Hoja de Datos de Display LED de 7 Segmentos de 0.56 Pulgadas - Altura de Dígito 14.22mm - Voltaje Directo 2.6V - AlInGaP Ámbar Naranja - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-5703AJF es un módulo de visualización LED de un dígito y 7 segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y de alta visibilidad. Su función principal es convertir señales eléctricas en un carácter numérico visible. La tecnología central utiliza material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) depositado sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) para producir luz en el espectro ámbar-naranja. Este sistema de material se elige por su alta eficiencia y excelente brillo en el rango de color ámbar/naranja en comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP) estándar. El dispositivo presenta una cara gris claro y segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

La pantalla se clasifica como de tipo cátodo común, lo que significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los segmentos LED individuales están conectados internamente a pines comunes. Esta configuración es común en displays digitales y simplifica el diseño del circuito cuando se utilizan microcontroladores o circuitos integrados drivers que absorben corriente. El mercado objetivo para este componente incluye paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, electrodomésticos, cuadros de mando automotrices (para indicadores no críticos) y cualquier sistema embebido que requiera una pantalla numérica confiable y de bajo consumo.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico se define mediante varios parámetros clave medidos en condiciones de prueba estándar (Ta=25°C). LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un mínimo de 800 μcd, típico de 1667 μcd, y sin límite máximo declarado, cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1mA. Este parámetro indica el brillo percibido de los segmentos encendidos. La intensidad luminosa se mide utilizando un sensor y un filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo humano fotópico (adaptado a la luz diurna) definida por la CIE (Commission Internationale de l'Éclairage).

Las características de color se definen por la longitud de onda. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es típicamente de 611 nanómetros (nm) a IF=20mA. Esta es la longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es máxima. LaLongitud de Onda Dominante (λd)es típicamente de 605 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor coincide con el color percibido de la luz emitida y es más relevante para la especificación del color. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es típicamente de 17 nm, lo que indica la pureza espectral o la dispersión de longitudes de onda emitidas alrededor del pico; una anchura media más estrecha indica un color más monocromático (puro).

2.2 Características Eléctricas

El parámetro eléctrico principal es elVoltaje Directo por Segmento (VF), que tiene un valor típico de 2.6V y un máximo de 2.6V a una corriente directa de 20mA. Esta es la caída de voltaje a través del segmento LED cuando conduce. El valor mínimo se indica como 2.05V. LaCorriente Inversa por Segmento (IR)se especifica con un máximo de 100 μA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V, lo que indica las características de fuga del dispositivo en estado apagado.

Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosase especifica como 2:1 máximo para segmentos dentro de un área de luz similar. Esto significa que el brillo de un segmento no debe ser más del doble del brillo de otro segmento bajo condiciones de alimentación idénticas, asegurando una apariencia uniforme del dígito.

2.3 Especificaciones Máximas Absolutas y Consideraciones Térmicas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. LaCorriente Directa Continua por Segmentotiene una especificación máxima de 25 mA. Se especifica un factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Esto es crucial para la gestión térmica; a medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente máxima permitida debe reducirse linealmente para evitar el sobrecalentamiento. Por ejemplo, a 85°C, la corriente máxima sería 25 mA - (0.33 mA/°C * (85-25)°C) = 5.2 mA.

LaCorriente Directa Pico por Segmentoes de 60 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite esquemas de multiplexación o sobreexcitación breve para aumentar el brillo. LaDisipación de Potencia por Segmentoes de 70 mW. ElVoltaje Inverso por Segmentono debe exceder los 5V. El rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -35°C a +105°C. La especificación de temperatura de soldadura es para soldadura por ola o de reflujo: 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento del encapsulado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo estáCategorizado por Intensidad Luminosa. Esto implica que existe un sistema de clasificación (binning). El binning es una práctica estándar de la industria donde los LEDs fabricados se clasifican (se "binnear") según parámetros clave como la intensidad luminosa, el voltaje directo y la longitud de onda dominante después de la producción. Esto asegura la consistencia dentro de un solo lote de producción o pedido. Si bien no se proporcionan códigos de clasificación específicos en este extracto, los diseñadores deben ser conscientes de que las clasificaciones típicas agruparían dispositivos con Iv similar (por ejemplo, 800-1200 μcd, 1200-1667 μcd) y posiblemente rangos de VF similares. Para aplicaciones críticas que requieren uniformidad de color o brillo en múltiples displays, es esencial especificar una clasificación estrecha o solicitar dispositivos del mismo lote de clasificación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas características típicas para dicho dispositivo incluirían:

• Curva de Corriente Directa (IF) vs. Voltaje Directo (VF):Esta muestra la relación exponencial. La curva tendrá un voltaje de rodilla alrededor de 1.8-2.0V, después del cual la corriente aumenta rápidamente con un pequeño aumento en el voltaje. El VF típico de 2.6V se lee en esta curva a IF=20mA.
• Curva de Intensidad Luminosa (Iv) vs. Corriente Directa (IF):Esta curva es generalmente lineal a corrientes bajas, pero puede mostrar saturación o eficiencia reducida a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Curva de Intensidad Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Esta muestra cómo disminuye el brillo a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Los LEDs AlInGaP típicamente tienen un coeficiente de temperatura negativo para la salida de luz.
• Curva de Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, que muestra un pico alrededor de 611 nm y una anchura media de aproximadamente 17 nm, confirmando la emisión ámbar-naranja.

Estas curvas son vitales para que los diseñadores comprendan el comportamiento no lineal de los LEDs, planifiquen la gestión térmica y diseñen circuitos limitadores de corriente apropiados.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El dispositivo tiene unaaltura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm). Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en un dibujo (no detallado completamente aquí) con todas las dimensiones en milímetros. Se notan tolerancias clave: las tolerancias dimensionales generales son de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario, y la tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm. Esta tolerancia de desplazamiento explica el desalineamiento menor de los terminales que salen del cuerpo del encapsulado plástico, lo cual es importante para el diseño de la huella en la PCB y el equipo de inserción automática.

Eldiagrama de conexión de pinesestá claramente definido con 10 pines en una configuración de encapsulado de doble línea (DIP). La asignación de pines es: 1(E), 2(D), 3(Cátodo Común), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(Cátodo Común), 9(F), 10(G). La presencia de dos pines de cátodo común (3 y 8) ayuda a distribuir la corriente y reducir la densidad de corriente en un solo pin, lo que es bueno para la fiabilidad. El ánodo del punto decimal (DP) está en el pin 5. El diagrama de circuito interno muestra cada segmento (A-G, DP) como un LED individual con su ánodo conectado al pin respectivo y todos los cátodos unidos a los pines de cátodo común.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Las especificaciones máximas absolutas definen el perfil de soldadura: la temperatura del cuerpo del componente no debe exceder la especificación máxima durante el montaje. Específicamente, establece que la temperatura de soldadura debe ser de 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de pulgada (1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una referencia estándar para soldadura por ola. Para soldadura de reflujo, sería apropiado un perfil estándar sin plomo con una temperatura máxima de 260°C, asegurando que el tiempo por encima del líquido (TAL) y la duración de la temperatura máxima en los terminales del componente estén controlados para evitar daños térmicos al encapsulado plástico o a las uniones internas de alambre.

Las condiciones de almacenamientodeben adherirse al rango de temperatura de almacenamiento especificado de -35°C a +105°C. Es recomendable almacenar los componentes en un entorno seco y antiestático para prevenir la absorción de humedad (que puede causar el efecto "palomita de maíz" durante el reflujo) y daños por descarga electrostática, aunque el riesgo para los LEDs es menor que para algunos circuitos integrados.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El número de parte es LTS-5703AJF. El sufijo "AJF" probablemente codifica atributos específicos como el color (Ámbar Naranja), el tipo de encapsulado y posiblemente una clasificación de brillo. Se indica la revisión de la hoja de datos, y el documento está marcado como propiedad del fabricante. El empaquetado estándar para estos componentes de orificio pasante suele ser en tubos antiestáticos o cintas de munición en carretes para inserción automática. La cantidad exacta por tubo/carrete y el material de empaquetado no se especifican en este extracto, pero estarían disponibles en especificaciones de embalaje separadas.

8. Recomendaciones de Aplicación

Circuitos de Aplicación Típicos:Como display de cátodo común, normalmente es controlado por un microcontrolador o un circuito integrado driver de display dedicado (como un registro de desplazamiento 74HC595 con resistencias limitadoras de corriente o un MAX7219). Cada ánodo de segmento requiere una resistencia limitadora de corriente. El valor de la resistencia se puede calcular usando R = (Vcc - VF) / IF. Para una fuente de alimentación de 5V (Vcc), VF=2.6V e IF=20mA, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ohmios. A menudo se usa un valor ligeramente mayor (por ejemplo, 150-220 Ohmios) para aumentar la vida útil y reducir el consumo de energía manteniendo un buen brillo.

Consideraciones de Diseño:

• Conducción de Corriente:No exceda la corriente continua máxima absoluta de 25 mA por segmento. Utilice el factor de reducción para entornos de alta temperatura.
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos, la multiplexación es común. La especificación de corriente pico (60 mA a 1/10 de ciclo de trabajo) permite una corriente instantánea más alta durante el tiempo de encendido multiplexado para lograr un brillo percibido mayor. Asegúrese de que la corriente promedio en el tiempo no exceda la especificación continua.
• Ángulo de Visión:La hoja de datos menciona un amplio ángulo de visión, característico de los displays LED con lente difusora. Considere la posición de visión prevista al montar el display.
• Diseño de PCB:Siga la huella recomendada del dibujo dimensional. Asegúrese de que los orificios estén dimensionados correctamente para el diámetro de los terminales y proporcionen un espacio libre adecuado.

9. Comparación Técnica y Ventajas

En comparación con los LEDs rojos GaAsP más antiguos o los LEDs amarillos/verdes GaP estándar, la tecnología AlInGaP en el LTS-5703AJF ofrece ventajas significativas:

• Mayor Brillo y Eficiencia:AlInGaP proporciona una eficacia luminosa superior, lo que resulta en displays más brillantes con la misma corriente de alimentación o un brillo similar con menor potencia.
• Mejor Saturación de Color:Las características espectrales producen un color ámbar-naranja más vívido y consistente.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Los LEDs no tienen filamentos ni vidrio que se rompa, ofreciendo alta resistencia a golpes y vibraciones y una vida operativa muy larga (típicamente decenas de miles de horas).
• Bajo Requerimiento de Potencia:Opera a bajo voltaje y corriente, lo que lo hace adecuado para dispositivos alimentados por batería.
• Encapsulado Libre de Plomo:Cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace adecuado para mercados globales con regulaciones ambientales.

En comparación con los displays de 7 segmentos modernos de montaje superficial (SMD), esta versión de orificio pasante es más fácil para prototipos, montaje manual y aplicaciones donde podría ser necesario reemplazar el display.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es el propósito de los dos pines de cátodo común (3 y 8)?

R1: Están conectados internamente. Tener dos pines ayuda a distribuir la corriente total del cátodo (que es la suma de las corrientes de todos los segmentos encendidos) a través de dos terminales físicos, reduciendo la densidad de corriente y el estrés térmico en cada unión de soldadura y marco de terminales, mejorando así la fiabilidad.

P2: ¿Puedo controlar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V?

R2: Posiblemente, pero debe verificar el voltaje directo. El VF típico es de 2.6V, por lo que una fuente de 3.3V deja solo 0.7V para la resistencia limitadora de corriente. Usando la ley de Ohm, para una corriente deseada de 10mA, R = (3.3 - 2.6) / 0.01 = 70 Ohmios. Esto es factible, pero el brillo puede ser ligeramente inferior al valor nominal a 20mA. Asegúrese de que el pin del microcontrolador pueda suministrar la corriente requerida.

P3: ¿Qué significa "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1" para mi diseño?

R3: Garantiza que dentro de un solo dispositivo, ningún segmento será más del doble de brillante que cualquier otro segmento cuando se alimenten de manera idéntica. Esto evita que un dígito se vea desigual (por ejemplo, un segmento A muy tenue y un segmento G muy brillante). Para diseños de múltiples dígitos, especifique dispositivos del mismo lote de clasificación de intensidad para garantizar la consistencia entre dígitos.

P4: ¿Cómo calculo la disipación de potencia para todo el display?

R4: Para el peor de los casos con los 8 segmentos (7 segmentos + DP) encendidos continuamente a la corriente continua máxima de 25 mA cada uno, con un VF típico de 2.6V. Potencia por segmento = VF * IF = 2.6V * 0.025A = 65 mW. Potencia total = 8 * 65 mW = 520 mW. Esta es la potencia disipada como calor por el propio encapsulado LED, que debe considerarse para la gestión térmica en espacios cerrados.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Lectura de Voltímetro Digital.En un prototipo simple de multímetro digital de banco, el LTS-5703AJF se puede usar para mostrar lecturas de voltaje. El convertidor analógico-digital (ADC) de un microcontrolador lee el voltaje, lo procesa y controla el display a través de un registro de desplazamiento como el 74HC595. Las resistencias limitadoras de corriente se colocan en serie con cada ánodo de segmento. Los cátodos comunes se conmutan mediante un transistor controlado por el microcontrolador para multiplexación si se usan múltiples dígitos. El alto contraste y brillo aseguran la legibilidad en entornos de laboratorio bien iluminados.

Ejemplo 2: Display de Contador Industrial.Para un contador de piezas de línea de producción, el display debe ser confiable y visible desde la distancia. El LTS-5703AJF, con su altura de dígito de 0.56 pulgadas, es adecuado. Puede ser controlado por un módulo de salida de controlador lógico programable (PLC) diseñado para displays LED o mediante un circuito integrado contador simple. El amplio rango de temperatura de operación (-35°C a +105°C) lo hace robusto para condiciones de planta de fábrica donde las temperaturas pueden fluctuar.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTS-5703AJF se basa en unaheteroestructura semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP)crecida epitaxialmente sobre unsustrato de Arseniuro de Galio (GaAs). La emisión de luz se logra mediante electroluminiscencia. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de banda prohibida del diodo, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa (el pozo cuántico). Allí, se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para la luz ámbar-naranja, la energía de la banda prohibida es de aproximadamente 2.0-2.1 electronvoltios (eV). El sustrato de GaAs es opaco a la luz emitida, por lo que el chip está diseñado para emitir luz desde la superficie superior. El encapsulado plástico incorpora una lente moldeada que da forma a la salida de luz, proporciona protección ambiental y crea la forma distintiva del segmento.

13. Tendencias de Desarrollo Tecnológico

Si bien este es un componente de orificio pasante maduro, las tendencias en tecnología de visualización influyen en su contexto. La industria LED en general continúa enfocándose en:

• Mayor Eficiencia (lm/W):La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo reducir la recombinación no radiativa y mejorar la extracción de luz del chip semiconductor, lo que lleva a displays más brillantes con menor potencia.
• Miniaturización y Dominio de SMD:El mercado se ha desplazado en gran medida hacia encapsulados de montaje superficial (SMD) para montaje automatizado, reducción del espacio en la placa y perfil más bajo. Los displays de orificio pasante como este siguen siendo relevantes para nichos específicos que requieren robustez, facilidad de soldadura manual o reemplazo.
• Soluciones Integradas:Existe una tendencia hacia displays con circuitos integrados drivers integrados ("displays inteligentes") que simplifican la interfaz del microcontrolador principal manejando la multiplexación, decodificación y control de corriente internamente.
• Gama de Colores Expandida y RGB:Para displays capaces de color completo, el desarrollo de LEDs rojos, verdes y azules eficientes, incluidos los micro-LEDs, es una tendencia importante. Si bien este es un dispositivo monocromático, las mejoras subyacentes en materiales benefician a todos los colores de LED.
• Sustratos Flexibles y Transparentes:La investigación sobre displays en sustratos flexibles o transparentes está activa, aunque esto es más relevante para paneles de visualización avanzados que para unidades numéricas segmentadas tradicionales.

El LTS-5703AJF representa una solución confiable y rentable dentro de estos avances tecnológicos en curso.