Hoja de Datos del Display LED LTD-4708JG - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - AlInGaP Verde - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-4708JG es un módulo de visualización alfanumérica de siete segmentos y dos dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Su función principal es representar visualmente dos dígitos (0-9) utilizando segmentos LED direccionables individualmente. La tecnología central utiliza material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecido sobre un sustrato de GaAs no transparente, conocido por producir emisión de luz verde de alta eficiencia. El dispositivo presenta una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, mejorando el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

El display se clasifica como de cátodo común, lo que significa que los cátodos de los LED para cada dígito están conectados internamente. Esta configuración simplifica el multiplexado en los circuitos de control, permitiendo manejar múltiples dígitos con un número reducido de pines de E/S del microcontrolador. Sus ventajas clave incluyen una excelente apariencia de los caracteres gracias a segmentos uniformes y continuos, alto brillo y contraste, un amplio ángulo de visión para su visualización desde diferentes posiciones, y la fiabilidad inherente de estado sólido de la tecnología LED. El paquete cumple con las directivas RoHS, siendo libre de plomo.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. A una corriente de prueba estándar de 1mA por segmento, la intensidad luminosa promedio oscila entre un mínimo de 320 µcd y un valor típico de 850 µcd. Este parámetro define el brillo percibido. La longitud de onda dominante (λd) se especifica en 572 nm, situando la emisión firmemente en la región verde del espectro visible. La longitud de onda de emisión pico (λp) es de 571 nm, con un ancho medio de línea espectral (Δλ) de 15 nm, lo que indica un color verde relativamente puro y saturado. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos dentro de un área de luz similar está garantizada dentro de una relación de 2:1, asegurando un brillo uniforme en el carácter mostrado. La diafonía, o iluminación no deseada de segmentos no seleccionados, se especifica como ≤ 2.5%.

2.2 Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos definen los límites y condiciones de operación del dispositivo. El voltaje directo (VF) por segmento es típicamente de 2.6V con un máximo de 2.6V a una corriente directa (IF) de 1mA. Este valor es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. Los valores máximos absolutos establecen límites estrictos: la corriente directa continua por segmento es de 25 mA, reduciéndose linealmente 0.28 mA/°C por encima de los 25°C de temperatura ambiente. Se permite una corriente directa pico de 60 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). El voltaje inverso máximo por segmento es de 5V, destinado solo para probar la corriente inversa (IR, máx. 100 µA a VR=5V) y no para operación continua. La disipación de potencia máxima por segmento es de 70 mW.

3. Información Mecánica y del Paquete

El display tiene una altura de dígito de 0.4 pulgadas (10.0 mm). Las dimensiones del paquete se proporcionan en un dibujo detallado. Las notas mecánicas clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm; la tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm; el diámetro de orificio recomendado en la PCB es de 1.0 mm. También se definen especificaciones cosméticas, limitando material extraño en los segmentos a ≤10 mils, contaminación de tinta en la superficie a ≤20 mils, curvatura a ≤1/100, y burbujas dentro de los segmentos a ≤10 mils.

4. Configuración de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 10 pines. El diagrama del circuito interno muestra dos nodos de cátodo común, uno para cada dígito (Dígito 1 y Dígito 2). Los ánodos de los segmentos A a G y el punto decimal (D.P.) se sacan a pines individuales. La asignación específica de pines es: 1 (Ánodo C), 2 (Ánodo D.P.), 3 (Ánodo E), 4 (Cátodo Común Dígito 2), 5 (Ánodo D), 6 (Ánodo F), 7 (Ánodo G), 8 (Ánodo B), 9 (Cátodo Común Dígito 1), 10 (Ánodo A). Esta disposición es esencial para diseñar el circuito controlador externo.

5. Valores Máximos Absolutos y Condiciones de Operación

Es necesario adherirse estrictamente a estos valores para evitar daños permanentes. El dispositivo puede operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -35°C a +105°C y puede almacenarse dentro del mismo rango. Para la soldadura durante el ensamblaje, se especifica una condición de 260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Se debe evitar superar la temperatura máxima nominal durante el ensamblaje.

6. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas/ópticas. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, dichas curvas suelen ilustrar la relación entre la corriente directa (IF) y la intensidad luminosa (IV), mostrando cómo aumenta el brillo con la corriente hasta el valor máximo nominal. También pueden mostrar el voltaje directo (VF) frente a la corriente y la variación de la intensidad luminosa con la temperatura ambiente. Estas curvas son vitales para que los diseñadores optimicen la corriente de accionamiento para el brillo deseado manteniendo la eficiencia y la longevidad, y para comprender la reducción del rendimiento a temperaturas elevadas.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es adecuado para aplicaciones que requieren indicadores numéricos compactos, brillantes y fiables. Los usos comunes incluyen equipos de prueba y medición (multímetros, frecuencímetros), paneles de control industrial, electrodomésticos (microondas, hornos, lavadoras), lecturas de tableros de automóviles (para accesorios del mercado de reposición) y terminales punto de venta. Su alto brillo y amplio ángulo de visión lo hacen adecuado para entornos con alta luz ambiental.

7.2 Pautas de Diseño

Al integrar este display, se deben considerar varios factores.Limitación de Corriente:Se requieren resistencias limitadoras de corriente externas para cada línea de ánodo o cátodo para establecer la corriente directa por segmento, típicamente entre 1-20 mA dependiendo del brillo requerido y del presupuesto de potencia. El valor de la resistencia se puede calcular usando R = (Vcc - VF) / IF, donde VF es el voltaje directo típico.Multiplexado:Para displays de dos dígitos con cátodo común, un esquema de control por multiplexado es el más eficiente. Esto implica habilitar secuencialmente el cátodo común de un dígito a la vez (a través de un transistor interruptor) mientras se aplican los patrones de ánodo correctos para los segmentos deseados de ese dígito. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (normalmente >60 Hz) para evitar parpadeo visible.Diseño de PCB:Siga el tamaño de orificio recomendado de 1.0 mm para una soldadura confiable. Asegure un ancho de traza adecuado para la corriente del segmento.Ángulo de Visión:Posicione el display considerando su ángulo de visión especificado para garantizar una visibilidad óptima para el usuario final.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED verdes estándar de GaP (Fosfuro de Galio), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de accionamiento. El uso de un sustrato de GaAs no transparente mejora el contraste al reducir la dispersión interna de la luz. La cara gris con segmentos blancos es una elección de diseño que mejora el contraste en comparación con las caras completamente negras o grises. Al ser un paquete de siete segmentos dedicado, ofrece una solución más integrada y mecánicamente robusta en comparación con el uso de LED discretos para formar dígitos, ahorrando tiempo de ensamblaje y asegurando una alineación de segmentos consistente.

9. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es el propósito de la configuración de cátodo común?

R: Simplifica el diseño del circuito para multiplexar múltiples dígitos. En lugar de necesitar una conexión a tierra separada para cada uno de los 14+ segmentos por dígito, solo se necesita una por dígito, reduciendo drásticamente el número de líneas de control requeridas.

P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia limitadora de corriente?

R: Use la Ley de Ohm: R = (Voltaje de Alimentación - Voltaje Directo del LED) / Corriente Directa Deseada. Para una fuente de 5V, un VF de 2.6V y una IF deseada de 10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios. Utilice siempre el valor estándar más cercano y verifique la potencia nominal.

P: ¿Puedo alimentar este display con una fuente de voltaje constante sin limitación de corriente?

R: No. Los LED son dispositivos controlados por corriente. Su voltaje directo tiene una tolerancia y disminuye con la temperatura. Conectarlo directamente a una fuente de voltaje que exceda VF hará que fluya una corriente excesiva, pudiendo destruir el segmento. Una resistencia en serie o un controlador de corriente constante es esencial.

P: ¿Qué significa "clasificado por intensidad luminosa"?

R: Indica que los dispositivos se clasifican o seleccionan en función de su salida luminosa medida. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con niveles de brillo consistentes para su aplicación, lo cual es crítico para displays de múltiples dígitos donde la uniformidad es importante.

10. Caso Práctico de Diseño

Considere diseñar un contador simple de dos dígitos usando un microcontrolador. El microcontrolador tendría 8 pines de E/S conectados a los ánodos de los segmentos (A-G y DP) a través de resistencias limitadoras de corriente. Dos pines de E/S adicionales controlarían transistores NPN (o interruptores similares) conectados a los dos pines de cátodo común (Dígito 1 y Dígito 2). El firmware implementaría una rutina de multiplexado: encender el transistor para el Dígito 1, enviar el patrón de segmentos para el valor del primer dígito a los puertos de ánodo, esperar un intervalo corto (ej. 5ms), luego apagar el transistor del Dígito 1. A continuación, encender el transistor para el Dígito 2, enviar el patrón de segmentos para el segundo dígito, esperar y apagarlo. Este ciclo se repite continuamente. La temporización debe asegurar que no se exceda la corriente pico por segmento y que la corriente promedio cumpla con el brillo deseado.

11. Principio de Funcionamiento

El dispositivo funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica un voltaje de polarización directa que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 2.05-2.6V para este material AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa donde se recombinan. En los LED de AlInGaP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones con una longitud de onda correspondiente a la luz verde (alrededor de 572 nm). La composición específica de la aleación de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo determina la energía del bandgap y, por lo tanto, el color de la luz emitida. La estructura de siete segmentos se forma modelando múltiples chips LED de este tipo en un sustrato y conectándolos con cables de unión a los pines externos.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays LED de siete segmentos siguen siendo una solución robusta y rentable para lecturas numéricas, el panorama más amplio de la tecnología de visualización está evolucionando. Existe una tendencia general hacia una mayor integración, como displays con circuitos integrados controladores incorporados (ej. módulos compatibles con TM1637) que se comunican mediante protocolos serie simples (I2C, SPI), reduciendo la carga de recursos del microcontrolador. En términos de materiales, mientras que el AlInGaP es muy eficiente para rojo, naranja, ámbar y verde, la tecnología InGaN (Nitruro de Indio y Galio) domina para LED azules, verdes y blancos de alto brillo. Para aplicaciones que requieren capacidad alfanumérica o gráfica, los displays LED de matriz de puntos o los OLED son cada vez más comunes. Sin embargo, para indicadores numéricos simples, brillantes y de bajo consumo en entornos hostiles, los displays LED de siete segmentos discretos como el LTD-4708JG continúan ofreciendo una combinación inmejorable de fiabilidad, simplicidad y rendimiento.