Hoja de Datos del Display LED LTD-4708JS - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - AlInGaP Amarillo - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-4708JS es un módulo de visualización alfanumérica de dos dígitos y siete segmentos, 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 emplea material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir emisión de luz amarilla. Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro amarillo-naranja-rojo. El dispositivo presenta una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Se clasifica en función de la intensidad luminosa, garantizando niveles de brillo consistentes entre lotes de producción para una apariencia uniforme en aplicaciones con múltiples unidades.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. Con una corriente de prueba estándar de 1 mA por segmento, la intensidad luminosa promedio oscila entre un mínimo de 200 μcd y un valor típico de 650 μcd. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 588 nm, con una longitud de onda dominante (λd) de 587 nm, situando firmemente la salida en la región amarilla del espectro visible. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es de 15 nm, lo que indica un ancho de banda relativamente estrecho y una buena saturación de color. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos se especifica con un máximo de 2:1, lo cual es crítico para garantizar un brillo uniforme en todos los segmentos de un dígito.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Eléctricamente, cada segmento LED tiene una tensión directa (VF) que va de 2.05V a 2.6V con una corriente de conducción de 20 mA. Los valores máximos absolutos definen los límites operativos: la corriente directa continua por segmento es de 25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente en 0.33 mA/°C a medida que aumenta la temperatura ambiente. La corriente directa pico, permitida en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), es de 60 mA. La disipación de potencia máxima por segmento es de 70 mW. El dispositivo puede soportar una tensión inversa de hasta 5V por segmento, con una corriente inversa (IR) inferior a 100 μA a esta tensión. El rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento se especifica de -35°C a +85°C, lo que indica robustez para entornos industriales y de consumo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "clasificado por intensidad luminosa". Esto implica un proceso de clasificación o selección posterior a la fabricación. Los LEDs se prueban y agrupan (binning) típicamente en función de parámetros clave como la intensidad luminosa y la tensión directa para garantizar consistencia. Aunque en este extracto no se proporcionan detalles específicos de los códigos de clasificación, dicho sistema permite a los diseñadores seleccionar componentes con brillo muy similar, evitando variaciones notables entre dígitos o segmentos en una matriz, lo cual es crucial para la uniformidad estética y funcional en los productos finales.

4. 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), la tensión directa (VF) frente a la temperatura, y la distribución angular de la luz (patrón de ángulo de visión). Estas curvas son esenciales para que los diseñadores comprendan el comportamiento no lineal de los LEDs. Por ejemplo, la curva IV muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente pero puede saturarse a corrientes más altas. La curva de reducción por temperatura es vital para el diseño de la gestión térmica, a fin de garantizar longevidad y rendimiento estable.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Contorno

El dibujo del encapsulado (referenciado pero no mostrado en detalle) proporciona las dimensiones físicas del display. La especificación principal es una altura de dígito de 0.4 pulgadas (10.0 mm). Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm, salvo que se indique lo contrario. Esta información es crítica para el diseño de la huella en la PCB y para asegurar que el display encaje correctamente dentro de la carcasa del producto.

5.2 Configuración de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 10 pines. Emplea una arquitectura de cátodo común dúplex, lo que significa que hay dos pines de cátodo común separados, uno para cada dígito (pines 4 y 9). Los ánodos para los segmentos de la A a la G y el punto decimal (D.P.) están en pines individuales. La asignación específica de pines es: 1(C), 2(D.P.), 3(E), 4(Cátodo Dígito 2), 5(D), 6(F), 7(G), 8(B), 9(Cátodo Dígito 1), 10(A). La identificación correcta de los pines de cátodo y ánodo es esencial para prevenir daños por polarización inversa durante el montaje del circuito.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Los valores máximos absolutos incluyen un parámetro crítico de soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Esta directriz está pensada para procesos de soldadura por ola o soldadura manual. Para soldadura por reflujo, debe utilizarse un perfil con una temperatura pico por debajo de este límite y con tasas de rampa controladas. Una exposición prolongada a altas temperaturas puede dañar las conexiones internas (wire bonds), los chips LED o el encapsulado plástico.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que requieren indicadores numéricos compactos y de bajo consumo. Usos comunes incluyen paneles de instrumentación (por ejemplo, multímetros, frecuencímetros), electrodomésticos (microondas, lavadoras, termostatos), lecturas de control industrial y dispositivos electrónicos portátiles. El alto brillo y el amplio ángulo de visión lo hacen legible tanto en entornos con poca luz como muy iluminados.

7.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Son obligatorios resistores limitadores de corriente externos para cada ánodo de segmento o línea de cátodo común, para establecer el brillo deseado y evitar superar la corriente directa continua máxima. El valor del resistor se calcula en función de la tensión de alimentación (Vcc), la tensión directa del LED (VF ~2.6V máx.) y la corriente directa deseada (por ejemplo, 10-20 mA).
Multiplexado:La arquitectura de cátodo común es ideal para circuitos de excitación multiplexados. Al habilitar secuencialmente un cátodo (dígito) a alta frecuencia (típicamente >100Hz) mientras se suministran los datos de segmento apropiados a los ánodos, se pueden controlar dos dígitos con un número reducido de pines de E/S en comparación con la excitación estática. Esto también reduce el consumo de potencia promedio.
Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero debe tenerse en cuenta durante el diseño mecánico para alinear el cono de visión óptimo del display con la línea de visión esperada del usuario.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs estándar de GaAsP o GaP, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de entrada. El color amarillo producido es más saturado y puro. En comparación con los displays de un solo dígito, esta unidad de dos dígitos ahorra espacio en la PCB y simplifica el montaje. La clasificación (binning) por intensidad luminosa es un diferenciador clave frente a las piezas no clasificadas, proporcionando a los diseñadores un rendimiento predecible esencial para productos de grado profesional.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistor debo usar para excitar un segmento a 15 mA con una alimentación de 5V?
R: Usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF. Suponiendo un VF típico de 2.3V, R = (5V - 2.3V) / 0.015A ≈ 180 Ω. Para un diseño conservador, utilice siempre el VF máximo de la hoja de datos (2.6V): R = (5V - 2.6V) / 0.015A ≈ 160 Ω. Un resistor estándar de 150 Ω o 180 Ω sería apropiado, verificando la disipación de potencia real en el resistor.
P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de un microcontrolador?
R: No. Los pines de los microcontroladores normalmente no pueden suministrar o absorber la corriente requerida (hasta 25 mA por segmento, potencialmente mucho más para múltiples segmentos en un dígito). Debe utilizar transistores excitadores (para la conmutación del cátodo común) y/o circuitos integrados excitadores de LED dedicados para proporcionar la corriente adecuada e implementar el multiplexado.
P: ¿Cuál es el propósito de la especificación "Corriente Directa Pico"?
R: Esta especificación permite pulsos de corriente breves superiores al valor nominal en CC, que pueden usarse en circuitos multiplexados para lograr un brillo pico más alto durante el corto tiempo de encendido de cada dígito. La corriente promedio a lo largo del tiempo aún debe estar dentro de los límites del valor nominal continuo.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un contador simple de dos dígitos. El circuito involucraría un microcontrolador generando la secuencia de conteo. Se usarían dos transistores NPN (o un arreglo de transistores dual) para absorber corriente a través de los pines de cátodo común (Dígitos 1 y 2), controlados por GPIOs separados del microcontrolador configurados en modo drenador abierto o colector abierto. Los siete ánodos de segmento (A-G) se conectarían a otros GPIOs a través de resistores limitadores de corriente individuales (por ejemplo, 150Ω). El firmware implementaría el multiplexado: encender el transistor para el Dígito 1, configurar los GPIOs para encender los segmentos necesarios para el valor del primer dígito, esperar unos milisegundos, luego apagar el Dígito 1, encender el Dígito 2, configurar los segmentos para el valor del segundo dígito, y repetir. Este ciclo crea la percepción de que ambos dígitos están continuamente encendidos.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El dispositivo funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que supera el umbral del diodo (aproximadamente 2V para AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Su recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, en este caso AlInGaP, que está diseñado para emitir en el espectro amarillo. Cada uno de los siete segmentos (más el punto decimal) contiene uno o más de estos diminutos chips LED. La configuración de cátodo común significa que los cátodos (terminales negativos) de todos los LEDs en un dígito están conectados internamente, permitiendo que todo el dígito sea habilitado o deshabilitado mediante un solo interruptor.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tecnología AlInGaP representa un avance significativo respecto a los materiales LED anteriores para luz roja, naranja y amarilla. Ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica. Si bien esta hoja de datos es para un componente discreto, la tendencia en la tecnología de displays apunta hacia una mayor integración, como módulos multidígito con excitadores incorporados e interfaces serie (I2C, SPI). Además, para indicadores amarillos, a veces se utilizan LEDs blancos convertidos por fósforo o LEDs basados en InGaN de emisión directa que cubren un espectro más amplio. Sin embargo, para aplicaciones que requieren luz amarilla pura y eficiente con excitación directa simple, el AlInGaP sigue siendo una opción relevante y confiable. Los principios de multiplexado, limitación de corriente y gestión térmica discutidos aquí son fundamentales y se aplican a una amplia variedad de tecnologías de displays basados en LED.