Hoja de Datos del Display LED LTD-2701JD - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-2701JD es un módulo de visualización de diodos emisores de luz (LED) de siete segmentos y dos dígitos. Su función principal es proporcionar una lectura numérica clara y legible para diversos dispositivos y equipos electrónicos. La tecnología central utiliza material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una emisión Rojo Hiperintenso, caracterizada por un alto brillo y una excelente pureza de color. El dispositivo presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está diseñado como tipo de cátodo común, una configuración estándar para simplificar los circuitos de excitación multiplexada en aplicaciones con múltiples dígitos.

1.1 Características Clave y Ventajas Principales

• Altura del Dígito:0.28 pulgadas (7.0 mm), ofreciendo un tamaño equilibrado para una buena visibilidad sin un consumo excesivo de espacio.
• Uniformidad de Segmentos:Segmentos continuos y uniformes que garantizan una apariencia de carácter consistente en ambos dígitos.
• Eficiencia Energética:Bajo requerimiento de potencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético.
• Rendimiento Óptico:Alto brillo y alto contraste que contribuyen a una excelente legibilidad de los caracteres.
• Ángulo de Visión:Amplio ángulo de visión que permite la lectura desde diversas posiciones.
• Fiabilidad:La construcción de estado sólido ofrece una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones.
• Clasificación (Binning):Los dispositivos se clasifican ("binned") por intensidad luminosa, permitiendo un brillo uniforme en configuraciones con múltiples displays.
• Cumplimiento Ambiental:Paquete sin plomo, conforme con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este display está destinado para su uso en equipos electrónicos ordinarios. Las áreas de aplicación típicas incluyen, pero no se limitan a:

• Instrumentos de prueba y medición (multímetros, fuentes de alimentación).
• Electrodomésticos (microondas, hornos, lavadoras).
• Paneles de control industrial y temporizadores.
• Indicadores de estado en equipos de comunicación.
• Accesorios del mercado de reposición automotriz (por ejemplo, monitores de voltaje).
• Terminales punto de venta y lecturas numéricas básicas.

Se especifica que se requiere consulta para aplicaciones que exijan una fiabilidad excepcional donde un fallo pueda poner en peligro vidas o la salud, como en sistemas de aviación, médicos o de seguridad crítica.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

2.1 Valores Nominales Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Superar este valor puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada del chip LED.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). Este valor nominal es para pulsos de corta duración, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente debe reducirse linealmente en 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) supera los 25°C para evitar la fuga térmica.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo puede soportar estos extremos, pero el rendimiento óptico variará con la temperatura.
• Condición de Soldadura:260°C durante 3 segundos, medido a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Esto guía los procesos de soldadura por ola o de reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

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

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):200-600 µcd a I_F=1mA. Este amplio rango indica el efecto del proceso de clasificación (binning); los diseñadores deben considerar el valor mínimo para los cálculos de visibilidad.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica emitida es mayor.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz, con una tolerancia de ±1 nm.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto define la pureza espectral; un ancho más estrecho indica un color más monocromático.
• Tensión Directa por Chip (V_F):2.1V (Mín), 2.6V (Típ) a I_F=20mA, con una tolerancia de ±0.1V. Esto es crítico para el diseño del circuito de excitación, especialmente al multiplexar múltiples dígitos, para garantizar una corriente constante.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA máximo a V_R=5V. La hoja de datos advierte explícitamente que la tensión inversa es solo para fines de prueba y se debe evitar la operación en polarización inversa continua.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para áreas de luz similares a I_F=10mA. Esto especifica la variación de brillo máxima permitida entre segmentos dentro de un display.
• Diafonía (Cross Talk):≤ 2.5%. Esto se refiere a la iluminación no deseada de un segmento no excitado debido a fugas eléctricas o acoplamiento óptico.

2.3 Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el producto está "Clasificado por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de "binning" donde los LEDs se clasifican según su salida de luz medida (en µcd) a una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 10mA). Se recomienda encarecidamente utilizar displays del mismo lote de intensidad en un ensamblaje para evitar diferencias de brillo notables (desigualdad de tono) entre unidades adyacentes. Los diseñadores deben especificar el lote requerido o trabajar con proveedores para garantizar la consistencia en aplicaciones con múltiples displays.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

3.1 Dimensiones del Paquete

El display se ajusta a un formato estándar DIP (Dual In-line Package) de orificio pasante. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (mm).
• La tolerancia estándar es de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm, importante para la alineación de los orificios de la PCB.
• Defectos permitidos en la cara del display: material extraño en el segmento ≤10 mils, contaminación de tinta ≤20 mils, burbujas en el segmento ≤10 mils.
• La flexión del reflector está limitada a ≤1% de su longitud.

3.2 Conexión de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene 10 pines en una sola fila. La asignación de pines es la siguiente:

• Pin 1: Ánodo del segmento E
• Pin 2: Ánodo del segmento D
• Pin 3: Ánodo del segmento C
• Pin 4: Ánodo del segmento G (segmento central)
• Pin 5: Ánodo del Punto Decimal (DP)
• Pin 6: Cátodo Común para el Dígito 2 (dígito derecho)
• Pin 7: Ánodo del segmento A
• Pin 8: Ánodo del segmento B
• Pin 9: Cátodo Común para el Dígito 1 (dígito izquierdo)
• Pin 10: Ánodo del segmento F

La descripción "Punto Decimal a la Derecha" confirma que el punto decimal está asociado con el dígito derecho. La configuración de cátodo común significa que todos los cátodos de los LED de un dígito están conectados internamente. Para iluminar un segmento, se debe aplicar una tensión positiva a su pin de ánodo correspondiente mientras se lleva a tierra (GND) el pin de cátodo común del dígito correspondiente.

3.3 Diagrama de Circuito Interno

El diagrama interno muestra dos conjuntos independientes de siete LED (más un LED para el punto decimal), cada conjunto compartiendo una conexión de cátodo común (Pines 6 y 9). Esta estructura es fundamental para la multiplexación: al habilitar secuencialmente un cátodo (dígito) a la vez y presentar el patrón para ese dígito en las líneas de ánodo, se pueden controlar múltiples dígitos con menos pines de E/S.

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, las curvas típicas para tales dispositivos incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación exponencial entre la tensión directa (V_F) y la corriente directa (I_F). La curva se desplazará con la temperatura.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Muestra que la salida de luz es aproximadamente lineal con la corriente en un rango, pero se saturará a corrientes más altas y se degradará más rápido debido al calor.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la disminución de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, destacando la necesidad de gestión térmica y reducción de corriente.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, mostrando el pico en ~650nm y el ancho medio de ~20nm.

Estas curvas son esenciales para diseñar excitadores que proporcionen un brillo estable en el rango de temperatura de operación previsto.

5. Directrices de Soldadura, Ensamblaje y Almacenamiento

5.1 Soldadura y Ensamblaje

• Seguir el perfil de soldadura especificado (260°C durante 3 segundos).
• Evitar el uso de herramientas o métodos inadecuados que apliquen fuerza anormal al cuerpo del display.
• Si se aplica una película decorativa, evitar que esté en contacto directo con un panel frontal/cubierta, ya que una fuerza externa podría desplazarla.

5.2 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es crítico para prevenir la oxidación de los pines.

• Display LED Estándar (Orificio Pasante):En su embalaje original. Temperatura: 5°C a 30°C. Humedad: Por debajo del 60% HR. El almacenamiento a largo plazo fuera de estas condiciones puede requerir el rechapado de pines oxidados. Si la bolsa barrera de humedad se abre por >6 meses, se recomienda un horneado a 60°C durante 48 horas antes de su uso, con ensamblaje dentro de una semana.
• Displays LED SMD (Nota de referencia):En bolsa sellada: 5-30°C,<60% HR. Una vez abierta: Mismas condiciones, pero debe usarse dentro de las 168 horas (7 días, Nivel MSL 3).

6. Consideraciones y Precauciones de Diseño de Aplicación

6.1 Diseño del Circuito Excitador

• Excitación de Corriente Constante:Muy recomendable sobre la excitación de tensión constante para garantizar una intensidad luminosa uniforme independientemente de las variaciones de V_Fentre segmentos y con la temperatura.
• Limitación de Corriente:El circuito debe limitar la corriente dentro del valor nominal continuo (25mA a 25°C, reducido). Superar esto causa una degradación rápida.
• Rango de Tensión:El excitador debe acomodar el rango completo de V_F(aprox. 2.0V a 2.7V por segmento) para entregar la corriente deseada.
• Protección contra Tensión Inversa:El circuito debe proteger contra tensiones inversas o transitorios durante los ciclos de encendido para prevenir la migración de metales y el aumento de fugas.
• Gestión Térmica:Considerar la temperatura ambiente máxima (T_a) para seleccionar una corriente de operación segura. Puede ser necesario un disipador de calor en entornos de alta T_a environments.

6.2 Precauciones Ambientales y de Manipulación

• Evitar cambios rápidos de temperatura ambiente en entornos húmedos para prevenir la condensación en el display.
• Seleccionar displays del mismo lote de intensidad luminosa cuando se usen dos o más en un ensamblaje para garantizar un brillo uniforme.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las tecnologías LED más antiguas de GaAsP o GaP, el AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) utilizado en el LTD-2701JD ofrece ventajas significativas:

• Mayor Eficiencia y Brillo:El AlInGaP proporciona una eficacia luminosa superior, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de excitación.
• Mejor Pureza de Color:La emisión Rojo Hiperintenso (dominante 639-650nm) es más saturada y visualmente distintiva que los LED rojos estándar.
• Estabilidad Térmica Mejorada:Si bien todos los LED pierden eficiencia con el calor, el AlInGaP generalmente tiene una mejor retención del rendimiento en comparación con los materiales más antiguos.
• El diseño de cátodo común con cátodos de dígito separados es un enfoque estándar pero efectivo para la multiplexación, diferenciándolo de los tipos de ánodo común o displays con controladores multiplexados internamente.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. Sin una resistencia limitadora de corriente, conectar 5V directamente a un ánodo probablemente destruiría el LED debido a la corriente excesiva. Debes usar una resistencia en serie o, preferiblemente, un excitador de corriente constante. El valor de la resistencia depende de tu tensión de alimentación, la V_Fdel LED y la I_F.

deseada.

P: ¿Por qué se recomienda la excitación de corriente constante?_FR: El brillo de un LED es principalmente una función de la corriente, no de la tensión. La tensión directa (V

) puede variar de chip a chip y disminuye con el aumento de la temperatura. Una fuente de corriente constante garantiza un brillo estable ajustando automáticamente la tensión para mantener la corriente establecida, compensando estas variaciones.

P: ¿Qué significa "Ciclo de Trabajo 1/10, Ancho de Pulso 0.1ms" para el valor nominal de Corriente de Pico?

R: Esto significa que puedes pulsar brevemente el LED con hasta 90mA, pero el pulso no debe ser más ancho de 0.1 milisegundos, y la corriente promedio en el tiempo no debe exceder el equivalente a un ciclo de trabajo de 1/10 (por ejemplo, 0.1ms encendido, 0.9ms apagado). Esto no es para iluminación continua.

P: ¿Cómo controlo los dos dígitos de forma independiente?

R: Usas multiplexación. En un ciclo: 1) Configura los pines de ánodo (1,2,3,4,5,7,8,10) con el patrón para el Dígito 1. 2) Lleva el Pin de Cátodo 9 (Dígito 1) a bajo (tierra) mientras mantienes el Pin de Cátodo 6 (Dígito 2) en alto (desconectado). 3) Ilumina durante un corto tiempo (por ejemplo, 5ms). 4) Apaga el Dígito 1. 5) Configura los ánodos con el patrón para el Dígito 2. 6) Lleva el Pin de Cátodo 6 a bajo y el Pin 9 a alto. 7) Ilumina. Repite este ciclo rápidamente (>60Hz) para crear la ilusión de que ambos dígitos están encendidos continuamente.

9. Caso Práctico de Diseño y Uso

1. Caso: Diseño de una Lectura Digital de Voltímetro Simple (0-99V).Selección de Componentes:
2. Se elige el LTD-2701JD por su capacidad de 2 dígitos, buen brillo y paquete de orificio pasante para prototipado.Circuito Excitador:
3. Se utiliza un microcontrolador (por ejemplo, un ATmega328P). Sus pines de E/S no pueden suministrar/absorber suficiente corriente para todos los segmentos a la vez. Por lo tanto, se implementa un esquema de multiplexación utilizando dos transistores NPN (por ejemplo, 2N3904) para absorber las corrientes de cátodo de los Dígitos 1 y 2. Los ánodos de los segmentos se conectan al microcontrolador a través de resistencias limitadoras de corriente (por ejemplo, 150Ω para una alimentación de 5V, apuntando a ~20mA por segmento: R = (5V - 2.6V) / 0.02A ≈ 120Ω, usando 150Ω por seguridad).Software:
4. El firmware lee la tensión a través de un ADC, la convierte en dos dígitos BCD y excita el display utilizando una interrupción de temporizador para la multiplexación a 100Hz.Consideraciones:

La tolerancia de la tensión directa significa que el brillo puede variar ligeramente entre segmentos. Usar excitadores de corriente constante (como CI dedicados para LED) en lugar de resistencias mejoraría la uniformidad. Se sigue el consejo de almacenamiento ordenando pequeñas cantidades para evitar inventario a largo plazo.

10. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un diodo emisor de luz (LED) es un diodo semiconductor de unión p-n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de barrera de la unión, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan en la región activa, se libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. El AlInGaP tiene una banda prohibida correspondiente a la luz roja. En un display de siete segmentos, múltiples chips LED individuales se montan y cablean para formar los segmentos estándar (A-G y DP). La configuración de cátodo común conecta internamente todos los cátodos de los LED pertenecientes a un dígito.

11. Tendencias Tecnológicas

• La industria de displays LED continúa evolucionando. Si bien los displays de orificio pasante como el LTD-2701JD siguen siendo relevantes para prototipado, reparaciones y ciertas aplicaciones, las tendencias más amplias incluyen:Miniaturización y Dominio de SMD:
• Los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) se están convirtiendo en el estándar para el ensamblaje automatizado, ofreciendo un tamaño más pequeño y un perfil más bajo.Controladores Integrados:
• Displays con CI excitadores incorporados (como módulos compatibles con MAX7219) simplifican la interfaz con microcontroladores al manejar la multiplexación y decodificación internamente.Materiales de Mayor Eficiencia:
• El desarrollo continuo de materiales como InGaN para azul/verde y mejoras en AlInGaP y LED blancos convertidos por fósforo impulsan una mayor eficiencia (lúmenes por vatio).Factores de Forma Flexibles y Novedosos:

Los avances en sustratos flexibles y micro-LEDs permiten nuevas formas de displays y densidades ultra altas.