Hoja de Datos del Display LED LTS-3403JS - Altura de Dígito 0.8 Pulgadas - Amarillo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3403JS es un módulo de visualización alfanumérica monocromática de siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Su función principal es representar visualmente dígitos (0-9) y algunos caracteres limitados mediante la iluminación selectiva de sus segmentos LED individuales. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), diseñado para emitir luz en la región de longitud de onda amarilla. Esta elección específica de material ofrece un equilibrio entre eficiencia, brillo y pureza de color. El dispositivo se clasifica como de tipo cátodo común, lo que significa que los cátodos (terminales negativos) de los segmentos LED están conectados internamente, simplificando el circuito de excitación cuando se utilizan drivers de corriente de sumidero. El diseño físico presenta una placa frontal gris claro con contornos de segmentos blancos, mejorando el contraste y la legibilidad cuando los segmentos están iluminados.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un desglose detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo bajo condiciones especificadas.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos parámetros definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites para un rendimiento confiable.

• Disipación de Potencia por Segmento:40 mW. Esta es la cantidad máxima de potencia eléctrica que puede convertirse en calor y luz por un solo segmento sin riesgo de daño.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA. Esta corriente solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Se utiliza para destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta especificación disminuye linealmente a una tasa de 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) supera los 25°C, un proceso conocido como "derating".
• Tensión Inversa por Segmento:5 V. Exceder este voltaje en la dirección de polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• 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 ambiental.
• Temperatura de Soldadura:Máximo de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente durante soldadura por ola o de reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C bajo las condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 320 μcd (mín.) hasta 700 μcd (máx.), con un valor típico implícito, cuando se excita con una corriente directa (I_F) de 1 mA por segmento. Esta es una medida del brillo percibido de la salida de luz.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):588 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es mayor, definiendo el color amarillo.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa un color amarillo más monocromático (puro).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):587 nm (típico). Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano, que coincide estrechamente con la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):Varía desde 2.05 V (mín.) hasta 2.6 V (máx.) a I_F= 20 mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando está conduciendo.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA (máx.) cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5 V.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (máx.). Esto especifica la variación máxima de brillo permitida entre diferentes segmentos del mismo dígito o entre dígitos, asegurando una apariencia uniforme.

Nota sobre la Medición:La intensidad luminosa se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que aproxima la sensibilidad espectral fotópica (adaptada a la luz diurna) del ojo humano, según lo definido por la CIE (Comisión Internacional de la Iluminación).

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto se refiere a un proceso de clasificación posterior a la producción conocido como "binning". Durante la fabricación, ligeras variaciones en el crecimiento epitaxial y el procesamiento del material AlInGaP pueden conducir a diferencias en parámetros clave como la tensión directa (V_F) y la intensidad luminosa (I_V). Para garantizar la consistencia para el usuario final, las unidades fabricadas se prueban y clasifican en "bins" o grupos específicos basados en estos valores medidos. Para el LTS-3403JS, el criterio principal de clasificación es la intensidad luminosa a 1 mA, como lo evidencian los valores mín. (320 μcd) y máx. (700 μcd) especificados. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes de un bin de intensidad específico si su aplicación requiere niveles de brillo estrechamente emparejados en múltiples displays.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Muestra la relación exponencial. La curva indicará la V_Ftípica en corrientes de excitación comunes como 1 mA y 20 mA.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación casi lineal dentro del rango operativo, antes de saturarse potencialmente a corrientes muy altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, un factor crítico para la gestión térmica en aplicaciones de alto brillo o alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico en ~588 nm y el ancho medio, confirmando la emisión de color amarillo.

Estas curvas son esenciales para que los diseñadores modelen el comportamiento del display bajo diferentes condiciones operativas no cubiertas explícitamente en la tabla.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo tiene un contorno físico definido. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros (mm) con una tolerancia estándar de ±0.25 mm (0.01 pulgadas) a menos que se indique lo contrario en el dibujo dimensional. La característica clave es la altura de dígito de 0.8 pulgadas, que corresponde a 20.32 mm, definiendo el tamaño del carácter.

5.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El LTS-3403JS está encapsulado en un paquete de 18 pines. La asignación de pines es la siguiente: Los pines 4, 6, 12 y 17 son Ánodos Comunes. Los cátodos de segmento se asignan a pines específicos: A(2), B(15), C(13), D(11), E(5), F(3), G(14). Además, cuenta con Puntos Decimales Izquierdo (L.D.P, pin 7) y Derecho (R.D.P, pin 10). Los pines 1, 8, 9, 16 y 18 se indican como "Sin Pin" (probablemente no utilizados o presentes solo mecánicamente). El diagrama del circuito interno muestra una configuración de cátodo común para los segmentos del dígito principal, lo que significa que todos los cátodos de segmento son separados, y los ánodos son comunes. Los puntos decimales son accesibles individualmente.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Los límites absolutos máximos proporcionan el parámetro clave de soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante hasta 3 segundos durante el proceso de soldadura. Esto es típico para perfiles de soldadura por ola o de reflujo infrarrojo. Es crucial no exceder este límite térmico para evitar daños a las conexiones internas (wire bonds), al chip LED o al encapsulado plástico. Los diseñadores deben seguir las directrices estándar JEDEC o IPC para el diseño de la huella en el PCB, asegurando un tamaño y espaciado adecuado de las almohadillas para facilitar una buena formación de la junta de soldadura y evitar puentes. El dispositivo debe almacenarse en su bolsa original con barrera de humedad hasta su uso para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "popcorning" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTS-3403JS es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que requieren displays numéricos claros y confiables, incluyendo:

• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación.
• Controles Industriales:Medidores de panel, indicadores de proceso, displays de temporizadores.
• Electrónica de Consumo:Equipos de audio (amplificadores, receptores), electrodomésticos de cocina.
• Mercado de Accesorios Automotrices:Calibradores e indicadores (donde se cumplan las especificaciones ambientales).
• Dispositivos Portátiles de Baja Potencia:Donde su excelente rendimiento a baja corriente (hasta 1mA/segmento) es una ventaja significativa para la duración de la batería.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Los LED son dispositivos excitados por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria para cada ánodo común o se debe usar un driver de corriente constante para evitar exceder la corriente continua máxima, especialmente dado que V_Fpuede variar.
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos, la multiplexación (ciclado rápido de potencia entre dígitos) es común para reducir el número de pines y el consumo de energía. El diseño de cátodo común del LTS-3403JS es muy adecuado para esto. La especificación de corriente de pico (60mA) permite corrientes pulsadas más altas durante la multiplexación para lograr un brillo percibido.
• Ángulo de Visión:La característica de "amplio ángulo de visión" es beneficiosa para aplicaciones donde el display puede verse desde posiciones fuera del eje.
• Gestión Térmica:Aunque es de baja potencia, en entornos de alta temperatura ambiente o cuando se excita a corrientes más altas, se debe prestar atención a la curva de "derating" para la corriente continua.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Las ventajas diferenciadoras clave del LTS-3403JS basadas en su hoja de datos son:

• Material (AlInGaP):En comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP, AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor y una mejor estabilidad térmica, lo que resulta en una salida más brillante y consistente.
• Operación a Baja Corriente:Su caracterización y prueba para un excelente rendimiento a corrientes tan bajas como 1 mA por segmento lo destacan para aplicaciones de ultra baja potencia donde otros displays podrían ser tenues o inestables.
• Coincidencia de Segmentos:El dispositivo se prueba para coincidencia de segmentos, asegurando un brillo uniforme en todos los segmentos de un dígito, lo cual es crítico para una apariencia de grado profesional.
• Encapsulado de Alto Contraste:La cara gris claro con segmentos blancos proporciona un alto contraste incluso cuando no está alimentado, mejorando la legibilidad general.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 5V?

R: No. La tensión directa típica es de 2.05-2.6V. Conectarlo directamente a 5V sin una resistencia limitadora de corriente causaría un flujo de corriente excesivo, destruyendo el LED. Se debe calcular una resistencia en serie basada en la tensión de alimentación (ej., 5V), la V_Fdel LED, y la I_F.

deseada.

P: ¿Cuál es la diferencia entre "Longitud de Onda de Pico" y "Longitud de Onda Dominante"?

R: La longitud de onda de pico es el pico físico del espectro de luz emitida. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz. Para una fuente monocromática como este LED amarillo, están muy cerca (587nm vs 588nm)._FP: La corriente continua máxima es 25mA, pero la condición de prueba para V

es 20mA. ¿Cuál debo usar para el diseño?

R: 20mA es una condición de prueba estándar y un punto de operación común para un buen brillo. Puedes diseñar para 20mA. La especificación de 25mA es el máximo absoluto; no se recomienda diseñar cerca de este límite sin consideraciones térmicas para una confiabilidad a largo plazo.

P: ¿Cómo uso los puntos decimales izquierdo y derecho?

R: Son LEDs independientes. El pin 7 (L.D.P) es el cátodo para el punto decimal izquierdo, y el pin 10 (R.D.P) es para el derecho. Para iluminar uno, debes conectar su pin cátodo a tierra (a través de una resistencia) y suministrar tensión a uno de los ánodos comunes (pines 4, 6, 12, 17).

10. Ejemplo Práctico de DiseñoEscenario:

1. Diseñar una lectura de voltímetro de un solo dígito alimentada por una fuente de 5V, apuntando a una corriente de segmento de 10 mA para un brillo adecuado.Configuración del Circuito:
2. Usar una configuración de cátodo común. Conectar todos los cátodos de segmento (A-G, DP) a pines de E/S individuales de un microcontrolador a través de resistencias limitadoras de corriente. Conectar los cuatro ánodos comunes (pines 4, 6, 12, 17) juntos al riel de alimentación de 5V.Cálculo de la Resistencia:_FSuponiendo un peor caso de V_{de 2.6V a 10mA. Valor de la Resistencia R = (V}alimentación_F- V_F) / I²= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Una resistencia estándar de 220 o 270 Ohmios sería adecuada. La disipación de potencia en la resistencia P = I²R = (0.01)
3. * 240 = 0.024W, por lo que una resistencia estándar de 1/4W está bien.Interfaz con el Microcontrolador:
4. Para mostrar un número (ej., '7'), el microcontrolador establecería sus pines conectados a los segmentos A, B y C a un nivel lógico BAJO (hundiendo corriente), mientras mantiene los otros en ALTO. Esto completa el circuito desde 5V (ánodo) a través del LED y la resistencia hasta la tierra del microcontrolador, iluminando los segmentos A, B y C.Extensión por Multiplexación:

Para un display de 4 dígitos, tendrías cuatro unidades LTS-3403JS. Conecta todos los cátodos de segmento correspondientes juntos (todos los pines 'A' juntos, etc.). Los ánodos comunes de cada display serían controlados por separado por un interruptor de transistor. El microcontrolador cicla rápidamente habilitando el ánodo de un dígito a la vez mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito. La persistencia de la visión hace que todos los dígitos parezcan encendidos simultáneamente.

11. Principio de Funcionamiento

El LTS-3403JS opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. El material activo es AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de la unión (aproximadamente 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 composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que dicta directamente la longitud de onda (color) de los fotones emitidos—en este caso, luz amarilla alrededor de 587-588 nm. Cada segmento del dígito es un LED separado con su propia unión p-n. La configuración de cátodo común significa que el lado n (cátodo) de todas estas uniones para el dígito principal está conectado internamente, mientras que los lados p (ánodos) son separados para el control individual de segmentos.

12. Tendencias Tecnológicas