Hoja de Datos del Display LED LTD-5250JD - Altura de Dígito 0.52 Pulgadas - Color Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-5250JD es un módulo de visualización de diodos emisores de luz (LED) de siete segmentos y dos dígitos. Su función principal es proporcionar una lectura numérica clara y legible para diversos dispositivos electrónicos e instrumentación. La tecnología central utiliza material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para producir una emisión de color rojo hiperintenso. Este dispositivo cuenta con una placa frontal gris con marcas de segmento blancas, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Se clasifica en función de la intensidad luminosa, garantizando la uniformidad en los niveles de brillo para aplicaciones en serie.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La pantalla ofrece varias ventajas clave que la hacen adecuada para aplicaciones industriales, de consumo e instrumentación. Su bajo consumo de energía la hace eficiente, mientras que el alto brillo y la excelente relación de contraste aseguran una buena visibilidad desde un amplio ángulo de visión. La construcción de estado sólido proporciona una fiabilidad inherente y una larga vida operativa en comparación con otras tecnologías de visualización. Los segmentos continuos y uniformes contribuyen a una apariencia de carácter agradable y profesional. Esta combinación de características la dirige a aplicaciones como equipos de prueba, terminales punto de venta (TPV), paneles de control industrial, displays para relojes y cualquier dispositivo que requiera una lectura numérica fiable y brillante.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

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

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función del display. La emisión principal se encuentra en el espectro del rojo hiperintenso.

• Intensidad Luminosa (I_V):La intensidad luminosa media por segmento se especifica con un mínimo de 320 µcd, un valor típico de 700 µcd, y sin máximo declarado bajo una condición de prueba de I_F= 1mA. Este parámetro es crucial para determinar el brillo del display en la aplicación final. La relación de coincidencia entre segmentos se especifica como máximo 2:1, lo que define la variación permitida en el brillo entre los diferentes segmentos de un mismo dígito.
• Características de Longitud de Onda:El dispositivo presenta una longitud de onda de emisión pico (λ_p) de 650 nm (nanómetros) y una longitud de onda dominante (λ_d) de 639 nm, ambas medidas a I_F= 20mA. La anchura media espectral (Δλ) es de 20 nm. Estos valores definen con precisión el punto de color de la salida "rojo hiperintenso", que es un color rojo profundo y saturado.

2.2 Parámetros Eléctricos

Comprender los límites eléctricos y los puntos de operación es esencial para un diseño de circuito seguro y fiable.

• Valores Máximos Absolutos:Estos son límites de estrés que no deben superarse bajo ninguna condición. Los límites clave incluyen: Disipación de potencia por segmento (70 mW), corriente directa de pico por segmento (90 mA a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms), y corriente directa continua por segmento (25 mA a 25°C, reducción lineal de 0.33 mA/°C). La tensión inversa máxima por segmento es de 5V.
• Tensión Directa (V_F):La caída de tensión a través de un segmento iluminado es típicamente de 2.6V, con un rango desde 2.1V hasta el máximo, cuando se excita a 20mA. Este valor es necesario para calcular los valores de las resistencias limitadoras de corriente y los requisitos de la fuente de alimentación.
• Corriente Inversa (I_R):La corriente de fuga máxima cuando se aplica una polarización inversa de 5V es de 100 µA.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El rendimiento del dispositivo se especifica dentro de límites ambientales definidos.

• Rango de Temperatura de Operación:El display está clasificado para operación continua desde -35°C hasta +85°C de temperatura ambiente (T_a).
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:Puede almacenarse en condiciones de no operación desde -35°C hasta +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Para el montaje, la temperatura máxima de soldadura permitida es de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm por debajo del plano de asiento del componente. Esto es crítico para los procesos de soldadura por ola o de reflujo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "clasificado por intensidad luminosa". Esto implica un proceso de clasificación o selección posterior a la fabricación.

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Los LEDs se prueban y agrupan (se clasifican en "bins") en función de su salida luminosa medida a una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 20mA). Los dispositivos dentro del mismo "bin" tendrán un brillo muy similar, asegurando uniformidad visual cuando se utilizan múltiples displays en un solo producto. La relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1 es la garantía de rendimiento dentro de un solo dispositivo.
• Clasificación por Longitud de Onda:Aunque no se detalla explícitamente en el contenido proporcionado, los LEDs de AlInGaP a menudo también se clasifican por longitud de onda dominante o pico para garantizar una salida de color consistente. La longitud de onda dominante especificada de 639 nm probablemente representa un valor objetivo o nominal para este producto.

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 proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Este gráfico muestra la relación entre la corriente directa (I_F) y la tensión directa (V_F). Es no lineal, con una tensión característica de "rodilla" (alrededor del valor típico de 2.6V) por encima de la cual la corriente aumenta rápidamente con pequeños incrementos de tensión. Esta curva es vital para diseñar el circuito de excitación.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Generalmente es lineal en un amplio rango pero puede saturarse a corrientes muy altas. Ayuda a los diseñadores a elegir una corriente de operación para lograr el brillo deseado, considerando también la eficiencia y el calor.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva ilustra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura ambiente. Los LEDs de AlInGaP exhiben menos extinción térmica que algunos otros materiales, pero la salida aún suele disminuir. Esto es crucial para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrado alrededor de la longitud de onda pico de 650 nm con una anchura media definida de 20 nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

La construcción física define cómo se integra el dispositivo en un producto.

5.1 Dimensiones y Dibujo de Contorno

Se hace referencia al dibujo del paquete. La especificación clave es una altura de dígito de 0.52 pulgadas (13.2 mm). Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. La huella exacta y las dimensiones generales se tomarían del dibujo referenciado para el diseño de la PCB.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 18 pines y utiliza una topología de circuito deánodo común. Esto significa que los ánodos (terminales positivos) de todos los segmentos de un dígito están conectados internamente. Cada cátodo de segmento (terminal negativo) se saca a un pin separado, y hay un pin de ánodo común separado para cada uno de los dos dígitos (Dígito 1 y Dígito 2). La tabla de patillaje proporciona un mapa completo, especificando qué pin controla cada segmento (A-G y punto decimal) para cada dígito. La identificación correcta del pin 1 es esencial para la orientación adecuada.

5.3 Diagrama de Circuito Interno

El diagrama referenciado representa visualmente la estructura de ánodo común, mostrando los dos nodos de ánodo común independientes (uno por dígito) y los cátodos individuales para los siete segmentos y el punto decimal de cada dígito. Esto aclara la arquitectura eléctrica para multiplexación o excitación directa.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Un manejo adecuado garantiza la fiabilidad y previene daños durante la fabricación.

• Parámetros de Soldadura por Reflujo:Adhiérase estrictamente al valor máximo: temperatura pico de 260°C durante no más de 3 segundos, medida en el punto especificado debajo del paquete. Debe usarse un perfil de reflujo estándar sin plomo con tasas de calentamiento y enfriamiento apropiadas para minimizar el estrés térmico.
• Precauciones:Evite el estrés mecánico en los pines. Asegúrese de que el dispositivo se almacene en un entorno seco y antiestático antes de su uso. Limpie la PCB de cualquier residuo de fundente que pueda afectar la claridad óptica o causar corrosión.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacene dentro del rango de temperatura especificado (-35°C a +85°C) en un entorno de baja humedad. Se recomienda la bolsa de barrera de humedad original para el almacenamiento a largo plazo.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier aplicación que requiera dos dígitos brillantes y fáciles de leer. Usos comunes incluyen: multímetros digitales y equipos de prueba, contadores de frecuencia, displays para temporizadores y relojes, marcadores, lecturas simples en paneles de control (ej. temperatura, velocidad), displays para terminales punto de venta (TPV) y electrodomésticos.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Al ser un dispositivo de ánodo común, normalmente se excita conectando el ánodo común a una tensión de alimentación positiva (a través de una resistencia limitadora de corriente o una fuente de corriente regulada) y derivando corriente a través de los pines de cátodo individuales a tierra, generalmente mediante un transistor o un CI controlador. La multiplexación de los dos dígitos es sencilla alternando los dos pines de ánodo común.
• Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada cátodo de segmento (o para el ánodo común en una configuración multiplexada) para establecer la corriente de operación. El valor de la resistencia se calcula usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Utilice el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador y asegurar que la corriente no supere los límites.
• Ángulo de Visión y Contraste:El amplio ángulo de visión y el alto contraste lo hacen adecuado para paneles donde el usuario puede no estar directamente frente al display. La cara gris y los segmentos blancos mejoran la legibilidad tanto en entornos oscuros como muy iluminados.
• Gestión Térmica:Aunque el dispositivo tiene una clasificación de disipación de potencia, asegurar una ventilación adecuada en la carcasa es una buena práctica, especialmente si se excita a corrientes altas o en temperaturas ambientales elevadas, para mantener la salida luminosa y la fiabilidad a largo plazo.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otras tecnologías de display de siete segmentos, el uso de AlInGaP en el LTD-5250JD ofrece ventajas específicas:

• vs. LEDs Rojos Estándar GaAsP o GaP:La tecnología AlInGaP generalmente proporciona una mayor eficiencia luminosa (más salida de luz por mA de corriente), mejor estabilidad térmica y un color rojo más saturado y profundo (rojo hiperintenso vs. rojo estándar).
• vs. Displays LCD:Los LEDs son emisivos, lo que significa que producen su propia luz, haciéndolos claramente visibles en la oscuridad sin retroiluminación. También tienen un tiempo de respuesta mucho más rápido y un rango de temperatura de operación más amplio. Sin embargo, normalmente consumen más energía que los LCD reflectantes.
• vs. VFD (Displays Fluorescentes de Vacío):Los LEDs son de estado sólido, más robustos, tienen tensiones de operación más bajas y no requieren un filamento o circuitos controladores de alta tensión. Los VFD pueden ofrecer una estética diferente y ángulos de visión muy amplios, pero generalmente son más complejos de excitar.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de la "relación de coincidencia de intensidad luminosa" de 2:1?
R: Esta especificación garantiza que, dentro de una sola unidad de visualización, el segmento más tenue no será menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante. Esto asegura la uniformidad visual del número mostrado, evitando que algunos segmentos aparezcan notablemente más tenues que otros.

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?
R: No, no puede conectarlo directamente. El pin del microcontrolador no puede suministrar o derivar suficiente corriente (normalmente se necesitan 20-25mA por segmento) y se dañaría. Debe usar transistores externos (ej. transistores NPN en el lado del cátodo o PNP en el lado del ánodo) o un CI controlador de LED dedicado. Además, siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente.

P: ¿Cómo controlo los dos dígitos de forma independiente?
R: El dispositivo tiene pines de ánodo común separados para el Dígito 1 (pin 14) y el Dígito 2 (pin 13). Para mostrar números diferentes en cada dígito simultáneamente, debe multiplexarlos. Esto implica conmutar rápidamente (ej. a 100Hz o más rápido) qué ánodo de dígito está alimentado mientras se presentan los datos de segmento correspondientes en las líneas de cátodo compartidas. La persistencia de la visión hace que ambos dígitos parezcan estar encendidos continuamente.

P: ¿Qué significa "Rojo Hiperintenso" en comparación con el rojo estándar?
R: Rojo Hiperintenso se refiere a LEDs con una longitud de onda dominante típicamente entre 620nm y 645nm, que producen un rojo más profundo y con un tinte más anaranjado en comparación con los LEDs rojos estándar más brillantes y rosáceos que suelen estar alrededor de 630nm o por debajo. Es un punto de color específico dentro del espectro rojo.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un Temporizador Digital Simple con Dos Dígitos.
El objetivo es construir un temporizador de cuenta atrás que muestre minutos de 00 a 99. El microcontrolador (ej. un Arduino o PIC) tiene un número limitado de pines de E/S. Usar el LTD-5250JD en una configuración multiplexada es eficiente. Se usarían dos transistores NPN (o un transistor dual) para conmutar la alimentación de +5V a los dos pines de ánodo común (pines 13 y 14) bajo el control del microcontrolador. Los ocho cátodos de segmento (7 segmentos + punto decimal, aunque el DP puede no usarse) se conectarían al microcontrolador a través de ocho resistencias limitadoras de corriente (calculadas para ~15-20mA de excitación) y posiblemente a través de un único CI controlador sumidero de 8 canales (como un registro de desplazamiento 74HC595 o un array ULN2003) para reducir aún más el número de pines. El firmware mantendría un contador, convertiría las decenas y unidades a patrones de 7 segmentos, y alternaría la habilitación del Dígito 1 y el Dígito 2 mientras envía el patrón de segmento correspondiente, creando una visualización estable de dos dígitos.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTD-5250JD se basa en la tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Este material es un semiconductor de banda prohibida directa crecido epitaxialmente sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs), que en este caso no es transparente. Cuando se aplica una tensión directa que excede la energía de la banda prohibida del material a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida y, por tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida, que está en la región del rojo hiperintenso (~639-650 nm). La placa frontal gris actúa como un filtro que mejora el contraste, y los segmentos están formados por los chips LED estructurados detrás de las marcas blancas. La configuración de ánodo común es un diseño estándar que simplifica la electrónica de excitación para displays de múltiples dígitos.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays LED de siete segmentos siguen siendo una solución robusta y rentable para lecturas numéricas, las tendencias más amplias en tecnología de visualización continúan evolucionando. Existe un movimiento general hacia una mayor integración, con la electrónica de control cada vez más integrada dentro de los módulos de visualización. La eficiencia del AlInGaP y materiales relacionados (como el InGaN para azul/verde) sigue mejorando, permitiendo displays más brillantes a corrientes más bajas o el uso de chips más pequeños. Los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) son cada vez más prevalentes para el montaje automatizado, aunque displays de orificio pasante como este persisten para prototipos, reparaciones y ciertas aplicaciones industriales debido a su robustez y facilidad de soldadura manual. Además, el auge de las tecnologías de display OLED (LED orgánico) y flexibles ofrece factores de forma alternativos, aunque para displays numéricos simples, de alto brillo y bajo coste, la tecnología LED tradicional como la AlInGaP utilizada aquí sigue siendo muy competitiva y fiable.