Hoja de Datos del Display LED LTS-6980HR - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Voltaje Directo 2.6V - Color Rojo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-6980HR es un módulo de display LED numérico de siete segmentos de alto rendimiento. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas claras y brillantes en una variedad de equipos electrónicos. La tecnología central utiliza chips LED avanzados, específicamente GaP epi sobre sustrato de GaP y AlInGaP sobre un sustrato de GaAs no transparente, para lograr su característica emisión roja de alta eficiencia. El dispositivo presenta una cara roja y segmentos rojos, lo que garantiza un excelente contraste y visibilidad.

1.1 Características y Ventajas Clave

El display está diseñado con varias características clave que lo hacen adecuado para aplicaciones exigentes:

• Altura de Dígito de 0.56 Pulgadas (14.22 mm):Proporciona un tamaño de carácter fácilmente legible a distancia, ideal para paneles de instrumentación, controles industriales y electrónica de consumo.
• Segmentos Continuos y Uniformes:Los segmentos están diseñados para una consistencia visual, eliminando huecos o irregularidades que puedan perjudicar la legibilidad.
• Bajo Requerimiento de Potencia:Diseñado para la eficiencia, permite su integración en dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético.
• Alto Brillo y Alto Contraste:La combinación de emisión roja brillante y una cara roja crea una pantalla de alto contraste que permanece visible bajo diversas condiciones de iluminación ambiental.
• Amplio Ángulo de Visión:El diseño óptico asegura que los caracteres mostrados sigan siendo legibles incluso cuando se ven desde ángulos fuera del eje.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Como dispositivo basado en LED, ofrece una larga vida operativa, resistencia a golpes y tolerancia a vibraciones en comparación con otras tecnologías de visualización.
• Categorizado por Intensidad Luminosa:Los dispositivos se clasifican según su salida de luz, permitiendo a los diseñadores seleccionar unidades con brillo consistente para displays de múltiples dígitos.
• Paquete Libre de Plomo (Cumple con RoHS):Fabricado cumpliendo con las regulaciones ambientales, lo que lo hace adecuado para los mercados globales.

1.2 Configuración del Dispositivo

El LTS-6980HR está configurado como un display de cátodo común. Esto significa que los cátodos de todos los segmentos LED están conectados internamente. El número de parte específico denota un display rojo con punto decimal a la derecha. Para activar un display de cátodo común, típicamente se requiere conectar el/los pin(es) del cátodo común a tierra y aplicar un voltaje positivo (a través de una resistencia limitadora de corriente) a los pines de ánodo individuales correspondientes a los segmentos que se desean iluminar.

2. Parámetros Técnicos: Análisis Objetivo en Profundidad

Esta sección proporciona un desglose detallado y objetivo de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo. Comprender estos parámetros es crítico para un diseño de circuito confiable y para asegurar que el display opere dentro de su vida útil especificada.

2.1 Especificaciones Máximas Absolutas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites y debe evitarse en uso normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:75 mW máximo. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada del chip LED.
• Corriente Directa Pico por Segmento:100 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esta especificación es para pulsos breves de alta corriente utilizados en esquemas de multiplexación, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a una tasa de 0.33 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) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo puede almacenarse u operarse dentro de este rango completo.
• Condición de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por ola con el baño de soldadura a 1/16 de pulgada (≈1.6mm) por debajo del plano de asiento durante 3 segundos a 260°C. La temperatura del cuerpo del dispositivo en sí no debe exceder la calificación de temperatura máxima durante el ensamblaje.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C). Definen cómo se comportará el dispositivo en un circuito correctamente diseñado.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía desde 800 µcd (mínimo) hasta 2400 µcd (típico) cuando se activa con una corriente directa (IF) de 10 mA. Esta es la medida principal del brillo.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):Típicamente 635 nm a IF=20mA. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es mayor.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Típicamente 40 nm. Esto indica la pureza espectral; un ancho medio más estrecho significa una luz más monocromática (color puro).
• Longitud de Onda Dominante (λd):Típicamente 623 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color de la luz.
• Voltaje Directo por Segmento (VF):Varía desde 2.0 V (mínimo) hasta 2.6 V (típico) a IF=20mA. Los diseñadores deben asegurar que el circuito de activación pueda proporcionar voltaje suficiente para lograr la corriente deseada dentro de este rango. Se nota una tolerancia de ±0.1V.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):Máximo 100 µA cuando se aplica un voltaje inverso (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 (Iv-m):Máximo 2:1 entre segmentos a IF=10mA. Esto asegura uniformidad en el brillo entre todos los segmentos de un solo dígito.
• Diafonía (Cross Talk):Especificada como ≤ 2.5%. Esto se refiere a la iluminación no deseada de un segmento debido a fuga eléctrica o acoplamiento óptico cuando se activa un segmento adyacente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos estáncategorizados por intensidad luminosa. Este es un aspecto crítico de control de calidad y consideración de diseño. En la fabricación de LEDs, existen variaciones naturales en la salida. Para asegurar consistencia en los productos finales, los LEDs se prueban y clasifican en diferentes "bins" basados en parámetros específicos.

Para el LTS-6980HR, el criterio principal de clasificación es la intensidad luminosa (Iv). Al diseñar una aplicación que utilice dos o más de estos displays juntos (por ejemplo, un contador de múltiples dígitos), esaltamente recomendable seleccionar displays del mismo bin de intensidad. Usar displays de bins diferentes puede resultar en diferencias notables en el brillo entre dígitos, llevando a una apariencia desigual y poco profesional. Los diseñadores deben consultar con su proveedor para especificar los requisitos de bin en sus pedidos para evitar este problema de "brillo desigual", como se advierte en las notas de aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas de rendimiento típicas para tal dispositivo incluirían:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Esta curva no lineal muestra la relación entre el voltaje aplicado a través del LED y la corriente resultante. Es esencial para seleccionar el valor apropiado de la resistencia limitadora de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Esto muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de activación. Generalmente es lineal en un rango pero se satura a corrientes altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Destaca la importancia de la gestión térmica, especialmente cuando se opera a altas corrientes o en ambientes cálidos.
• Distribución Espectral de Potencia:Una gráfica que muestra la potencia óptica relativa emitida a través del espectro de longitudes de onda, centrada alrededor de las longitudes de onda dominante y pico.

Estas curvas permiten a los diseñadores predecir el rendimiento en condiciones no estándar (diferentes corrientes, temperaturas) y optimizar su diseño para eficiencia y longevidad.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete y Tolerancias

El display tiene una huella física definida. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros.
• La tolerancia general es de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm.
• Existen controles de calidad específicos para la cara del display: material extraño en un segmento debe ser ≤10 mils, contaminación de tinta en la superficie ≤20 mils, y burbujas dentro de un segmento ≤10 mils.
• La flexión del reflector debe ser ≤ 1% de su longitud.
• Se recomienda un diámetro de orificio de placa de circuito impreso (PCB) de 1.0 mm para los pines.

5.2 Configuración de Pines y Diagrama de Circuito

El dispositivo tiene una configuración estándar de 10 pines en una sola fila. El diagrama de circuito interno muestra una arquitectura de cátodo común. La asignación de pines es la siguiente:

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

Ambos pines de cátodo común (3 y 8) están conectados internamente. Conectar cualquiera o ambos a tierra habilitará el display.

6. Directrices de Soldadura, Ensamblaje y Almacenamiento

6.1 Soldadura y Ensamblaje

Se especifica la condición máxima de reflujo de soldadura. Durante el ensamblaje:

• Evite usar herramientas o métodos inadecuados que apliquen fuerza anormal al cuerpo del display, ya que esto puede causar daño físico.
• Si se aplica una película decorativa o superposición a la superficie del display usando adhesivo sensible a la presión, no se recomienda dejar que este lado de la película esté en contacto estrecho con el panel frontal o la cubierta. Una fuerza externa podría causar que la película se desplace de su posición original.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es esencial para prevenir degradación, particularmente la oxidación de los pines.

• Almacenamiento Estándar (en empaque original):Temperatura: 5°C a 30°C. Humedad: Por debajo del 60% HR.
• Si no se cumplen estas condiciones, puede ocurrir oxidación de los pines, requiriendo un replateado antes de su uso. Se desaconseja el almacenamiento a largo plazo de grandes inventarios.
• Si la bolsa barrera de humedad se abre por más de 6 meses, se recomienda hornear los dispositivos a 60°C durante 48 horas y completar el ensamblaje dentro de una semana.

7. Recomendaciones de Aplicación y Consideraciones de Diseño

El LTS-6980HR está destinado para equipos electrónicos ordinarios en aplicaciones de oficina, comunicaciones y domésticas. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde una falla podría poner en peligro la seguridad (aviación, médica, etc.), se recomienda una consulta específica.

7.1 Mejores Prácticas de Diseño de Circuito

• Adherirse a las Especificaciones Máximas Absolutas:El diseño del circuito debe respetar estrictamente los límites de corriente, potencia y temperatura.
• Prevenir la Sobreactivación (Over-Driving):El exceso de corriente o una alta temperatura de operación causarán una degradación severa de la salida de luz o una falla prematura.
• Proteger contra Voltaje Inverso y Transitorios:El circuito de activación debe incluir protección (por ejemplo, diodos) para prevenir daños por voltajes inversos o picos de voltaje durante el encendido/apagado.
• Usar Activación por Corriente Constante:Este es el método recomendado para asegurar una intensidad luminosa y color consistentes, independientemente de las variaciones en el voltaje directo.
• Considerar el Rango del Voltaje Directo:El circuito debe diseñarse para entregar la corriente de activación prevista incluso cuando el VF del LED esté en su valor máximo especificado (2.6V típico + tolerancia).
• Reducción Térmica (Derating):La corriente de operación elegida debe ser segura para la temperatura ambiente máxima esperada, considerando el factor de reducción de corriente de 0.33 mA/°C.
• Evitar Polarización Inversa:Incluso pequeñas polarizaciones inversas pueden causar migración de metales dentro del chip LED, aumentando la corriente de fuga o causando un cortocircuito.
• Gestionar las Condiciones Ambientales:Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes de alta humedad para prevenir la formación de condensación en el display.

7.2 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es muy adecuado para una amplia gama de aplicaciones que requieren indicación numérica clara y confiable, incluyendo pero no limitado a:

• Equipos de prueba y medición (multímetros, contadores de frecuencia)
• Paneles de control industrial y temporizadores de procesos
• Electrodomésticos (microondas, hornos, equipos de audio)
• Terminales punto de venta y calculadoras
• Instrumentos y displays para el mercado de accesorios automotrices

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no se proporciona una comparación directa con partes específicas de la competencia en la hoja de datos, las especificaciones del LTS-6980HR lo posicionan de manera competitiva. Sus diferenciadores clave probablemente incluyen:

• Tecnología de Material:El uso de ambas tecnologías de chip GaP y AlInGaP puede ofrecer un equilibrio de rendimiento, potencialmente proporcionando buena eficiencia y un punto de color rojo deseable.
• Alto Brillo y Contraste:El rango de intensidad luminosa especificado (hasta 2400 µcd @10mA) y el diseño rojo sobre rojo están dirigidos a aplicaciones que requieren una excelente visibilidad.
• Construcción Robusta y Especificaciones:Las especificaciones detalladas para potencia, reducción de corriente y tolerancia ambiental sugieren un diseño enfocado en la fiabilidad.
• Guía de Aplicación Integral:La inclusión de advertencias detalladas y directrices de almacenamiento ayuda a los diseñadores a implementar el dispositivo correctamente, reduciendo potencialmente las fallas en campo.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda Pico (635nm) y la Longitud de Onda Dominante (623nm)?

R1: La longitud de onda pico es donde la potencia óptica es físicamente más alta. La longitud de onda dominante es un valor calculado basado en la percepción del color humano (estándar CIE) que mejor representa el color que vemos. Es común que difieran ligeramente.

P2: ¿Puedo activar este display directamente con un pin de microcontrolador de 5V?

R2: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada ánodo de segmento. El valor depende de su voltaje de suministro (por ejemplo, 5V), el voltaje directo del LED (~2.0-2.6V) y su corriente directa deseada (por ejemplo, 10-20mA). Por ejemplo, a 5V, Vf de 2.3V y 15mA: R = (5V - 2.3V) / 0.015A ≈ 180 Ω.

P3: ¿Por qué hay dos pines de cátodo común (3 y 8)?

R3: Están conectados internamente. Este diseño permite un enrutamiento de PCB más flexible o puede usarse para dividir la corriente de tierra si se activan todos los segmentos a la vez con alta corriente, mejorando potencialmente el rendimiento.

P4: ¿Qué significa "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa ≤ 2:1"?

R4: Significa que dentro de un solo dispositivo, el segmento más brillante no será más del doble de brillante que el segmento más tenue cuando se activan bajo las mismas condiciones. Esto asegura uniformidad.

P5: ¿Qué tan crítica es la especificación de humedad de almacenamiento?

R5: Muy crítica para el almacenamiento a largo plazo. La exposición a alta humedad puede provocar la oxidación de los pines estañados, resultando en una mala soldabilidad. Seguir las recomendaciones de almacenamiento y horneado es esencial para un ensamblaje confiable.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un Display de Voltímetro de 4 Dígitos.

Un diseñador está creando un voltímetro digital de banco. Selecciona cuatro displays LTS-6980HR. Los pasos clave de diseño basados en esta hoja de datos incluirían:

1. Método de Activación:Para minimizar los pines de E/S del microcontrolador, eligen multiplexación. Conectan todos los ánodos de segmento correspondientes (A, B, C...) de los cuatro displays juntos. Los pines de cátodo común de cada display se conectan a un transistor separado controlado por el MCU.
2. Cálculo de Corriente:Para una buena visibilidad, apuntan a 15mA por segmento. Usando el Vf máximo de 2.6V y un suministro de 5V, calculan la resistencia limitadora de corriente en el peor caso: R_min = (5V - 2.6V) / 0.015A ≈ 160 Ω. Eligen una resistencia estándar de 150 Ω, sabiendo que la corriente real variará ligeramente con Vf.
3. Verificación de Corriente Pico:En un diseño multiplexado, cada dígito solo está encendido 1/4 del tiempo (ciclo de trabajo del 25%). Para lograr unacorriente promediode 15mA, lacorriente picodurante su tiempo de ENCENDIDO debe ser 15mA / 0.25 = 60mA. Deben verificar que este pulso de 60mA esté dentro de la especificación de corriente pico de 100mA y que el ciclo de trabajo sea ≤10% si se acerca a 100mA.
4. Consideración Térmica:Se espera que la carcasa alcance un máximo de 50°C. La corriente continua reducida por segmento es: 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 16.75 mA. Su corriente de diseño de 15mA (promedio) es segura.
5. Adquisición (Procura):Especifican a su proveedor que los cuatro displays deben ser del mismo bin de intensidad luminosa para asegurar un brillo uniforme en toda la lectura.
6. Diseño de PCB:Usan los orificios recomendados de 1.0mm para los pines y aseguran que el diseño no ejerza estrés mecánico en el cuerpo del display.

11. Principio de Operación

El LTS-6980HR opera bajo el principio fundamental de la electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica un voltaje directo suficiente a través de la unión p-n de un chip LED (excediendo su voltaje de banda prohibida), los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). El color específico (longitud de onda) de la luz emitida está determinado por la energía de la banda prohibida del material semiconductor. En este dispositivo, se utilizan materiales GaP y AlInGaP para producir luz roja. Los siete segmentos son LEDs individuales dispuestos en un patrón de figura de ocho. Aplicando corriente selectivamente a diferentes combinaciones de estos segmentos, se pueden formar los números 0-9 y algunas letras.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

El LTS-6980HR representa una tecnología de display segmentado madura y confiable. En el contexto más amplio de las tendencias de tecnología de visualización:

• Ventaja de Estado Sólido:Los displays LED continúan manteniendo ventajas en entornos que requieren robustez, operación en un amplio rango de temperaturas y larga vida, en comparación con LCDs o VFDs.
• Evolución de Materiales:El uso de AlInGaP representa un avance sobre los LEDs más antiguos de GaAsP, ofreciendo mayor eficiencia y mejor estabilidad de color.
• Nicho de Mercado:Mientras que las pantallas OLED de matriz de puntos y LCDs ofrecen mayor flexibilidad para gráficos y alfanuméricos, los displays LED de 7 segmentos siguen siendo la opción óptima para lecturas numéricas dedicadas debido a su simplicidad, alto brillo, bajo costo y excelente legibilidad bajo luz solar directa o en condiciones oscuras.
• Tendencias de Integración:Existe una tendencia hacia versiones de montaje superficial (SMD) de tales displays para ensamblaje automatizado. El diseño de agujero pasante del LTS-6980HR es adecuado para aplicaciones donde el ensamblaje o reparación manual es común, o donde se necesita un manejo de potencia más alto.
• Integración de Controladores (Drivers):Los diseños modernos a menudo combinan displays discretos como este con circuitos integrados controladores de LED dedicados que manejan la multiplexación, regulación de corriente e interfaz, simplificando el diseño de software y hardware del microcontrolador.