Hoja de Datos del Display LED LTS-10304JD - Altura de Dígito 1.0 Pulgadas - Rojo Hiperintenso 650nm - Corriente Directa 24mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-10304JD es un display LED de un dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren una lectura numérica clara con bajo consumo de energía. Su función principal es proporcionar un indicador numérico altamente visible y fiable. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de chips LED HYPER ROJO de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), que ofrecen un alto brillo y eficiencia. Esta tecnología, cultivada sobre un sustrato de GaAs, es conocida por su rendimiento superior en el espectro rojo. El display presenta una cara negra con segmentos blancos, creando un aspecto de alto contraste que mejora la legibilidad. Está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS, lo que lo hace adecuado para diseños electrónicos modernos con consideraciones medioambientales.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad de este display. Con una corriente de prueba estándar de 1mA por segmento, la intensidad luminosa promedio (Iv) varía desde un mínimo de 410 µcd hasta un valor típico de 2200 µcd. Este alto brillo es alcanzable con corrientes de excitación muy bajas, una característica clave. La longitud de onda dominante (λd) es típicamente de 639 nm, con una longitud de onda de emisión pico (λp) de 650 nm, situándolo firmemente en la región del rojo hiperintenso del espectro visible. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es de 20 nm, lo que indica una emisión de color relativamente pura. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos se especifica con una relación máxima de 2:1, garantizando una apariencia uniforme en todo el dígito cuando se excita en condiciones idénticas.

2.2 Especificaciones Eléctricas y Térmicas

Los parámetros eléctricos definen los límites y condiciones de funcionamiento. La corriente directa continua absoluta máxima por segmento es de 24 mA a 25°C, con un factor de reducción de 0.28 mA/°C a medida que aumenta la temperatura. Se permite una corriente directa pico de 90 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). La tensión directa (Vf) por segmento oscila típicamente entre 4.2V y un máximo de 5.2V con una corriente de excitación de 20mA. La tensión inversa máxima nominal es de 10V. La disipación de potencia por segmento está nominalmente en 134 mW. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento de -35°C a +105°C, lo que indica robustez para diversos entornos. La soldadura debe realizarse a una temperatura máxima de 260°C durante no más de 3 segundos a una distancia de 1.6mm por debajo del plano de asiento.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

3.1 Dimensiones Físicas y Dibujo

El dispositivo tiene una altura de dígito de 1.0 pulgada (25.4 mm). Las dimensiones del paquete se proporcionan en la hoja de datos con todas las medidas en milímetros. Las tolerancias estándar son de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Una nota específica indica una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de +0.4 mm, lo cual es importante para el diseño de PCB y la planificación del montaje. El dibujo suele mostrar la longitud, anchura y altura total del paquete, las dimensiones de los segmentos del dígito, y el espaciado y diámetro precisos de los 14 pines.

3.2 Configuración de Pines e Identificación de Polaridad

El LTS-10304JD es un display de cátodo común. Cuenta con 14 pines, no todos activos. La conexión de pines es la siguiente: Pin 1 (Ánodo E), Pin 2 (Ánodo D), Pin 3 (Sin Pin), Pin 4 (Cátodo Común), Pin 5 (Ánodo C), Pin 6 (Ánodo D.P. - Punto Decimal), Pin 7 (Sin Pin), Pin 8 (Ánodo B), Pin 9 (Ánodo A), Pin 10 (Sin Pin), Pin 11 (Cátodo Común), Pin 12 (Ánodo F), Pin 13 (Sin Pin), Pin 14 (Ánodo G). La presencia de dos pines de cátodo común (4 y 11) permite un diseño de circuito flexible. El punto decimal se encuentra en el lado derecho del dígito.

3.3 Diagrama de Circuito Interno

El diagrama de circuito interno muestra la conexión eléctrica de los siete segmentos (A a G) y el punto decimal (DP). Todos los ánodos de los segmentos están aislados entre sí, mientras que sus cátodos están conectados juntos a los pines de cátodo común. Esta configuración es estándar para un display multiplexable de cátodo común, donde los segmentos individuales se encienden aplicando una tensión positiva a sus respectivos pines de ánodo mientras se drena corriente a través del cátodo común.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas y ópticas. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para un dispositivo de este tipo incluirían típicamente:Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V): Este gráfico mostraría cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación, demostrando la alta eficiencia a corrientes bajas (ej., 1mA).Tensión Directa vs. Corriente Directa: Ilustra la característica IV del diodo, importante para diseñar el circuito limitador de corriente.Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Muestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es crítico para comprender las necesidades de gestión térmica.Distribución Espectral: Una gráfica de intensidad relativa frente a longitud de onda, centrada alrededor de 650 nm con el ancho medio especificado de 20 nm.

5. Directrices de Soldadura y Montaje

El montaje debe adherirse a los límites térmicos especificados para evitar daños. La temperatura máxima de soldadura permitida es de 260°C, y el componente debe estar sometido a esta temperatura durante un máximo de 3 segundos. Esta medición se toma a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del paquete. Estos parámetros son compatibles con los perfiles estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Es crucial asegurar que el diseño de las almohadillas de la PCB coincida con la huella recomendada para lograr uniones de soldadura fiables sin causar tensión mecánica en los pines del paquete LED.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para dispositivos electrónicos alimentados por batería o de baja potencia donde se requiere una indicación numérica clara. Las aplicaciones comunes incluyen instrumentación portátil, electrónica de consumo (relojes, temporizadores, básculas), paneles de control industrial, dispositivos médicos y pantallas de tablero de automóviles (para funciones secundarias). Su funcionamiento de baja corriente prolonga significativamente la vida útil de la batería.

6.2 Diseño de Circuito y Métodos de Excitación

Para aprovechar la capacidad de baja corriente, los diseñadores pueden usar resistencias limitadoras de corriente simples o drivers de corriente constante. Para multiplexar múltiples dígitos (aunque esta es una unidad de un solo dígito, el principio se aplica a sistemas multi-dígito que usan displays similares), una configuración de cátodo común se excita fácilmente drenando corriente a través de un transistor o un CI driver dedicado en el lado del cátodo mientras se habilitan secuencialmente los ánodos de los segmentos. La tensión directa típica de 4.2-5.2V a 20mA significa que el display a menudo requiere una tensión de alimentación superior a 5V para una excitación directa con resistencias; puede ser necesario un convertidor elevador o un driver LED dedicado en sistemas de 3.3V o 5V para alcanzar el brillo completo. A la corriente baja recomendada de 1mA por segmento, la caída de tensión será menor, permitiendo potencialmente el funcionamiento desde una línea de 5V.

6.3 Notas de Diseño Térmico y Óptico

Aunque el dispositivo tiene un amplio rango de temperatura de funcionamiento, mantener una temperatura de unión más baja preservará la salida luminosa y la fiabilidad a largo plazo. Un espaciado adecuado en la PCB y, si es necesario, vías térmicas pueden ayudar. La alta relación de contraste (cara negra, segmentos blancos) está optimizada para la visualización directa. Para la mejor legibilidad en luz ambiente brillante, asegúrese de que el display no sea superado por fuentes de luz externas; un bisel empotrado o un filtro pueden ser beneficiosos.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTS-10304JD radica en sutecnología AlInGaP Rojo Hiperintensocombinada confuncionamiento de baja corriente. En comparación con los LED más antiguos de GaAsP o rojo estándar de GaP, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante con la misma corriente o un brillo equivalente con una corriente mucho menor. En comparación con otros displays de baja corriente, su especificación para funcionar hasta 1mA por segmento con intensidad coincidente es una ventaja clave para diseños de ultra bajo consumo. La construcción sin plomo y conforme a RoHS lo alinea con los estándares de fabricación modernos, a diferencia de algunos componentes heredados.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R: No directamente para el brillo completo. A 20mA, la tensión directa (4.2-5.2V) está muy cerca o excede los 5V, dejando poca caída de tensión para una resistencia limitadora. Necesitaría un circuito driver. Sin embargo, a 1mA, la tensión directa es más baja, haciéndolo más factible, aunque aún se recomienda un CI driver para el control y la multiplexación.

P: ¿Cuál es el propósito de los dos pines de cátodo común?

R: Están conectados internamente. Proporcionar dos pines ayuda a distribuir la corriente, reduce la densidad de corriente en un solo pin/traza de PCB y ofrece flexibilidad de diseño. Puede usar uno o ambos, pero conectar ambos es generalmente una buena práctica.

P: ¿Cómo se \"categoriza\" la intensidad luminosa?

R: La hoja de datos indica que las piezas están categorizadas (clasificadas) por intensidad luminosa. Esto significa que durante la fabricación, las unidades se prueban y clasifican en diferentes grupos de intensidad. La hoja de datos proporciona el rango mínimo/típico (410-2200 µcd @1mA). Para una coincidencia precisa en aplicaciones críticas, consulte con el fabricante los códigos de clasificación específicos.

P: ¿Qué significa que \"los segmentos están emparejados\"?

R: Significa que las características eléctricas y ópticas (como la tensión directa y la intensidad luminosa) están estrechamente emparejadas de un segmento a otro dentro del mismo dispositivo. Esto garantiza un brillo uniforme cuando todos los segmentos se excitan con la misma corriente, lo cual no siempre está garantizado en displays de menor calidad.

9. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un registrador de datos ambientales de baja potencia que muestre la temperatura en una lectura de 4 dígitos. Usando cuatro displays LTS-10304JD, un diseñador crearía un circuito de multiplexación. Un microcontrolador de baja potencia activaría secuencialmente el cátodo común de cada dígito a través de un pequeño transistor NPN mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito a un conjunto de pines de E/S (posiblemente a través de un registro de desplazamiento o un expansor de puerto para ahorrar pines). Al establecer la corriente de excitación de segmentos en 2-3mA (muy por debajo del máximo), se logra una excelente legibilidad mientras se minimiza el consumo total de energía del sistema. La alta relación de contraste garantiza que el display sea legible tanto en condiciones interiores como exteriores con sombra. El amplio rango de temperatura del display coincide con la especificación operativa del registrador.

10. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de múltiples diodos emisores de luz dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada una de las siete barras (segmentos A-G) y el punto decimal (DP) es un LED individual. En una configuración de cátodo común como el LTS-10304JD, los cátodos de todos estos LED internos están conectados juntos a uno o más pines comunes. Para iluminar un segmento específico, se debe aplicar una tensión positiva a su pin de ánodo dedicado mientras el cátodo común se conecta a tierra (o a una tensión más baja), completando el circuito y permitiendo que fluya la corriente. Al controlar qué combinación de segmentos se enciende, se pueden formar los números del 0 al 9 y algunas letras. El sistema de material AlInGaP emite luz cuando los electrones y los huecos se recombinan en la región activa bajo polarización directa, siendo la composición específica de la aleación la que determina la longitud de onda del color rojo.

11. Tendencias y Contexto Tecnológico

El desarrollo de la tecnología LED de AlInGaP en la década de 1990 fue un gran avance para los LED rojos, naranjas y amarillos de alto brillo. En gran medida, reemplazó a las tecnologías menos eficientes de GaAsP y GaP en aplicaciones que requieren alta visibilidad. La tendencia en componentes de display continúa hacia una mayor eficiencia (más luz por vatio), menores tensiones de funcionamiento e integración. Si bien los displays discretos de siete segmentos siguen siendo vitales para muchas aplicaciones, existe una tendencia paralela hacia displays de matriz de puntos integrados y OLED para gráficos más complejos. Sin embargo, para lecturas numéricas simples, de alta fiabilidad, bajo consumo y alto brillo, los displays de siete segmentos basados en AlInGaP como el LTS-10304JD continúan siendo una solución preferida y rentable, especialmente en contextos industriales y automotrices donde la robustez y la larga vida útil son primordiales.