Hoja de Datos del Display LED LTD-5623AJG - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Verde AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-5623AJG es un módulo de display de diodos emisores de luz (LED) de siete segmentos y dos dígitos. Su función principal es proporcionar una lectura numérica clara y brillante para diversos dispositivos electrónicos e instrumentación. La aplicación principal se da en escenarios que requieren la visualización de dos dígitos decimales, como contadores, temporizadores, equipos de medición y paneles de control industrial.

El posicionamiento clave del dispositivo radica en su equilibrio entre rendimiento y fiabilidad. Utiliza tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED, conocida por producir emisión de luz de alta eficiencia en las regiones espectrales verde y amarilla. El display presenta una pantalla frontal gris con segmentos iluminados en verde, ofreciendo un alto contraste para una excelente legibilidad.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El display ofrece varias ventajas distintivas que lo hacen adecuado para aplicaciones profesionales e industriales:

• Alto Brillo y Contraste:La tecnología AlInGaP combinada con la pantalla frontal gris proporciona una intensidad luminosa típica de hasta 900 µcd, garantizando visibilidad incluso en entornos bien iluminados.
• Bajo Requerimiento de Potencia:Funciona de manera eficiente, lo que lo hace adecuado para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético.
• Amplio Ángulo de Visión:El diseño permite leer los números mostrados desde una amplia gama de ángulos.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Al ser un dispositivo basado en LED, ofrece una larga vida operativa, resistencia a golpes y tiempos de conmutación rápidos en comparación con otras tecnologías de visualización.
• Intensidad Luminosa Categorizada:Los dispositivos se clasifican por intensidad, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente en aplicaciones multidígito.
• Paquete Libre de Plomo:El componente cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

El mercado objetivo incluye fabricantes de equipos de prueba y medición, sistemas de control de procesos, dispositivos médicos, electrodomésticos con displays numéricos y cualquier sistema embebido que requiera una salida numérica robusta y fiable de dos dígitos.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los principales parámetros eléctricos y ópticos especificados en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un solo segmento LED (por ejemplo, el segmento 'A') sin causar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, típicamente especificada con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Se utiliza para multiplexación o sobreexcitación breve para obtener brillo extra.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente hasta 0 mA a 105°C (a una tasa de 0.28 mA/°C). Esta es la corriente máxima en CC para operación continua en condiciones normales de temperatura.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V. Aplicar una tensión inversa superior a esta puede romper la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industriales.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 320 µcd (Mín) hasta 900 µcd (Típ) con una corriente directa (I_F) de 1 mA. Este parámetro está clasificado por bins.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):571 nm (Típ). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima, definiendo el color verde.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.05V (Mín), 2.6V (Típ) a I_F=20 mA. Esta es la caída de tensión a través del LED durante su funcionamiento. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de excitación pueda proporcionar esta tensión.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA (Máx) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga cuando el LED está polarizado en inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 (Máx). Esto especifica la relación máxima permitida entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de la "zona de luz similar", asegurando una apariencia uniforme.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que la intensidad luminosa está categorizada. Aunque en este extracto no se proporcionan códigos de bin específicos, el principio es crítico para el diseño.

• Binning de Intensidad Luminosa:Los LEDs se clasifican ("binning") en función de su salida de luz medida con una corriente de prueba estándar (1mA). Utilizar LEDs del mismo bin o de bins adyacentes en un display multidígito o multisegmento garantiza un brillo uniforme en toda la lectura, evitando que algunos dígitos parezcan más brillantes que otros. Los diseñadores deben especificar el bin de intensidad requerido al realizar el pedido para garantizar la consistencia en la producción.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas. Aunque los gráficos no se reproducen aquí, se analizan sus implicaciones.

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Esta curva mostraría la relación entre la corriente directa (I_F) y la tensión directa (V_F). Es no lineal, con una tensión umbral (alrededor de 1.8-2.0V para AlInGaP) por debajo de la cual fluye muy poca corriente. La curva ayuda en el diseño del circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Este gráfico mostraría que la salida de luz aumenta con la corriente, pero puede volverse sublineal a corrientes muy altas debido al calentamiento y la caída de eficiencia. El punto de operación típico de 20mA se elige para un buen equilibrio entre brillo y eficiencia.
• Dependencia de la Temperatura:Se indica que las curvas características son a 25°C a menos que se especifique lo contrario. En la práctica, V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo (disminuye al aumentar la temperatura), mientras que la intensidad luminosa típicamente disminuye al aumentar la temperatura de la unión. La reducción de la corriente continua es un resultado directo de las necesidades de gestión térmica.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones y Tolerancias

El paquete es del tipo de orificio pasante con 18 pines. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Altura del Dígito:0.56 pulgadas (14.22 mm).
• Tolerancias Generales:±0.25 mm a menos que se indique lo contrario.
• Tolerancia de Desplazamiento de la Punta del Pin:±0.4 mm, importante para la alineación de los orificios de la PCB.
• Orificio de PCB Recomendado:Ø1.0 mm.
• Tolerancias de Calidad:Se definen especificaciones para material extraño (≤10 mils), contaminación por tinta (≤20 mils), curvatura (≤1/100) y burbujas en los segmentos (≤10 mils) para garantizar la calidad visual.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene una configuración decátodo común. Cada dígito (Dígito 1 y Dígito 2) tiene su propio pin de cátodo común (Pin 14 y Pin 13, respectivamente). Los ánodos de cada segmento (A-G y DP) son accesibles individualmente en pines separados para cada dígito. Esta configuración es ideal para la excitación multiplexada, donde los cátodos se conectan a tierra secuencialmente mientras se aplican los patrones de ánodo apropiados.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos proporciona condiciones específicas de soldadura:

• Soldadura Manual:La punta del soldador debe colocarse a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento (el punto donde el cuerpo del display se encuentra con las patillas).
• Temperatura y Tiempo:La soldadura debe completarse en un máximo de 3 segundos a una temperatura máxima de 260°C.
• Regla General:La temperatura de la unidad durante el montaje no debe exceder la temperatura máxima nominal (105°C para operación, pero la temperatura de transición vítrea de la resina epoxi es el límite real durante la soldadura).
• Almacenamiento:Almacenar dentro del rango de temperatura especificado de -35°C a +105°C en un ambiente seco para prevenir la absorción de humedad.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de excitación más común es lamultiplexación. Dado que el display tiene cátodos comunes separados para cada dígito, un microcontrolador puede alternar rápidamente entre encender el Dígito 1 y el Dígito 2. Cuando el cátodo del Dígito 1 está conectado a tierra, el microcontrolador envía el patrón de segmentos para el primer dígito a los pines de ánodo. Luego cambia al cátodo del Dígito 2 y envía el patrón del segundo dígito. Esto ocurre más rápido de lo que el ojo humano puede percibir, creando la ilusión de que ambos dígitos están encendidos simultáneamente. Este método reduce drásticamente el número de pines de E/S del microcontrolador requeridos y el consumo de energía.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Resistencias Limitadoras de Corriente:Debe usarse una resistencia en serie en cada línea de ánodo (o una resistencia común en el cátodo si se multiplexa con corriente constante) para limitar la corriente directa a un valor seguro (por ejemplo, 20 mA). El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.
• Frecuencia de Multiplexación:Se recomienda una frecuencia de refresco de al menos 60 Hz por dígito (tasa de escaneo total de 120 Hz) para evitar parpadeo visible.
• Corriente de Pico en Multiplexación:Cuando se multiplexa con un ciclo de trabajo de 1/2 (para dos dígitos), la corriente instantánea por segmento puede duplicarse para lograr el mismo brillo promedio que en operación en CC. Por ejemplo, para obtener un promedio de 10 mA, se podría pulsar a 20 mA con un ciclo de trabajo del 50%. Esto debe mantenerse dentro del límite de corriente de pico.
• Ángulo de Visión:Posicionar el display considerando su amplio ángulo de visión para maximizar la legibilidad para el usuario final.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otras tecnologías de display de siete segmentos:

• vs. LEDs Rojos GaAsP/GaP:Los LEDs verdes AlInGaP generalmente ofrecen una mayor eficiencia luminosa y mejor visibilidad en una gama más amplia de condiciones de iluminación ambiental. El ojo humano a menudo percibe el color verde como más brillante.
• vs. LCDs:Los LEDs son emisivos (producen su propia luz), lo que los hace claramente visibles en la oscuridad sin retroiluminación. Tienen un rango de temperatura de operación mucho más amplio, un tiempo de respuesta más rápido y son más robustos frente a golpes físicos.
• vs. Displays Más Grandes o Más Pequeños:La altura de dígito de 0.56 pulgadas es un tamaño común, que ofrece un buen equilibrio entre ser fácilmente legible desde una distancia moderada y conservar espacio en el panel.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. La tensión directa típica es de 2.6V, y un pin de microcontrolador no puede suministrar 20mA a 2.6V mientras también está en un nivel lógico alto de 5V. Debes usar un transistor o un CI excitador en el lado del cátodo y/o en el lado del ánodo. Una resistencia limitadora de corriente es siempre obligatoria.

P: ¿Qué significa en la práctica una "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa de 2:1"?

R: Significa que dentro de una sola unidad de display, ningún segmento debe ser más del doble de brillante que cualquier otro segmento bajo condiciones de excitación idénticas. Esto asegura que los caracteres numéricos se vean uniformes y profesionales.

P: La corriente de pico es 60mA. ¿Puedo operarlo continuamente a 40mA para obtener brillo extra?

R: Absolutamente no. La corriente directa continua nominal es de 25 mA a 25°C. Exceder esto causará un calentamiento excesivo, degradará rápidamente el LED y probablemente conducirá a una falla prematura. La especificación de pico es solo para pulsos muy cortos.

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

R: Usa la fórmula R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V, una V_Fde 2.6V, y una I_Fdeseada de 20mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ohmios. Usa el siguiente valor estándar (por ejemplo, 120Ω o 150Ω). Siempre calcula la disipación de potencia en la resistencia: P = I²* R.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Contador Simple de Dos Dígitos.

Un diseñador está creando un frecuencímetro de banco que necesita mostrar valores del 00 al 99. Selecciona el LTD-5623AJG por su claridad y facilidad de uso. El sistema utiliza un microcontrolador con 18 pines de E/S disponibles. El diseñador conecta los 16 pines de ánodo (8 segmentos/dígito x 2 dígitos) a un puerto del microcontrolador a través de resistencias limitadoras de 150Ω. Los dos pines de cátodo común se conectan a dos transistores NPN (por ejemplo, 2N3904), cuyas bases son excitadas por otros dos pines del microcontrolador. El software implementa una rutina de multiplexación en una interrupción de temporizador. Apaga ambos transistores, establece el puerto de ánodo al patrón para el Dígito 1, enciende el transistor para el cátodo del Dígito 1, espera 5ms, luego repite el proceso para el Dígito 2. Esto crea una visualización estable y sin parpadeo. La pantalla frontal gris asegura que los segmentos apagados no distraigan, mientras que los segmentos iluminados en verde brillante proporcionan un excelente contraste contra ella.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de múltiples diodos emisores de luz dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada segmento (etiquetado de la A a la G) y el punto decimal (DP) es un LED separado. Al iluminar selectivamente combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar todos los dígitos decimales (0-9) y algunas letras. En un display de cátodo común como el LTD-5623AJG, todos los cátodos (terminales negativos) de los LEDs para un dígito particular están conectados juntos a un solo pin. Para encender un segmento, se debe aplicar una tensión positiva (a través de una resistencia limitadora de corriente) a su pin de ánodo, mientras que el pin de cátodo común del dígito correspondiente se conecta a tierra (0V). Esto permite el control independiente de cada segmento dentro de un dígito y una multiplexación eficiente entre dígitos.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los LEDs de montaje superficial (SMD) y los módulos de display integrados son cada vez más comunes, los displays de siete segmentos de orificio pasante como el LTD-5623AJG siguen siendo relevantes en nichos específicos. Sus ventajas clave son la facilidad de prototipado, la robustez en entornos de alta vibración y una excelente visibilidad a distancia debido a su mayor tamaño. El uso del material AlInGaP representa un avance sobre la tecnología más antigua de GaAsP/GaP, ofreciendo una eficiencia y pureza de color superiores para los tonos verde y amarillo. La tendencia hacia una mayor eficiencia y menor consumo de energía continúa, pero el principio fundamental de excitación por multiplexación y la lógica de aplicación para estos displays discretos permanecen estables y ampliamente comprendidos en el diseño electrónico.