números.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display directamente con un pin de microcontrolador de 5V?

R: No. La tensión directa típica es de 2.6V, pero siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie para establecer la corriente correcta (por ejemplo, 20mA). Usar solo un pin de 5V causaría corriente excesiva y destruiría el segmento LED. Calcule el valor de la resistencia usando R = (Vcc - Vf) / If.

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

R: La longitud de onda de pico (650nm) es el pico físico del espectro de luz emitido. La longitud de onda dominante (639nm) es el punto de color percibido por el ojo humano, que puede diferir debido a la forma del espectro de emisión. Ambas son importantes para la especificación.

P: ¿Por qué se recomienda la excitación por corriente constante sobre la de tensión constante?

R: La tensión directa (Vf) de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura. Con una fuente de tensión constante, esto causaría que la corriente aumente, llevando a un mayor calentamiento y a una fuga térmica. Una fuente de corriente constante mantiene una corriente estable independientemente de las variaciones de Vf, asegurando un brillo estable y protegiendo el LED.

P: ¿Cómo interpreto la "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa" de 2:1?

R: Esto significa que el segmento más brillante en un "área de luz similar" definida (probablemente dentro de un carácter) no será más del doble de brillante que el segmento más tenue en esa misma área. Es una medida de uniformidad.

11. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar una lectura de voltímetro simple de dos dígitos.El LTP-4323JD sería ideal. El ADC del microcontrolador lee una tensión, la convierte en un número decimal y excita el display. El firmware manejaría la multiplexación: establece el patrón de segmentos para el dígito de las decenas en las líneas de ánodo, pone a tierra el cátodo común Pin 4 durante un período corto (por ejemplo, 5ms), luego establece el patrón de segmentos para el dígito de las unidades y pone a tierra el cátodo común Pin 10 durante el mismo período, repitiendo rápidamente. La persistencia de la visión crea la ilusión de que ambos dígitos están encendidos continuamente. Se necesita un cálculo cuidadoso de las resistencias limitadoras de corriente basado en la tensión de alimentación y la corriente promedio de segmento deseada (considerando el ciclo de trabajo de la multiplexación). El diseño debe incluir diodos de protección si el circuito de excitación puede someter a los LEDs a tensión inversa.

12. Principio de Funcionamiento

El dispositivo opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de encendido del diodo, los electrones de la capa n de AlInGaP se recombinan con los huecos de la capa p. Este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de aleación de la red cristalina de AlInGaP determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, en la región roja alrededor de 650 nm. El sustrato no transparente de GaAs absorbe cualquier luz emitida hacia abajo, mejorando la eficiencia general al reflejarla hacia arriba. Cada segmento en el display contiene uno o más de estos chips LED microscópicos.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los LEDs basados en AlInGaP representan una tecnología madura y altamente optimizada para emisiones ámbar, rojas e hiperrojas. Si bien materiales más nuevos como el Nitruro de Galio (GaN) dominan los mercados de LEDs azules, verdes y blancos, AlInGaP sigue siendo el líder en eficiencia para longitudes de onda más largas. Las tendencias actuales en tecnología de displays se centran en la miniaturización (dígitos más pequeños de 0.4 pulgadas), mayor densidad de píxeles (avanzando hacia matriz de puntos u OLED para gráficos completos) y eficiencia mejorada (corrientes de excitación más bajas para el mismo brillo). Sin embargo, para indicadores alfanuméricos dedicados, de alta fiabilidad y alto brillo en entornos hostiles (amplio rango de temperatura), los displays LED segmentados como el LTP-4323JD continúan siendo una solución robusta y rentable. Los desarrollos futuros pueden implicar la integración de electrónica de excitación directamente en el encapsulado o un mayor refinamiento del mismo para una gestión térmica aún mejor.