Hoja Técnica en Español: Dígito de Pantalla LED Rojo Hiperintenso AlInGaP de 0.56 Pulgadas - 14.22 mm de Altura - Tensión Directa 2.6V

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un componente de pantalla LED de alto rendimiento, con una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm). El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una indicación numérica o alfanumérica clara y brillante, con una excelente visibilidad y fiabilidad. Su diseño central se centra en ofrecer un rendimiento óptico superior mediante materiales semiconductores avanzados.

La pantalla utiliza un diseño de estado sólido, lo que garantiza una larga vida operativa y robustez frente a vibraciones e impactos, haciéndola adecuada para aplicaciones industriales, de instrumentación y electrónica de consumo donde una salida visual fiable es crítica.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este dígito de pantalla derivan de su tecnología de materiales y diseño óptico. El uso del material semiconductor Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente es un diferenciador clave. Este sistema de materiales es reconocido por su alta eficiencia en la parte roja a ámbar del espectro visible, contribuyendo directamente al alto brillo y la excelente pureza de color del dispositivo.

La combinación de una cara gris claro y un color de segmento blanco se ha elegido específicamente para maximizar el contraste. Esto mejora la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación ambiental, desde entornos poco iluminados hasta habitaciones muy brillantes. El amplio ángulo de visión garantiza que la información mostrada siga siendo legible incluso cuando se visualiza desde posiciones fuera del eje, lo cual es crucial para medidores de panel, equipos de prueba y pantallas de información pública.

El bajo consumo de energía es otro beneficio significativo, permitiendo su integración en sistemas alimentados por batería o de alta eficiencia energética sin comprometer el brillo de la pantalla. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, proporcionando consistencia y previsibilidad en los niveles de brillo entre lotes de producción, lo cual es esencial para pantallas multidígito donde se requiere una apariencia uniforme.

El mercado objetivo abarca una amplia gama de sectores, incluyendo automatización industrial (para lecturas de control de procesos), equipos de prueba y medición (multímetros, osciloscopios), dispositivos médicos, cuadros de mandos automotrices (para pantallas auxiliares) y electrodomésticos de consumo. Su fiabilidad y rendimiento lo convierten en una opción preferida para diseñadores que necesitan una solución de pantalla numérica duradera y clara.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de los parámetros eléctricos y ópticos es esencial para un diseño de circuito adecuado y para lograr el rendimiento deseado en la aplicación final.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define bajo condiciones de prueba estándar a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un mínimo de 320 µcd, un valor típico de 700 µcd, y sin máximo declarado, cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1mA. Este parámetro, medido usando un filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, indica el brillo percibido. El amplio rango sugiere que se requiere una clasificación cuidadosa para aplicaciones que requieren intensidades coincidentes.

LaLongitud de Onda Dominante (λd)es de 639 nm, clasificando la salida como color rojo hiperintenso. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es típicamente de 650 nm. La pequeña diferencia entre la longitud de onda dominante y la pico indica una salida espectralmente pura. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es de 20 nm, lo que describe la estrechez del espectro de la luz emitida; un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.

LaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (Iv-m)se especifica como 2:1 máximo cuando los segmentos se alimentan a 10mA. Esta relación define la variación permitida en el brillo entre diferentes segmentos del mismo dígito o entre dígitos, asegurando uniformidad visual en el número mostrado.

2.2 Características Eléctricas y Térmicas

El parámetro eléctrico clave es laTensión Directa por Segmento (VF), que tiene un valor típico de 2.6V a una corriente de accionamiento (IF) de 20mA. El mínimo se indica como 2.1V. Esta tensión es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. LaCorriente Inversa por Segmento (IR)es un máximo de 100 µA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V, indicando la característica de fuga del diodo en estado de apagado.

Los límites térmicos y de fiabilidad se definen bajo lasEspecificaciones Absolutas Máximas. LaCorriente Directa Continua por Segmentoes de 25 mA a 25°C, con un factor de reducción de 0.28 mA/°C. Esto significa que la corriente continua permitida disminuye linealmente a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C. Exceder estas especificaciones puede causar daños permanentes.

LaCorriente Directa Pico por Segmentoestá clasificada para 90 mA pero solo bajo condiciones de pulso específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Esto permite breves períodos de sobreexcitación para multiplexación o para lograr un brillo pico más alto. LaDisipación de Potencia por Segmentoestá limitada a 70 mW. El dispositivo puede operar y almacenarse dentro de un amplio rango de temperatura de -35°C a +105°C. La temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C durante más de 3 segundos a una distancia de 1.6 mm por debajo del plano de asiento durante el montaje.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

La construcción física del dispositivo determina su huella, requisitos de montaje e integración general en un producto.

3.1 Dimensiones del Paquete y Asignación de Pines

El dispositivo se ajusta a un paquete estándar de pantalla LED de doble dígito. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario en el plano dimensional. Este plano es esencial para que los diseñadores de diseño de PCB creen la huella correcta, asegurando un ajuste mecánico adecuado y la formación de las soldaduras.

El esquema de conexión de pines es crítico para una interfaz correcta. El dispositivo tiene una configuración deÁnodo Común. Hay dos pines de ánodo común separados: Pin 12 para el Dígito 1 y Pin 9 para el Dígito 2. Esto permite el control independiente o la multiplexación de los dos dígitos. Los cátodos de segmento (A a G, y Punto Decimal) están conectados en paralelo a través de ambos dígitos. Por ejemplo, el Pin 11 (Cátodo A) controla el segmento 'A' tanto del Dígito 1 como del Dígito 2. Los pines 6 y 8 se indican como "Sin Conexión" (N/C). Un diagrama de circuito interno detallado típicamente muestra esta estructura de ánodo común y cátodos en paralelo para dos dígitos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien la hoja de datos proporciona datos tabulares, las curvas características típicas ofrecen una visión más profunda del comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

La curva de tensión directa (VF) versus corriente directa (IF) es fundamental. Muestra la relación no lineal donde VF aumenta con IF. Los diseñadores la usan para seleccionar un valor apropiado de resistencia limitadora de corriente para una tensión de alimentación dada, con el fin de lograr la corriente de accionamiento objetivo (por ejemplo, 10mA o 20mA).

La curva de intensidad luminosa (Iv) versus corriente directa (IF) demuestra cómo escala el brillo con la corriente. Generalmente es lineal a corrientes bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. Esta curva ayuda a los diseñadores a equilibrar el brillo con el consumo de energía y la longevidad del dispositivo.

La curva de intensidad luminosa versus temperatura ambiente es crucial para comprender la reducción térmica. A medida que aumenta la temperatura, la eficiencia del chip LED disminuye, lo que conduce a una caída en la intensidad de salida para la misma corriente de accionamiento. Esto debe tenerse en cuenta en aplicaciones sometidas a altas temperaturas de operación para asegurar que la pantalla permanezca suficientemente brillante.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado durante el proceso de montaje es vital para prevenir daños y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

La especificación absoluta máxima para soldadura se establece explícitamente: el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida en un punto a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del paquete. Esta directriz está diseñada para procesos de soldadura por ola o de reflujo. Exceder estos límites de tiempo-temperatura puede causar fallos en las uniones de alambre internas, grietas en el paquete o degradación del chip LED.

Se recomienda seguir las directrices estándar JEDEC o IPC para la sensibilidad a la humedad y los procedimientos de horneado si los dispositivos se almacenan en entornos no controlados antes de su uso, aunque no se especifica un nivel concreto en esta hoja de datos. Siempre se aconseja utilizar precauciones contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo de componentes semiconductores.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Integrar esta pantalla requiere un diseño eléctrico y óptico cuidadoso.

6.1 Diseño del Circuito de Accionamiento

Para una pantalla de ánodo común, los ánodos se conectan típicamente a una fuente de tensión positiva a través de resistencias limitadoras de corriente o se conmutan mediante transistores. Los cátodos de segmento se conectan al CI controlador (como un controlador de pantalla dedicado o pines GPIO de un microcontrolador) que deriva corriente a tierra para iluminar el segmento. El valor de la resistencia limitadora de corriente (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF - Vdriver_sat) / IF, donde Vcc es la tensión de alimentación, VF es la tensión directa del segmento LED (usar el valor típico o máximo para fiabilidad), Vdriver_sat es la tensión de saturación del transistor o CI controlador, e IF es la corriente directa deseada.

Para multiplexar dos dígitos, los ánodos comunes (Pines 9 y 12) se encienden alternativamente a alta frecuencia (típicamente >100 Hz). Cuando el ánodo del Dígito 1 está activo, los controladores de cátodo presentan el patrón para el Dígito 1. Luego, se activa el ánodo del Dígito 2 con su patrón correspondiente. Esto reduce significativamente el número de pines de controlador requeridos, pero requiere un temporizado cuidadoso para evitar parpadeo y fantasmas.

6.2 Integración Óptica

La cara gris claro proporciona un fondo neutro y no reflectante que mejora el contraste. Al diseñar la carcasa del producto, considere el uso de una ventana o filtro. Un filtro de densidad neutra puede usarse para reducir el brillo en entornos muy oscuros, mientras que un filtro coloreado (por ejemplo, rojo) puede mejorar aún más el contraste en condiciones brillantes. El amplio ángulo de visión debe considerarse al posicionar la pantalla en relación con las líneas de visión esperadas del usuario.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave de este dispositivo es su uso de la tecnologíaAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto significa que produce más luz (lúmenes) para la misma cantidad de energía eléctrica (vatios), resultando en un mayor brillo y/o menor consumo de energía.

Además, los LED AlInGaP generalmente tienen una estabilidad térmica superior y una vida útil más larga debido a mejores propiedades del material. La salida "rojo hiperintenso" (longitud de onda dominante de 639 nm) es también un color rojo saturado y distintivo en comparación con el rojo a menudo anaranjado de las tecnologías más antiguas. En comparación con alternativas contemporáneas, la combinación específica de altura de dígito de 0.56 pulgadas, configuración de ánodo común y la categorización garantizada de intensidad luminosa son sus características definitorias para los diseñadores que seleccionan una pantalla.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa"?

R: Significa que los LED son probados y clasificados (agrupados) en función de su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar. Esto asegura consistencia cuando se usan múltiples dígitos uno al lado del otro, evitando que un dígito aparezca notablemente más brillante o más tenue que sus vecinos.

P: ¿Puedo accionar esta pantalla directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R: No, no directamente. La tensión directa típica es de 2.6V, y un pin GPIO de un microcontrolador no puede suministrar o derivar suficiente corriente de forma segura (generalmente 20-40 mA máximo por pin, con un límite total para el chip). Debes usar resistencias limitadoras de corriente externas y probablemente controladores de transistor o un CI controlador de pantalla dedicado para proporcionar la corriente y tensión correctas.

P: ¿Por qué hay dos pines de ánodo común separados para dos dígitos?

R: Esto permite la multiplexación. Al encender el ánodo para el Dígito 1 y configurar sus segmentos, luego apagarlo y encender el ánodo para el Dígito 2 con sus segmentos, y repetir este ciclo rápidamente, puedes controlar dos dígitos usando solo 7 pines de segmento + 2 pines de dígito = 9 pines, en lugar de 7 x 2 = 14 pines si cada segmento estuviera cableado de forma independiente.

P: ¿Cuál es el propósito de los pines "Sin Conexión" (N/C)?

R: Son pines físicamente presentes en el paquete que no están conectados eléctricamente al circuito interno del LED. A menudo se incluyen para la estabilidad mecánica del paquete durante el proceso de moldeo o para mantener un espaciado de pines y una huella estándar. No deben conectarse en el circuito.

9. Introducción al Principio de Operación

Un LED (Diodo Emisor de Luz) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región de la unión. Cuando estos portadores de carga (electrones y huecos) se recombinan, liberan energía. En un diodo de silicio estándar, esta energía se libera principalmente como calor. En un material como AlInGaP, la banda prohibida es tal que una parte significativa de esta energía de recombinación 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. La banda prohibida del AlInGaP está diseñada para producir luz en la región roja a ámbar del espectro con alta eficiencia. El sustrato de GaAs no transparente ayuda a reflejar más de la luz generada hacia la parte superior del dispositivo, mejorando la eficiencia general de extracción de luz.

10. Tendencias de Desarrollo

El campo de la tecnología de pantallas evoluciona continuamente. Si bien los dígitos LED discretos como este siguen siendo vitales para aplicaciones específicas debido a su simplicidad, brillo y fiabilidad, varias tendencias son notables. Existe un movimiento general hacia una mayor integración, como módulos multidígito con controladores incorporados (interfaz I2C o SPI) que simplifican la tarea del microcontrolador principal. La búsqueda de una mayor eficiencia continúa, pasando potencialmente de AlInGaP a sistemas de materiales aún más avanzados para emisión roja/naranja. Además, la demanda de gamas de colores más amplias y coordenadas de cromaticidad específicas en aplicaciones profesionales puede impulsar una clasificación más precisa y especificaciones más estrictas sobre la longitud de onda dominante y la pureza del color. Sin embargo, las ventajas fundamentales del dígito LED discreto—robustez, alto brillo, bajo costo para pantallas numéricas simples y excelente ángulo de visión—aseguran su relevancia continua en muchos productos industriales y comerciales.