Hoja de Datos del Display LED LTC-2623JF - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - AlInGaP Naranja Amarillo - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2623JF es un módulo de display de siete segmentos cuádruple de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Su función principal es proporcionar una salida numérica visual en dispositivos electrónicos. La tecnología central detrás de este display es el uso del material semiconductor Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED, que están montados sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente. Esta elección específica de material es crucial para lograr el característico color de emisión Naranja Amarillo del dispositivo con alta eficiencia y brillo. El display presenta una cara gris y segmentos blancos, una combinación diseñada para maximizar el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Se clasifica en función de la intensidad luminosa, lo que permite una selección consistente en los lotes de producción.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El dispositivo ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una gama de aplicaciones profesionales e industriales. Su bajo requerimiento de potencia es un beneficio significativo para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético. La excelente apariencia de los caracteres, el alto brillo y el alto contraste garantizan que los números mostrados sean fácilmente legibles a distancia y con luz ambiental. Un amplio ángulo de visión amplía la usabilidad del dispositivo, permitiendo su lectura desde varias posiciones sin una pérdida significativa de claridad. La fiabilidad de estado sólido inherente a la tecnología LED se traduce en una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones en comparación con tipos de display mecánicos u otros. Los mercados objetivo principales para este display incluyen paneles de instrumentación, equipos de prueba y medición, sistemas de control industrial, dispositivos médicos y electrónica de consumo donde se requiere una visualización numérica fiable, clara y eficiente.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

La hoja de datos proporciona un conjunto completo de parámetros eléctricos y ópticos que definen los límites operativos y el rendimiento del display LTC-2623JF. Comprender estos parámetros es esencial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia que puede disiparse de forma segura como calor por un segmento LED individual bajo operación continua en CC. Superar este límite conlleva el riesgo de daño térmico en la unión semiconductor.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA. Este límite se aplica en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Permite breves períodos de corriente más alta para lograr picos momentáneos de brillo, útil para esquemas de multiplexación.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta es la corriente máxima recomendada para operación continua a temperatura ambiente. La hoja de datos especifica un factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de 25°C, lo que significa que la corriente continua máxima permitida debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente para evitar el sobrecalentamiento.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V. Aplicar una tensión de polarización inversa mayor que este valor puede causar ruptura y dañar el LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para funcionar y almacenarse dentro de este rango de temperatura.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6 mm por debajo del plano de asiento. Este es un parámetro crítico para el proceso de soldadura por reflujo durante el montaje del PCB.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C, que proporcionan el comportamiento esperado en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):320 a 800 μcd con I_F=1mA. Este parámetro mide la salida de luz. El amplio rango indica un proceso de clasificación (binning); los dispositivos se categorizan en función de su intensidad medida real.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):611 nm (típico) con I_F=20mA. Esta es la longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es mayor. Para este dispositivo AlInGaP, se sitúa en la región naranja amarilla del espectro visible.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm (típico). Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor más pequeño significa una salida más monocromática (color puro).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):605 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color de la fuente de luz, estrechamente relacionada con la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.05V a 2.6V con I_F=20mA. Esta es la caída de tensión a través del LED durante su operación. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. El rango tiene en cuenta las variaciones normales de fabricación.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA (máx.) con V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente dentro de su límite máximo.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (máx.). Esto especifica la relación máxima permitida entre los segmentos o dígitos más brillantes y más tenues dentro de un solo dispositivo, asegurando una apariencia uniforme.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

La construcción física y las dimensiones del display son críticas para su integración mecánica en un producto final.

3.1 Dimensiones del Paquete

El LTC-2623JF tiene una huella estándar de paquete dual en línea (DIP) adecuada para montaje en PCB de orificio pasante. La característica dimensional clave es la altura de dígito de 0.28 pulgadas (7.0 mm). Todas las dimensiones en el dibujo proporcionado están en milímetros, con tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Los diseñadores deben consultar el dibujo dimensional exacto para la ubicación precisa de los orificios de montaje y el espacio libre para el cuerpo del display.

3.2 Conexión de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 16 pines. Utiliza una arquitectura de ánodo común multiplexado. Esto significa que los ánodos de los LED para cada dígito están conectados internamente (por ejemplo, el pin 1 es el ánodo común para el dígito 1, el pin 14 para el dígito 2, etc.), mientras que los cátodos para cada segmento (A-G, DP, y los segmentos de dos puntos L1-L3) se comparten entre los dígitos. Este diseño reduce drásticamente el número de pines de control necesarios de 32 (4 dígitos * 8 segmentos) a 16, permitiendo una multiplexación eficiente. La tabla de pinout identifica claramente la función de cada pin, incluyendo variosSin Conexión(NC) y una posición (pin 10) sin pin físico. La identificación correcta de los pines de ánodo común y los pines de cátodo de segmento es esencial para un diseño de circuito y un control de software adecuados.

3.3 Diagrama de Circuito Interno

El diagrama de circuito interno representa visualmente la arquitectura de ánodo común multiplexado. Muestra los cuatro nodos de ánodo común (uno por dígito) y cómo cada uno de los cátodos de segmento y de dos puntos se conecta a los LED correspondientes en los cuatro dígitos. Este diagrama es invaluable para comprender la topología eléctrica necesaria para controlar el display correctamente, confirmando que para iluminar un segmento específico en un dígito específico, su pin de ánodo común correspondiente debe activarse a nivel alto (o conectarse a Vcc a través de una fuente de corriente), mientras que el pin de cátodo del segmento deseado debe activarse a nivel bajo (conectado a tierra).

4. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado durante el montaje es crucial para la fiabilidad.

4.1 Parámetros de Soldadura por Reflujo

La hoja de datos establece explícitamente el perfil térmico máximo permitido para la soldadura: una temperatura máxima de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida a 1.6 mm por debajo del plano de asiento (típicamente en la superficie del PCB). Este parámetro debe cumplirse estrictamente durante el perfilado del horno de reflujo. Exceder estos límites puede dañar las conexiones internas por alambres, degradar la lente de epoxi del LED o deslaminar el paquete.

4.2 Precauciones y Condiciones de Almacenamiento

• ESD (Descarga Electroestática):Aunque no se establece explícitamente, los LED son dispositivos semiconductores y pueden ser sensibles a la ESD. Se recomiendan los procedimientos estándar de manejo ESD (uso de pulseras conectadas a tierra, alfombras antiestáticas y empaquetado conductor).
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de la soldadura, utilice métodos y disolventes compatibles con el paquete de plástico y la lente de epoxi. Evite la limpieza ultrasónica que puede causar microgrietas.
• Almacenamiento:El dispositivo debe almacenarse dentro de su rango de temperatura especificado de -35°C a +85°C, preferiblemente en un entorno de baja humedad y antiestático para prevenir la absorción de humedad y la oxidación de los terminales.

5. Sugerencias de Aplicación

5.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTC-2623JF es ideal para cualquier aplicación que requiera una visualización numérica multidígito, brillante y fiable. Usos comunes incluyen: multímetros digitales y pinzas amperimétricas, contadores de frecuencia, temporizadores y contadores de procesos, controladores de temperatura, básculas, equipos de monitorización médica (por ejemplo, tensiómetros), herramientas de diagnóstico automotriz y lecturas de paneles de control industrial.

5.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Los LED son dispositivos controlados por corriente. Se debe utilizar una resistencia limitadora de corriente (o un circuito controlador de corriente constante) en serie con cada ruta de ánodo común o cátodo de segmento (dependiendo de la topología de control) para establecer la corriente de operación. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Utilice el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.6V) para un diseño conservador.
• Circuito de Control por Multiplexación:Para controlar 4 dígitos con solo 16 pines, se utiliza una técnica de multiplexación. Un microcontrolador activa secuencialmente el ánodo común de un dígito a la vez mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito. Esto ocurre a una alta frecuencia (típicamente >100Hz) para crear la ilusión de que todos los dígitos están encendidos simultáneamente. El controlador debe ser capaz de suministrar la corriente de pico para los segmentos iluminados de un dígito.
• Ángulo de Visión y Montaje:Considere la posición de visión prevista del usuario. El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero el display debe montarse perpendicularmente a la dirección de visión para un brillo óptimo.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se controla a corrientes más altas, asegure una ventilación adecuada alrededor del display para mantenerse dentro de los límites de corriente reducidos.

6. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTC-2623JF se diferencia principalmente por el uso de la tecnología AlInGaP y sus características de rendimiento específicas.

• vs. LED estándar GaAsP o GaP:La tecnología AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de control. También proporciona una mejor estabilidad térmica y una vida útil más larga.
• vs. Displays con Dígitos Más Grandes o Más Pequeños:La altura de dígito de 0.28 pulgadas ofrece un equilibrio entre legibilidad y compacidad, situándose entre los displays más pequeños de 0.2 pulgadas para dispositivos portátiles y los más grandes de 0.5 o 1 pulgada para montaje en panel.
• vs. Displays Monocolor vs. Multicolor:Este es un display monocromático Naranja Amarillo. Para aplicaciones que requieren indicación de estado (por ejemplo, rojo para alarma, verde para normal), un display multicolor o bicolor sería más adecuado.
• vs. Configuración de Cátodo Común:La elección del ánodo común suele estar dictada por el circuito de control. Los microcontroladores con capacidades de drenaje abierto/sumidero son más comunes, lo que hace que los displays de ánodo común sean una elección frecuente, ya que permiten que el MCU sume la corriente del segmento directamente.

7. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Por qué hay un rango para la Intensidad Luminosa (320-800 μcd)?

R: Esto indica que el dispositivo se vende en clasificaciones (bins) de intensidad luminosa. Los fabricantes prueban y clasifican los LED en función de su salida real. Puede especificar una clasificación más estrecha para displays más uniformes en una serie de producción.

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

R: Sí, pero debe usar una resistencia limitadora de corriente. Por ejemplo, para controlar un segmento a I_F=20mA con un V_Fde 2.4V usando una fuente de 5V: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios. Una resistencia estándar de 120 o 150 Ohmios sería apropiada.

P: ¿Qué significa "Ánodo Común Multiplexado" para mi software?

R: Su software debe implementar una rutina de refresco del display. En un bucle, hará: 1) Apagar todas las activaciones de ánodo de dígito. 2) Enviar el patrón de segmentos (datos de cátodo) para el Dígito 1. 3) Activar la activación de ánodo para el Dígito 1. 4) Esperar un breve tiempo (por ejemplo, 2-5ms). 5) Repetir los pasos 1-4 para el Dígito 2, luego el Dígito 3, luego el Dígito 4, y luego volver al bucle con el Dígito 1.

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

R: No. El límite de 60mA es para pulsos muy cortos (0.1ms de ancho) con un ciclo de trabajo bajo (10%). Usar 60mA continuamente excedería con creces el límite de disipación de potencia de 70mW y destruiría rápidamente el segmento LED.

8. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura de Voltímetro Digital de 4 Dígitos

Un diseñador está creando una fuente de alimentación de banco y necesita una lectura de voltaje clara. Selecciona el LTC-2623JF por su brillo y legibilidad. El microcontrolador tiene 16 pines de E/S disponibles, que coinciden perfectamente con el número de pines del display. El diseñador utiliza 8 pines configurados como salidas para sumir corriente para los segmentos (A, B, C, D, E, F, G, DP). Otros cuatro pines se configuran como salidas de drenaje abierto para suministrar corriente a los cuatro ánodos comunes (cada uno a través de un pequeño transistor para manejar la corriente acumulada de los segmentos). Los 4 pines restantes son pines NC no utilizados. Se escribe software para multiplexar el display, leyendo un valor del ADC y convirtiéndolo en patrones de 7 segmentos. Se colocan resistencias limitadoras de corriente en las líneas de ánodo común (o líneas de segmento, dependiendo de la topología elegida). El diseño de cara gris/segmentos blancos proporciona un excelente contraste contra el panel metálico de la fuente de alimentación.

9. Introducción al Principio de Funcionamiento

El principio de funcionamiento del LTC-2623JF se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede la tensión de encendido del diodo (aproximadamente 2.0-2.6V para este material AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan en la región activa del semiconductor, se libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El AlInGaP tiene una banda prohibida correspondiente a la luz en el espectro del rojo al amarillo verdoso; la composición exacta en este dispositivo está ajustada para la emisión Naranja Amarillo (605-611 nm). El formato de siete segmentos se crea disponiendo múltiples chips LED individuales (o secciones de chip) en el patrón clásico "8", con cada segmento eléctricamente aislado para que pueda controlarse de forma independiente o mediante el esquema de multiplexación.

10. Tendencias de Desarrollo

La evolución de displays como el LTC-2623JF sigue tendencias más amplias en optoelectrónica. Existe un impulso continuo haciauna mayor eficiencia, produciendo más luz (lúmenes) por vatio de entrada eléctrica, lo que es crucial para la duración de la batería y el ahorro de energía.La mejora en la reproducción del color y la saturacióntambién son áreas de desarrollo, aunque menos críticas para displays numéricos monocromáticos. Para aplicaciones alfanuméricas o multicolor, la tendencia es haciauna mayor densidad de píxeles(más segmentos o elementos de matriz de puntos en la misma área) y la integración demúltiples colores o capacidad RGB completaen un solo paquete. Otra tendencia significativa es el paso de paquetes de orificio pasante (como este DIP) apaquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD), que permiten un montaje más pequeño, ligero y automatizado. Además, existe una creciente integración de laelectrónica de control(como controladores de corriente constante, multiplexores e incluso controladores simples) directamente con el módulo de display, simplificando la tarea de diseño para el ingeniero final y reduciendo el número de componentes en el PCB principal.