Hoja de Datos del Display LED de 7 Segmentos Doble Dígito LTD-3506KR - Altura de Dígito 7.62mm - Tensión Directa 2.6V - Potencia 75mW - Color Rojo Súper

1. Descripción General del Producto

El dispositivo es un módulo de display de diodo emisor de luz (LED) de siete segmentos y doble dígito. Su función principal es proporcionar una lectura numérica clara y legible en diversas aplicaciones electrónicas. El componente principal utiliza materiales semiconductores avanzados para lograr su rendimiento óptico.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este display ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una gama de aplicaciones. Presenta un diseño de segmentos continuo y uniforme, lo que mejora la apariencia y legibilidad de los caracteres. El dispositivo funciona con requisitos de baja potencia, contribuyendo a la eficiencia energética en los productos finales. Ofrece una salida de alto brillo y alto contraste, asegurando la visibilidad incluso en condiciones de mucha luz. Un amplio ángulo de visión permite leer el display desde varias posiciones. La construcción de estado sólido proporciona una fiabilidad inherente y una larga vida operativa. La intensidad luminosa está categorizada, permitiendo consistencia en el brillo entre lotes de producción. Finalmente, el encapsulado cumple con los requisitos libres de plomo.

El mercado objetivo para este componente incluye electrónica de consumo, instrumentación industrial, cuadros de mando automotrices, equipos de prueba y medición, y cualquier dispositivo que requiera una pantalla numérica compacta y fiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los parámetros técnicos clave del dispositivo, tal como se definen en su hoja de especificaciones.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función del display. El color primario emitido está en el espectro rojo, logrado mediante materiales semiconductores específicos. La longitud de onda de emisión pico típica es de aproximadamente 639 nanómetros (nm) cuando se alimenta con una corriente directa de 20 miliamperios (mA). La longitud de onda dominante se especifica en 631 nm. El ancho medio espectral, que indica la pureza o amplitud del color emitido, es de 240 nm. La intensidad luminosa media, una medida del brillo percibido, está categorizada. A una corriente directa de 1 mA, la intensidad varía desde un mínimo de 350 microcandelas (μcd) hasta un máximo de 860 μcd. A una corriente de accionamiento más alta de 10 mA, se observa un valor típico de 11150 μcd. Se especifica una relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1 (máximo a mínimo) para los segmentos dentro de la misma área de luz a 1 mA, asegurando uniformidad visual.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen las condiciones de funcionamiento y los límites del dispositivo. Las clasificaciones absolutas máximas establecen los límites para una operación segura. La disipación de potencia por segmento no debe exceder los 75 milivatios (mW). La corriente directa pico por segmento está limitada a 90 mA en condiciones pulsadas (1 kHz, ciclo de trabajo del 10%). La corriente directa continua por segmento está clasificada en 25 mA a 25°C, con un factor de reducción de 0.33 mA por grado Celsius por encima de 25°C. La tensión directa por segmento, medida a 20 mA, tiene un valor típico de 2.6 voltios (V) y un máximo de 2.6 V (con un mínimo de 2.0 V). La corriente inversa por segmento está limitada a un máximo de 100 microamperios (μA) a una tensión inversa de 5V; es crucial señalar que esta es una condición de prueba y el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa continua.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está diseñado para operar dentro de un rango de temperatura ambiente de -35°C a +85°C. El rango de temperatura de almacenamiento es idéntico. Estas clasificaciones aseguran la funcionalidad tanto en entornos hostiles como estándar. Se proporcionan perfiles de temperatura de soldadura específicos para prevenir daños durante el montaje: la soldadura por ola no debe exceder los 260°C durante un máximo de 5 segundos medidos a 1.6 mm por debajo del plano de asiento, mientras que la soldadura manual no debe exceder los 295°C ±5°C durante un máximo de 3 segundos en el mismo punto de referencia.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos se clasifican por intensidad luminosa. Esta es una práctica común de "binning" donde los LEDs de un lote de producción se clasifican en función de su salida de luz medida. Esto garantiza que los clientes reciban displays con niveles de brillo consistentes. La especificación de una relación máxima-mínima de coincidencia de intensidad de 2:1 para los segmentos garantiza aún más la uniformidad visual dentro de un mismo dispositivo. Aunque no se detalla explícitamente para la longitud de onda o la tensión directa en este documento, dichos parámetros suelen estar estrictamente controlados en la fabricación para cumplir con los valores típicos y máximos/mínimos publicados.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas y ópticas. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos típicamente ilustrarían la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa (mostrando el aumento de la salida de luz con la corriente), la relación entre la tensión directa y la corriente directa, y la variación de la intensidad luminosa con la temperatura ambiente. Estas curvas son esenciales para que los diseñadores optimicen las condiciones de accionamiento para obtener el brillo y la eficiencia deseados, manteniéndose dentro de los límites operativos del dispositivo.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Físicas y Tolerancias

El dispositivo tiene una altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm). Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en un dibujo con todas las medidas en milímetros. Las tolerancias estándar son de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Notas mecánicas adicionales incluyen una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4 mm, límites en material extraño y contaminación por tinta en la superficie del segmento, un límite en el doblado del reflector y un límite en burbujas dentro del material del segmento. Se recomienda un diámetro de orificio de placa de circuito impreso (PCB) de 1.0 mm para un mejor ajuste.

5.2 Configuración de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene 10 pines en una configuración de encapsulado de doble línea. Cuenta con una arquitectura de cátodo común, con un cátodo común para cada dígito (Dígito 1 y Dígito 2). El diagrama de circuito interno muestra la interconexión de los ánodos de segmento (A, B, C, D, E, F, G) y puntos decimales (DP) para ambos dígitos con los números de pin específicos. La tabla de conexión de pines mapea claramente cada número de pin con su función (por ejemplo, Pin 1: Ánodo para G1,G2; Pin 4: Cátodo Común para Dígito 2; Pin 7: Cátodo Común para Dígito 1). Esta información es crítica para un diseño de PCB correcto y la interfaz del sistema.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Como se menciona en las especificaciones térmicas, la adherencia estricta a los límites de temperatura y tiempo de soldadura es primordial para prevenir daños térmicos en los chips LED, las conexiones de alambre o el encapsulado plástico. Se debe utilizar el tamaño de orificio de PCB recomendado (1.0 mm) para garantizar una alineación mecánica adecuada y la formación de la junta de soldadura. Los diseñadores deben seguir las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo. Para el almacenamiento, se debe mantener el rango de temperatura especificado de -35°C a +85°C en un ambiente seco.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display de doble dígito es ideal para aplicaciones que requieren una lectura numérica compacta de dos dígitos. Usos comunes incluyen: multímetros digitales, contadores de frecuencia, displays de reloj (mostrando minutos o segundos), controladores de temperatura, básculas de pequeña escala, indicadores de nivel de carga de batería y displays de estado en paneles de control.

7.2 Consideraciones y Notas de Diseño

Al integrar este display, se deben considerar varios factores.Limitación de Corriente:Se requieren resistencias limitadoras de corriente externas para cada ánodo de segmento o línea de cátodo común para establecer el brillo deseado y asegurar que la corriente directa continua por segmento no exceda los 25 mA (reducida por temperatura). El valor se puede calcular utilizando la tensión de alimentación, la tensión directa del LED (Vf ~2.6V) y la corriente objetivo.Circuito de Accionamiento:Se necesita un microcontrolador o un CI controlador de display dedicado para multiplexar los dos dígitos. Esto implica habilitar secuencialmente un cátodo común a la vez mientras se presentan los datos de segmento para ese dígito, a una frecuencia lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >60 Hz).Diafonía (Crosstalk):La hoja de datos especifica una diafonía de ≤2.5%. Esto se refiere a la iluminación no deseada de un segmento en el dígito no seleccionado debido a fugas o acoplamiento capacitivo. Una temporización de multiplexación y una fuerza de accionamiento adecuadas ayudan a minimizar este efecto.Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero debe considerarse durante el diseño de la carcasa mecánica para alinearse con la línea de visión típica del usuario.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs GaP de un solo color, el uso de material AlInGaP ofrece un brillo y eficiencia superiores para la emisión roja. La cara gris con segmentos blancos es una elección de diseño que mejora el contraste en comparación con caras completamente negras o grises, especialmente con luz ambiental. La categorización por intensidad luminosa es un diferenciador clave que proporciona niveles de brillo predecibles, lo cual no siempre está garantizado con displays sin clasificar. El encapsulado libre de plomo asegura el cumplimiento de las regulaciones ambientales modernas (RoHS).

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar para alimentar un segmento a 10 mA desde una fuente de 5V?

R: Usando la Ley de Ohm: R = (Vfuente - Vf) / I. R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Una resistencia estándar de 240Ω o 220Ω sería apropiada.

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

R: No. Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Aplicar una tensión constante cerca o por encima de Vf sin una resistencia en serie resultará en una corriente excesiva, potencialmente superando la clasificación absoluta máxima y destruyendo el segmento.

P: ¿Qué significa "cátodo común" para mi diseño de circuito?

R: En un display de cátodo común, todos los cátodos (terminales negativos) de los LEDs para un dígito están conectados internamente. Para iluminar un dígito, debes conectar su pin de cátodo común a tierra (nivel lógico bajo) y aplicar una tensión positiva (a través de una resistencia limitadora de corriente) al ánodo del segmento que deseas encender. Esto es lo opuesto a un display de ánodo común.

P: ¿Cómo logro los puntos decimales?

R: El diagrama de circuito interno muestra los ánodos del punto decimal (DP) para cada dígito. Estos se controlan de forma independiente, al igual que los segmentos principales (A-G). Para encender un punto decimal, debes activar su pin de ánodo correspondiente mientras el cátodo común de su dígito está activo.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un contador simple de dos dígitos usando un microcontrolador. Los pines de E/S del microcontrolador se conectarían a los ánodos de segmento (A1/A2 hasta G1/G2, y DP1/DP2) a través de resistencias limitadoras de corriente. Otros dos pines de E/S se conectarían a los dos pines de cátodo común (Cátodo del Dígito 1 y Cátodo del Dígito 2). El firmware implementaría una rutina de multiplexación: establecer el patrón de segmentos para el Dígito 1 en las líneas de ánodo, habilitar (poner a tierra) el pin de cátodo del Dígito 1 durante unos milisegundos, luego deshabilitarlo. A continuación, establecer el patrón para el Dígito 2, habilitar el pin de cátodo del Dígito 2 y repetir. El ciclo debe ser lo suficientemente rápido para que el ojo humano lo perciba como un número estable de dos dígitos. La corriente por segmento debe calcularse en función del valor de la resistencia y el ciclo de trabajo de la multiplexación para asegurar que la disipación de potencia promedio se mantenga dentro de los límites.

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 excede el potencial de barrera de la unión (la tensión directa Vf), se inyectan electrones y huecos en la región activa donde se recombinan. En un LED de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz) en el rango de longitud de onda roja. La composición específica de las capas de AlInGaP determina el color exacto (longitud de onda) de la luz emitida. Cada segmento del display contiene uno o más de estos diminutos chips LED. El encapsulado plástico sirve para encapsular los chips, proporcionar protección mecánica y actuar como una lente para dar forma a la salida de luz para una visualización óptima.

12. Tendencias y Evolución Tecnológica

Si bien este dispositivo específico utiliza tecnología AlInGaP para la emisión roja, el mercado más amplio de displays LED continúa evolucionando. Las tendencias incluyen el desarrollo de materiales aún más eficientes, lo que conduce a un menor consumo de energía para el mismo brillo. Existe un impulso hacia una mayor densidad de píxeles y capacidad a todo color en displays de múltiples segmentos y de matriz de puntos. La integración de la electrónica de control directamente en el encapsulado del display ("displays inteligentes") simplifica el diseño del sistema. Además, los avances en materiales de encapsulado apuntan a una mejor gestión térmica, permitiendo corrientes de accionamiento y brillo más altos, y una mayor fiabilidad en un rango de temperatura más amplio. El principio fundamental de la emisión de luz de estado sólido permanece, pero los niveles de rendimiento e integración continúan aumentando.