Hoja de Datos del Display LED LTD-5723AJF - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Color Amarillo-Naranja - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-5723AJF es un módulo de display LED de 7 segmentos y dos dígitos de alto rendimiento. Su función principal es proporcionar información numérica y alfanumérica limitada, clara y brillante, en dispositivos electrónicos. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), que está específicamente diseñado para emitir luz en el espectro amarillo-naranja. Esta elección de material es clave para el alto brillo y eficiencia del dispositivo. El display presenta una cara gris y segmentos de color blanco, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa, lo que garantiza niveles de brillo consistentes entre lotes de producción. El dispositivo está diseñado como tipo de cátodo común, una configuración estándar para simplificar el circuito de excitación en displays de múltiples dígitos.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad de este display. La intensidad luminosa promedio (Iv) se especifica desde un mínimo de 320 µcd hasta un valor típico de 900 µcd a una corriente directa (IF) de 1mA. Este parámetro indica la cantidad de luz visible emitida y es crucial para determinar la visibilidad del display. La longitud de onda dominante (λd) es de 605 nm, y la longitud de onda de emisión pico (λp) es de 611 nm a IF=20mA, situando firmemente la salida en la región amarillo-naranja del espectro visible. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es de 17 nm, lo que describe la pureza o estrechez del color emitido; un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos está garantizada dentro de una relación de 2:1, asegurando una apariencia uniforme en todos los segmentos iluminados de un carácter.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de funcionamiento para un uso confiable. Los valores máximos absolutos establecen límites estrictos: una corriente directa continua por segmento de 25 mA (desclasificándose linealmente desde 25°C a 0.33 mA/°C), una corriente directa pico de 60 mA en condiciones pulsadas, y una tensión inversa máxima de 5 V por segmento. La tensión directa típica (VF) por segmento es de 2.6 V a IF=20mA, con un mínimo de 2.05 V. Esta tensión directa es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente. La corriente inversa (IR) es un máximo de 100 µA a VR=5V, indicando el nivel de fuga cuando el LED está polarizado inversamente. La disipación de potencia por segmento está limitada a 70 mW, lo que influye en el diseño térmico.

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 idéntico. Este amplio rango lo hace adecuado para aplicaciones en entornos desafiantes, desde controles industriales hasta interiores automotrices. La especificación de temperatura de soldadura es crítica para el montaje: el dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Adherirse a este perfil de reflujo es esencial para prevenir daños a los chips semiconductores internos y las uniones de alambre durante el proceso de montaje superficial.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está "categorizado por intensidad luminosa". Esto indica la implementación de un proceso de binning o clasificación posterior a la fabricación. Los LEDs se prueban y agrupan (se "binean") en función de su salida luminosa medida a una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 20mA según la hoja de datos). Esto garantiza que los clientes reciban displays con niveles de brillo consistentes y predecibles. Aunque la estructura específica del código de bin no se detalla en este extracto, dichos sistemas suelen utilizar códigos alfanuméricos para denotar rangos predefinidos de intensidad luminosa, tensión directa y, a veces, longitud de onda. Los diseñadores deben consultar la documentación completa de binning del fabricante para seleccionar el grado apropiado según los requisitos de uniformidad de brillo de su aplicación.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a las "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas", que son esenciales para un análisis de diseño en profundidad. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Suele ser no lineal, con la eficiencia (lúmenes por vatio) disminuyendo a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Muestra la característica I-V del diodo, crucial para seleccionar la resistencia en serie correcta o diseñar controladores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra cómo el brillo disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Comprender esta desclasificación es vital para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambientales.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico en 611 nm y el ancho medio de 17 nm, confirmando las características de color.

Estas curvas permiten a los ingenieros optimizar las condiciones de excitación para lograr un equilibrio entre brillo, eficiencia y longevidad.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El dispositivo se presenta con un dibujo detallado de las dimensiones del encapsulado (no renderizado completamente en texto). Las características mecánicas clave inferidas y estándar para tales encapsulados incluyen: una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), que define el tamaño del carácter. El encapsulado es de dos dígitos, en configuración lado a lado en una sola carcasa. Cuenta con 18 pines para conexión eléctrica, dispuestos en una huella estándar DIP (Dual In-line Package) o similar. La nota "Rt. Hand Decimal" en la descripción de la pieza sugiere la inclusión de un punto decimal a la derecha para cada dígito. La cara gris y el color blanco de los segmentos son parte del diseño del encapsulado para mejorar el contraste. Las dimensiones precisas, el espaciado de las patillas y el contorno general del encapsulado se contienen en el dibujo dimensional, con tolerancias de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.

6. Conexión de Pines y Circuito Interno

Se proporciona la tabla de conexión de pines. Detalla una configuración de 18 pines donde los pines 1-12 y 15-18 son ánodos para segmentos específicos (A-G y DP) para el Dígito 1 y el Dígito 2. Los pines 13 y 14 son los cátodos comunes para el Dígito 2 y el Dígito 1, respectivamente. Esta arquitectura de cátodo común significa que todos los segmentos LED de un solo dígito comparten una conexión común a tierra (cátodo). El diagrama del circuito interno, al que se hace referencia pero no se muestra, ilustraría cómo los 14 segmentos (7 por dígito, más los puntos decimales) están conectados a estos pines de ánodo y cátodo. Esta estructura permite la multiplexación, donde los dígitos se iluminan uno a la vez rápidamente conmutando sus cátodos comunes, reduciendo el número total de pines de controlador requeridos.

7. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz principal de montaje proporcionada es la especificación de temperatura de soldadura: 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6mm) por debajo del plano de asiento. Este es un perfil de reflujo estándar para muchos procesos de soldadura sin plomo. Las consideraciones clave incluyen:

• Perfil de Reflujo:Los ingenieros deben asegurarse de que el perfil del horno no exceda esta temperatura/tiempo en el cuerpo del componente para evitar daños al encapsulado de epoxi y al dado interno.
• Protección contra ESD:Aunque no se indica, los LEDs AlInGaP son dispositivos semiconductores y deben manipularse con las precauciones estándar contra ESD (Descarga Electroestática).
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilizar métodos compatibles con el material epoxi del display.
• Almacenamiento:Almacenar en el rango especificado de -35°C a +85°C en un ambiente seco y antiestático para prevenir la absorción de humedad y la degradación.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y de tamaño medio. Usos comunes incluyen: equipos de prueba y medición (multímetros, osciloscopios), paneles de control industrial, terminales punto de venta, displays de tablero automotriz (para información no crítica), electrodomésticos (microondas, hornos, equipos de audio) y dispositivos médicos. El color amarillo-naranja a menudo se elige por su alta visibilidad y menor percepción de deslumbramiento en comparación con el rojo puro o el verde, especialmente en condiciones de iluminación variables.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Utilizar controladores de corriente constante o resistencias limitadoras de corriente apropiadas para cada línea de ánodo. Calcular los valores de las resistencias en función de la tensión de alimentación (Vcc), la tensión directa típica (Vf ~2.6V) y la corriente directa deseada (por ejemplo, 10-20 mA para un buen brillo).
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos como este, un esquema de excitación multiplexado es eficiente. Esto implica habilitar secuencialmente el cátodo común de cada dígito mediante un interruptor transistor, mientras se presentan los datos de segmento para ese dígito en las líneas de ánodo. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (>60 Hz) para evitar el parpadeo visible.
• Ángulo de Visión:La hoja de datos afirma un "amplio ángulo de visión", pero para una colocación óptima, considere la línea de visión principal del usuario en relación con la superficie del display.
• Control de Brillo:El brillo se puede ajustar variando la corriente directa (dentro de los límites) o utilizando modulación por ancho de pulso (PWM) en la corriente de excitación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTD-5723AJF se basan en su tecnología AlInGaP en comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico de Galio):

• Mayor Brillo y Eficiencia:Los sistemas de material AlInGaP son significativamente más eficientes para convertir energía eléctrica en luz en los espectros rojo, naranja y amarillo, lo que resulta en una mayor intensidad luminosa para la misma corriente de excitación.
• Mejor Estabilidad Térmica:Los LEDs AlInGaP generalmente exhiben menos variación en la salida luminosa y la longitud de onda con los cambios de temperatura en comparación con las tecnologías más antiguas.
• Saturación de Color:El ancho medio espectral de 17 nm indica un color relativamente puro, que puede ser más atractivo visualmente y más distintivo que los emisores de espectro más amplio.
• Contraste:La combinación de una cara gris y segmentos blancos está diseñada para maximizar el contraste cuando los segmentos están apagados, mejorando la legibilidad general en comparación con displays con caras negras o segmentos de colores diferentes.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Cuál es el propósito de la "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa" de 2:1?

R: Esto garantiza que el segmento más tenue de un carácter no será menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante bajo las mismas condiciones. Esto asegura uniformidad visual, evitando que algunos segmentos parezcan notablemente más tenues que otros, lo cual es crítico para la legibilidad.

P: ¿Puedo excitar este display con una fuente de 5V?

R: Sí, pero debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada ánodo. Por ejemplo, para lograr una IF típica de 20mA con una fuente de 5V y una VF de 2.6V, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. Siempre verifique también la disipación de potencia en la resistencia.

P: ¿Qué significa "Cátodo Común" para mi diseño de circuito?

R: Significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los LEDs de un dígito están conectados internamente a un solo pin (Pin 14 para el Dígito 1, Pin 13 para el Dígito 2). Para iluminar un dígito, se aplica una tensión positiva a los ánodos de los segmentos deseados mientras se conecta el pin de cátodo común de ese dígito a tierra (0V). Esto simplifica la multiplexación.

P: ¿Cómo interpreto la clasificación de "Corriente Directa Pico" de 60mA?

R: Esta es la corriente instantánea máxima que el LED puede manejar en condiciones de pulso muy corto (ancho de pulso de 0.1ms, ciclo de trabajo 1/10). NO es para operación continua. Exceder la corriente directa continua (25 mA) puede causar degradación rápida o falla.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un contador simple de dos dígitos usando un microcontrolador. Los pines de E/S del microcontrolador se conectarían a las 12 líneas de ánodo (segmentos A-G y DP para dos dígitos) a través de resistencias limitadoras de corriente. Dos pines adicionales del microcontrolador controlarían transistores NPN, cuyos colectores están conectados a los pines de cátodo común (13 y 14) y los emisores a tierra. El software implementaría una rutina de multiplexación: apaga ambos transistores de cátodo, configura los pines de E/S para mostrar los segmentos del "Dígito 1", luego enciende brevemente el transistor para el cátodo del Dígito 1. Luego repite el proceso para el Dígito 2. Este ciclo se ejecuta continuamente a alta frecuencia. La corriente promedio por segmento está determinada por la corriente pico y el ciclo de trabajo (por ejemplo, 20mA pico con un ciclo de trabajo del 50% por dígito da un promedio de 10mA). Este enfoque minimiza el recuento de componentes y el consumo de energía.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El principio de funcionamiento se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. La estructura cristalina de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) forma la región activa. Cuando se aplica una tensión directa que excede la tensión de encendido del diodo (aproximadamente 2.0-2.2V), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía. En AlInGaP, una porción significativa de esta energía se libera como fotones (luz) con una longitud de onda correspondiente a la energía de banda prohibida del material, que está diseñada para estar alrededor de 605-611 nm (amarillo-naranja). El sustrato de GaAs no transparente ayuda a reflejar la luz hacia arriba, mejorando la eficiencia de extracción de luz externa. Cada segmento del display de 7 segmentos contiene uno o más de estos pequeños chips LED de AlInGaP.

13. Tendencias de Desarrollo

Si bien este dispositivo específico representa una tecnología madura, el campo más amplio de los LEDs de display continúa evolucionando. Las tendencias relevantes para tales displays indicadores y de segmentos incluyen:

• Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar la eficiencia cuántica interna (más fotones generados por electrón) y la eficiencia de extracción de luz (más fotones que escapan del chip), lo que lleva a displays más brillantes con menor potencia.
• Miniaturización:Existe un impulso constante hacia pasos de píxel más pequeños y mayor resolución, incluso en displays de segmentos, permitiendo más información en el mismo espacio.
• Integración:Las tendencias incluyen integrar los circuitos integrados controladores de LED directamente en el encapsulado o módulo del display, simplificando el diseño del circuito del usuario final.
• Nuevos Materiales:Mientras que AlInGaP domina el espectro rojo-naranja-amarillo, otros sistemas de materiales como InGaN (para azul/verde/blanco) también están avanzando. La tendencia es hacia la capacidad de color completo en displays de formato pequeño.
• Sustratos Flexibles:La investigación sobre colocar chips LED en circuitos flexibles podría conducir a nuevos factores de forma de display, aunque esto es más relevante para matrices de puntos que para displays de segmentos tradicionales.

El LTD-5723AJF, con su probada tecnología AlInGaP, ofrece una solución confiable y de alto rendimiento para aplicaciones donde se requieren sus características específicas de color, brillo y tamaño.