Hoja de Datos del Display LED LTC-2621JR - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Color Rojo Superintenso - Tensión Directa 2.6V - Bajo Consumo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2621JR es un módulo de visualización compacto, de dos dígitos y siete segmentos, basado en diodos emisores de luz (LED). Su función principal es proporcionar una salida numérica clara y legible en una amplia gama de dispositivos electrónicos e instrumentación. La tecnología central se basa en material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), diseñado para producir un color rojo superintenso con alta eficiencia luminosa. El dispositivo se caracteriza por su funcionamiento a baja corriente, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético, donde minimizar el consumo es crítico. La pantalla presenta una cara gris y segmentos de color blanco, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

1.1 Ventajas Principales

• Bajo Requerimiento de Potencia:Diseñado para operar con corrientes directas muy bajas, con segmentos concebidos para ser excitados eficazmente con corrientes tan bajas como 1 mA. Esto reduce significativamente el consumo total de energía del sistema.
• Alto Brillo y Contraste:Utiliza tecnología AlInGaP para ofrecer una alta intensidad luminosa, garantizando una excelente visibilidad. El diseño de cara gris/segmentos blancos mejora aún más las relaciones de contraste.
• Excelente Apariencia de los Caracteres:Presenta segmentos continuos y uniformes (altura de dígito de 0.28 pulgadas/7.0 mm) para caracteres numéricos consistentes y de aspecto profesional.
• Amplio Ángulo de Visión:Proporciona una visibilidad clara desde un amplio rango de ángulos, lo cual es esencial para interfaces de usuario.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Al ser un dispositivo basado en LED, ofrece una larga vida operativa, resistencia a golpes y fiabilidad en comparación con tecnologías de visualización mecánicas u otras.
• Clasificado por Intensidad Luminosa:Los dispositivos se clasifican o "binean" en función de su salida de luz, permitiendo una mejor consistencia en aplicaciones que requieren un brillo uniforme en múltiples displays.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los principales parámetros eléctricos y ópticos especificados en la hoja de datos. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar un rendimiento óptimo de la pantalla.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento fuera de estos límites y debe evitarse.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Este límite está determinado por la capacidad del chip LED para disipar calor. Excederlo puede provocar fuga térmica y fallo.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:100 mA máximo, pero solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). Esta especificación es para escenarios de multiplexación o sobreexcitación breve, no para operación continua en CC.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = ~5.2 mA. Esta reducción es crítica para la gestión térmica.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V máximo. Los LED tienen un bajo voltaje de ruptura inversa. Aplicar una tensión inversa mayor que esta puede causar un fallo inmediato y catastrófico de la unión PN.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6 mm por debajo del plano de asiento. Esta es una guía estándar del perfil de soldadura por reflujo para evitar daños en el encapsulado plástico y en las uniones internas.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros típicos de operación medidos a Ta=25°C. Los diseñadores deben usar estos valores para los cálculos del circuito.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):200 μcd (Mín), 600 μcd (Típ) a I_F= 1 mA. Este es el parámetro clave de brillo en el punto de operación recomendado de baja corriente. El amplio rango (200-600) indica que el dispositivo está bineado; los diseñadores deben tener en cuenta esta variación o especificar un bin para un brillo consistente.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):639 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Esta es la longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es máxima. Define el color "rojo superintenso".
• Ancho de Media Línea Espectral (Δλ):20 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Mide la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor de 20 nm es típico para LEDs rojos AlInGaP e indica un color relativamente puro.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):631 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color del LED. Es ligeramente más corta que la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.0 V (Mín), 2.6 V (Típ) a I_F= 20 mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce. Es crucial para calcular los valores de las resistencias en serie. El valor típico de 2.6V es más alto que el de los LEDs rojos GaAsP estándar, lo cual es característico de la tecnología AlInGaP.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx) a V_R= 5 V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente en su límite máximo.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx). Especifica la relación máxima permitida entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de un solo dispositivo o entre dispositivos. Una relación de 2:1 significa que el segmento más tenue no puede ser menos de la mitad de brillante que el más brillante, asegurando uniformidad.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Clasificado por Intensidad Luminosa". Esto se refiere a un proceso de binning.

• Binning por Intensidad Luminosa:Tras la fabricación, los LEDs se prueban y clasifican en diferentes bins según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (ej., 1 mA o 20 mA). El rango de I_Vdel LTC-2621JR (200-600 μcd) probablemente abarca varios bins. Usar LEDs del mismo bin en una aplicación de múltiples dígitos o unidades asegura un brillo consistente en toda la pantalla, lo cual es crítico para la estética del producto y la legibilidad. Los diseñadores a menudo pueden especificar un código de bin de intensidad particular al realizar el pedido.
• Binning por Tensión Directa:Aunque no se menciona explícitamente para esta pieza, el binning por tensión también es común. Agrupar LEDs con V_Fsimilar puede ayudar a diseñar redes limitadoras de corriente más simples y uniformes, especialmente en configuraciones en paralelo o multiplexadas.

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 proporcionan en el texto, podemos inferir su contenido típico e importancia.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I_V/ I_F):Este gráfico mostraría cómo aumenta la salida de luz con la corriente. Para los LEDs, la relación es generalmente lineal a corrientes bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos. La curva confirma la usabilidad del dispositivo a corrientes muy bajas (1 mA).
• Tensión Directa vs. Corriente Directa (Curva V_F/ I_F):Esta curva exponencial es crítica para determinar la resistencia dinámica del LED y para diseñar drivers de corriente constante. Muestra que la V_Faumenta con la I_F.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra la reducción térmica de la salida de luz. Para los LEDs AlInGaP, la intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esta es una consideración clave para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la potencia óptica relativa a través de las longitudes de onda, centrado alrededor de 639 nm con un ancho de media línea de ~20 nm. Esto define las características del color.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LTC-2621JR viene en un encapsulado LED estándar de siete segmentos y dos dígitos.

• Altura del Dígito:0.28 pulgadas (7.0 mm).
• Dimensiones del Encapsulado:La hoja de datos incluye un dibujo dimensional detallado (no reproducido aquí). Las tolerancias clave son ±0.25 mm (0.01"), lo cual es estándar para este tipo de componente. Los diseñadores deben usar estas dimensiones para el diseño de la huella en PCB y los recortes del panel.
• Configuración de Pines:El dispositivo tiene una configuración de 16 pines (algunos pines son "Sin Conexión" o "Sin Pin"). Es del tipo de ánodo común multiplexado. La asignación de pines es la siguiente:
  • Ánodos Comunes: Pines 2 (Dígito 1), 5 (Dígito 2), 8 (Dígito 3) y 13 (L1, L2, L3).
  • Cátodos de Segmento: Pines 1 (D), 3 (D.P.), 4 (E), 6 (C, L3), 7 (G), 12 (B, L2), 15 (A, L1), 16 (F).
  • Los pines 9, 10, 11, 14 se indican como Sin Conexión o Sin Pin.
• Diagrama de Circuito Interno:La hoja de datos muestra las conexiones eléctricas internas. Confirma la estructura multiplexada de ánodo común: todos los ánodos para un dígito dado (y los LEDs opcionales L1-L3) están unidos internamente, mientras que los cátodos de cada segmento son independientes. Esto permite controlar los tres dígitos secuencialmente (multiplexados) usando solo un conjunto de drivers de segmento.
• Identificación de Polaridad:Es probable que el encapsulado tenga un marcador físico (un punto, una muesca o un borde biselado) para identificar el Pin 1. La orientación correcta es esencial para prevenir daños durante la soldadura y la operación.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas directrices es necesario para prevenir daños térmicos durante el proceso de montaje en PCB.

• Perfil de Soldadura por Reflujo:La condición máxima recomendada es una temperatura pico de 260°C durante un máximo de 3 segundos. Esto se mide a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del encapsulado (es decir, en la PCB). Los perfiles de reflujo estándar sin plomo suelen estar dentro de este límite, pero el tiempo por encima del líquido (TAL) debe controlarse.
• Soldadura Manual:Si es necesaria la soldadura manual, debe usarse un soldador con control de temperatura. El tiempo de contacto por pin debe minimizarse (típicamente<3 segundos), y se puede usar un disipador de calor (por ejemplo, pinzas) en la pata entre el soldador y el cuerpo del encapsulado.
• Limpieza:Usar solo agentes de limpieza compatibles con el material de la lente plástica del LED para evitar opacidad o daño químico.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacenar en un ambiente seco y antiestático dentro del rango de temperatura especificado (-35°C a +85°C). Los dispositivos sensibles a la humedad deben mantenerse en bolsas selladas con desecante si no se hornean antes de su uso.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica de Consumo Portátil:Multímetros digitales, equipos de prueba portátiles, reproductores de audio compactos o rastreadores de actividad física donde el bajo consumo es primordial.
• Instrumentación Industrial:Medidores de panel, controladores de procesos, displays de temporizadores y lecturas de sensores donde se requiere fiabilidad y operación en un amplio rango de temperaturas.
• Displays para Automoción (Mercado de Accesorios):Instrumentos auxiliares (voltímetros, reloj) para uso interior, aunque puede ser necesario un sellado ambiental.
• Electrodomésticos:Display para hornos microondas, cafeteras o termostatos.
• Kits Educativos:Ideal para proyectos de aprendizaje de electrónica que involucren displays multiplexados e interfaz con microcontroladores.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:SIEMPRE usar resistencias limitadoras de corriente en serie para cada línea de cátodo de segmento (o un driver de corriente constante). El valor de la resistencia se calcula usando: R = (V_{alimentación}- V_F- V_{caída_driver}) / I_F. Para una alimentación de 5V, V_Fde 2.6V, y una I_Fdeseada de 10 mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. Usar la V_Fmáxima de la hoja de datos para un diseño conservador.
• Excitación por Multiplexación:Dado que es un display multiplexado de ánodo común, un microcontrolador o un CI driver debe habilitar secuencialmente el ánodo común de cada dígito (pines 2, 5, 8) mientras envía el patrón de segmento correspondiente en las líneas de cátodo. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (>60 Hz) para evitar parpadeo visible.
• Corriente de Pico en Multiplexación:Cuando se multiplexan N dígitos, la corriente instantánea por segmento durante su tiempo de encendido es típicamente N veces la corriente promedio deseada. Para una multiplexación de 3 dígitos con un promedio de 3 mA por segmento, la corriente de pico sería ~9 mA. Esto debe verificarse contra los Límites Absolutos Máximos (25 mA continuos, 100 mA pulsados).
• Ángulo de Visión:Posicionar el display considerando su amplio ángulo de visión para asegurar una legibilidad óptima para el usuario final.
• Protección contra ESD:Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas. Implementar procedimientos estándar de manejo ESD durante el montaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTC-2621JR se diferencia en el mercado a través de elecciones tecnológicas específicas.

• AlInGaP vs. GaAsP/GaP Tradicional:Los LEDs rojos antiguos usaban sustratos de GaAsP o GaP, que tenían menor eficiencia y producían una luz más rojo-anaranjada. La tecnología AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor (más salida de luz por mA), mejor pureza de color (rojo saturado a ~631-639 nm) y una estabilidad térmica superior. Esto se traduce en displays más brillantes con menor consumo de energía o mayor duración de la batería.
• Optimización para Baja Corriente:Muchos displays de siete segmentos se caracterizan a 20 mA. El LTC-2621JR está explícitamente probado y seleccionado para un excelente rendimiento a corrientes muy bajas (1 mA típ.), convirtiéndolo en un componente especializado para diseños de ultra bajo consumo.
• Cara Gris/Segmentos Blancos:Esta elección estética mejora el contraste cuando el display está apagado (apariencia negro/gris) y realza la definición de los segmentos cuando están encendidos, en comparación con encapsulados totalmente negros o grises.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Puedo excitar este display con un microcontrolador de 3.3V sin un cambiador de nivel?

Sí, típicamente. La tensión directa típica (V_F) es de 2.6V a 20 mA. A una corriente de excitación más baja (ej., 5-10 mA), la V_Fserá ligeramente menor (ej., 2.4V). Un pin GPIO de 3.3V puede absorber corriente directamente a través de una resistencia en serie para encender un segmento. Cálculo: Para un pin GPIO que absorbe 5 mA con una V_Fde 2.4V, el valor de la resistencia sería (3.3V - 2.4V) / 0.005A = 180 Ω. Asegurarse de no exceder la capacidad total de absorción de corriente del microcontrolador.

9.2 ¿Por qué la intensidad luminosa se da como un rango (200-600 μcd)? ¿Cómo aseguro un brillo consistente?

El rango representa la dispersión del binning. Para asegurar consistencia, tienes dos opciones: 1) Diseñar tu circuito para que funcione adecuadamente en todo el rango (ej., asegurar la legibilidad al mínimo de 200 μcd). 2) Especificar un código de bin de intensidad luminosa más estricto al pedir componentes para producción, asegurando que todas las unidades de tu lote tengan una salida similar. Consultar la documentación completa de binning del fabricante.

9.3 ¿Cuál es el propósito de las conexiones "L1, L2, L3" mencionadas con algunos cátodos?

Estas son conexiones a indicadores LED opcionales y separados (probablemente puntos pequeños o iconos) que forman parte del mismo encapsulado pero son eléctricamente independientes de los dígitos de siete segmentos. Comparten un ánodo común (pin 13) pero tienen cátodos individuales (pines 15/L1, 12/L2, 6/L3). Pueden usarse para símbolos como dos puntos, puntos decimales para otros dígitos o indicadores de estado.

9.4 ¿Cómo calculo el consumo de energía de mi diseño de display?

Para un diseño multiplexado con N dígitos, M segmentos encendidos por dígito en promedio, y una corriente de segmento de pico I_pico, la potencia promedio aproximada es: P_prom≈ N * (M / 7) * I_pico* V_F* (1/N) = (M / 7) * I_pico* V_F. El factor (1/N) proviene del ciclo de trabajo de la multiplexación. Ejemplo: Mostrando "88.8" (M=7 segmentos) con I_pico=10 mA y V_F=2.6V: P_prom≈ (7/7) * 0.01 * 2.6 = 0.026 W o 26 mW para toda la pantalla de 3 dígitos.

10. Caso de Estudio de Implementación

Escenario:Diseñar un termómetro digital de 3 dígitos, de bajo consumo y alimentado por batería.

• Microcontrolador:Un MCU de bajo consumo funcionando a 3.3V con pines GPIO capaces de absorber 10 mA.
• Método de Excitación:Multiplexación. Tres pines GPIO se configuran como salidas para excitar los ánodos comunes (Dígitos 1, 2, 3) a través de pequeños transistores NPN o MOSFETs (para manejar la corriente combinada de los segmentos). Otros siete pines GPIO excitan los cátodos de segmento a través de resistencias limitadoras de corriente.
• Configuración de Corriente:Objetivo: una corriente de segmento promedio de 2 mA para buena visibilidad y larga duración de la batería. Con multiplexación de 3 dígitos, la corriente de pico por segmento será ~6 mA. Usando V_F= 2.5V (estimada a 6 mA), y una tensión de saturación del driver de 0.2V, el valor de la resistencia en serie es: R = (3.3V - 2.5V - 0.2V) / 0.006A ≈ 100 Ω.
• Software:El temporizador del MCU dispara una interrupción a 180 Hz (60 Hz por dígito * 3 dígitos). En la rutina de servicio de interrupción, apaga el ánodo del dígito anterior, actualiza el patrón de segmentos para el siguiente dígito y luego enciende el ánodo del nuevo dígito.
• Resultado:El display consume menos de 15 mW, proporciona una legibilidad sin parpadeo y aprovecha el rendimiento optimizado a baja corriente del LTC-2621JR para maximizar la duración de la batería.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTC-2621JR se basa en tecnología de iluminación de estado sólido. Cada segmento contiene uno o más chips LED de AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo a ~639 nm. La luz se emite a través de la parte superior del chip, moldeada por la lente del encapsulado plástico para formar los segmentos uniformes. La configuración multiplexada de ánodo común es un esquema de cableado interno que reduce el número de pines de driver externos requeridos de (7 segmentos + 1 DP) * 3 dígitos = 24 a 7 líneas de segmento + 3 líneas de dígito = 10, más algunas para LEDs opcionales, haciendo mucho más práctica la interfaz con microcontroladores.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien el LTC-2621JR representa una tecnología madura y fiable, el panorama general de los displays está evolucionando. La tendencia en displays informativos se mueve hacia una mayor integración y flexibilidad. Los displays OLED (LED orgánico) y micro-LED ofrecen factores de forma autoemisivos, de alto contraste y flexibles. Sin embargo, para lecturas numéricas simples, los displays LED segmentados tradicionales siguen siendo altamente competitivos debido a su extrema simplicidad, robustez, bajo costo, alto brillo y amplio rango de temperatura de operación. La tendencia específica dentro de este segmento es hacia un consumo de energía aún menor, materiales de mayor eficiencia (como AlInGaP mejorado o InGaN para otros colores) y la integración de electrónica de control (como interfaces I2C o SPI) directamente en el módulo de display, reduciendo el número de componentes externos y simplificando el diseño. El enfoque del LTC-2621JR en la operación de ultra baja corriente se alinea bien con la demanda perdurable de componentes energéticamente eficientes en dispositivos portátiles y de IoT.