Hoja de Datos del Display LED LTP-3862JF - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Naranja Amarillo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-3862JF es un módulo de visualización de diodos emisores de luz (LED) alfanuméricos de dos dígitos y 17 segmentos. Su función principal es proporcionar una salida clara y de alta visibilidad de caracteres numéricos y alfabéticos limitados en dispositivos electrónicos. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), específicamente diseñado para emitir luz en el espectro de longitud de onda naranja-amarillo. Este dispositivo se clasifica como un display de ánodo común multiplexado, lo que significa que los ánodos de cada dígito están conectados internamente para simplificar el circuito de excitación cuando se utilizan técnicas de multiplexación por división de tiempo.

El display presenta una cara negra con contornos de segmentos blancos, lo que mejora significativamente el contraste y la legibilidad al minimizar la luz ambiental reflejada desde las áreas no iluminadas. La altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm) logra un equilibrio entre ser lo suficientemente grande para una visualización clara a una distancia moderada y lo suficientemente compacta para integrarse en paneles e instrumentos con espacio limitado.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define bajo condiciones de prueba estándar a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C. El parámetro clave, la Intensidad Luminosa Promedio (I_V), se especifica con un mínimo de 320 µcd, un valor típico de 800 µcd, y sin máximo declarado, cuando se excita con una corriente directa (I_F) de 1 mA. Esto indica una salida brillante adecuada para entornos interiores y muchos entornos bien iluminados. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos se especifica con un máximo de 2:1, garantizando un brillo uniforme en todo el display para una apariencia consistente.

Las características espectrales se centran en la región naranja-amarilla. La Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p) es típicamente de 611 nm, mientras que la Longitud de Onda Dominante (λ_d) es típicamente de 605 nm, medida a I_F=20mA. El Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ) es típicamente de 17 nm, describiendo el ancho de banda estrecho de la luz emitida, característico de la tecnología AlInGaP y que contribuye a un color saturado y puro.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Los Valores Máximos Absolutos definen los límites operativos más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La Corriente Directa Continua por segmento tiene una clasificación de 25 mA, con un factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de 25°C. Esta reducción es crucial para la gestión térmica, ya que exceder la temperatura máxima de unión puede degradar el rendimiento y la vida útil. La Corriente Directa Pico por segmento, para operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), es mayor, de 60 mA, permitiendo una sobreexcitación breve para lograr un brillo pico más alto en aplicaciones multiplexadas.

La Disipación de Potencia por segmento está limitada a 70 mW. La Tensión Directa por segmento (V_F) varía de 2.0V (mín.) a 2.6V (máx.) a I_F=20mA. Los diseñadores deben tener en cuenta esta caída de tensión al calcular los valores de las resistencias limitadoras de corriente en serie. La clasificación de Tensión Inversa es modesta, de 5V, destacando la necesidad de un diseño de circuito adecuado para evitar polarización inversa accidental. La Corriente Inversa (I_R) se especifica con un máximo de 100 µA a V_R=5V.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

El dispositivo se ajusta a una huella estándar de paquete LED de dos dígitos y 17 segmentos. El dibujo dimensional proporcionado especifica el diseño físico exacto, incluida la longitud, anchura y altura totales, así como el espaciado y diámetro precisos de los 20 pines. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. El pinout está dispuesto en una sola fila a lo largo del borde inferior del paquete. El plano de asiento y la geometría recomendada de la almohadilla de soldadura también se indican típicamente para guiar el diseño del PCB para una fijación mecánica y soldadura confiables.

3.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

El display tiene 20 pines. El diagrama del circuito interno revela una configuración de ánodo común multiplexado. El Pin 4 es el Ánodo Común para el Dígito 1, y el Pin 10 es el Ánodo Común para el Dígito 2. Todos los demás pines (1-3, 5-9, 11-13, 15-20) están conectados a los cátodos de segmentos específicos (etiquetados de la A a la U, DP y otros según la convención de nomenclatura de segmentos). El Pin 14 se indica como "Sin Conexión" (N/C). Este pinout es esencial para diseñar el circuito de excitación correcto, que debe alimentar secuencialmente el ánodo común de cada dígito mientras drena corriente a través de los pines de cátodo de segmento apropiados para formar el carácter deseado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Las curvas de rendimiento típicas ilustran gráficamente la relación entre parámetros clave bajo condiciones variables. Aunque se hace referencia a curvas específicas, generalmente incluyen:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Esta curva no lineal muestra cómo V_Faumenta con I_F. Es fundamental para determinar el punto de operación y el valor de la resistencia limitadora de corriente necesaria para lograr un nivel de brillo deseado sin exceder la clasificación de corriente máxima.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Esta curva demuestra la salida de luz relativa en función de la corriente de excitación. Suele ser sub-lineal, lo que significa que la eficiencia (lúmenes por vatio) puede disminuir a corrientes muy altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Para los LEDs AlInGaP, la intensidad luminosa generalmente disminuye al aumentar la temperatura, lo que debe tenerse en cuenta en diseños para entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico característico cerca de 611 nm y el ancho medio estrecho.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos especifica parámetros críticos de soldadura para prevenir daños térmicos a los chips LED y al paquete de epoxi. La temperatura máxima de soldadura permitida se define como 260°C medida a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del componente. El tiempo de exposición a esta temperatura no debe exceder los 3 segundos. Estos parámetros están alineados con perfiles típicos de soldadura por reflujo infrarroja o por convección. Es imperativo seguir estas pautas para evitar comprometer las uniones por alambrado internas, degradar el material epoxi o inducir estrés térmico que pueda conducir a una falla prematura. También se implican condiciones de almacenamiento adecuadas, típicamente en un entorno seco y antiestático para prevenir la absorción de humedad y daños por descarga electrostática.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es muy adecuado para aplicaciones que requieren visualizaciones numéricas compactas y de bajo consumo. Usos comunes incluyen:

• Equipos de prueba y medición (multímetros, contadores de frecuencia).
• Electrónica de consumo (amplificadores de audio, radios despertador, displays de electrodomésticos).
• Paneles de control industrial (indicadores de proceso, displays de temporizadores).
• Dispositivos del mercado de accesorios automotrices (monitores de voltaje, indicadores simples).

El color naranja-amarillo ofrece una excelente visibilidad y menor fatiga visual en diversas condiciones de iluminación en comparación con algunos otros colores.

6.2 Consideraciones de Diseño y Circuito de Excitación

Diseñar con el LTP-3862JF requiere atención a varias áreas clave:

1. Limitación de Corriente:Se requieren resistencias externas para cada cátodo de segmento o ánodo de dígito (dependiendo de la topología del driver) para establecer la corriente de operación. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_FUENTE- V_F- V_{SAT_DRIVER}) / I_F. Utilice el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador.
2. Drivers de Multiplexación:Para controlar 34 segmentos (17 por dígito x 2) con solo 20 pines, se utiliza un esquema de excitación multiplexado. Esto requiere un microcontrolador o un CI driver de display dedicado capaz de suministrar/drenar suficiente corriente y proporcionar la temporización de multiplexación correcta. El driver debe alternar entre activar el Dígito 1 y el Dígito 2 a una frecuencia lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >60 Hz).
3. Gestión Térmica:Asegúrese de que la disipación de potencia promedio por segmento, especialmente cuando se excita a corrientes más altas o en altas temperaturas ambientales, no exceda la clasificación de 70 mW. Puede ser necesaria un área de cobre de PCB adecuada o ventilación.
4. Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero se debe considerar la posición de montaje en el panel frontal para alinear el cono de visión óptimo con la línea de visión típica del usuario.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

Los principales diferenciadores del LTP-3862JF provienen de su sistema de material AlInGaP y su diseño de paquete específico.

• vs. LEDs Tradicionales de GaAsP o GaP:La tecnología AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor y una mejor estabilidad térmica, lo que resulta en una salida más brillante y consistente. El color naranja-amarillo del AlInGaP también es más saturado y puro en comparación con tecnologías más antiguas.
• vs. LEDs Rojos Estándar:La emisión naranja-amarilla proporciona una agudeza visual y legibilidad superiores en muchos entornos y puede ser preferida para ciertos requisitos estéticos o funcionales.
• vs. Displays Más Grandes o Más Pequeños:La altura de dígito de 0.3 pulgadas lo posiciona entre displays más pequeños y densos y displays más grandes para visualización a mayor distancia. Es un tamaño común para instrumentación de banco y portátil.
• vs. Configuraciones de Cátodo Común:La configuración de ánodo común a menudo se prefiere cuando se interconecta con puertos de microcontrolador configurados como sumideros de corriente (drivers activos en bajo), que es una configuración común.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display con una corriente continua constante sin multiplexación?

R: Sí, pero es ineficiente en términos de uso de pines. Necesitaría conectar todos los cátodos de segmento para ambos dígitos de forma independiente, requiriendo muchas más líneas de E/S. La multiplexación es el método estándar y recomendado.

P: ¿Cuál es el propósito de la especificación "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa"?

R: Garantiza que la diferencia de brillo entre el segmento más tenue y el más brillante en el mismo display no excederá una relación de 2:1. Esto asegura uniformidad visual, evitando que algunos segmentos aparezcan notablemente más oscuros que otros.

P: La Corriente Directa Pico es 60mA, pero la Continua es solo 25mA. ¿Puedo usar 60mA continuamente?

R: Absolutamente no. La clasificación de 60mA es para pulsos muy cortos (0.1ms) con un ciclo de trabajo bajo (10%). Exceder la clasificación de corriente continua causará un calentamiento excesivo, lo que conducirá a una degradación luminosa rápida y una posible falla catastrófica.

P: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente requerida para un diseño multiplexado?

R: En un diseño multiplexado con un ciclo de trabajo de 1/2 (para dos dígitos), para lograr una corriente promedio efectiva de I_{F_prom}, normalmente establecería la corriente pico durante la ranura de tiempo activa en 2 * I_{F_prom}. Luego calcule la resistencia usando la corriente pico y la tensión de alimentación. Por ejemplo, para un objetivo promedio de 10mA por segmento, use un pico de 20mA en el cálculo: R = (V_CC- V_F) / 0.020A.

9. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñando una Visualización de Voltímetro Simple de Dos Dígitos.

Un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) mide un voltaje (0-99V escalado a 0-5V). El firmware convierte el valor digital a dos dígitos decimales. Usando una rutina de multiplexación, el microcontrolador:

1. Activa el ánodo común para el Dígito 1 (pone el pin en alto o lo conecta a V_CCa través de un transistor).
2. Establece el patrón apropiado en las líneas de cátodo de segmento (drenando corriente a tierra) para mostrar el dígito de las "decenas".
3. Mantiene este estado durante un período corto (ej., 5ms).
4. Desactiva el Dígito 1 y activa el ánodo común para el Dígito 2.
5. Establece el patrón de segmentos para el dígito de las "unidades" (y opcionalmente el punto decimal, Pin 5).
6. Mantiene durante 5ms, luego repite el ciclo. El período total de 10ms resulta en una frecuencia de refresco de 100 Hz, eliminando el parpadeo.

Las resistencias limitadoras de corriente se colocan en serie con cada línea de cátodo de segmento. La fuente de alimentación debe estar regulada para garantizar un brillo consistente.

10. Introducción al Principio de Operación

El LTP-3862JF opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. El material activo es AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial incorporado de la unión (aproximadamente 2.0-2.6V), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan a través de la unión. Estos portadores de carga se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso está en el rango naranja-amarillo (605-611 nm). Cada segmento del display contiene uno o más de estos pequeños chips LED. La cara negra absorbe la luz dispersa, mientras que los contornos blancos de los segmentos ayudan a difundir la luz emitida uniformemente a través del área del segmento.

11. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien tecnologías de visualización más nuevas como los LEDs orgánicos (OLED) y las pantallas LCD de matriz de puntos de alta resolución son prevalentes en la electrónica de consumo, los displays de segmentos LED discretos como el LTP-3862JF siguen siendo muy relevantes en nichos específicos industriales, automotrices y de instrumentación. Sus ventajas incluyen una confiabilidad extrema, un amplio rango de temperatura de operación, alto brillo, bajo costo para visualizaciones numéricas simples y facilidad de interfaz. La tendencia dentro de este segmento es hacia materiales de mayor eficiencia (como AlInGaP mejorado e InGaN para otros colores), voltajes de operación más bajos y potencialmente circuitos de excitación integrados dentro del paquete. Sin embargo, los principios fundamentales de diseño y multiplexación permanecen estables y ampliamente comprendidos, asegurando la longevidad de tales componentes en las bibliotecas de diseño de ingeniería.