Hoja de Datos del Display LED LTC-4627JR - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Rojo Super - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-4627JR es un módulo de display LED alfanumérico de siete segmentos y cuatro dígitos. Su función principal es proporcionar una lectura numérica y de caracteres limitados clara y brillante en diversos dispositivos electrónicos. La tecnología central utiliza material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una emisión de luz rojo super. Este sistema de material, crecido sobre un sustrato de GaAs no transparente, es conocido por su alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro rojo. El dispositivo presenta una cara gris con marcas de segmentos blancas, mejorando el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está diseñado como un tipo de ánodo común multiplexado, una configuración estándar para displays de múltiples dígitos que minimiza los pines de control necesarios.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Compacto y Legible:Cuenta con una altura de dígito de 0.4 pulgadas (10.0 mm), ofreciendo un buen equilibrio entre tamaño y visibilidad.
• Rendimiento Óptico Superior:Ofrece alto brillo y alto contraste, asegurando una apariencia clara de los caracteres. Los segmentos uniformes y continuos proporcionan una apariencia cohesiva.
• Eficiencia Energética:Tiene un bajo requerimiento de potencia, haciéndolo adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético.
• Ángulo de Visión Excelente:Ofrece un amplio ángulo de visión, permitiendo leer la pantalla desde varias posiciones.
• Alta Fiabilidad:Se beneficia de la fiabilidad del estado sólido, sin partes móviles o filamentos que se desgasten.
• Garantía de Calidad:Los dispositivos están categorizados por intensidad luminosa, asegurando niveles de brillo consistentes dentro de los lotes especificados.
• Cumplimiento Ambiental:El paquete está libre de plomo, fabricado de acuerdo con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTC-4627JR denota específicamente un display rojo super, de ánodo común multiplexado, con un punto decimal a la derecha. Esta convención de nomenclatura ayuda a identificar con precisión la configuración eléctrica y las características ópticas del dispositivo.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y fallo.
• Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA máximo, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto es para multiplexado o pruebas breves.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Este límite se reduce linealmente en 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 50°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• 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 de la unidad no debe exceder su límite máximo durante el ensamblaje.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Típicas a 25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento garantizados bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):200-650 µcd a una corriente directa (I_F) de 1 mA. Este amplio rango indica que el dispositivo está clasificado (binned) por intensidad.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):639 nm (típico) a I_F=20mA, ubicándolo en la región del rojo super.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típico), definiendo la pureza espectral.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típico) con una tolerancia de ±1 nm.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.0V a 2.6V a I_F=20mA, con una tolerancia de ±0.1V. Este es un parámetro crítico para el diseño del controlador.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA máximo a una tensión inversa (V_R) de 5V. Nota: Esta es una condición de prueba; está prohibida la operación continua con polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 máximo a I_F=10mA. Esto especifica la variación de brillo máxima permitida entre segmentos.
• Diafonía (Cross Talk):≤ 2.5%, lo que significa una iluminación no deseada mínima de segmentos adyacentes.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el producto está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de clasificación (binning) donde las pantallas se ordenan según su salida de luz medida con una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 10mA). Los diseñadores pueden seleccionar dispositivos del mismo lote de intensidad (ej., 400-500 µcd) para garantizar un brillo uniforme en múltiples displays dentro de un ensamblaje, evitando los "problemas de tonalidad desigual" mencionados en las precauciones. Aunque no se detalla explícitamente para longitud de onda/color o tensión directa en este documento, dicha categorización es común en la fabricación de LEDs para garantizar un rendimiento consistente.

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 un dispositivo de este tipo incluirían típicamente:

• Curva I-V (Corriente vs. Tensión):Muestra la relación exponencial, destacando la tensión directa típica (V_F) alrededor de 2.0-2.6V.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_Vvs. I_F):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, hasta los límites máximos especificados. Ayuda a los diseñadores a elegir un punto de operación para el brillo y eficiencia deseados.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, enfatizando la necesidad de gestión térmica en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, centrado alrededor de 639 nm (pico) y 631 nm (dominante), con el ancho medio especificado de 20 nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El display tiene una huella estándar de paquete dual en línea (DIP). Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (mm).
• Las tolerancias generales son ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es ±0.4 mm.
• Límites de control de calidad para imperfecciones: material extraño en el segmento ≤10 mils, contaminación de tinta ≤20 mils, burbujas en el segmento ≤10 mils.
• La flexión del reflector está limitada a ≤1% de su longitud.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El dispositivo es de tipoánodo común. Esto significa que los ánodos de los LEDs para cada dígito están conectados internamente. La asignación de pines es la siguiente:

• Pines 1, 2, 6, 8: Ánodos comunes para el Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3 y Dígito 4, respectivamente.
• Pin 4: Ánodo común para los segmentos de los dos puntos del lado izquierdo (L1, L2, L3).
• Los cátodos (terminales negativos) para segmentos individuales (A, B, C, D, E, F, G, DP, L1, L2, L3) se distribuyen entre los pines 3, 5, 7, 11, 13, 14, 15, 16.
• Los pines 9, 10, 12 están marcados como "Sin Conexión" o "Sin Pin".

Diagrama de Circuito Interno:El esquema muestra el arreglo multiplexado. El ánodo de cada dígito es separado, mientras que los cátodos para la misma posición de segmento (ej., todos los segmentos 'A') están conectados entre sí. Para iluminar un segmento específico en un dígito específico, su pin de ánodo de dígito correspondiente debe ser activado a nivel alto (tensión positiva), y el pin de cátodo de segmento correspondiente debe ser activado a nivel bajo (tierra o sumidero de corriente). Este multiplexado se realiza rápidamente para crear la ilusión de que todos los dígitos están encendidos simultáneamente.

6. Directrices de Soldadura, Ensamblaje y Almacenamiento

6.1 Soldadura

Los límites absolutos máximos especifican un perfil de soldadura por ola: 260°C durante 3 segundos con el baño de soldadura a 1/16" por debajo del plano de asiento. Para soldadura por reflujo, se debe usar un perfil estándar libre de plomo con una temperatura pico que no exceda el límite máximo de temperatura del dispositivo. Se debe tener cuidado para evitar estrés mecánico en el cuerpo del display durante el ensamblaje.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es crucial para prevenir la oxidación de los pines y la degradación del rendimiento.

• Para Displays LED (como el LTC-4627JR):Almacenar en el embalaje original. Condiciones recomendadas: Temperatura 5°C a 30°C, Humedad inferior al 60% HR. Si se almacena fuera de estas condiciones o si la bolsa barrera de humedad ha estado abierta por más de 6 meses, se recomienda secar los dispositivos a 60°C durante 48 horas y usarlos dentro de una semana.
• Principio General:Evitar el almacenamiento a largo plazo de grandes inventarios. Consumir el stock con prontitud para garantizar frescura y prevenir la oxidación de los terminales estañados.

7. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Precauciones Críticas de Aplicación

• Uso Previsto:Para equipos electrónicos ordinarios (oficina, comunicaciones, domésticos). No recomendado para aplicaciones críticas para la seguridad (aviación, médicas, control de transporte) sin consulta y aprobación previa, ya que un fallo podría poner en peligro vidas o la salud.
• Diseño del Controlador:
  • Conducción de Corriente Constante:Altamente recomendada sobre la tensión constante para garantizar un brillo uniforme y proteger los LEDs de la fuga térmica (thermal runaway).
  • Rango de Tensión:El circuito controlador debe acomodar el rango completo de V_F(2.0V-2.6V) para entregar la corriente prevista a todos los dispositivos.
  • Protección contra Inversa y Transitorios:El circuito debe proteger contra tensiones inversas y picos de tensión durante el encendido/apagado para prevenir daños por migración metálica y aumento de la corriente de fuga.
  • Reducción de Corriente (Derating):Elegir la corriente de operación después de considerar la temperatura ambiente máxima, usando el factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de 25°C.
• Ambiental:Evitar cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación en la pantalla.
• Mecánico:Si se usa una película o superposición gráfica en el panel frontal, evitar que presione directamente contra la superficie del display, ya que podría desplazarse. Si la aplicación implica pruebas de caída/vibración, compartir las condiciones de prueba con antelación para su evaluación.
• Coincidencia para Unidades con Múltiples Displays:Al ensamblar dos o más displays en una unidad, usar dispositivos del mismo lote de intensidad luminosa para garantizar una apariencia uniforme.

7.2 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTC-4627JR es muy adecuado para aplicaciones que requieren una lectura numérica clara y de tamaño medio, tales como:

• Equipos de prueba y medición (multímetros, fuentes de alimentación).
• Paneles de control industrial y temporizadores.
• Electrodomésticos (microondas, hornos, equipos de audio).
• Terminales punto de venta y pantallas de información básica.
• Proyectos de aficionados y prototipos.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos estándar de GaAsP o GaP, los chips LED rojo super AlInGaP en el LTC-4627JR ofrecen un brillo y eficiencia significativamente mayores. En comparación con algunas pantallas modernas iluminadas en blanco o con iluminación lateral, proporciona una saturación de color y ángulo de visión superiores para indicaciones en rojo puro. Su tamaño de dígito de 0.4 pulgadas ocupa un nicho entre displays más pequeños y difíciles de leer, y otros más grandes y con mayor consumo de energía. El diseño de ánodo común multiplexado es un estándar rentable y eficiente en pines para displays de múltiples dígitos, aunque requiere un circuito integrado controlador más complejo que los tipos de conducción estática.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Qué circuito integrado controlador debo usar para el LTC-4627JR?

R: Necesitas un controlador multiplexado capaz de suministrar corriente a los pines de ánodo común y absorber corriente desde los pines de cátodo de segmento. Opciones comunes son circuitos integrados dedicados para LEDs como la serie MAX7219 o TM16xx, o un microcontrolador con suficientes pines de E/S y capacidad de corriente, usando transistores externos si es necesario.

P2: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente?

R: Usa la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Usa la V_Fmáxima de la hoja de datos (2.6V) en tu cálculo para asegurar que la corriente nunca exceda tu I_Felegida, incluso con variaciones del dispositivo. Para una alimentación de 5V y una I_Fdeseada de 10 mA: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. Coloca siempre las resistencias en el lado del cátodo (sumidero) en un circuito multiplexado.

P3: ¿Puedo usarlo en exteriores?

R: El rango de temperatura de operación (-35°C a +85°C) permite su uso en muchos entornos exteriores. Sin embargo, considera la legibilidad bajo luz solar (el alto contraste ayuda), la posible condensación (evitar cambios rápidos de temperatura), y sellar el display detrás de una ventana protectora para evitar la entrada de humedad y suciedad, ya que el dispositivo en sí no es resistente al agua.

P4: ¿Por qué se recomienda la conducción de corriente constante?

R: La tensión directa (V_F) de un LED varía con la temperatura y de un dispositivo a otro. Una fuente de tensión constante con una resistencia en serie proporciona una corriente aproximadamente constante, pero puede variar. Una verdadera fuente de corriente constante asegura que el LED siempre reciba exactamente la corriente diseñada, lo que conduce a un brillo consistente y una mayor vida útil, especialmente importante en el rango de -35°C a +85°C.

10. Caso de Estudio de Diseño

Escenario: Diseñando un contador/temporizador simple de 4 dígitos.

Un diseñador selecciona el LTC-4627JR por su legibilidad e interfaz estándar. Utiliza un microcontrolador con un temporizador incorporado y suficientes E/S. Cuatro pines de E/S se configuran como salidas para activar los ánodos de los dígitos (pines 1,2,6,8) a través de pequeños transistores NPN (ej., 2N3904) para suministrar la corriente requerida. Otros siete pines de E/S (más uno para el punto decimal) se configuran como salidas de drenador abierto y se conectan directamente a los cátodos de segmento (A-G, DP), cada uno con una resistencia en serie de 220Ω a tierra para establecer la corriente de segmento en ~10-12mA desde una fuente de 5V. El firmware implementa una rutina de multiplexado, encendiendo un ánodo de dígito a la vez mientras activa los cátodos de segmento apropiados para ese dígito, ciclando rápidamente por los cuatro dígitos (>60Hz). La cara gris/segmentos blancos proporcionan un excelente contraste detrás de una ventana de acrílico tintada oscura en el panel frontal del producto.

11. Principio de Funcionamiento

El LTC-4627JR funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión P-N semiconductor. Cuando se aplica una tensión de polarización directa que excede la tensión de encendido del diodo (≈2.0V), los electrones de la capa de AlInGaP tipo N se recombinan con los huecos de la capa tipo P. Este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo super a ~631-639 nm. El sustrato de GaAs no transparente ayuda a reflejar la luz hacia arriba, mejorando la eficiencia general de salida de luz. El patrón de siete segmentos se crea colocando chips LED individuales o arreglos de chips bajo cada área de segmento y conectándolos a través de la matriz de multiplexado interna.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays discretos de siete segmentos como el LTC-4627JR siguen siendo vitales para aplicaciones específicas debido a su simplicidad, alto brillo y amplio ángulo de visión, la tendencia más amplia es hacia displays de matriz de puntos integrados (tanto LED como OLED) y pantallas LCD TFT. Estos ofrecen mayor flexibilidad para mostrar caracteres, gráficos y animaciones. Sin embargo, para aplicaciones donde solo se requieren números, algunas letras y una claridad/fiabilidad extrema, la tecnología de siete segmentos continúa evolucionando. Las tendencias incluyen materiales aún más eficientes, tensiones de operación más bajas, paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) para ensamblaje automatizado, y displays con controladores integrados e interfaces de comunicación (como I2C o SPI) para simplificar aún más el diseño del sistema y reducir el número de pines del microcontrolador.