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

1. Descripción General del Producto

El LTD-4608JR es un módulo de display LED alfanumérico de siete segmentos y dos dígitos. Está diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes, como paneles de instrumentación, electrónica de consumo, controles industriales y equipos de prueba. El dispositivo utiliza tecnología de semiconductores avanzada AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para sus chips emisores de luz, que están montados sobre un sustrato de GaAs no transparente. Esta construcción contribuye a sus características de rendimiento. El display presenta una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, proporcionando un alto contraste para una legibilidad óptima bajo diversas condiciones de iluminación.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Tamaño del Dígito:Cuenta con una altura de carácter de 0.4 pulgadas (10.0 mm), ofreciendo un buen equilibrio entre tamaño y legibilidad.
• Calidad del Segmento:Proporciona una emisión de luz continua y uniforme en cada segmento para una apariencia visual consistente.
• Eficiencia Energética:Diseñado para un bajo requerimiento de potencia, lo que lo hace adecuado para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético.
• Rendimiento Óptico:Ofrece alto brillo y alto contraste, garantizando visibilidad tanto en entornos oscuros como muy iluminados.
• Ángulo de Visión:Proporciona un amplio ángulo de visión, permitiendo leer la pantalla claramente desde varias posiciones.
• Fiabilidad:Se beneficia de la fiabilidad del estado sólido sin partes móviles, lo que conduce a una larga vida operativa.
• Binning:La intensidad luminosa está categorizada (en bins), permitiendo la selección de unidades con niveles de brillo coincidentes en aplicaciones con múltiples displays.
• Cumplimiento Ambiental:El paquete está libre de plomo y cumple con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Configuración del Dispositivo

El número de parte LTD-4608JR especifica un dispositivo con chips LED AlInGaP Rojo Súper dispuestos en una configuración dúplex (dos dígitos) de ánodo común. Incluye un punto decimal a la derecha. El diseño de ánodo común simplifica los circuitos de accionamiento multiplexado, donde los ánodos de cada dígito se controlan por separado mientras que los cátodos (pines de segmento) se comparten.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada.
• Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto es para pruebas de corta duración, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Este valor se reduce linealmente a 0.28 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) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:Los terminales se pueden soldar a 260°C durante 5 segundos, medidos a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Típicas a Ta=25°C)

Estos parámetros definen el rendimiento operativo normal del display.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía de 320 a 850 microcandelas (µcd) a una corriente directa (IF) de 1 mA. Este amplio rango indica el proceso de binning, donde los dispositivos se clasifican por brillo.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):639 nm, que se encuentra dentro de la región roja del espectro visible.
• Tensión Directa por Segmento (VF):Típicamente 2.6V con un máximo de 2.6V a IF=20 mA. El mínimo es 2.0V. El diseño del circuito debe tener en cuenta este rango para garantizar un accionamiento de corriente consistente.
• Corriente Inversa (IR):Máximo 100 µA a una tensión inversa (VR) de 5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa continua.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para segmentos dentro de la misma "área de luz similar". Esto significa que el segmento más brillante no debe ser más del doble de brillante que el segmento más tenue dentro de un grupo definido, asegurando uniformidad.
• Diafonía:Especificada como ≤2.5%. Esto se refiere a la fuga de luz no deseada de un segmento energizado a un segmento adyacente no energizado.

3. Explicación del Sistema de Binning

El LTD-4608JR emplea un sistema de categorización para la intensidad luminosa. Esta es una práctica estándar en la fabricación de LEDs para agrupar dispositivos con una salida de luz similar. La marca en el módulo incluye un código "Z" que representa el código de bin. Los diseñadores pueden especificar un código de bin particular al realizar el pedido para garantizar un brillo uniforme en todas las pantallas de un producto, lo cual es crítico para aplicaciones donde se utilizan múltiples displays en paralelo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de accionamiento, generalmente en una relación no lineal. Operar por encima de la corriente recomendada conduce a rendimientos decrecientes en brillo y a un mayor calor.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la reducción térmica de la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura, la eficiencia luminosa generalmente disminuye.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Ilustra la característica V-I del diodo, crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el ancho de banda estrecho típico de los LEDs AlInGaP, centrado alrededor de la longitud de onda dominante de 631 nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El display tiene una huella de paquete dual-in-line estándar. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.20 mm.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es ±0.4 mm.
• Se definen límites para material extraño, contaminación de tinta, flexión del reflector y burbujas dentro del área del segmento para garantizar la calidad cosmética y óptica.
• Se recomienda un diámetro de orificio en PCB de 1.30 mm para un mejor ajuste.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene 10 pines en una sola fila. El diagrama de circuito interno muestra una configuración de ánodo común para dos dígitos. La asignación de pines es la siguiente:

1. Pin 1: Cátodo C
2. Pin 2: Cátodo D.P. (Punto Decimal)
3. Pin 3: Cátodo E
4. Pin 4: Ánodo Común (Dígito 2)
5. Pin 5: Cátodo D
6. Pin 6: Cátodo F
7. Pin 7: Cátodo G
8. Pin 8: Cátodo B
9. Pin 9: Ánodo Común (Dígito 1)
10. Pin 10: Cátodo A

Esta disposición es óptima para el accionamiento multiplexado, donde los ánodos del Dígito 1 y el Dígito 2 se encienden alternativamente a alta frecuencia mientras se energizan los cátodos de segmento apropiados para formar el número deseado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Soldadura Automatizada

Para soldadura por ola o de reflujo, la condición es 260°C durante 5 segundos, medidos a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del paquete. La temperatura del cuerpo del display en sí no debe exceder la temperatura máxima de almacenamiento de 105°C durante el proceso.

6.2 Soldadura Manual

Al soldar manualmente, se especifica una temperatura de punta de soldador de 350°C ±30°C. El tiempo de soldadura no debe exceder los 5 segundos por pin, nuevamente medido desde 1.6 mm por debajo del plano de asiento. Usar un disipador de calor en el terminal entre la punta del soldador y el cuerpo del paquete es una buena práctica para evitar una transferencia de calor excesiva.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTD-4608JR es adecuado para equipos electrónicos ordinarios que incluyen, pero no se limitan a:

• Multímetros digitales y osciloscopios
• Displays de equipos de audio (amplificadores, receptores)
• Paneles de temporizadores y contadores industriales
• Electrodomésticos de consumo (microondas, lavadoras)
• Terminales punto de venta y displays de información básica

7.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• Método de Accionamiento:Se recomienda encarecidamente el accionamiento por corriente constante sobre el de tensión constante. Esto garantiza una intensidad luminosa consistente independientemente de las variaciones en la tensión directa (VF) de segmento a segmento o de unidad a unidad. Una simple resistencia en serie puede proporcionar una forma básica de limitación de corriente, pero los CI controladores de LED dedicados ofrecen mejor estabilidad y control de multiplexado.
• Protección del Circuito:El circuito de accionamiento debe incorporar protección contra tensiones inversas y transitorios de tensión que pueden ocurrir durante el encendido o apagado. Se puede usar un diodo simple en serie o un supresor de tensión transitoria (TVS) dependiendo de la aplicación.
• Gestión Térmica:No exceda los valores máximos absolutos de corriente y disipación de potencia. Asegure una ventilación adecuada en el producto final para mantener la temperatura ambiente alrededor del display dentro de los límites especificados. La reducción lineal de la corriente continua con la temperatura debe tenerse en cuenta en el diseño para entornos de alta temperatura.
• Multiplexado:Al multiplexar los dos dígitos, la frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >60 Hz). La corriente pico durante el pulso multiplexado puede ser mayor que la clasificación de corriente continua, pero la corriente promedio en el tiempo debe permanecer dentro de la clasificación continua, considerando el ciclo de trabajo.

8. Pruebas de Fiabilidad

El dispositivo se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad basadas en estándares militares (MIL-STD), industriales japoneses (JIS) e internos. Estas pruebas validan su robustez y longevidad:

• Prueba de Vida Operativa (RTOL):1000 horas de operación continua en condiciones máximas nominales.
• Pruebas de Estrés Ambiental:Incluye almacenamiento a alta temperatura/alta humedad, almacenamiento a alta temperatura, almacenamiento a baja temperatura, ciclado de temperatura y pruebas de choque térmico.
• Pruebas Mecánicas y de Proceso:Las pruebas de resistencia a la soldadura (260°C durante 10s) y soldabilidad (245°C durante 5s) aseguran que los terminales puedan soportar procesos de montaje estándar.

9. Precauciones y Limitaciones de Uso

La hoja de datos incluye precauciones importantes que definen el uso previsto y la responsabilidad:

• El display está diseñado para equipos electrónicos "ordinarios". Las aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional, especialmente donde un fallo podría poner en peligro vidas o la salud (aviación, dispositivos médicos, sistemas de seguridad críticos), requieren consulta previa y probablemente un grado diferente de componente.
• El fabricante no es responsable de los daños resultantes de la operación fuera de los valores máximos absolutos o del incumplimiento de las instrucciones proporcionadas.
• Se enfatiza la estricta adherencia a los límites eléctricos y térmicos como el medio principal para garantizar la vida útil y el rendimiento del producto.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), la tecnología AlInGaP utilizada en el LTD-4608JR ofrece ventajas significativas:

• Mayor Eficiencia y Brillo:AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa superior, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de accionamiento.
• Mejor Estabilidad Térmica:La salida de luz de los LEDs AlInGaP es generalmente menos sensible a los cambios de temperatura que las tecnologías más antiguas.
• Pureza del Color:El ancho medio espectral (Δλ) de 20 nm indica un color rojo relativamente puro en comparación con fuentes de espectro más amplio.
• La configuración de ánodo común con un punto decimal a la derecha es una característica específica que puede diferenciarlo de otros displays de dos dígitos que podrían tener configuraciones de cátodo común o punto decimal a la izquierda.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo accionar este display con una fuente de 5V y una resistencia?

R: Sí, pero se necesita un cálculo cuidadoso. Con una VF típica de 2.6V a 20 mA, se requeriría un valor de resistencia en serie de (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. Debe asegurarse de que la fuente de 5V sea estable y tener en cuenta la VF mínima (2.0V) que resultaría en una corriente más alta. Un controlador de corriente constante es más confiable.

P: ¿Qué significa la relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1 para mi diseño?

R: Significa que dentro de un solo display, la diferencia de brillo entre segmentos no debe exceder un factor de dos. Para la mayoría de las aplicaciones, esto es aceptable. Si la uniformidad perfecta es crítica, es posible que necesite seleccionar unidades de un bin más ajustado o implementar una calibración individual de segmentos en software/hardware.

P: ¿Cómo interpreto el código de fecha "YYWW" en la marca?

R: "YYWW" típicamente representa un año de dos dígitos seguido de una semana de fabricación de dos dígitos. Por ejemplo, "2415" indicaría que el dispositivo fue fabricado en la semana 15 de 2024.

12. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un contador simple de dos dígitos.

Se utilizaría un microcontrolador (por ejemplo, un Arduino, PIC o ARM Cortex-M). Dos pines de E/S se configurarían como salidas para accionar los ánodos comunes (Pines 4 y 9) a través de pequeños transistores NPN o MOSFETs. Otros siete pines de E/S (o un registro de desplazamiento como el 74HC595 para ahorrar pines) accionarían los cátodos de segmento (Pines 1, 3, 5, 6, 7, 8, 10) a través de resistencias limitadoras de corriente o una matriz de sumidero de corriente constante. El punto decimal (Pin 2) se puede ignorar o usar. El firmware implementaría el multiplexado: encender el transistor para el Dígito 1, establecer el patrón de segmentos para el valor del primer dígito, esperar un tiempo corto (por ejemplo, 5ms), apagar el Dígito 1, encender el transistor para el Dígito 2, establecer el patrón de segmentos para el segundo dígito, esperar y repetir. La corriente para cada segmento durante su tiempo de ENCENDIDO debe calcularse en función del ciclo de trabajo (50% para dos dígitos) para garantizar que la corriente promedio no exceda la clasificación continua.

13. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de múltiples Diodos Emisores de Luz (LEDs). Cada segmento (etiquetado de la A a la G) y el punto decimal es un LED separado o un grupo de chips LED. En una configuración de ánodo común como el LTD-4608JR, los ánodos de todos los LEDs para un dígito dado están conectados juntos a un pin común. El cátodo de cada LED de segmento individual se saca a un pin separado. Para iluminar un segmento, su pin cátodo se conecta a una tensión más baja (tierra o un sumidero de corriente) mientras que el pin de ánodo común se conecta a una tensión más alta (Vcc), completando el circuito y permitiendo que la corriente fluya a través de ese LED específico. Al controlar qué pines cátodo están activos en relación con el pin de ánodo activo, se pueden formar diferentes números y algunas letras.

14. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays LED de siete segmentos discretos siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas, la tendencia más amplia en tecnología de displays se mueve hacia soluciones integradas:

• Displays con Controlador Integrado:Módulos que incluyen la matriz LED, el circuito de multiplexado y, a veces, una interfaz serial simple (I2C, SPI) en una sola PCB, simplificando el diseño para el ingeniero final.
• Cambio a OLED y LCD:Para aplicaciones que requieren gráficos o alfanuméricos más complejos, los módulos de display de LED orgánico (OLED) y de cristal líquido (LCD) se están volviendo más competitivos en costo y ofrecen mayor flexibilidad.
• Miniaturización y Eficiencia:El desarrollo continuo en la tecnología de chips LED sigue mejorando la eficacia luminosa (lúmenes por vatio), permitiendo displays más brillantes con menor potencia o tamaños de chip más pequeños para mayor resolución dentro de la misma huella. Sin embargo, la tecnología fundamental AlInGaP para rojo/naranja/amarillo sigue siendo un estándar de alto rendimiento.

El LTD-4608JR representa una tecnología madura, confiable y bien comprendida, ideal para aplicaciones donde se requieren lecturas numéricas simples, brillantes y de bajo costo.