Hoja de Datos del Display LED LTC-4727JR - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Rojo Súper - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-4727JR es un módulo de display LED de siete segmentos y cuatro dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y de alta visibilidad. Con una altura de dígito de 0.4 pulgadas (10.0 mm), ofrece una excelente legibilidad a distancia. El dispositivo utiliza tecnología de semiconductores avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una salida de color rojo súper. Este sistema de material, cultivado sobre un sustrato de GaAs no transparente, es conocido por su alta eficiencia y estabilidad. El display presenta una cara gris y segmentos blancos, que trabajan en conjunto para proporcionar un alto contraste, mejorando la legibilidad de los caracteres bajo diversas condiciones de iluminación. Sus mercados objetivo principales incluyen paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, sistemas punto de venta (POS) y otros dispositivos electrónicos donde una indicación numérica brillante y confiable es crítica.

1.1 Características Principales

• Altura de Dígito de 0.4 Pulgadas (10.0mm):Proporciona caracteres grandes y fácilmente legibles.
• Segmentos Continuos y Uniformes:Garantiza una apariencia visual consistente y profesional sin huecos o irregularidades en los segmentos encendidos.
• Bajo Requerimiento de Potencia:Diseño eficiente adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético.
• Excelente Apariencia de Caracteres:El alto contraste entre la cara gris y los segmentos blancos proporciona números nítidos y bien definidos.
• Alto Brillo y Alto Contraste:Los chips AlInGaP producen una intensa luz rojo súper, visible incluso en entornos muy iluminados.
• Amplio Ángulo de Visión:Permite leer el display claramente desde una amplia gama de posiciones.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Los LEDs ofrecen 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 (binned) para niveles de brillo consistentes, facilitando aplicaciones con múltiples displays.
• Paquete Libre de Plomo (Cumple con RoHS):Fabricado de acuerdo con las regulaciones ambientales que restringen sustancias peligrosas.

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTC-4727JR denota específicamente un display de cátodo común multiplexado con LEDs rojo súper AlInGaP y una configuración de punto decimal a la derecha. Esta convención de nomenclatura ayuda a los diseñadores a identificar rápidamente la configuración eléctrica y las características ópticas del componente.

2. Información Mecánica y de Empaquetado

Las dimensiones físicas del LTC-4727JR son críticas para una integración adecuada en los diseños del producto final. El paquete es del tipo de orificio pasante estándar con pines para montaje en una placa de circuito impreso (PCB). Todas las dimensiones principales se proporcionan en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas mecánicas clave incluyen tolerancias para el desplazamiento de la punta del pin, límites de material extraño o contaminación por tinta en la superficie del segmento, y el tamaño máximo permitido de burbujas dentro del área del segmento. Se permite una ligera flexión del reflector de hasta el 1% de su longitud. Para un ajuste mecánico óptimo y soldaduras confiables, se recomienda un diámetro de orificio en la PCB de 0.9 mm para los pines del display.

3. Configuración Eléctrica y Pinout

3.1 Diagrama de Circuito Interno

El LTC-4727JR emplea una arquitectura de cátodo común multiplexada. Esto significa que los cátodos de los LEDs para cada dígito están conectados internamente, mientras que los ánodos para cada segmento (A a G, y DP) se comparten entre los cuatro dígitos. Este diseño reduce significativamente el número de pines de control necesarios de 32 (4 dígitos * 8 segmentos) a solo 12, haciéndolo muy eficiente para la interfaz con microcontroladores.

3.2 Detalles de Conexión de Pines

El paquete dual en línea de 16 pines tiene las siguientes asignaciones:
Pin 1: Cátodo Común para el Dígito 1
Pin 2: Cátodo Común para el Dígito 2
Pin 3: Ánodo para el Segmento D
Pin 4: Cátodo Común para los Segmentos L1, L2, L3 (probablemente para dos puntos u otros indicadores)
Pin 5: Ánodo para el Segmento E
Pin 6: Cátodo Común para el Dígito 3
Pin 7: Ánodo para el Punto Decimal (DP)
Pin 8: Cátodo Común para el Dígito 4
Pin 9: Sin Conexión
Pin 10: Pin Ausente
Pin 11: Ánodo para el Segmento F
Pin 12: Pin Ausente
Pin 13: Ánodo para el Segmento C y L3
Pin 14: Ánodo para el Segmento A y L1
Pin 15: Ánodo para el Segmento G
Pin 16: Ánodo para el Segmento B y L2
Los pines 9, 10 y 12 no están conectados o están ausentes, lo cual es una práctica común en los pinouts de displays para estandarizar el tamaño del paquete.

4. Ratings y Características

4.1 Ratings Máximos Absolutos

Estos ratings definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo.
Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). Este rating es para multiplexación breve de alta corriente.
Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente debe reducirse linealmente en 0.33 mA por cada grado Celsius por encima de 25°C para evitar sobrecalentamiento.
Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C.
Condición de Soldadura:El display puede soportar soldadura por ola o manual donde la soldadura se aplica 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento durante un máximo de 3 segundos a 260°C. La temperatura del cuerpo de la unidad no debe exceder el rating máximo durante el ensamblaje.

4.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos a Ta=25°C, que definen el rendimiento del dispositivo en uso normal.
Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía desde un mínimo de 320 µcd hasta un valor típico de 975 µcd por segmento cuando se maneja con una corriente directa (IF) de 1 mA. Este alto brillo es una característica clave.
Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):639 nm, situando la salida en la región del espectro del rojo súper.
Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm, indicando la pureza espectral de la luz emitida.
Longitud de Onda Dominante (λd):631 nm, con una tolerancia ajustada de ±1 nm, asegurando una salida de color consistente entre unidades.
Voltaje Directo por Chip (VF):Típicamente 2.6V a IF=20 mA, con un rango de 2.0V a 2.6V y una tolerancia de ±0.1V. Este parámetro es crucial para el diseño del circuito de manejo.
Corriente Inversa por Segmento (IR):Máximo de 100 µA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V. Nótese que esta es una condición de prueba; la operación en polarización inversa continua está prohibida.
Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para LEDs dentro de áreas de luz similares. Esto significa que el segmento más brillante en un display no será más del doble de brillante que el más tenue, asegurando uniformidad.
Especificación de Diafonía (Cross Talk):≤ 2.5%, minimizando la iluminación no deseada de segmentos no seleccionados durante la multiplexación.

4.3 Análisis de Curvas de Rendimiento Típicas

Aunque no se proporcionan puntos de datos de curvas específicos en el extracto, las curvas típicas para tal dispositivo incluirían:
Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Muestra la relación exponencial, crítica para determinar el voltaje de manejo requerido para una corriente objetivo. La curva se desplazará con la temperatura.
Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal dentro del rango de operación, antes de que la eficiencia caiga a corrientes muy altas.
Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Los LEDs AlInGaP generalmente exhiben un buen rendimiento a alta temperatura en comparación con otras tecnologías.
Distribución Espectral:Un gráfico que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, centrado alrededor de 639 nm con un ancho medio de 20 nm, confirmando el punto de color rojo súper.

5. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

5.1 Notas Generales de Aplicación

Este display está destinado a equipos electrónicos comerciales e industriales estándar. Para aplicaciones con requisitos de fiabilidad excepcionales o donde una falla podría poner en riesgo la seguridad, la consulta es obligatoria antes del diseño. La adherencia a los ratings máximos absolutos es esencial para evitar daños. Exceder las corrientes de manejo recomendadas o las temperaturas de operación acelerará la degradación de la salida de luz y puede conducir a fallos prematuros. El circuito de manejo debe incorporar protección contra voltajes inversos y picos transitorios durante los ciclos de encendido. Se recomienda encarecidamente un esquema de manejo de corriente constante sobre uno de voltaje constante para garantizar una intensidad luminosa estable independientemente de las variaciones del voltaje directo. El circuito debe diseñarse para acomodar el rango completo de VF (2.0V a 2.6V) para garantizar que la corriente prevista se entregue a todos los segmentos.

5.2 Diseño de Circuito y Gestión Térmica

La corriente de operación segura debe seleccionarse en función de la temperatura ambiente máxima esperada, aplicando el factor de reducción especificado de 0.33 mA/°C por encima de 25°C. La polarización inversa debe evitarse estrictamente en el diseño del circuito, ya que puede inducir migración de metales dentro del chip LED, aumentando la corriente de fuga o causando un cortocircuito. Los diseñadores deben implementar resistencias limitadoras de corriente o circuitos integrados de manejo de LED dedicados configurados para multiplexación de cátodo común. Los cambios rápidos de temperatura ambiente, especialmente en entornos húmedos, deben evitarse, ya que pueden causar condensación en el display, lo que podría conducir a problemas eléctricos u ópticos.

5.3 Consideraciones Mecánicas y de Ensamblaje

Durante el ensamblaje, evite aplicar fuerza anormal al cuerpo del display. Si se aplica una película decorativa o un filtro usando adhesivo sensible a la presión, no se recomienda que esta película haga contacto directo y apretado con el panel frontal, ya que la fuerza externa puede hacer que se desplace. Para aplicaciones que usen dos o más displays en un conjunto, se recomienda encarecidamente usar displays de la misma categoría (bin) de intensidad luminosa para evitar diferencias notables de brillo o tono entre unidades. Si el producto final requiere que el display se someta a pruebas de caída o vibración, las condiciones específicas de prueba deben evaluarse de antemano para garantizar la compatibilidad.

6. Almacenamiento y Manipulación

Para mantener la soldabilidad y el rendimiento, los displays LED deben almacenarse en su embalaje original de barrera de humedad bajo condiciones controladas: temperatura entre 5°C y 30°C, y humedad relativa por debajo del 60%. El almacenamiento prolongado fuera de estas condiciones, o con la bolsa de barrera de humedad abierta por más de seis meses, puede provocar oxidación de los pines. Se recomienda gestionar el inventario para evitar el almacenamiento a largo plazo y consumir los productos de manera oportuna. Si se sospecha de oxidación, puede ser necesario re-estañar los pines antes de su uso.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTC-4727JR se diferencia por el uso de tecnología AlInGaP para emisión rojo súper. En comparación con los LEDs rojos más antiguos basados en GaAsP o GaP, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de manejo. La combinación de cara gris/segmentos blancos proporciona un contraste superior en comparación con displays con caras difusas o teñidas. El diseño de cátodo común multiplexado es una arquitectura estándar pero eficiente para displays de múltiples dígitos, reduciendo el costo y la complejidad del sistema. Su tamaño de dígito de 0.4 pulgadas lo posiciona entre indicadores más pequeños y displays de panel más grandes, haciéndolo ideal para equipos donde la información necesita leerse desde una distancia moderada.

8. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?
R: La longitud de onda pico (λp) es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad (639 nm). La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED (631 nm). λd es más relevante para la especificación del color.

P: ¿Por qué se recomienda el manejo de corriente constante?
R: El brillo del LED es principalmente una función de la corriente, no del voltaje. El voltaje directo (VF) puede variar de una unidad a otra y con la temperatura. Una fuente de corriente constante garantiza que se logre la intensidad luminosa deseada de manera consistente, independientemente de estas variaciones de VF.

P: ¿Cómo calculo la resistencia en serie para este display si no estoy usando un CI de manejo dedicado?
R: Para un manejo estático simple (no multiplexado), use la Ley de Ohm: R = (Vsupply - VF_total) / IF. VF_total es la suma de los voltajes directos de los segmentos conectados en serie (si los hay). Elija IF dentro del rating continuo (ej., 10-20 mA) y asegúrese de que la disipación de potencia en la resistencia sea aceptable. Para manejo multiplexado, use el rating de corriente pico y el ciclo de trabajo para calcular la corriente promedio.

P: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa"?
R: Durante la fabricación, los displays se prueban y clasifican (binned) según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar. Esto permite a los diseñadores comprar unidades de la misma categoría de brillo, asegurando uniformidad visual cuando se usan múltiples displays uno al lado del otro.

9. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un display para un multímetro digital de banco.
El LTC-4727JR es un candidato excelente. Sus dígitos de 0.4 pulgadas proporcionan una legibilidad clara en un banco de trabajo. El diseñador usaría un microcontrolador con suficientes pines de E/S para manejar los cuatro cátodos comunes y los 7-8 ánodos de segmento de manera multiplexada por división de tiempo. También se podría usar un expansor de puerto de manejo de LED dedicado para descargar esta tarea del MCU. El circuito incluiría resistencias limitadoras de corriente en cada línea de ánodo de segmento. El valor de corriente se elegiría (ej., 15 mA) para proporcionar un brillo amplio mientras se mantiene dentro de los límites reducidos para la temperatura máxima interna esperada del gabinete (ej., 50°C). El color rojo súper es agradable a la vista para una visualización prolongada. Se tendría cuidado en el diseño de la PCB para colocar el display lejos de las principales fuentes de calor como reguladores de voltaje. Se usaría una fuente de alimentación filtrada y estable para evitar picos de voltaje. Finalmente, se podría colocar un filtro de densidad neutra o una ventana antirreflejo sobre el display para mejorar el contraste bajo la iluminación brillante del laboratorio, teniendo cuidado de no aplicar presión que pudiera desplazar una película decorativa si se usa.