Hoja de Datos del Display LED LTS-3861JS - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Amarillo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3861JS es un módulo de visualización alfanumérica de un dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren indicaciones numéricas o alfanuméricas limitadas, claras y de alta visibilidad. Su función principal es convertir señales eléctricas en un patrón de luz segmentado visible que representa números y algunas letras. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), específicamente diseñado para emitir luz en la región de longitud de onda amarilla. Este sistema de material es conocido por su alta eficiencia y brillo excelente en comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio (GaP) estándar. El dispositivo presenta una placa frontal gris y marcas de segmentos blancas, que trabajan en conjunto con la emisión amarilla para crear un carácter de alto contraste y fácil lectura, especialmente bajo diversas condiciones de iluminación ambiental.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El display ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una gama de aplicaciones industriales y de consumo. Su alto brillo y excelente relación de contraste garantizan la legibilidad incluso en entornos muy iluminados. El amplio ángulo de visión permite ver el display claramente desde varias posiciones, lo cual es crucial para medidores de panel e instrumentación. La fiabilidad de estado sólido de la tecnología LED significa que tiene una larga vida operativa, es resistente a golpes y vibraciones, y tiene un tiempo de respuesta rápido. El bajo requerimiento de potencia lo hace compatible con circuitos lógicos digitales de bajo voltaje o alimentados por batería. Los mercados y aplicaciones típicos incluyen equipos de prueba y medición (multímetros, osciloscopios), paneles de control industrial, indicadores de tablero automotriz, electrodomésticos de consumo y cualquier dispositivo electrónico donde se necesite un display numérico compacto y fiable.

2. Parámetros Técnicos e Interpretación Objetiva

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento fotométrico es central para la funcionalidad del display. La Intensidad Luminosa Promedio (Iv) se especifica entre 200 y 600 microcandelas (µcd) a una corriente directa (If) de 1 mA. Este rango indica un proceso de categorización o "binning" para el brillo. El valor típico probablemente cae en el medio de este rango. La Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) es de 588 nm, y la Longitud de Onda Dominante (λd) es de 587 nm, ambas medidas a If=20mA. Estos valores sitúan firmemente la salida en la región amarilla pura del espectro visible. El Ancho de Media Línea Espectral (Δλ) de 15 nm indica un ancho de banda espectral relativamente estrecho, resultando en un color amarillo saturado y puro sin una dispersión significativa hacia longitudes de onda verdes o naranjas adyacentes. La Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa máxima de 2:1 especifica la variación permitida en el brillo entre diferentes segmentos del mismo dígito, asegurando una apariencia uniforme.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen la interfaz entre el display y el circuito de excitación. La Tensión Directa por Segmento (Vf) tiene un valor típico de 2.6V y un máximo de 2.6V a If=20mA. Este es un parámetro crítico para diseñar las resistencias limitadoras de corriente o los circuitos excitadores de corriente constante. El bajo voltaje directo es beneficioso para el diseño de sistemas de bajo voltaje. La Corriente Inversa por Segmento (Ir) es un máximo de 100 µA a una Tensión Inversa (Vr) de 5V, indicando la corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente, lo cual es importante para circuitos multiplexados. Los Valores Máximos Absolutos proporcionan límites estrictos: una Corriente Directa Continua por Segmento de 25 mA (reducida por encima de 25°C), una Corriente Directa Pico de 60 mA bajo condiciones pulsadas, y una Disipación de Potencia Máxima por Segmento de 40 mW. Exceder estos valores puede causar degradación inmediata o gradual del chip LED.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un Rango de Temperatura de Operación de -35°C a +85°C. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso en entornos hostiles, tanto en interiores como en exteriores. El Rango de Temperatura de Almacenamiento es idéntico. La clasificación de temperatura de soldadura es crucial para el ensamblaje: el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del encapsulado. Esto define el perfil de soldadura por reflujo que debe usarse durante el ensamblaje del PCB para prevenir daños térmicos al dado interno, las uniones por alambre o el encapsulado plástico.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto se refiere a un proceso de "binning" o clasificación realizado durante la fabricación. Debido a variaciones inherentes en los procesos de crecimiento epitaxial del semiconductor y fabricación del chip, los LEDs de un mismo lote de producción pueden tener salidas ópticas ligeramente diferentes. Para garantizar la consistencia para el usuario final, las unidades fabricadas se prueban y clasifican en diferentes "bins" basándose en su intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 20mA). El rango especificado de 200 a 600 µcd representa la dispersión entre los bins que se ofrecen para este producto. Los diseñadores deben ser conscientes de que el brillo real de una unidad específica caerá dentro de este rango predefinido. Las especificaciones espectrales ajustadas (longitud de onda) sugieren que el "binning" de color también está estrictamente controlado, asegurando un tono amarillo consistente en todas las unidades.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas típicas para tal dispositivo serían esenciales para un diseño en profundidad. Normalmente incluirían:Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V): Esta curva no lineal muestra la relación entre el voltaje aplicado a través del LED y la corriente resultante. Es crucial para determinar el valor apropiado de la resistencia en serie para lograr la corriente de operación deseada.Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva L-I): Esta gráfica muestra cómo la salida de luz aumenta al incrementar la corriente de excitación. Generalmente es lineal en un rango pero se satura a corrientes altas.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Comprender esta reducción de potencia es vital para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambientales.Curva de Distribución Espectral: Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, confirmando visualmente el ancho de media línea estrecho de 15nm y el pico en 588nm.

5. Información Mecánica y de Encapsulado

El dispositivo utiliza un formato DIP (Dual In-line Package) estándar de un dígito, 10 pines y vista lateral. Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm. La altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62mm) se refiere al tamaño físico del carácter iluminado. La cara gris y los segmentos blancos son parte del moldeado plástico. El diagrama de Conexión de Pines es crítico: muestra una configuración de ánodo común con dos pines de ánodo común (1 y 6) para redundancia o menor densidad de corriente por pin. Los otros pines (2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10) son los cátodos para los segmentos F, G, E, D, Punto Decimal, C, B y A respectivamente. El diagrama de circuito interno confirma que todos los segmentos LED del dígito comparten una conexión positiva común (ánodo), y cada segmento tiene su propia conexión negativa (cátodo). Esta configuración es típicamente excitada por un CI controlador de tipo "sink" que pone a tierra el cátodo del segmento que se debe encender.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

La directriz de ensamblaje clave es la especificación de temperatura de soldadura: 260°C máximo durante 3 segundos a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esto se traduce en un perfil de soldadura por reflujo sin plomo estándar (ej., IPC/JEDEC J-STD-020). El perfil debe asegurar que el cuerpo del componente no exceda este límite de temperatura/tiempo para prevenir daños a la resina epoxi, el chip LED o las uniones internas por alambre. Para soldadura manual, se debe usar un cautín con control de temperatura y minimizar el tiempo de contacto. Se deben observar las precauciones estándar ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo y ensamblaje, ya que los chips LED son sensibles a la electricidad estática. El almacenamiento debe ser en un ambiente seco y ambiente dentro del rango especificado de -35°C a +85°C, preferiblemente en bolsas para dispositivos sensibles a la humedad (MSD) si se extiende la vida útil en almacén.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El número de parte es LTS-3861JS. El prefijo "LTS" probablemente denota un producto de display de Lite-On, "3861" es la serie/modelo específico, y "JS" puede indicar el color (Amarillo) y el estilo de encapsulado. La hoja de datos no especifica detalles de empaquetado a granel (tubos, bandejas o carretes), pero tales displays comúnmente se suministran en tubos antiestáticos o paquetes "ammo" para inserción automática, o en carretes para colocación automática tipo tape-and-reel. La etiqueta en el empaque típicamente incluiría el número de parte, cantidad, código de fecha y código de bin de intensidad luminosa si es aplicable.

8. Recomendaciones de Aplicación

Circuitos de Aplicación Típicos: La configuración de ánodo común se excita mejor mediante un microcontrolador o un CI controlador dedicado con salidas de drenador abierto o colector abierto. Una resistencia limitadora de corriente debe conectarse en serie con cada pin de cátodo (o cada salida del controlador). El valor de la resistencia se calcula usando R = (Vcc - Vf) / If, donde Vcc es el voltaje de alimentación, Vf es la tensión directa del LED (usar 2.6V para margen de diseño), e If es la corriente directa deseada (ej., 10-20 mA para brillo completo). Para multiplexar múltiples dígitos, los ánodos comunes se conmutan secuencialmente (escaneados) mientras se excitan los cátodos apropiados para cada dígito.Consideraciones de Diseño: 1)Limitación de Corriente: Usar siempre resistencias en serie o controladores de corriente constante. 2)Gestión Térmica: Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar una ventilación adecuada si se opera a altas temperaturas ambientales o con corriente continua alta. 3)Ángulo de Visión: Montar el display considerando la línea de visión del usuario prevista en relación con el amplio ángulo de visión especificado. 4)Control de Brillo: El brillo puede ajustarse variando la corriente directa (dentro de los valores nominales) o usando modulación por ancho de pulso (PWM) en el controlador.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTS-3861JS es su uso de material AlInGaP para emisión amarilla. En comparación con la tecnología más antigua GaP:Y (Fosfuro de Galio dopado para amarillo), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en mayor brillo para la misma corriente de excitación, o brillo similar con menor potencia. También proporciona una pureza y saturación de color superiores. En comparación con un LED blanco filtrado o convertido por fósforo usado detrás de un filtro de color para hacer amarillo, el amarillo de emisión directa AlInGaP es más eficiente y tiene un punto de color más estable frente a variaciones de temperatura y corriente. La altura de dígito de 0.3 pulgadas es un tamaño estándar, ofreciendo un buen equilibrio entre legibilidad y consumo de espacio en la placa, situándose entre displays más pequeños de 0.2 pulgadas y más grandes de 0.5 o 0.56 pulgadas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar para una alimentación de 5V?R: Para una corriente objetivo de 20mA y una Vf de 2.6V, R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. Una resistencia estándar de 120Ω o 150Ω sería adecuada.P: ¿Puedo excitarlo directamente desde un pin de un microcontrolador?R: No se recomienda suministrar la corriente para el ánodo común desde un pin de un MCU, ya que la corriente total del dígito (ej., 8 segmentos * 20mA = 160mA) excede las especificaciones del pin. Usar el MCU para controlar un transistor o un CI controlador. Drenar la corriente del cátodo (por segmento) a través de un pin del MCU puede ser posible si la capacidad de drenaje de corriente del pin (ej., 25mA) no se excede por segmento.P: ¿Por qué hay dos pines de ánodo común (1 y 6)?R: Para redundancia y para distribuir la corriente total del ánodo. Cuando todos los segmentos están encendidos, la corriente total fluye hacia el ánodo común. Tener dos pines reduce la densidad de corriente por pin, mejora la fiabilidad y proporciona una conexión de respaldo. Deben conectarse juntos en el PCB.P: ¿Qué significa la relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1?R: Significa que el segmento más brillante en el dígito no será más del doble de brillante que el segmento más tenue bajo las mismas condiciones de prueba, asegurando uniformidad visual.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Indicación Digital Simple para Voltímetro: Un diseñador está creando un display de voltímetro DC de 3 dígitos. Elige tres displays LTS-3861JS. El ADC del microcontrolador lee el voltaje, lo convierte en un valor y excita los displays. Se usa un CI controlador de 7 segmentos dedicado (como el MAX7219 o un registro de desplazamiento multiplexado) para interconectar los pocos pines de E/S del MCU con las 24 líneas de segmentos (3 dígitos * 8 segmentos) y las 3 líneas de ánodo común. El CI controlador maneja el escaneo multiplexado, refrescando cada dígito secuencialmente a alta frecuencia para evitar parpadeo. El diseñador calcula las resistencias en serie basándose en el voltaje de salida del controlador y el brillo deseado. El diseño del PCB coloca los displays en fila, con un enrutado cuidadoso para evitar diafonía. La cara gris y los segmentos amarillos proporcionan un aspecto clásico de instrumento de alto contraste. El amplio rango de temperatura de operación asegura la funcionalidad en un entorno de taller.

12. Introducción al Principio de Operación

El principio de operación fundamental se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. El chip de AlInGaP consiste en capas de compuestos de aluminio, indio, galio y fosfuro crecidas epitaxialmente sobre un sustrato no transparente de Arseniuro de Galio (GaAs). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial de unión incorporado (alrededor de 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 forma de fotones (luz). La energía de banda prohibida específica de la aleación AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso es amarilla (~587-588 nm). El sustrato GaAs no transparente absorbe cualquier luz emitida hacia abajo, mejorando el contraste al prevenir la reflexión interna que podría deslavar los segmentos.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tecnología AlInGaP representa un avance significativo en la eficiencia de LEDs visibles para colores rojo, naranja, ámbar y amarillo. Ha reemplazado en gran medida a las tecnologías más antiguas GaAsP y GaP en aplicaciones críticas de rendimiento. La tendencia en la tecnología de displays es hacia una mayor integración y miniaturización. Si bien los displays discretos de 7 segmentos como el LTS-3861JS siguen siendo vitales para muchas aplicaciones, hay un uso creciente de displays LED de matriz de puntos y OLEDs para mayor flexibilidad al mostrar gráficos y texto. Sin embargo, para indicaciones numéricas simples, brillantes, de bajo costo y alta fiabilidad, los LEDs dedicados de 7 segmentos como este, especialmente con materiales eficientes como AlInGaP, continúan teniendo un papel fuerte y duradero en el diseño electrónico debido a su simplicidad, robustez y excelente legibilidad.