Hoja de Datos del Display LED de 7 Segmentos LTS-5703AKF 0.56 Pulgadas Color Naranja-Amarillo - Altura del Dígito 14.22mm - Voltaje Directo 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-5703AKF es un módulo de display LED de siete segmentos y un solo dígito de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Cuenta con una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), lo que lo hace adecuado para paneles de tamaño medio e instrumentación donde la legibilidad desde una distancia moderada es esencial. El dispositivo utiliza tecnología avanzada de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) para producir una emisión de luz distintiva de color naranja-amarillo. Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y excelente brillo. El display tiene una cara gris claro con segmentos blancos, proporcionando un alto contraste para una apariencia óptima de los caracteres bajo diversas condiciones de iluminación.

Sus ventajas principales incluyen bajo consumo de energía, alto brillo, amplio ángulo de visión y fiabilidad de estado sólido. Los segmentos están diseñados para ser continuos y uniformes, asegurando una salida visual consistente y profesional. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete libre de plomo conforme a las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace adecuado para diseños electrónicos modernos con consideraciones ambientales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos definen los límites y condiciones de funcionamiento para un uso confiable. Las especificaciones máximas absolutas definen los límites que no deben excederse para evitar daños permanentes. La corriente directa continua por segmento está clasificada en 25 mA a 25°C, con un factor de reducción lineal de 0.33 mA/°C a medida que aumenta la temperatura ambiente. La corriente directa pico, permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), es de 60 mA. La disipación de potencia máxima por segmento es de 70 mW. La capacidad de soporte de voltaje inverso es de 5 V. El voltaje directo (V_F) por segmento típicamente varía de 2.05V a 2.6V cuando se acciona con una corriente de prueba estándar de 20 mA. La corriente inversa (I_R) se especifica con un máximo de 100 µA cuando se aplica un voltaje inverso de 5V.

2.2 Características Ópticas

El rendimiento óptico es central para su función. La intensidad luminosa promedio (I_V) es una métrica clave, con un mínimo de 800 µcd, un valor típico de 1667 µcd, y sin máximo especificado bajo una condición de prueba de I_F= 1 mA. Este alto brillo asegura una buena visibilidad. Las características de color están definidas por la longitud de onda: la longitud de onda de emisión pico (λ_p) es típicamente de 611 nm, y la longitud de onda dominante (λ_d) es típicamente de 605 nm, ambas medidas a I_F= 20 mA, situando la salida firmemente en el espectro naranja-amarillo. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es aproximadamente de 17 nm, indicando una emisión de color relativamente pura. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos (para áreas iluminadas similares) tiene una relación máxima de 2:1, asegurando uniformidad a lo largo del dígito.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento de -35°C a +85°C, y un rango de temperatura de almacenamiento de -35°C a +85°C. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso en diversos entornos, desde controles industriales hasta electrónica de consumo. Para el montaje, la temperatura de soldadura se especifica como 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.59 mm) por debajo del plano de asiento, lo cual es una referencia estándar para procesos de soldadura por ola o reflujo.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de binning o clasificación basado en la salida de luz medida. En la fabricación de LEDs, se crean bins para agrupar componentes con características de rendimiento similares, como la intensidad luminosa (brillo), el voltaje directo y la longitud de onda dominante. Al comprar de un bin específico, los diseñadores pueden garantizar la consistencia en el brillo entre múltiples displays en un producto, evitando variaciones notables entre dígitos o unidades. Si bien los códigos o rangos de bin específicos no se detallan en este documento, los diseñadores deben consultar la documentación detallada de binning del fabricante para la planificación de producción y garantizar la uniformidad visual en su aplicación.

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 proporcionan en el texto, dichas curvas son estándar en la documentación de LEDs y son cruciales para el diseño. Típicamente, incluyen:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de accionamiento. Suele ser no lineal, con una caída de eficiencia a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Muestra la característica IV del diodo, esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión, destacando la importancia de la gestión térmica en aplicaciones de alto brillo o ciclo de trabajo alto.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra la forma y pureza del color emitido.

Los diseñadores deben utilizar estas curvas para seleccionar corrientes de accionamiento apropiadas, comprender la reducción térmica y predecir el rendimiento en condiciones no estándar.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo viene en un paquete estándar de display LED. El dibujo de dimensiones del paquete (referenciado pero no detallado en el texto) típicamente mostraría la longitud, anchura y altura total del módulo, las dimensiones de la ventana de los segmentos, y el espaciado y diámetro precisos de los diez pines. Notas mecánicas clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Se permite una tolerancia adicional de ±0.4 mm para el desplazamiento de la punta del pin, lo cual es importante para el diseño de la huella en PCB y los procesos de inserción automatizada. El diagrama de conexión de pines se proporciona claramente, identificando la función de cada uno de los diez pines para los segmentos A-G, el punto decimal (D.P.), y los dos pines de cátodo común.

6. Guías de Soldadura y Montaje

La guía principal de montaje proporcionada es la especificación de temperatura de soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura de 260°C durante 3 segundos en un punto a 1.59 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Este es un parámetro crítico para los perfiles de soldadura por reflujo. Los diseñadores deben asegurarse de que el perfil de su horno de reflujo no exceda esta combinación temperatura-tiempo en las patillas del componente para evitar dañar las conexiones internas por alambre o el chip LED. Se deben observar las precauciones estándar de manejo para dispositivos sensibles a la electricidad estática. El amplio rango de temperatura de almacenamiento (-35°C a +85°C) permite flexibilidad en la gestión de inventario.

7. Circuito Interno y Configuración de Pines

El diagrama del circuito interno muestra una configuración de cátodo común. Esto significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los segmentos LED están conectados internamente. El LTS-5703AKF tiene dos pines de cátodo común (pin 3 y pin 8), que están conectados internamente. Esto permite flexibilidad en el diseño del PCB. Los ánodos (terminales positivos) para cada segmento (A, B, C, D, E, F, G) y el punto decimal (D.P.) se sacan a pines separados. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: E, Pin 2: D, Pin 3: Cátodo Común, Pin 4: C, Pin 5: D.P., Pin 6: B, Pin 7: A, Pin 8: Cátodo Común, Pin 9: F, Pin 10: G. Para iluminar un segmento, se debe aplicar un voltaje positivo (a través de una resistencia limitadora de corriente) a su respectivo pin de ánodo, mientras que el/los pin(es) de cátodo común deben conectarse a tierra.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier dispositivo que requiera una lectura numérica clara de un solo dígito. Aplicaciones comunes incluyen: equipos de prueba y medición (multímetros, contadores de frecuencia), paneles de control industrial, dispositivos médicos, electrodomésticos (microondas, hornos, cafeteras), displays de tablero de automóviles (para computadoras de viaje, control climático) y terminales punto de venta.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie para cada ánodo de segmento (o una resistencia en el cátodo común para multiplexación) para establecer la corriente directa. Calcule el valor de la resistencia basándose en el voltaje de alimentación (V_CC), el voltaje directo del LED (V_F~2.6V máx.), y la corriente deseada (ej., 10-20 mA para un buen brillo). Fórmula: R = (V_CC- V_F) / I_F.
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos, se utiliza un esquema de multiplexación donde los dígitos se iluminan uno a la vez rápidamente. El diseño de cátodo común del LTS-5703AKF es muy adecuado para esto. La especificación de corriente pico (60 mA) permite corrientes pulsadas más altas durante la multiplexación para lograr un brillo percibido comparable al de un segmento accionado continuamente.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión asegura la legibilidad desde varias posiciones, lo cual es crucial para equipos montados en panel.
• Gestión Térmica:Si bien el dispositivo tiene un buen rango de funcionamiento, asegure una ventilación adecuada si opera a altas temperaturas ambientales o a corrientes continuas altas para mantener la longevidad y una salida de luz estable.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTS-5703AKF radican en su tecnología de materiales y características de rendimiento específicas. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos o verdes estándar de Fosfuro de Galio (GaP), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en displays mucho más brillantes para la misma corriente de accionamiento. En comparación con algunos LEDs blancos o azules de alto brillo basados en InGaN, el color naranja-amarillo tiene aplicaciones estéticas y funcionales distintas, a menudo elegido por esquemas de color de panel específicos o por su calidez y claridad percibidas. El tamaño de 0.56 pulgadas ocupa un nicho entre displays más pequeños (0.3 pulgadas) para dispositivos compactos y displays más grandes (1 pulgada+) para visualización a larga distancia. Su conformidad con RoHS es una característica estándar pero esencial para los mercados globales modernos.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es el propósito de tener dos pines de cátodo común?

R: Los dos pines (3 y 8) están conectados internamente. Esto proporciona flexibilidad de diseño en el PCB, permitiendo que la conexión a tierra se realice desde cualquier lado del paquete, lo que puede simplificar el enrutamiento, especialmente en diseños densos o cuando se usan PCBs de una sola cara.

P: ¿Puedo accionar este display directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente. Un pin de microcontrolador típicamente no puede suministrar 20 mA de forma segura, e incluso si pudiera, sin una resistencia, el LED intentaría extraer corriente excesiva, potencialmente dañando tanto el LED como el microcontrolador. Calcule el valor apropiado de la resistencia en serie.

P: ¿Qué significa "relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1"?

R: Significa que el segmento más tenue en un dispositivo no será menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante (bajo las mismas condiciones de prueba). Esto asegura uniformidad visual a lo largo del dígito.

P: ¿Es este display adecuado para uso exterior?

R: El rango de temperatura de funcionamiento se extiende a -35°C, lo que cubre muchas condiciones exteriores. Sin embargo, la hoja de datos no especifica una clasificación de Protección contra Ingestión (IP) contra polvo y agua. Para uso exterior, es probable que el display necesite estar detrás de una ventana sellada o dentro de una carcasa protegida.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Display de Temporizador Digital Simple.Un diseñador está creando un temporizador de cuenta regresiva con un display de un solo dígito. Elige el LTS-5703AKF por su claridad y tamaño. Utiliza un microcontrolador con lógica de 5V. Para una corriente de segmento objetivo de 15 mA, calcula la resistencia limitadora: R = (5V - 2.4V) / 0.015A ≈ 173 ohmios. Selecciona una resistencia estándar de 180 ohmios. Conecta los dos pines de cátodo común a un pin de tierra en el microcontrolador a través de un transistor NPN (para conmutación/multiplexación si se agregan más dígitos después). Los siete pines de ánodo de segmento se conectan a pines de E/S del microcontrolador, cada uno a través de su propia resistencia de 180 ohmios. El punto decimal no se usa en este diseño. El software cicla mostrando números del 9 al 0. El alto contraste y brillo aseguran que el número sea fácilmente legible en una habitación bien iluminada.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTS-5703AKF se basa en un diodo emisor de luz (LED) semiconductor de estado sólido. El material activo es Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecido sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo (aproximadamente 2V), los electrones y huecos se inyectan en la región activa desde las capas semiconductoras tipo n y tipo p, respectivamente. Estos portadores de carga se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, lo que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, naranja-amarillo (~605-611 nm). Cada segmento del display contiene uno o más de estos pequeños chips LED. La configuración de cátodo común conecta internamente todos los lados negativos de estos chips, simplificando el circuito de accionamiento externo.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tecnología LED AlInGaP representa una solución madura y altamente optimizada para la emisión de luz roja, naranja, ámbar y amarilla. Ha sido el sistema de material dominante para estos colores en aplicaciones de alto brillo durante décadas debido a su eficiencia y fiabilidad superiores en comparación con tecnologías más antiguas. Las tendencias actuales en tecnología de displays incluyen el desarrollo de micro-LEDs aún más eficientes y la adopción generalizada de LEDs orgánicos (OLEDs) para displays flexibles a todo color. Sin embargo, para displays numéricos segmentados monocromáticos que requieren un brillo muy alto, larga vida útil y estabilidad en un amplio rango de temperaturas—especialmente en contextos industriales, automotrices y de instrumentación—los LEDs basados en AlInGaP como el de esta hoja de datos siguen siendo una opción preferida y rentable. El cambio a empaquetado libre de plomo (RoHS), como se ve aquí, es una evolución estándar en toda la industria impulsada por regulaciones ambientales.