Hoja de Datos del Display LED LTD-4608JS - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Amarillo AlInGaP - 2.6V Tensión Directa - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-4608JS es un módulo de display alfanumérico de siete segmentos y dos dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Su función principal es representar visualmente dos dígitos (0-9) y un punto decimal utilizando segmentos LED individuales. La tecnología central utiliza material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir emisión de luz amarilla. Este sistema de material es conocido por su alta eficiencia y excelente brillo en comparación con las tecnologías LED tradicionales. 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, lo que permite una selección consistente en la producción por lotes.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El display ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una gama de aplicaciones. Su bajo consumo de energía lo hace ideal para dispositivos operados por batería o sensibles al consumo energético. El alto brillo y contraste, junto con un amplio ángulo de visión, garantizan la legibilidad desde diversas perspectivas, lo cual es crítico para la electrónica de consumo, instrumentación y paneles de control industrial. La fiabilidad de estado sólido de los LED se traduce en una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones, a diferencia de los displays mecánicos o de fluorescencia al vacío. Los segmentos uniformes y continuos proporcionan una apariencia estética de carácter agradable. Los mercados objetivo principales incluyen dispositivos electrónicos portátiles, equipos de prueba y medición, cuadros de mando automotrices (para indicadores no críticos), electrodomésticos y terminales punto de venta donde es necesaria una visualización numérica clara y fiable.

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, explicando su importancia para los ingenieros de diseño.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento fotométrico es central para la función del display. LaIntensidad Luminosa Media (Iv)se especifica de 200 a 650 µcd con una corriente directa (IF) de 1mA. Este amplio rango indica un proceso de clasificación (binning); los diseñadores deben tener en cuenta esta variación o especificar rangos más estrechos para una apariencia uniforme en múltiples displays. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es de 588 nm, y laLongitud de Onda Dominante (λd)es de 587 nm, ambas medidas a IF=20mA. Estos valores definen el punto de color amarillo. LaAnchura Media Espectral (Δλ)de 15 nm indica un ancho de banda espectral relativamente estrecho, resultando en un color amarillo saturado. LaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (IV-m)máxima de 2:1 define la variación de brillo permitida entre segmentos dentro de un mismo dispositivo, impactando en la uniformidad general.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de operación. LaTensión Directa por Segmento (VF)tiene un valor típico de 2.6V a IF=20mA. Este parámetro es crucial para diseñar la red de resistencias limitadoras de corriente. LaCorriente Inversa por Segmento (IR)es un máximo de 100 µA a VR=5V, indicando la corriente de fuga cuando el LED está polarizado en inversa, la cual generalmente es despreciable en operación normal. Estos parámetros deben considerarse junto con los valores máximos absolutos para garantizar una operación fiable.

2.3 Especificaciones Térmicas y Valores Máximos Absolutos

Los valores máximos absolutos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. LaCorriente Directa Continua por Segmentoes de 25 mA a 25°C, con un factor de reducción (derating) de 0.33 mA/°C. Esto significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente máxima sería aproximadamente 25 mA - (0.33 mA/°C * (85-25)°C) = 5.2 mA. LaCorriente Directa Picoes de 60 mA pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). LaDisipación de Potencia por Segmentoes de 70 mW. El rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -35°C a +85°C, definiendo los límites ambientales para uso y no operación. La especificación de temperatura de soldadura (260°C máximo durante 3 segundos) es crítica para los procesos de montaje en PCB.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "categorizado por intensidad luminosa". Esto implica un proceso de clasificación o selección post-fabricación. Aunque los códigos de clasificación específicos no se proporcionan en este documento, la clasificación típica para tales displays implica ordenar las unidades en función de la intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar (por ejemplo, 1mA, como se muestra en las características). Esto asegura que los diseñadores que adquieran múltiples unidades puedan lograr niveles de brillo consistentes en sus productos. Los ingenieros deben consultar al fabricante para obtener especificaciones detalladas de clasificación o datos específicos por lote si la uniformidad es un requisito crítico de diseño.

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 estándar para tales LED típicamente incluirían:

• Curva IV (Corriente vs. Tensión Directa):Muestra la relación exponencial, ayudando a determinar la resistencia dinámica y la caída de tensión precisa a varias corrientes de operación.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Iv-IF):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación casi lineal dentro del rango de operación, ayudando en la calibración del brillo y cálculos de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Iv-Ta):Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es vital para diseñar aplicaciones que operen en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, confirmando las longitudes de onda pico y dominante y la forma del espectro de emisión.

Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar y para optimizar el circuito de excitación para rendimiento y longevidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El encapsulado del dispositivo está definido por un dibujo detallado de dimensiones (en milímetros). Las características clave incluyen la huella general, la altura del display, el espaciado entre los dos dígitos, y la ubicación y diámetro de los agujeros o pines de montaje. El diagrama de conexión de pines es crucial: es una configuración de 10 pines con dos ánodos comunes (uno para cada dígito) y cátodos individuales para los segmentos A-G y el punto decimal (D.P.). El diagrama de circuito interno muestra la disposición multiplexada: todos los segmentos correspondientes (por ejemplo, todos los segmentos 'A') entre los dos dígitos están conectados internamente a un solo pin de cátodo. El ánodo de cada dígito se controla por separado (Pin 9 para el Dígito 1, Pin 4 para el Dígito 2). Este diseño de multiplexación reduce el número de pines de control necesarios de 15 (7 segmentos + DP por dígito, más dos tierras) a 10, simplificando el circuito de interfaz.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La consideración principal de montaje es el proceso de soldadura. El valor máximo absoluto especifica que la temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Esta es una especificación estándar para soldadura por ola o soldadura manual. Para soldadura por reflujo, debe usarse un perfil estándar sin plomo con una temperatura pico por debajo de 260°C, asegurando que el tiempo por encima del líquido esté controlado para minimizar el estrés térmico en los chips LED y el encapsulado plástico. Se recomienda un manejo adecuado para evitar descargas electrostáticas (ESD), aunque la hoja de datos no especifica una clasificación ESD. El almacenamiento debe estar dentro del rango de temperatura especificado (-35°C a +85°C) en un ambiente de baja humedad para prevenir la absorción de humedad, lo que podría causar "popcorning" durante el reflujo.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es muy adecuado para cualquier aplicación que requiera una lectura numérica compacta, brillante y de dos dígitos. Ejemplos incluyen: multímetros digitales, fuentes de alimentación de banco, contadores de frecuencia, displays de reloj (minutos/segundos), marcadores, contadores de línea de producción e indicadores de estado en equipos de red o audio. Su color amarillo a menudo se elige para indicadores de precaución o para proporcionar un contraste visual distinto frente a otros displays.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Utilice un circuito de excitación multiplexado. Cada dígito se ilumina alternativamente a alta frecuencia (típicamente >100Hz) para crear la percepción de que ambos dígitos están encendidos continuamente. Esto requiere pines GPIO de microcontrolador o un CI controlador de display dedicado (como un decodificador 7447 o un MAX7219) capaz de sumiderar la corriente de segmento y suministrar la corriente del ánodo del dígito.
• Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada línea de cátodo (segmentos) o integradas en el controlador. El valor de la resistencia se calcula como R = (Vcc - VF) / IF, donde VF es la tensión directa (use el valor máximo para el cálculo de corriente en el peor caso), Vcc es la tensión de alimentación e IF es la corriente directa deseada (sin exceder la especificación continua).
• Control de Brillo:El brillo medio se puede controlar ajustando la corriente IF o utilizando modulación por ancho de pulso (PWM) en las señales de excitación.
• Ángulo de Visión:Posicione el display considerando su amplio ángulo de visión para garantizar la visibilidad para el usuario final.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otras tecnologías de display, este display LED AlInGaP ofrece ventajas distintivas. Frente a los antiguosLED rojos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), el AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa y brillo significativamente mayores para la misma corriente, y una mejor estabilidad térmica. En comparación con losmódulos LCD (Display de Cristal Líquido), no requiere retroiluminación, ofrece ángulos de visión más amplios, opera más rápido en temperaturas frías y es más robusto mecánicamente. La principal desventaja es un mayor consumo de energía al mostrar muchos segmentos en comparación con las LCD. Dentro del mercado de displays de segmentos LED, sus diferenciadores clave son la altura de dígito específica de 0.4 pulgadas, el color amarillo AlInGaP, la configuración de ánodo común dúplex y la intensidad luminosa categorizada que asegura la consistencia de calidad.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cómo conecto este display a un microcontrolador?

R: Necesita al menos 10 pines GPIO. Conecte los pines de ánodo común (4 y 9) a pines del microcontrolador configurados como salidas en ALTO para habilitar un dígito. Conecte los pines de cátodo de segmento (1,2,3,5,6,7,8,10) a pines configurados como salidas en BAJO para encender un segmento. Debe multiplexar habilitando rápidamente un dígito, estableciendo sus segmentos y luego cambiando al otro dígito. Se recomienda encarecidamente usar un CI controlador dedicado para reducir la carga del MCU.

P: ¿Por qué la corriente directa se reduce (derating) con la temperatura?

R: A medida que aumenta la temperatura, la eficiencia interna del LED disminuye y más energía eléctrica se convierte en calor en lugar de luz. Este calor, si no se gestiona, puede elevar aún más la temperatura de unión, lo que lleva a una degradación acelerada o fallo. Reducir la corriente limita el calor generado, manteniendo la temperatura de unión dentro de límites seguros.

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

R: Significa que dentro de una sola unidad de display, el brillo del segmento más tenue no será menor que la mitad del brillo del segmento más brillante. Una relación de 1:1 sería una uniformidad perfecta; 2:1 es una especificación común que asegura una consistencia visual aceptable.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñando un Contador Simple de Dos Dígitos.El objetivo es contar de 00 a 99. Un microcontrolador de bajo coste (por ejemplo, un ATtiny) genera las señales de control. El circuito utiliza ocho resistencias limitadoras de corriente de 180Ω (una por cátodo de segmento, calculadas para una alimentación de 5V, VF=2.6V, IF~13mA). Se utilizan dos transistores NPN (por ejemplo, 2N3904) como interruptores de lado alto para los pines de ánodo común, controlados por dos pines más del MCU. El firmware implementa una interrupción de temporizador a 2ms. En la rutina de servicio de interrupción, deshabilita el dígito actualmente mostrado, actualiza el patrón de segmentos para el siguiente dígito basado en el valor del contador, habilita el transistor para ese dígito y luego sale. El bucle principal incrementa la variable de contador cada segundo. Este diseño utiliza eficientemente los recursos del MCU y proporciona una visualización estable y sin parpadeo.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El dispositivo opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede la tensión de encendido del diodo (aproximadamente 2.05-2.6V) a través de un segmento (desde el ánodo común a su cátodo específico), los electrones y huecos se recombinan en la región activa de AlInGaP. Esta recombinación libera energía en forma de fotones, produciendo luz amarilla con una longitud de onda centrada alrededor de 588 nm. Los siete segmentos (A a G) son chips LED individuales dispuestos en un patrón "8". Al energizar selectivamente diferentes combinaciones de estos segmentos, se pueden formar todos los dígitos numéricos del 0 al 9. La configuración de ánodo común dúplex significa que todos los LED de un dígito comparten una conexión de tensión positiva común, que se conmuta para habilitar ese dígito durante la multiplexación.

12. Tendencias y Avances Tecnológicos

Si bien este dispositivo específico utiliza la tecnología establecida de AlInGaP, el campo más amplio de los displays LED continúa evolucionando. Las tendencias incluyen la adopción de materiales aún más eficientes como el InGaN (Nitruro de Indio y Galio) para una gama de colores más amplia, aunque el AlInGaP sigue siendo dominante para rojo, naranja y amarillo. Existe un movimiento hacia módulos multi-dígito de mayor densidad y displays con controladores y controladores integrados ("displays inteligentes") para simplificar el diseño del sistema. La miniaturización es otra tendencia, con alturas de dígito más pequeñas disponibles para dispositivos portátiles. Además, los avances en el encapsulado apuntan a mejorar la gestión térmica, permitiendo un mayor brillo a niveles de corriente dados o una longevidad mejorada. El principio fundamental de multiplexación sigue siendo estándar debido a su eficiencia en la reducción de pines.