Hoja de Datos del Display LED LTS-3361JF - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas (7.62mm) - Color Naranja Amarillento - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3361JF es un módulo de display LED de un dígito, con 7 segmentos más punto decimal. Su función principal es proporcionar una lectura 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), diseñado específicamente para emitir luz en el espectro naranja amarillento. Este sistema de material es conocido por su alta eficiencia y buena visibilidad. El display presenta una cara gris con marcas de segmentos blancos, ofreciendo una apariencia de alto contraste cuando los segmentos están iluminados. Está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo la selección según los requisitos de brillo.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El dispositivo ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una variedad de aplicaciones. Cuenta con una altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm), lo que proporciona un buen equilibrio entre legibilidad y tamaño compacto. Los segmentos están diseñados para ser continuos y uniformes, asegurando una apariencia visual consistente y profesional. Opera con requisitos de potencia bajos, contribuyendo a la eficiencia energética en el producto final. El display ofrece alto brillo y alto contraste, junto con un amplio ángulo de visión, facilitando su lectura desde diferentes perspectivas. Su construcción de estado sólido asegura alta fiabilidad y una larga vida operativa. Estas características hacen del LTS-3361JF ideal para electrónica de consumo, instrumentación industrial, equipos de prueba y medida, cuadros de mando automotrices (displays secundarios) y cualquier aplicación que requiera un indicador numérico fiable y brillante.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los parámetros eléctricos y ópticos especificados en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

Los parámetros ópticos principales se definen a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un mínimo de 200 µcd, un valor típico y un máximo de 600 µcd cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1 mA. Este parámetro, medido usando un filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, indica el brillo percibido. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es de 611 nm, mientras que laLongitud de Onda Dominante (λd)es de 605 nm a IF=20mA. La ligera diferencia entre la longitud de onda pico y la dominante es típica y está relacionada con la forma del espectro de emisión. LaAnchura a Media Altura Espectral (Δλ)es de 17 nm, indicando la pureza del color; un ancho más estrecho indicaría una luz más monocromática. LaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosase especifica como máximo 2:1, lo que significa que la diferencia de brillo entre el segmento más tenue y el más brillante en un dispositivo no debe exceder esta relación, asegurando uniformidad.

2.2 Parámetros Eléctricos

El parámetro eléctrico clave es laTensión Directa por Segmento (VF), que tiene un valor típico de 2.6V a IF=20mA, con un mínimo de 2.05V. Este valor es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. LaCorriente Inversa por Segmento (IR)es un máximo de 100 µA a una Tensión Inversa (VR) de 5V, indicando la corriente de fuga en estado apagado. LaCorriente Directa Continua por Segmentoestá clasificada en 25 mA a 25°C, con un factor de reducción de 0.33 mA/°C. Esto significa que la corriente continua máxima permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente sube por encima de 25°C para evitar sobrecalentamiento. Se permite unaCorriente Directa Picode 90 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), que puede usarse para multiplexación o para lograr un brillo instantáneo más alto.

2.3 Límites Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. LaDisipación de Potencia por Segmentoes de 70 mW. Exceder esto, especialmente combinado con alta temperatura ambiente, puede llevar a una degradación acelerada o fallo. ElRango de Temperatura de Operación y Almacenamientoes de -35°C a +85°C, definiendo las condiciones ambientales para una operación fiable y almacenamiento sin funcionamiento. La especificación deTemperatura de Soldaduraes crítica para el montaje: el dispositivo puede soportar un máximo de 260°C durante hasta 3 segundos, medido a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del paquete. Esto guía la configuración del perfil de soldadura por reflujo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica explícitamente que el dispositivo estácategorizado por intensidad luminosa. Esto se refiere a un proceso de clasificación o "binning" posterior a la fabricación. Debido a las variaciones inherentes en el crecimiento epitaxial del semiconductor y el procesamiento del chip, los LEDs de un mismo lote de producción pueden tener salidas de brillo ligeramente diferentes. Los fabricantes miden la intensidad luminosa de cada unidad y las clasifican en diferentes "bins" o categorías según rangos de intensidad predefinidos (por ejemplo, 200-300 µcd, 300-400 µcd, etc.). Esto permite a los clientes seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de uniformidad de brillo para su aplicación, asegurando una apariencia uniforme en múltiples displays dentro de un producto. La hoja de datos proporciona el rango general mínimo/típico/máximo (200-600 µcd), pero las piezas pedidas normalmente caerán dentro de un subrango más estrecho.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las curvas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas típicas para un dispositivo de este tipo incluirían:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Esta curva no lineal muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y la tensión en sus terminales. La "rodilla" de esta curva está alrededor de la tensión directa típica (2.6V). Los diseñadores usan esto para determinar la tensión de alimentación necesaria y el valor de la resistencia en serie para una regulación de corriente adecuada.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Esta curva muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Generalmente es lineal en un rango, pero se saturará a corrientes muy altas debido a la caída térmica y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra el efecto de extinción térmica. A medida que la temperatura de unión del LED aumenta, su salida de luz típicamente disminuye. El factor de reducción para la corriente continua (0.33 mA/°C) está directamente relacionado con la gestión de este efecto.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de 611 nm (pico) con una anchura a media altura de 17 nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo se suministra en un paquete estándar de display LED. Laaltura del dígitoes de 0.3 pulgadas (7.62 mm). El paquete incluye unacara grisysegmentos blancospara un contraste óptimo cuando están apagados e iluminados. Se referencia un dibujo detallado con dimensiones en la hoja de datos (PÁGINA 2 de 5), con todas las dimensiones proporcionadas en milímetros y tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Este dibujo es esencial para el diseño de la huella en la PCB y para asegurar un ajuste adecuado dentro de la carcasa del producto.

5.1 Asignación de Pines e Identificación de Polaridad

El LTS-3361JF es un dispositivo decátodo común. Esto significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los segmentos LED individuales están conectados internamente. La tabla de conexión de pines es la siguiente: Los pines 1 y 6 son ambas conexiones de cátodo común. Los ánodos (terminales positivos) para los segmentos A, B, C, D, E, F, G y el punto decimal (DP) están conectados a los pines 10, 9, 8, 5, 4, 2, 3 y 7 respectivamente. Usar una configuración de cátodo común simplifica la multiplexación al manejar múltiples dígitos, ya que los cátodos pueden conmutarse a tierra secuencialmente.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz clave proporcionada es para la temperatura de soldadura: el cuerpo del componente no debe exponerse a temperaturas que excedan260°C durante más de 3 segundosdurante el proceso de reflujo, medido en un punto a 1.6mm por debajo del plano de asiento del paquete. Esta es una clasificación estándar para procesos de soldadura sin plomo. Los diseñadores deben asegurarse de que el perfil de su horno de reflujo cumpla con este límite para evitar daños en las conexiones internas por alambre o en el paquete de epoxi. Se deben observar las precauciones estándar contra ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo. Para el almacenamiento, el rango especificado es de -35°C a +85°C en un ambiente seco.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de manejo más común es usar unaresistencia limitadora de corriente en seriepara cada ánodo de segmento. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la fórmula: R = (Vcc - Vf) / If, donde Vcc es la tensión de alimentación, Vf es la tensión directa del segmento LED (usar 2.6V típico) e If es la corriente directa deseada (por ejemplo, 10-20 mA para un buen brillo). Por ejemplo, con una alimentación de 5V y una corriente objetivo de 15 mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ohmios. Una resistencia de 150 o 180 Ohmios sería adecuada. Para aplicaciones de múltiples dígitos, se emplea unatécnica de multiplexación. Un microcontrolador activa secuencialmente el cátodo común de cada dígito mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito a las líneas de ánodo común. Esto reduce significativamente el número de pines de E/S requeridos.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Gestión de Corriente:No exceder la corriente continua absoluta máxima (25 mA a 25°C). Usar el factor de reducción en ambientes de alta temperatura. Para diseños multiplexados, asegurarse de no exceder la corriente de pulso pico (90 mA máx.) al calcular la corriente instantánea durante el corto tiempo de encendido.
• Disipación de Calor:Aunque la disipación de potencia es baja por segmento, en un diseño multiplexado con múltiples segmentos encendidos simultáneamente o en altas temperaturas ambiente, considerar la potencia total y asegurar una ventilación adecuada.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero para una legibilidad óptima, el display debe orientarse perpendicularmente a la línea de visión principal del usuario.
• Consistencia de Brillo:Si la uniformidad de brillo entre múltiples unidades es crítica, especificar piezas del mismo "bin" de intensidad luminosa al fabricante.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTS-3361JF es su uso de la tecnologíaAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)para la emisión naranja amarillenta. En comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente, o el mismo brillo con menor potencia. También generalmente proporciona mejor estabilidad térmica y mayor vida útil. En comparación con displays que usan fósforos de conversión de longitud de onda (como algunos LEDs blancos), AlInGaP proporciona un color más puro y saturado directamente desde la unión semiconductor. La configuración de cátodo común es estándar, pero ofrece una ventaja en simplicidad para la multiplexación basada en microcontroladores en comparación con el ánodo común en algunas arquitecturas de sistema.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de tener dos pines de cátodo común (Pin 1 y Pin 6)?

R: Esto es principalmente por simetría mecánica y de diseño en la PCB. Eléctricamente, están conectados internamente. Usar ambos pines ayuda con la distribución de corriente si muchos segmentos están encendidos simultáneamente y proporciona una mejor estabilidad mecánica al soldar.

P: ¿Puedo manejar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V?

R: Posiblemente, pero con limitaciones. La Vf típica es 2.6V, dejando solo 0.7V para la resistencia limitadora a 3.3V. Esto requiere un valor de resistencia muy pequeño (por ejemplo, ~47 Ohmios para 15mA), lo que puede consumir más corriente de la que el pin del MCU puede suministrar (a menudo 20-25mA máx. por pin). Es más seguro usar un transistor o un CI controlador.

P: ¿Qué significa "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1" en la práctica?

R: Significa que dentro de una sola unidad de display, el segmento más tenue no será menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante. Esto asegura uniformidad visual cuando todos los segmentos están iluminados.

P: ¿Cómo interpreto la clasificación de Corriente Directa Pico para multiplexación?

R: Si multiplexas 4 dígitos con un ciclo de trabajo de 1/4, podrías manejar cada dígito con 4 veces la corriente promedio deseada durante 1/4 del tiempo. Si quieres un brillo promedio correspondiente a 10mA, podrías pulsar a 40mA. Esto está dentro de la clasificación pico de 90mA, pero debes asegurarte de que el ancho de pulso (tiempo de encendido por ciclo) sea de 0.1ms o menos según la condición de clasificación, o calcular la temperatura de unión resultante.

10. Ejemplo de Caso de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura de Voltímetro de 4 Dígitos Simple.

Un diseñador está creando una fuente de alimentación de banco que requiere un display de voltaje de 4 dígitos (0.000 a 19.99V). Selecciona cuatro displays LTS-3361JF. Para minimizar los pines de E/S del microcontrolador, utiliza un esquema de multiplexación. Los cuatro pines de cátodo común (dos por dígito) se conectan a cuatro transistores NPN, controlados por cuatro pines del MCU. Las ocho líneas de ánodo de segmento (A-G, DP) se conectan a ocho pines del MCU a través de resistencias limitadoras de 180 ohmios (para un sistema de 5V). El MCU ejecuta una interrupción de temporizador cada 5ms. En cada interrupción, apaga el transistor del dígito anterior, calcula el patrón de segmentos para el siguiente dígito basado en el voltaje medido, envía ese patrón a los pines de ánodo y luego enciende el transistor para ese dígito. Este ciclo se repite continuamente, creando una visualización estable y sin parpadeo. Se elige el color naranja amarillento por su buena visibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. El diseñador asegura que el tiempo total de encendido por dígito y la corriente instantánea por segmento se mantengan dentro de los límites absolutos máximos.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTS-3361JF se basa en la tecnología delDiodo Emisor de Luz (LED). Un LED es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa, 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 se recombinan, liberan energía. En un diodo de silicio estándar, esta energía se libera principalmente como calor. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, una porción significativa de esta energía 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. Las aleaciones de AlInGaP permiten a los ingenieros "sintonizar" la banda prohibida para producir luz en las partes roja, naranja, ámbar y amarillo-verde del espectro. El dispositivo utiliza un sustrato de GaAs no transparente, que absorbe parte de la luz emitida, pero el diseño y la eficiencia del material aún producen un alto brillo. Cada segmento del display es un chip LED separado o un conjunto de chips, cableados internamente a los pines correspondientes.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien AlInGaP sigue siendo una tecnología de alto rendimiento para colores del rojo al amarillo, el mercado más amplio de displays LED muestra varias tendencias. Existe un impulso continuo hacia unamayor eficiencia(más lúmenes por vatio), reduciendo el consumo de energía en dispositivos alimentados por batería.La miniaturizaciónes otra tendencia, con alturas de dígito y pasos de píxel más pequeños disponibles para una visualización de información más densa. El desarrollo demicroLEDs de visión directapromete un brillo, contraste y fiabilidad aún mayores para futuros displays de ultra alta resolución, aunque esta tecnología se centra actualmente en píxeles más pequeños que los dígitos de 7 segmentos. Para displays alfanuméricos, también hay una tendencia hacia la integración, con CI controladores, microcontroladores y, a veces, incluso sensores combinados con el módulo de display en un solo componente inteligente para simplificar el diseño del producto final. Sin embargo, para indicadores numéricos estándar, rentables y de un solo dígito como el LTS-3361JF, la tecnología AlInGaP establecida ofrece un excelente equilibrio entre rendimiento, fiabilidad y coste.