Hoja de Datos del Display LED LTD-5721AJS - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Amarillo AlInGaP - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-5721AJS es un módulo de display LED de siete segmentos de alto rendimiento y bajo consumo. Su función principal es proporcionar una salida clara y brillante de caracteres numéricos y alfanuméricos limitados en dispositivos electrónicos. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), reconocido por su alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro amarillo-naranja-rojo. Este dispositivo específico emite una luz amarilla, caracterizada por su longitud de onda dominante. El display presenta una cara gris claro y segmentos de color blanco, lo que mejora significativamente el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa, garantizando niveles de brillo consistentes entre lotes de producción, lo cual es crucial para aplicaciones que requieren una salida visual uniforme.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este display está diseñado para aplicaciones donde la eficiencia energética, la fiabilidad y la claridad visual son primordiales. Su bajo requerimiento de corriente, con segmentos operativos a corrientes tan bajas como 1mA, lo hace ideal para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético, como instrumentación portátil, medidores de mano, electrónica de consumo y paneles de control industrial. El alto brillo y el amplio ángulo de visión aseguran que la información mostrada sea fácilmente legible desde diversas perspectivas, una característica crítica para equipos montados en panel. La fiabilidad de estado sólido de la tecnología LED ofrece una larga vida operativa sin partes móviles, haciéndolo adecuado para entornos hostiles donde el desgaste mecánico es una preocupación. Los segmentos continuos y uniformes contribuyen a una apariencia de carácter excelente, proporcionando un aspecto limpio y profesional.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las especificaciones eléctricas y ópticas definidas en la hoja de datos. Comprender estos parámetros es esencial para un diseño de circuito y una integración de sistema adecuados.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

Los parámetros ópticos clave se miden bajo condiciones de prueba estandarizadas (típicamente a una temperatura ambiente de 25°C). LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)oscila entre un mínimo de 320 µcd y un valor típico de 700 µcd cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1mA por segmento. Este parámetro cuantifica el brillo percibido de la luz emitida. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es de 588 nm, indicando la longitud de onda en la que la distribución espectral de potencia es máxima. LaLongitud de Onda Dominante (λd)es de 587 nm, que es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color de la luz emitida. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es de 15 nm, describiendo el ancho de banda de la luz emitida; una anchura media más estrecha indica un color más monocromático y puro. La intensidad luminosa se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, asegurando que las mediciones se correlacionen con la percepción visual humana.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites operativos y los requisitos para el circuito de excitación. ElVoltaje Directo por Segmento (VF)está entre 2.05V (mín) y 2.6V (máx) a una corriente de prueba de 20mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce. Los diseñadores deben asegurar que el circuito de excitación pueda proporcionar este voltaje. LaCorriente Inversa por Segmento (IR)es un máximo de 100 µA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V, indicando el nivel de fuga cuando el LED está polarizado inversamente. Exceder las Especificaciones Absolutas Máximas puede causar daños permanentes. Estas incluyen unaDisipación de Potencia Máxima por Segmentode 40 mW, unaCorriente Directa Picode 60 mA (bajo condiciones pulsadas), y unaCorriente Directa Continuade 25 mA que debe reducirse linealmente por encima de 25°C a una tasa de 0.33 mA/°C. ElVoltaje Inverso Máximoes de 5V.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para unRango de Temperatura de Operaciónde -35°C a +85°C y un idénticoRango de Temperatura de Almacenamiento. Este amplio rango asegura funcionalidad en la mayoría de entornos comerciales e industriales. La especificación deTemperatura de Soldaduraes crítica para el ensamblaje: el dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esto guía el perfil de soldadura por reflujo para prevenir daños térmicos en los chips LED o el encapsulado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está \"Categorizado por Intensidad Luminosa\". Esto implica un proceso de clasificación o selección post-fabricación. Aunque los detalles específicos de los códigos de clasificación no se proporcionan en este extracto, la categorización típica para estos displays implica agrupar unidades basándose en la intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar (ej., 1mA o 20mA). Esto asegura que dentro de un mismo pedido de producción o ensamblaje, todos los dígitos tengan un brillo coincidente, evitando una iluminación desigual en un display de múltiples dígitos. Los diseñadores deben consultar al fabricante para conocer la estructura y códigos de clasificación específicos para especificar los requisitos de consistencia en su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a \"Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas\" que son esenciales para entender el comportamiento del dispositivo más allá de las especificaciones de un solo punto. Aunque las gráficas específicas no se muestran en el texto proporcionado, las curvas estándar para tales LEDs típicamente incluirían:Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V): Muestra cómo el brillo aumenta con la corriente, a menudo de forma sub-lineal, destacando la eficiencia a bajas corrientes.Voltaje Directo vs. Corriente Directa: Esta curva es vital para diseñar circuitos limitadores de corriente o excitadores de corriente constante.Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Demuestra la reducción térmica de la salida de luz, lo cual es crucial para aplicaciones de alta temperatura.Distribución Espectral: Una gráfica que muestra la potencia relativa a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico de 588 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo se presenta con un dibujo detallado de las dimensiones del encapsulado (todas las dimensiones en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25mm salvo que se indique lo contrario). Este dibujo es crítico para el diseño de la huella en la PCB, asegurando un ajuste y alineación correctos. El display tiene una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm). Se suministra en una configuración estándar de dos dígitos con punto decimal a la derecha. El encapsulado incluye 18 pines para conexión eléctrica.

5.1 Configuración de Pines e Identificación de Polaridad

Se proporciona la tabla de conexión de pines. El LTD-5721AJS es un display de tipoÁnodo Común. Esto significa que los terminales del ánodo de todos los segmentos en un dígito están conectados internamente. Los dígitos 1 y 2 tienen pines de ánodo común separados (Pin 14 y Pin 13, respectivamente). Cada segmento (de la A a la G, más el Punto Decimal) tiene su propio pin de cátodo individual. Para iluminar un segmento, su cátodo correspondiente debe conectarse a un voltaje más bajo (tierra) mientras que el ánodo común de ese dígito se mantiene a un voltaje más alto (alimentación). Se incluye el punto decimal derecho. El Pin 1 está explícitamente marcado como \"Sin Conexión\" (N.C.).

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

Es obligatorio adherirse a las especificaciones de soldadura para prevenir daños. El parámetro clave es la temperatura máxima de soldadura permitida de 260°C durante 3 segundos, medida a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esto se traduce en un perfil de reflujo estándar sin plomo con una temperatura pico que probablemente no exceda los 250-255°C en el cuerpo del componente para proporcionar un margen de seguridad. Deben observarse las precauciones estándar contra ESD (Descarga Electroestática) durante la manipulación. Para el almacenamiento, debe mantenerse el rango especificado de -35°C a +85°C en un ambiente seco.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es perfectamente adecuado para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo:Equipos de Prueba y Medición: Multímetros digitales, osciloscopios, contadores de frecuencia.Controles Industriales: Indicadores de proceso, displays de temporizadores, lecturas de paneles de control.Electrónica de Consumo: Displays de equipos de audio, controles de electrodomésticos.Dispositivos Médicos: Monitores portátiles, equipos de diagnóstico.Mercado Secundario Automotriz: Cuadrantes e instrumentación.

7.2 Consideraciones de Diseño

Circuito Excitador: Utilice excitadores de corriente constante o resistencias limitadoras de corriente apropiadas para cada cátodo de segmento. Los cálculos deben tener en cuenta el voltaje directo (VF) y la corriente deseada (IF). Para operación de baja potencia, excitar a 1-5mA por segmento es factible según la hoja de datos.Multiplexado: Dado que los dos dígitos tienen ánodos comunes separados, pueden multiplexarse fácilmente. Esto implica habilitar secuencialmente el ánodo de un dígito a la vez mientras se presentan los datos de segmento para ese dígito en las líneas de cátodo. El multiplexado reduce el número requerido de pines de excitación y puede disminuir el consumo total de energía.Ángulo de Visión: El amplio ángulo de visión permite un montaje flexible en panel.Coincidencia de Brillo: Especifique la clasificación por intensidad si un brillo consistente entre múltiples unidades es crítico para la aplicación.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos estándar de GaAsP, el LTD-5721AJS basado en AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en un mayor brillo a la misma corriente o un brillo equivalente a menor corriente. El color amarillo proporciona un excelente contraste contra fondos oscuros y a menudo se elige por su alta visibilidad. La capacidad de baja corriente (hasta 1mA) es un diferenciador clave frente a displays que requieren corrientes de excitación más altas, permitiendo una mayor duración de la batería en dispositivos portátiles. La categorización por intensidad luminosa proporciona una ventaja en aplicaciones que requieren consistencia visual frente a displays sin dicha clasificación.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display con un microcontrolador de 3.3V?R: Sí. El voltaje directo máximo es de 2.6V. Al usar una resistencia limitadora de corriente en serie, una alimentación de 3.3V proporciona suficiente margen (3.3V - 2.6V = 0.7V) para controlar la corriente de manera confiable.

P: ¿Cuál es el propósito de la \"Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa\" de 2:1?R: Esta relación (Iv-m) indica que dentro de un solo dispositivo, la intensidad luminosa de cualquier segmento no será menor que la mitad de la intensidad del segmento más brillante. Asegura uniformidad dentro de un dígito.

P: ¿Cómo conecto esto para un display de ánodo común?R: Conecte el/los pin(es) de ánodo común a su voltaje de alimentación positivo (a través de un transistor excitador si se multiplexa). Conecte cada pin de cátodo de segmento a un sumidero de corriente (ej., un pin de E/S de microcontrolador con capacidad de corriente suficiente o un CI excitador) que lo ponga a nivel bajo para encender el segmento.

10. Caso Práctico de Diseño

Considere diseñar un contador simple de dos dígitos alimentado por una fuente de 5V y controlado por un microcontrolador. Los pines de E/S del microcontrolador no pueden suministrar/absorber suficiente corriente para los LEDs. Por lo tanto, se usaría un CI excitador como un registro de desplazamiento 74HC595 o un excitador LED dedicado (ej., MAX7219) para absorber corriente para los cátodos. Se usarían dos transistores NPN (ej., 2N3904) para conmutar la alimentación de 5V a los ánodos comunes (Dígitos 1 y 2) bajo control del microcontrolador para el multiplexado. Se colocarían resistencias limitadoras de corriente en las líneas de cátodo. El valor de la resistencia (R) se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF - Vce_sat) / IF. Suponiendo Vcc=5V, VF=2.2V (típico), Vce_sat del excitador ~0.2V, y una IF deseada=5mA: R = (5 - 2.2 - 0.2) / 0.005 = 520 Ohmios. Una resistencia estándar de 510 o 560 Ohmios sería adecuada. El firmware del microcontrolador alternaría entre habilitar el Dígito 1 y el Dígito 2 a una velocidad rápida (ej., 100Hz cada uno) mientras actualiza los datos de segmento sincrónicamente, creando la ilusión de que ambos dígitos están constantemente encendidos.

11. Introducción al Principio Tecnológico

Los chips LED en este display están fabricados de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecido epitaxialmente sobre un sustrato no transparente de Arseniuro de Galio (GaAs). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En AlInGaP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones en el espectro amarillo-naranja-rojo (alrededor de 587-590 nm para el amarillo). El sustrato no transparente ayuda a dirigir más de la luz generada hacia la parte superior del chip, mejorando la eficiencia cuántica externa en comparación con algunos diseños más antiguos. El formato de siete segmentos se crea colocando múltiples de estos chips LED (o un solo chip con múltiples uniones eléctricamente aisladas) en el patrón de siete barras (segmentos) y un punto decimal. Al energizar selectivamente estos segmentos, se pueden formar caracteres numéricos (0-9) y algunas letras.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien AlInGaP sigue siendo una tecnología dominante para LEDs rojos, naranjas y amarillos de alta eficiencia, el panorama más amplio de la tecnología de displays está evolucionando. Para aplicaciones de siete segmentos, la tendencia continúa hacia corrientes y voltajes de operación aún más bajos para soportar dispositivos IoT y portátiles de ultra bajo consumo. También hay un movimiento hacia una mayor integración, con displays que incorporan el CI excitador y a veces un microcontrolador en el mismo encapsulado, simplificando el diseño. En términos de materiales, aunque AlInGaP es maduro, la investigación en LEDs de perovskita y otros semiconductores novedosos puede ofrecer alternativas futuras. Sin embargo, para aplicaciones estándar de indicación y display numérico que requieren fiabilidad, puntos de color específicos y rentabilidad, se espera que los displays basados en AlInGaP como el LTD-5721AJS sigan siendo prevalentes en un futuro previsible.