Hoja de Datos del Display LED LTC-4627JD-01 - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-4627JD-01 es un display LED de siete segmentos y cuatro dígitos, diseñado para aplicaciones de visualización numérica. Cada dígito tiene una altura de 0.4 pulgadas (10.0 mm), proporcionando caracteres claros y legibles adecuados para una variedad de interfaces de equipos electrónicos. El dispositivo utiliza tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una emisión Roja Hiperintensa. Cuenta con una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad. El display está construido como un tipo de ánodo común multiplexado, una configuración estándar para displays multidígito que minimiza el número de pines de control necesarios.

1.1 Características Principales

• Altura del Dígito:0.4 pulgadas (10.0 mm).
• Diseño de Segmentos:Segmentos uniformes y continuos para una apariencia de carácter consistente.
• Eficiencia Energética:Bajo requerimiento de potencia.
• Rendimiento Óptico:Excelente apariencia de los caracteres, alto brillo y alto contraste.
• Ángulo de Visión:Amplio ángulo de visión.
• Fiabilidad:Fiabilidad de estado sólido.
• Control de Calidad:Categorizado por intensidad luminosa (clasificado en lotes).
• Cumplimiento Ambiental:Paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS.

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTC-4627JD-01 denota específicamente un display de ánodo común multiplexado con LEDs AlInGaP Rojo Hiperintenso e incluye un punto decimal a la derecha.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms)
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA (a 25°C), reducción lineal de 0.28 mA/°C por encima de 25°C.
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +105°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +105°C
• Condición de Soldadura:Soldadura por ola a 260°C durante 3 segundos, con el punto de soldadura al menos 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del cuerpo del display.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos se miden a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):200 - 650 μcd (a I_F= 1 mA). Esta es la medida principal del brillo.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm (a I_F= 20 mA). Esta es la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta.
• Ancho de Media Espectral (Δλ):20 nm (a I_F= 20 mA). Esto indica la pureza del color; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm (a I_F= 20 mA). Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano.
• Tensión Directa por Chip (V_F):2.1 V (Mín), 2.6 V (Típ) (a I_F= 20 mA). Tolerancia de ±0.1V.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA Máx (a V_R= 5V). Nota: Esta es una condición de prueba; no se permite la operación continua en polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 Máx (para segmentos dentro de la misma área luminosa, a I_F= 1 mA). Esto asegura uniformidad en el brillo entre segmentos.
• Diafonía:≤ 2.5%. Esto especifica la fuga de luz máxima permitida entre segmentos adyacentes cuando uno está encendido y el otro apagado.

2.3 Sistema de Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LEDs se clasifican (se agrupan en lotes) en función de su intensidad luminosa medida a una corriente directa de 10 mA. Esto permite a los diseñadores seleccionar displays con niveles de brillo consistentes para su aplicación. La tabla de clasificación es la siguiente:

• Lote E:200 - 320 μcd
• Lote F:321 - 500 μcd
• Lote G:501 - 800 μcd
• Lote H:801 - 1300 μcd
• Lote J:1301 - 2100 μcd

La tolerancia de intensidad luminosa dentro de un lote seleccionado es de ±15%. Para aplicaciones que usan múltiples displays en un mismo ensamblaje, se recomienda encarecidamente usar displays del mismo lote para evitar diferencias notables en el brillo (desuniformidad de tono).

3. Información Mecánica y del Paquete

3.1 Dimensiones del Paquete

El display se ajusta a una huella estándar de paquete dual en línea (DIP). Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas mecánicas clave incluyen:

• Tolerancia de desplazamiento de la punta del pin: ±0.4 mm.
• Material extraño en un segmento: ≤ 10 mil (aprox. 0.254 mm).
• Doblado del reflector: ≤ 1% de su longitud.
• Burbujas dentro de un segmento: ≤ 10 mil.
• Contaminación de tinta en la superficie: ≤ 20 mil (aprox. 0.508 mm).
• Diámetro de orificio recomendado en PCB para los pines: 1.0 mm.

3.2 Configuración de Pines y Diagrama de Circuito

El display tiene una configuración de 16 pines, aunque no todos los pines están presentes físicamente o conectados eléctricamente. Es de tipo ánodo común multiplexado. El diagrama de circuito interno muestra los cuatro pines de ánodo común (uno para cada dígito) y los pines de cátodo compartidos para cada segmento (A-G y DP). La tabla de conexión de pines es la siguiente:

• Pin 1: Ánodo Común para Dígito 1
• Pin 2: Ánodo Común para Dígito 2
• Pin 3: Cátodo para Segmento D
• Pin 4: Ánodo Común para Segmentos L1, L2, L3 (probablemente para iconos personalizados)
• Pin 5: Cátodo para Segmento E
• Pin 6: Ánodo Común para Dígito 3
• Pin 7: Cátodo para Punto Decimal (DP)
• Pin 8: Ánodo Común para Dígito 4
• Pin 9: Sin Conexión
• Pin 10: Sin Pin
• Pin 11: Cátodo para Segmento F
• Pin 12: Sin Pin
• Pin 13: Cátodo para Segmento C y L3
• Pin 14: Cátodo para Segmento A y L1
• Pin 15: Cátodo para Segmento G
• Pin 16: Cátodo para Segmento B y L2

4. Curvas de Rendimiento y Análisis

La hoja de datos incluye curvas características típicas que son esenciales para el diseño detallado del circuito. Estas curvas representan gráficamente la relación entre parámetros clave bajo condiciones variables. Los diseñadores deben consultarlas para:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I_F-V_F):Muestra la relación no lineal, crítica para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I_V-I_F):Indica cómo escala el brillo con la corriente de excitación, ayudando a optimizar para el brillo deseado y el consumo de energía.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Curva I_V-T_a):Demuestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo cual es vital para aplicaciones en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral Relativa:Ilustra la intensidad de la luz emitida a través del espectro de longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda de pico de 650 nm.

5. Directrices y Precauciones de Aplicación

5.1 Consideraciones de Diseño y Aplicación

• Uso Previsto:Para equipos electrónicos ordinarios (oficina, comunicaciones, domésticos). No recomendado para sistemas críticos para la seguridad (aviación, médicos, etc.) sin consulta y evaluación previas.
• Diseño del Circuito de Excitación:
  • Excitación de Corriente Constante:Altamente recomendada para garantizar una intensidad luminosa estable y una larga vida útil.
  • Rango de Tensión:El circuito debe acomodar el rango completo de tensión directa (V_F) (2.0V a 2.7V considerando la tolerancia) para entregar la corriente prevista.
  • Protección:Incorpore protección contra tensiones inversas y picos transitorios durante los ciclos de encendido.
  • Reducción de Corriente:Seleccione la corriente de operación después de considerar la temperatura ambiente máxima, ya que la corriente continua máxima se reduce por encima de 25°C.
• Térmico y Ambiental:
  • Evite operar por encima de la corriente/temperatura recomendada para prevenir una degradación rápida de la luz.
  • Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación en el display.
• Manipulación Mecánica:No aplique fuerza anormal al cuerpo del display durante el ensamblaje. Si se aplica una película decorativa, evite que esté en contacto directo con un panel frontal/cubierta, ya que una fuerza externa podría desplazarla.
• Ensamblajes Multidisplay:Use displays del mismo lote de intensidad luminosa para garantizar una apariencia uniforme.
• Pruebas de Fiabilidad:Si el producto final requiere pruebas de caída o vibración, las condiciones deben compartirse para su evaluación antes de la finalización del diseño.

5.2 Condiciones de Almacenamiento

Para mantener el rendimiento y prevenir problemas como la oxidación de los pines, el display debe almacenarse en su embalaje original bajo las siguientes condiciones:

• Temperatura:5°C a 30°C
• Humedad Relativa:Por debajo del 60% HR

6. Guía de Soldadura y Ensamblaje

El método de soldadura recomendado es la soldadura por ola. El parámetro crítico es asegurar que el punto de soldadura en la PCB esté al menos 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del display para evitar que el calor excesivo llegue al cuerpo de plástico y a los chips LED. La temperatura de soldadura debe ser de 260°C durante una duración de 3 segundos. La temperatura de la propia unidad del display durante este proceso no debe exceder su clasificación de temperatura máxima.

7. Comparación y Posicionamiento Técnico

El LTC-4627JD-01 se posiciona como una solución de display numérico confiable y de brillo medio. Sus diferenciadores clave incluyen:

• Tecnología AlInGaP:Ofrece mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con las tecnologías más antiguas de GaAsP o GaP para LEDs rojos, resultando en la clasificación \"Rojo Hiperintenso\" con buen brillo.
• Altura de Dígito de 0.4 Pulgadas:Un tamaño común que ofrece un equilibrio entre legibilidad y consumo de espacio en la placa, adecuado para paneles de instrumentos, electrodomésticos y controles industriales.
• Clasificación para Consistencia:La provisión de lotes de intensidad luminosa es una marca de control de calidad, permitiendo un rendimiento predecible en la producción en volumen.
• Cumplimiento RoHS:Cumple con las regulaciones ambientales modernas para fabricación sin plomo.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico (650nm) y la longitud de onda dominante (639nm)?

R: La longitud de onda de pico es el punto físico de mayor emisión espectral. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda percibida por el ojo humano que coincide con el color de la fuente de luz. Para este LED rojo intenso, el ojo percibe una longitud de onda ligeramente más corta que el pico físico.

P: ¿Por qué se recomienda la excitación de corriente constante sobre la de tensión constante?

R: El brillo del LED es principalmente una función de la corriente. La tensión directa (V_F) tiene tolerancias de fabricación y varía con la temperatura. Una fuente de corriente constante asegura que la misma corriente (y por lo tanto un brillo consistente) fluya a través de cada segmento independientemente de estas variaciones de V_F variations.

P: ¿Puedo excitar este display directamente con un microcontrolador?

R: No. La corriente continua por segmento es de 25mA, lo que excede la capacidad típica de un pin GPIO de un microcontrolador (a menudo 20-25mA como máximo absoluto). Debe usar drivers externos, como arreglos de transistores o circuitos integrados dedicados para LEDs, que también facilitan el multiplexado requerido para un display de 4 dígitos.

P: ¿Qué significa \"ánodo común multiplexado\" para mi diseño de circuito?

R: Significa que los ánodos de los LEDs para cada dígito están conectados internamente (ánodo del dígito 1, ánodo del dígito 2, etc.). Para mostrar un número, enciende secuencialmente el ánodo común de un dígito a la vez mientras aplicas el patrón de cátodo correcto para los segmentos deseados. Este ciclo es rápido (típicamente >100Hz) para crear la ilusión de que todos los dígitos están encendidos simultáneamente, reduciendo drásticamente los pines de E/S requeridos.

9. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Display para Multímetro Digital

Un diseñador está creando un multímetro digital de 4 dígitos. Selecciona el LTC-4627JD-01 por su legibilidad y color rojo, común en tales instrumentos.

1. Selección de Brillo:El multímetro puede usarse en interiores y exteriores. El diseñador elige displays del Lote G (501-800 μcd) para garantizar un brillo adecuado en diversas condiciones de iluminación.
2. Circuito de Excitación:Se selecciona un circuito integrado dedicado para multiplexado de LEDs. El diseñador establece la corriente constante en 15 mA por segmento, muy por debajo del máximo de 25 mA, para garantizar fiabilidad a largo plazo y tener en cuenta posibles temperaturas ambientales más altas dentro de la carcasa del medidor.
3. Diseño de PCB:Se utiliza el diámetro de orificio recomendado de 1.0 mm para los pines. Se tiene cuidado en el diseño de la PCB para asegurar que la almohadilla térmica (si la hay) y las trazas puedan manejar la corriente acumulada cuando se encienden múltiples segmentos.
4. Software:El firmware del microcontrolador implementa la rutina de multiplexado, ciclando a través de los cuatro pines de ánodo de dígito a alta frecuencia. También incluye lógica para controlar el punto decimal derecho (cátodo del pin 7).
5. Pruebas:Antes del ensamblaje final, se prueba una muestra en todo el rango de temperatura de operación para verificar la consistencia del brillo, asegurando que la corriente de excitación elegida sea apropiada incluso en el extremo superior del rango de temperatura.

10. Principio de Operación y Tendencias Tecnológicas

10.1 Principio de Operación

El display se basa en chips LED de AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede la tensión de banda prohibida del chip (alrededor de 2V), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones, un proceso llamado electroluminiscencia. La composición específica de las capas de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso está en el espectro rojo hiperintenso. Los siete segmentos son LEDs individuales o grupos de chips LED dispuestos en un patrón de figura ocho. El multiplexado es una técnica electrónica que explota la persistencia de la visión humana para controlar muchos LEDs con menos cables encendiéndolos en secuencia rápida.

10.2 Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays de siete segmentos siguen siendo fundamentales, el panorama más amplio de la tecnología de displays LED está evolucionando. Las tendencias incluyen:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en la ciencia de materiales apuntan a más lúmenes por vatio (eficacia), reduciendo el consumo de energía para el mismo brillo.
• Miniaturización:Se están desarrollando displays con alturas de dígito y pasos más pequeños para dispositivos compactos.
• Integración:La electrónica de control se integra cada vez más en los módulos de display, simplificando el diseño del sistema.
• Materiales Avanzados:La investigación en materiales como perovskitas y puntos cuánticos promete futuros displays con gamas de colores más amplias y propiedades ajustables. Sin embargo, para indicadores numéricos estándar, tecnologías maduras como AlInGaP ofrecen un equilibrio óptimo entre rendimiento, fiabilidad y coste.