Hoja de Datos del Display LED LTD-6410JG - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Verde AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-6410JG es un módulo de display LED de siete segmentos y dos dígitos, diseñado para aplicaciones de lectura numérica. Cuenta con una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), proporcionando caracteres claros y legibles adecuados para una variedad de equipos electrónicos. El display utiliza chips LED de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecidos sobre un sustrato de GaAs, conocidos por su alta eficiencia y brillo en el espectro verde. El dispositivo tiene una cara gris con segmentos blancos, ofreciendo un alto contraste para una mejor legibilidad. Está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete libre de plomo conforme a las directivas RoHS.

1.1 Características Principales

• Altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm).
• Segmentos continuos y uniformes para una apariencia consistente.
• Bajo requerimiento de potencia.
• Excelente apariencia de los caracteres.
• Alto brillo y alto contraste.
• Amplio ángulo de visión.
• Fiabilidad de estado sólido.
• Categorizado por intensidad luminosa.
• Paquete libre de plomo (conforme a RoHS).

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTD-6410JG especifica un display de siete segmentos, dos dígitos, ánodo común, con LEDs verdes AlInGaP y un punto decimal a la derecha.

2. Información Mecánica y del Paquete

El display está alojado en un paquete LED estándar de dos dígitos. Las dimensiones críticas y tolerancias se proporcionan en el plano del paquete. Las notas mecánicas clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros. Las tolerancias generales son ±0.20 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es ±0.4 mm.
• Se definen límites para material extraño en los segmentos (≤10 mils), contaminación de tinta en la superficie (≤20 mils), curvatura del reflector (≤1% de la longitud) y burbujas dentro de los segmentos (≤10 mils).
• Se recomienda un diámetro de orificio de placa de circuito impreso de 1.30 mm para un mejor ajuste.

El módulo está marcado con el número de parte (LTD-6410JG), un código de fecha en formato AASSM, el país de fabricación y un código de bin para la categorización de intensidad luminosa.

3. Configuración Eléctrica y Pinout

3.1 Diagrama del Circuito Interno

El display tiene una configuración de ánodo común. Cada uno de los dos dígitos comparte un pin de ánodo común, mientras que cada segmento (A-G y DP) tiene pines de cátodo individuales para cada dígito. Esta configuración permite un manejo multiplexado para controlar ambos dígitos de forma independiente.

3.2 Tabla de Conexión de Pines

El dispositivo de 18 pines tiene las siguientes asignaciones:

• Pin 1: Cátodo E (Dígito 1)
• Pin 2: Cátodo D (Dígito 1)
• Pin 3: Cátodo C (Dígito 1)
• Pin 4: Cátodo D.P. (Dígito 1)
• Pin 5: Cátodo E (Dígito 2)
• Pin 6: Cátodo D (Dígito 2)
• Pin 7: Cátodo G (Dígito 2)
• Pin 8: Cátodo C (Dígito 2)
• Pin 9: Cátodo D.P. (Dígito 2)
• Pin 10: Cátodo B (Dígito 2)
• Pin 11: Cátodo A (Dígito 2)
• Pin 12: Cátodo F (Dígito 2)
• Pin 13: Ánodo Común (Dígito 2)
• Pin 14: Ánodo Común (Dígito 1)
• Pin 15: Cátodo B (Dígito 1)
• Pin 16: Cátodo A (Dígito 1)
• Pin 17: Cátodo G (Dígito 1)
• Pin 18: Cátodo F (Dígito 1)

4. Clasificaciones y Características

4.1 Clasificaciones Absolutas Máximas (Ta=25°C)

• Disipación de Potencia Por Chip: 70 mW
• Corriente Directa Pico Por Chip (1 kHz, ciclo de trabajo 25%): 60 mA
• Corriente Directa Continua Por Chip: 25 mA (Derating: 0.33 mA/°C por encima de 25°C)
• Rango de Temperatura de Operación: -35°C a +105°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento: -35°C a +105°C
• Condiciones de Soldadura: 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento durante 5 segundos a 260°C.

4.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ta=25°C)

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V): 320 (Mín), 750 (Típ) μcd @ I_F=1 mA
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p): 571 nm (Típ) @ I_F=20 mA
• Ancho de Media Espectral (Δλ): 15 nm (Típ) @ I_F=20 mA
• Longitud de Onda Dominante (λ_d): 572 nm (Típ) @ I_F=20 mA
• Tensión Directa Por Chip (V_F): 2.05 (Mín), 2.6 (Máx) V @ I_F=20 mA
• Corriente Inversa Por Chip (I_R): 100 μA (Máx) @ V_R=5V
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (Área de Luz Similar): 2:1 (Máx) @ I_F=1 mA
• Diafonía: ≤2.5%

Notas: La intensidad luminosa se mide con un filtro de respuesta ocular CIE. La tensión inversa es solo para fines de prueba y no para operación continua.

5. Curvas de Rendimiento Típicas

La hoja de datos incluye curvas típicas que ilustran la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa, así como la variación de la tensión directa con la temperatura. Estas curvas son esenciales para que los diseñadores optimicen la corriente de manejo para el brillo deseado mientras gestionan la disipación de potencia y los efectos térmicos. La tecnología de alta eficiencia AlInGaP típicamente muestra una relación relativamente lineal entre la corriente y la salida de luz dentro del rango de operación especificado.

6. Pruebas de Fiabilidad y Ambientales

El LTD-6410JG se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad basadas en estándares militares (MIL-STD) e industriales japoneses (JIS) para garantizar un rendimiento y durabilidad a largo plazo.

• Prueba de Vida de Operación (RTOL):1000 horas a corriente máxima nominal bajo temperatura ambiente.
• Almacenamiento a Alta Temperatura / Alta Humedad (THS):500 horas a 65°C ±5°C y 90-95% HR.
• Almacenamiento a Alta Temperatura (HTS):1000 horas a 105°C ±5°C.
• Almacenamiento a Baja Temperatura (LTS):1000 horas a -35°C ±5°C.
• Ciclo de Temperatura (TC):30 ciclos entre -35°C y 105°C.
• Choque Térmico (TS):30 ciclos de transferencia líquido a líquido entre -35°C y 105°C.
• Resistencia a la Soldadura (SR):Inmersión de 10 segundos a 260°C.
• Soldabilidad (SA):Inmersión de 5 segundos a 245°C.

7. Guías de Soldadura y Montaje

7.1 Soldadura Automatizada

Para soldadura por ola o de reflujo, la condición recomendada es mantener la temperatura de la unión de soldadura a 260°C durante un máximo de 5 segundos, medida a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del display en la PCB.

7.2 Soldadura Manual

Cuando se utiliza un soldador, la temperatura de la punta debe ser de 350°C ±30°C. El tiempo de soldadura por pin no debe exceder los 5 segundos, nuevamente medido desde 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento.

8. Notas de Aplicación y Precauciones

8.1 Uso Previsto y Limitaciones

Este display está diseñado para equipos electrónicos ordinarios en aplicaciones de oficina, comunicaciones y domésticas. No se recomienda para sistemas críticos para la seguridad (aviación, soporte vital médico, etc.) sin consulta y calificación previas.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Clasificaciones Absolutas Máximas:El circuito de manejo debe diseñarse para garantizar que nunca se excedan las clasificaciones absolutas máximas de corriente, potencia y temperatura. La operación más allá de estos límites puede causar una degradación severa de la luz o una falla catastrófica.
• Manejo de Corriente:Se recomienda encarecidamente un manejo de corriente constante sobre uno de tensión constante para garantizar una salida luminosa estable y longevidad. La corriente debe establecerse según el brillo deseado, típicamente entre 1 mA y 20 mA por segmento.
• Protección contra Tensión Inversa:El circuito de manejo debe incorporar protección contra tensiones inversas y picos de tensión transitorios que puedan ocurrir durante las secuencias de encendido o apagado. Incluso una breve exposición a polarización inversa puede dañar los chips LED.
• Gestión Térmica:Aunque el dispositivo puede operar hasta 105°C, temperaturas de unión más bajas prolongan la vida útil y mantienen el brillo. Se debe considerar un diseño adecuado de la PCB y, si es necesario, disipación de calor para aplicaciones con alta temperatura ambiente o cuando se maneja a corrientes más altas.
• Multiplexación:Debido a su configuración de ánodo común, pin por pin, el display es ideal para manejo multiplexado. Los diseñadores deben asegurar que la frecuencia de multiplexación sea lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >60 Hz) y que la corriente pico en cada ciclo de multiplexación no exceda las clasificaciones absolutas máximas.

9. Comparación Técnica y Ventajas

El uso de la tecnología AlInGaP proporciona varias ventajas clave sobre tecnologías más antiguas como los LEDs estándar de GaP o GaAsP:

• Mayor Brillo y Eficiencia:Los LEDs AlInGaP ofrecen una intensidad luminosa significativamente mayor para la misma corriente de manejo, permitiendo un menor consumo de energía o displays más brillantes.
• Pureza de Color Superior:Las características espectrales (pico a 571 nm, ancho de media estrecho) resultan en un color verde saturado y puro que es visualmente distintivo y ofrece alto contraste contra el fondo gris.
• Mejor Estabilidad Térmica:Los LEDs AlInGaP generalmente exhiben menos variación en la tensión directa y la salida luminosa con cambios de temperatura en comparación con algunos otros tipos de LED, lo que conduce a un rendimiento más consistente.
• Categorización (Binning):La provisión de códigos de bin de intensidad luminosa permite a los diseñadores seleccionar displays con niveles de brillo coincidentes, asegurando una apariencia uniforme en aplicaciones de múltiples dígitos o múltiples unidades.

10. Escenarios de Aplicación Típicos

El LTD-6410JG es muy adecuado para una amplia gama de aplicaciones de visualización numérica, incluyendo:

• Equipos de prueba y medición (multímetros, contadores de frecuencia).
• Paneles de control industrial y temporizadores.
• Electrodomésticos (microondas, hornos, lavadoras).
• Equipos de audio/video (amplificadores, sintonizadores).
• Terminales punto de venta y calculadoras.
• Displays para el mercado de accesorios automotrices (donde se cumplan las especificaciones ambientales).

11. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre ánodo común y cátodo común?

R: En un display de ánodo común, todos los ánodos de los LEDs en un dígito están conectados juntos a una fuente positiva. Los segmentos se encienden aplicando una señal de tierra (baja) a sus respectivos pines de cátodo. El LTD-6410JG es un dispositivo de ánodo común.

P: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente requerida?

R: Use la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una fuente de 5V, una V_Ftípica de 2.3V por segmento, y una I_Fdeseada de 10 mA: R = (5 - 2.3) / 0.01 = 270 Ω. Use la V_Fmáxima de la hoja de datos para un diseño conservador.

P: ¿Puedo manejar este display directamente desde un microcontrolador?

R> La mayoría de los pines GPIO de los microcontroladores no pueden suministrar o absorber suficiente corriente (típicamente 20-25 mA máx., a menudo menos). Necesitará transistores de manejo (para los ánodos comunes) y probablemente circuitos integrados de manejo de segmentos (como un registro de desplazamiento 74HC595 con mayor capacidad de corriente o un controlador LED dedicado) para una interfaz segura y efectiva.

P: ¿Qué significa "relación de coincidencia de intensidad luminosa 2:1"?

R> Significa que dentro de una sola unidad de display, el brillo de cualquier segmento no será menor que la mitad del brillo del segmento más brillante cuando se mida bajo las mismas condiciones. Esto asegura uniformidad visual.

12. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un contador simple de dos dígitos.

Un diseñador necesita un display para un contador de eventos básico que incremente de 00 a 99. Elige el LTD-6410JG por su legibilidad clara e interfaz estándar.

1. Diseño del Circuito:Utilizan un microcontrolador pequeño para gestionar la lógica del conteo. Los pines de E/S del microcontrolador se conectan a los cátodos de los segmentos a través de resistencias limitadoras de corriente (calculadas como arriba). Los dos pines de ánodo común se conectan al microcontrolador a través de transistores NPN para manejar la corriente acumulativa más alta de un dígito completamente encendido (por ejemplo, el dígito "8" más el punto decimal).
2. Software:El firmware implementa multiplexación. Enciende el transistor para el Dígito 1, establece los pines de cátodo para mostrar el valor de las decenas, espera un intervalo corto (por ejemplo, 5 ms), luego apaga el Dígito 1. Luego enciende el transistor para el Dígito 2, establece los pines de cátodo para las unidades, espera y lo apaga. Este ciclo se repite rápidamente.
3. Resultado:El display muestra un número de dos dígitos estable y sin parpadeo. El alto contraste y brillo de los LEDs AlInGaP hacen que los números sean fácilmente legibles incluso en entornos moderadamente iluminados. La categorización por bin asegura que ambos dígitos aparezcan igualmente brillantes.

13. Principio de Funcionamiento

Un LED (Diodo Emisor de Luz) es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando la corriente fluye a través de él en la dirección directa. En el LTD-6410JG, el material emisor de luz es AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo (aproximadamente 2V), los electrones y huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso está en la región verde del espectro (~571 nm). Los siete segmentos son LEDs individuales dispuestos en un patrón de figura ocho. Al iluminar selectivamente diferentes combinaciones de estos segmentos, se pueden formar los números 0-9 y algunas letras.

14. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays LED discretos de siete segmentos como el LTD-6410JG siguen siendo muy relevantes por su simplicidad, fiabilidad y rentabilidad en aplicaciones numéricas dedicadas, son evidentes tendencias más amplias en tecnología de visualización. Existe un cambio general hacia una mayor integración, como displays con controladores incorporados (interfaz I2C o SPI) que reducen el número de pines del microcontrolador y la carga de software. Además, en aplicaciones que requieren contenido alfanumérico o gráfico, los displays LED de matriz de puntos, OLED y LCD son cada vez más comunes debido a su flexibilidad. Sin embargo, para salida numérica pura donde el alto brillo, los amplios ángulos de visión y la larga vida útil son primordiales, especialmente en entornos industriales o exteriores, los displays LED tradicionales de siete segmentos que utilizan materiales semiconductores eficientes como AlInGaP continúan siendo una opción excelente y robusta.