Hoja de Datos del Display LED LTD-6740KD-06J - Dígito de 0.56 Pulgadas - Rojo Hiper AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-6740KD-06J es un módulo de visualización de dígitos doble de siete segmentos con diodos emisores de luz (LED). Su función principal es proporcionar una lectura numérica clara y legible en diversos dispositivos electrónicos. La tecnología central utiliza material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir emisión de luz Rojo Hiper. Este sistema de material, cultivado sobre un sustrato de GaAs no transparente, es conocido por su alta eficiencia y brillo en la región espectral roja. El dispositivo presenta una placa frontal de color gris con marcas de segmentos blancos, ofreciendo una apariencia de alto contraste ideal para interfaces de usuario.

1.1 Características y Ventajas Clave

La pantalla está diseñada con varias características centradas en el usuario y orientadas al rendimiento:

• Altura del Dígito:0.56 pulgadas (14.22 mm), proporcionando una excelente visibilidad.
• Uniformidad del Segmento:La emisión de luz continua y uniforme en cada segmento garantiza una apariencia de carácter consistente.
• 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 mejoran la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación ambiental.
• Ángulo de Visión:Amplio ángulo de visión permite leer la pantalla desde posiciones fuera del eje.
• Fiabilidad:La construcción de estado sólido ofrece una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones.
• Clasificación (Binning):Los dispositivos se categorizan (se clasifican en bins) por intensidad luminosa, permitiendo una coincidencia de brillo consistente en aplicaciones de múltiples dígitos.
• Cumplimiento Ambiental:El encapsulado está libre de plomo, cumpliendo con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Aplicaciones Objetivo y Mercado

Esta pantalla está destinada para su uso en equipos electrónicos ordinarios. Las áreas de aplicación típicas incluyen equipos de automatización de oficinas (por ejemplo, calculadoras, relojes de escritorio), dispositivos de comunicación, paneles de instrumentación, electrodomésticos y electrónica de consumo donde se requiere una indicación numérica clara. Está diseñado para aplicaciones donde se espera una alta fiabilidad bajo condiciones operativas estándar.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos y ópticos del dispositivo.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se recomienda operar en o más allá de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Este límite es crucial para la gestión térmica.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esta especificación es para pulsos breves de alta corriente, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:Se reduce linealmente desde 25 mA a 25°C a una tasa de 0.28 mA/°C. Esto significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente (Ta) para evitar el sobrecalentamiento.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V máximo. Exceder esto puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 5 segundos, medida a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos medidos a Ta=25°C, que definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):320 ucd (mín), 700 ucd (típ) a una corriente directa (IF) de 1 mA. Esta es la medida clave del brillo.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):650 nm (típ) a IF=20mA, ubicándolo en la región Rojo Hiper del espectro.
• Longitud de Onda Dominante (λd):639 nm (típ). Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano.
• Tensión Directa por Chip (VF):2.1V (mín), 2.6V (típ) a IF=20mA. Este parámetro es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):100 µA (máx) a VR=5V. Esta es una especificación de corriente de fuga.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 (máx) para segmentos dentro de la misma área de luz. Esto asegura consistencia visual entre segmentos.
• Diafonía (Cross Talk):≤ 2.50%. Esto especifica la cantidad de fuga de luz no intencionada entre segmentos adyacentes.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos están \"categorizados por intensidad luminosa.\" Esto se refiere a un proceso de binning donde los LEDs fabricados se clasifican según la salida de luz medida (Iv) a una corriente de prueba estándar (1mA). Los dispositivos que caen dentro de rangos de intensidad específicos se agrupan en bins. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas del mismo bin para garantizar un brillo uniforme en todos los dígitos y segmentos de un ensamblaje, evitando una apariencia de pantalla irregular o desigual. El código de bin específico está marcado en el módulo como \"Z\".

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF menciona \"Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas,\" los gráficos específicos no están incluidos en el texto. Típicamente, tales curvas para un display LED incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación no lineal. Ayuda a determinar el punto de operación para el brillo deseado.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Ilustra la característica I-V del diodo, crucial para el diseño del driver.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión, destacando la importancia de la gestión térmica.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra la característica de ancho de banda estrecha de los LEDs AlInGaP centrada alrededor de 650 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

La pantalla tiene un encapsulado estándar de dígito doble de siete segmentos de orificio pasante. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La longitud de los pines está especificada (sujeta a revisiones señaladas en el documento). El diámetro de orificio de PCB recomendado es de 1.30 mm.
• Se proporcionan tolerancias para el desplazamiento de la punta del pin, materiales extraños, burbujas en el segmento, flexión del reflector y contaminación de tinta superficial para definir la calidad visual y mecánica.

5.2 Conexión de Pines y Diagrama de Circuito

El dispositivo tiene una configuración de 18 pines. Es de tipocátodo común, lo que significa que los cátodos (terminales negativos) de todos los LEDs para cada dígito están conectados internamente. El diagrama de circuito interno muestra dos conjuntos independientes de siete segmentos más un punto decimal, un conjunto para cada dígito. La tabla de asignación de pines define claramente la función de cada pin (por ejemplo, Pin 1: Ánodo E para Dígito 1, Pin 14: Cátodo Común para Dígito 1). La interpretación correcta de esta tabla es esencial para un diseño adecuado del layout de PCB y del circuito driver de multiplexación.

5.3 Polaridad y Marcado

El módulo está marcado con el Número de Parte (LTD-6740KD-06J), un Código de Fecha en formato YYWW, el País de Fabricación y el Código de Bin (Z). La orientación correcta durante el ensamblaje es crítica y puede determinarse a partir del identificador del pin 1 en el dibujo del encapsulado.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Perfil de Soldadura

La hoja de datos proporciona condiciones de soldadura específicas para prevenir daños térmicos:

• Soldadura Automática:260°C durante 5 segundos, medida a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento.
• Soldadura Manual:350°C ±30°C durante un máximo de 5 segundos.

Adherirse a estos límites de tiempo y temperatura es crucial. El calor excesivo o la exposición prolongada pueden dañar el encapsulado plástico, las conexiones internas de alambre (wire bonds) o el propio material semiconductor del LED.

6.2 Almacenamiento y Manipulación

Si bien no se detalla explícitamente más allá del rango de temperatura de almacenamiento (-35°C a +105°C), se deben observar las precauciones estándar de ESD (Descarga Electroestática) al manipular estos dispositivos. Deben almacenarse en un ambiente seco y antiestático.

7. Información de Empaquetado y Pedido

La especificación de empaquetado es jerárquica:

• Unidades por Tubo:20 displays se empaquetan en un tubo.
• Tubos por Cartón Interno:30 tubos, resultando en 600 unidades por cartón interno.
• Tubos por Cartón Externo:120 tubos, resultando en 2400 unidades por cartón externo.

El número de parte principal para pedidos esLTD-6740KD-06J. El sufijo \"-06J\" probablemente denota opciones específicas como la ubicación del punto decimal a la derecha, el color (cara gris/segmento blanco) y posiblemente el bin de intensidad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Como display de cátodo común, normalmente se maneja utilizando una técnica de multiplexación. Un microcontrolador o un circuito integrado driver dedicado activa secuencialmente el cátodo común de cada dígito (hundiendo corriente) mientras proporciona los datos de ánodo de segmento apropiados (suministrando corriente) para ese dígito. Este método reduce el número de pines de E/S requeridos en comparación con el manejo estático. Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada ánodo de segmento (o una fuente de corriente regulada) para establecer la corriente directa (IF) al valor deseado, típicamente entre 5-20 mA dependiendo del brillo requerido y del presupuesto de potencia.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use resistencias en serie. Calcule el valor de la resistencia como R = (Vcc - VF) / IF, donde VF se toma de la hoja de datos (por ejemplo, 2.6V típ).
• Frecuencia de Multiplexación:Utilice una tasa de refresco lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible, típicamente superior a 60 Hz por dígito.
• Corriente de Pico en Multiplexación:Cuando se multiplexa con un ciclo de trabajo (DC), la corriente instantánea del segmento puede ser mayor que el promedio. Asegúrese de que la corriente de pico no exceda el Límite Absoluto Máximo para la Corriente Directa de Pico (90 mA bajo las condiciones especificadas).
• Gestión Térmica:Asegúrese de que el PCB y el diseño general permitan la disipación de calor, especialmente si opera cerca de los límites máximos o en altas temperaturas ambientales.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTD-6740KD-06J son su uso de la tecnologíaAlInGaP Rojo Hipery sus especificaciones mecánicas/ópticas específicas. En comparación con los LEDs rojos más antiguos de GaAsP o GaP, AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa y brillo significativamente mayores. En comparación con otros colores o tecnologías, la longitud de onda de 650 nm Rojo Hiper proporciona un color rojo distintivo y saturado. La altura de dígito de 0.56 pulgadas, la combinación de cara gris/segmento blanco y la configuración de cátodo común lo posicionan para requisitos específicos de legibilidad y diseño de interfaz.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda de Pico (650 nm) y la Longitud de Onda Dominante (639 nm)?

R1: La longitud de onda de pico es el punto de máxima salida de potencia en el espectro. La longitud de onda dominante es la longitud de onda única que produciría la misma percepción de color que la salida del LED. Para una fuente monocromática como este LED rojo, están cerca pero no son idénticas debido a la forma de la curva de sensibilidad del ojo humano.

P2: ¿Puedo manejar esta pantalla con una fuente de alimentación de 5V?

R2: Sí, pero debe usar una resistencia limitadora de corriente. Por ejemplo, para lograr una IF típica de 20 mA con una VF de 2.6V usando una fuente de 5V: R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. Una resistencia estándar de 120Ω sería adecuada.

P3: ¿Qué significa \"Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa ≤ 2:1\"?

R3: Significa que el segmento más brillante en un dispositivo no será más del doble de brillante que el segmento más tenue dentro de la misma \"área de luz\" definida. Esto asegura uniformidad visual.

P4: ¿Por qué hay una curva de reducción (derating) para la corriente directa continua?

R4: A medida que aumenta la temperatura, la capacidad del LED para disipar calor disminuye. Para evitar que la temperatura de la unión exceda los límites seguros, la corriente continua máxima permitida debe reducirse. El factor de reducción de 0.28 mA/°C proporciona la pauta para esta reducción.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura Simple de Voltímetro Digital

Un diseñador está construyendo un voltímetro DC de 2 dígitos usando un microcontrolador con un ADC. Se selecciona el LTD-6740KD-06J por su legibilidad. El microcontrolador ejecutará una rutina de multiplexación. Dos de sus pines de E/S se configuran como salidas de drenador abierto para hundir corriente para los cátodos comunes (Dígitos 1 y 2). Otros ocho pines de E/S (7 segmentos + 1 punto decimal) se configuran para suministrar corriente a través de resistencias de 150Ω a los ánodos de segmento. El software escanea cada dígito a una tasa de 100 Hz, convierte el voltaje medido a formato BCD y busca el patrón de 7 segmentos correspondiente en una tabla para enviar a los ánodos. La cara gris proporciona un buen contraste en el entorno de laboratorio bien iluminado.

12. Principio de Operación

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su energía de banda prohibida a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa (la capa de AlInGaP en este caso). Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de la luz (color) está determinada por la energía de banda prohibida del material semiconductor. AlInGaP tiene una banda prohibida correspondiente a la luz roja/naranja. En un display de siete segmentos, múltiples chips LED individuales se montan en el patrón de los segmentos y se interconectan eléctricamente de acuerdo con el diagrama de asignación de pines.

13. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays tradicionales de siete segmentos de orificio pasante como este siguen siendo relevantes para muchas aplicaciones, la tendencia más amplia en la tecnología de visualización es hacia encapsulados de dispositivo de montaje superficial (SMD) para ensamblaje automatizado, mayor densidad y perfil más bajo. También hay una tendencia hacia la integración, donde el circuito driver se combina con el módulo de visualización. Además, para lecturas numéricas, las pantallas de matriz de puntos o alfanuméricas totalmente integradas ofrecen mayor flexibilidad. Sin embargo, la simplicidad, robustez, alto brillo y excelente legibilidad de los LEDs discretos de siete segmentos aseguran su uso continuo en instrumentación, controles industriales y aplicaciones donde se prefiere una pantalla numérica clásica y altamente legible.