Hoja de Datos del Display LED LTD-5307AG - Dígito de 0.56 Pulgadas (14.22mm) - Segmento Verde - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTD-5307AG es un módulo de display LED de 7 segmentos y un solo dígito de alto rendimiento. Su función principal es proporcionar una salida clara y brillante de caracteres numéricos o alfanuméricos limitados en dispositivos electrónicos. Sus principales áreas de aplicación incluyen paneles de instrumentación, displays de electrónica de consumo, lecturas de control industrial y equipos de prueba donde se requiere un indicador numérico compacto, fiable y fácilmente legible.

El posicionamiento clave del dispositivo radica en su equilibrio entre tamaño, legibilidad y eficiencia energética. Está diseñado para ingenieros y desarrolladores de productos que necesitan un componente de display confiable que se integre sin problemas en circuitos digitales sin requerir electrónica de control compleja, gracias a su sencilla configuración de cátodo común.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. El dispositivo utiliza chips LED de Fosfuro de Galio (GaP) sobre un sustrato transparente de GaP, una tecnología probada para producir emisión de luz verde eficiente.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 800 μcd (mín.) hasta 2400 μcd (típ.) cuando se maneja con una corriente directa (I_F) de 10mA. Este parámetro define el brillo percibido. El valor típico de 2400 μcd indica un display brillante adecuado para entornos bien iluminados.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):565 nm. Esta es la longitud de onda a la que el LED emite la mayor potencia óptica, ubicándolo firmemente en la región verde del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):569 nm. Esta longitud de onda corresponde al color percibido por el ojo humano, que es un verde ligeramente amarillento.
• Ancho de Línea Espectral a Mitad de Altura (Δλ):30 nm. Este valor indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor de 30 nm es típico para LEDs GaP verdes estándar, resultando en un color verde saturado.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Máximo 2:1. Esta especificación crítica garantiza uniformidad visual en todo el display. Significa que el brillo del segmento más tenue no será menor a la mitad del brillo del segmento más brillante bajo las mismas condiciones de manejo, evitando una apariencia desigual.

2.2 Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos definen la interfaz entre el display y el circuito de manejo.

• Tensión Directa por Segmento (V_F):Típicamente 2.6V, con un máximo de 2.6V a I_F=20mA. Este es un parámetro crucial para diseñar el valor de la resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento. Usando una fuente de lógica estándar de 5V, un valor típico de resistencia limitadora sería (5V - 2.6V) / 0.02A = 120Ω.
• Corriente Directa Continua por Segmento (I_F):25 mA máximo. Exceder esta corriente degradará la vida útil y la salida luminosa del LED. La hoja de datos proporciona un factor de reducción lineal de 0.28 mA/°C por encima de los 25°C de temperatura ambiente, lo que significa que la corriente máxima permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura.
• Corriente Directa Pico por Segmento:100 mA máximo, pero solo bajo condiciones pulsadas (ancho de pulso 0.1ms, ciclo de trabajo 1/10). Esto permite un manejo breve por encima de la nominal para lograr un brillo instantáneo más alto en aplicaciones multiplexadas.
• Tensión Inversa por Segmento (V_R):5V máximo. Aplicar una tensión inversa mayor puede causar una falla inmediata y catastrófica de la unión LED.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA máximo a V_R=5V. Esta es la corriente de fuga cuando el LED está polarizado en inversa.

2.3 Límites Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estos límites definen los márgenes operativos más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. No son para operación normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:75 mW. Esto se calcula como V_F* I_F. Con la V_Ftípica de 2.6V, la corriente continua máxima es aproximadamente 75mW / 2.6V ≈ 28.8 mA, lo que se alinea con la especificación de corriente continua de 25mA.
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +105°C. Este amplio rango hace que el dispositivo sea adecuado para aplicaciones en entornos hostiles, desde congeladores industriales hasta compartimentos de motores automotrices.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (≈1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una especificación estándar para procesos de soldadura por ola o de reflujo.

3. Sistema de Clasificación y Binning

La hoja de datos indica explícitamente que los dispositivos están "Categorizados por Intensidad Luminosa". Esto denota un proceso de binning en producción. Aunque en este extracto no se proporcionan códigos de bin específicos, la categorización típica para este tipo de displays implica agrupar unidades según su intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar (ej., 10mA). Esto garantiza que los diseñadores puedan seleccionar displays con niveles de brillo consistentes para sus productos, o utilizar displays del mismo bin de intensidad dentro de un mismo producto para mantener una apariencia uniforme entre múltiples dígitos.

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, podemos inferir su contenido estándar y su significado basándonos en los parámetros listados:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Este gráfico mostraría la relación exponencial típica de un diodo. Es esencial para comprender la caída de tensión en el LED a varias corrientes de operación, crucial para un diseño preciso del controlador.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra cómo aumenta el brillo con la corriente. Típicamente es lineal en un rango antes de que la eficiencia caiga a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico demostraría la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. La eficiencia del LED disminuye al aumentar la temperatura.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico en 565nm y el ancho de 30nm a mitad de altura, confirmando las características del color verde.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

El dispositivo presenta una altura de dígito de 0.56 pulgadas, que corresponde a 14.22 milímetros. Este es un tamaño estándar que ofrece un buen equilibrio entre legibilidad y consumo de espacio en la placa. El dibujo de dimensiones del paquete (referenciado pero no detallado en el texto) típicamente mostraría la longitud, anchura y altura total del módulo, las dimensiones del dígito y segmentos, y el espaciado de los pines. Todas las dimensiones tienen una tolerancia estándar de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.

5.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El LTD-5307AG es un display de dos dígitos con cátodo común en un solo paquete. Se proporciona la tabla de conexión de pines:

• Configuración:Cátodo Común. Esto significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los segmentos de cada dígito están conectados internamente. Para iluminar un segmento, su pin de ánodo correspondiente debe ser activado a nivel alto (a través de una resistencia limitadora) mientras el pin de cátodo común de su dígito se pone a nivel bajo.
• Pinout:El dispositivo de 18 pines tiene una asignación específica para los ánodos de los segmentos A-G y el punto decimal (D.P.) para dos dígitos (Dígito 1 y Dígito 2), junto con sus respectivos pines de cátodo común (pines 13 y 14). Los pines 1, 2, 16, 17, 18 están marcados como "Sin Conexión" (N.C.).
• Diagrama de Circuito Interno:Referenciado en la hoja de datos, representaría visualmente la interconexión de los 14 segmentos LED (7 por dígito) y los dos nodos de cátodo común, aclarando el diseño eléctrico.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Basado en los límites absolutos:

• Soldadura:El dispositivo es compatible con procesos estándar de montaje de PCB. La especificación crítica es 260°C durante 3 segundos a 1.6mm por debajo del cuerpo. Para soldadura por reflujo, un perfil estándar sin plomo con una temperatura pico alrededor de 260°C es aceptable, siempre que se controle el tiempo por encima del líquido.
• Manejo:Deben observarse las precauciones estándar ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo y montaje, ya que los chips LED son sensibles a la electricidad estática.
• Limpieza:Si se requiere limpieza después de soldar, utilizar métodos y solventes compatibles con el paquete plástico y el relleno epóxico del dispositivo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

La configuración de cátodo común es directamente compatible con pines I/O estándar de microcontroladores o ICs decodificadores/controladores (como el registro de desplazamiento 74HC595 o chips controladores de LED dedicados). Un circuito de manejo típico implica:

1. Conectar cada ánodo de segmento a un voltaje de suministro positivo (ej., 3.3V o 5V) a través de una resistencia limitadora de corriente individual.
2. Conectar los pines de cátodo común a tierra a través de un interruptor de lado bajo (ej., un transistor NPN o un MOSFET). El interruptor es controlado por un microcontrolador para seleccionar qué dígito está activo.
3. Para multiplexar dos dígitos, el microcontrolador cicla rápidamente entre activar el Dígito 1 y el Dígito 2 mientras actualiza los patrones de segmentos en consecuencia. Esto reduce significativamente el número de pines I/O requeridos.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use resistencias en serie para cada ánodo de segmento. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_suministro- V_F) / I_F. Para un suministro de 5V, V_F=2.6V, e I_F=10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240Ω. Una resistencia estándar de 220Ω o 270Ω sería apropiada.
• Frecuencia de Multiplexación:Al multiplexar múltiples dígitos, use una frecuencia de refresco lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible, típicamente superior a 60 Hz por dígito. Para dos dígitos, se recomienda una frecuencia de ciclo >120 Hz.
• Gestión del Calor:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure una ventilación adecuada si se usan múltiples displays en un espacio confinado, especialmente cerca del límite superior del rango de temperatura de operación.
• Ángulo de Visión:La hoja de datos destaca un "Amplio Ángulo de Visión". Esto debe considerarse durante el diseño mecánico para asegurar que el display esté orientado correctamente para el usuario final.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo manejar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 3.3V?

R: Posiblemente, pero debe verificar la tensión directa. La V_Ftípica es 2.6V. Un pin de 3.3V podría proporcionar solo 3.3V - 2.6V = 0.7V a través de la resistencia limitadora, limitando la corriente máxima y por lo tanto el brillo. Generalmente es más seguro usar un circuito controlador o un voltaje de suministro más alto para el lado del ánodo.

P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico (565nm) es el pico físico del espectro de luz emitido. La longitud de onda dominante (569nm) es la longitud de onda única de luz monocromática que parecería tener el mismo color que la salida del LED para el ojo humano. La longitud de onda dominante es más relevante para la percepción del color.

P: ¿Cómo logro un brillo uniforme en todos los segmentos?

R: Use valores idénticos de resistencia limitadora para todos los segmentos. La relación de coincidencia de intensidad luminosa incorporada (máx. 2:1) garantiza que, incluso con corrientes de manejo idénticas, los segmentos no variarán en brillo por más de un factor de dos. Para aplicaciones críticas, seleccione displays del mismo bin de intensidad.

9. Principio de Funcionamiento

El LTD-5307AG opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión P-N semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo (aproximadamente 2.1-2.6V para este dispositivo GaP), los electrones del material tipo N se recombinan con huecos del material tipo P en la región de agotamiento. En los LEDs de Fosfuro de Galio (GaP), este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz) con una longitud de onda correspondiente a la energía de banda prohibida del material, que está en la región verde del espectro. El sustrato transparente de GaP permite que más de esta luz generada internamente escape, contribuyendo a una mayor eficiencia. Los segmentos específicos se iluminan aplicando selectivamente polarización directa al ánodo del segmento deseado mientras se pone a tierra el cátodo común del dígito correspondiente.

10. Contexto Tecnológico y Tendencias

El LTD-5307AG representa una tecnología madura y confiable basada en material GaP. Si bien tecnologías de display más nuevas como OLEDs, micro-LEDs y LEDs de alta eficiencia basados en InGaN ofrecen ventajas en términos de gama de colores, eficiencia y resolución para gráficos complejos, los displays LED de 7 segmentos tradicionales como este siguen siendo muy relevantes. Sus ventajas incluyen extrema simplicidad de control, muy alta fiabilidad y longevidad, excelente brillo y contraste, amplio rango de temperatura de operación y bajo costo. Son la opción óptima para aplicaciones donde solo se necesita mostrar información numérica o alfanumérica simple de manera clara y confiable bajo diversas condiciones ambientales, como en controles industriales, dispositivos médicos, tableros automotrices (para funciones secundarias) y electrodomésticos. La tendencia en este segmento es hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por mA), menores tensiones directas para ser más compatibles con la lógica moderna de bajo voltaje, y potencialmente tamaños de paquete más pequeños manteniendo o mejorando la legibilidad.