Hoja de Datos del Display LED LTC-2723JD - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Rojo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2723JD es un módulo de display LED alfanumérico de cuatro dígitos y siete segmentos. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas y alfanuméricas limitadas, claras y brillantes, en diversos dispositivos electrónicos. La tecnología central utiliza chips LED de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocidos por su alta eficiencia y brillo en el espectro rojo. El dispositivo presenta una cara gris con segmentos blancos, ofreciendo un alto contraste para una excelente apariencia de los caracteres y amplios ángulos de visión. Está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS, lo que lo hace adecuado para aplicaciones electrónicas modernas con consideraciones medioambientales.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Altura del Dígito:0.28 pulgadas (7.0 mm), proporcionando un tamaño equilibrado para una buena visibilidad sin consumir un espacio excesivo.
• Diseño de Segmentos:Segmentos uniformes y continuos aseguran una iluminación consistente y una estética profesional.
• Eficiencia Energética:Bajo requerimiento de potencia gracias a la tecnología AlInGaP de alta eficiencia.
• Rendimiento Óptico:Alto brillo y alto contraste mejoran la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.
• Ángulo de Visión:Amplio ángulo de visión permite leer la pantalla desde diferentes posiciones.
• Fiabilidad:La construcción de estado sólido ofrece una larga vida operativa y robustez frente a vibraciones.
• Clasificación (Binning):Categorizado ("binned") por intensidad luminosa, asegurando consistencia en el brillo entre lotes de producción.
• Cumplimiento Ambiental:Paquete sin plomo de acuerdo con las regulaciones RoHS.

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTC-2723JD denota específicamente un display rojo AlInGaP de alta eficiencia, con cátodo común multiplexado y punto decimal a la derecha. Esta convención de nomenclatura ayuda en la identificación precisa y el pedido.

2. Información Mecánica y del Paquete

El display viene en un paquete estándar de orificio pasante. Los planos dimensionales detallados se proporcionan en la hoja de datos, con todas las dimensiones principales especificadas en milímetros. Las tolerancias clave son típicamente ±0.20 mm a menos que se indique lo contrario. Se presta especial atención a las tolerancias relacionadas con el montaje: el desplazamiento de la punta del pin es ±0.4mm, y se hacen recomendaciones para el mejor diámetro de orificio en la PCB (1.30mm). El módulo está marcado con el número de parte (LTC-2723JD), un código de fecha en formato AASS, el país de fabricación y un código de bin para la clasificación de intensidad luminosa.

3. Configuración Eléctrica y Pinout

3.1 Circuito Interno y Conexión de Pines

El LTC-2723JD emplea una configuración de cátodo común multiplexado. Esto significa que los cátodos de los LEDs para cada dígito están conectados internamente, mientras que los ánodos de los segmentos correspondientes entre dígitos están conectados. Este diseño minimiza el número de pines de control necesarios. La tabla de conexión de pines es la siguiente:

• Pin 1: Cátodo Común (Dígito 1)
• Pin 2: Ánodo C, L3
• Pin 3: Ánodo D.P. (Punto Decimal)
• Pin 4: Sin Conexión
• Pin 5: Ánodo E
• Pin 6: Ánodo D
• Pin 7: Ánodo G
• Pin 8: Cátodo Común (Dígito 4)
• Pin 9: Sin Conexión
• Pin 10: Sin Pin
• Pin 11: Cátodo Común (Dígito 3)
• Pin 12: Cátodo Común L1, L2, L3 (para LEDs separados)
• Pin 13: Ánodo A, L1
• Pin 14: Cátodo Común (Dígito 2)
• Pin 15: Ánodo B, L2
• Pin 16: Ánodo F

Un diagrama de circuito interno representa visualmente estas conexiones, mostrando los grupos de cátodo común para los cuatro dígitos y las líneas de ánodo compartidas para los siete segmentos (A-G) y el punto decimal.

4. Clasificaciones Absolutas Máximas y Características Eléctricas/Ópticas

4.1 Clasificaciones Absolutas Máximas (Ta=25°C)

Estas clasificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. Nunca deben excederse durante la operación.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW
• Corriente Directa de Pico por Segmento:100 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms)
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA (reducida linealmente desde 25°C a 0.33 mA/°C)
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +85°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +85°C
• Condición de Soldadura:1/16 de pulgada (1.6mm) por debajo del plano de asiento durante 5 segundos a 260°C.

4.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ta=25°C)

Estos son los parámetros típicos de operación bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):200 - 600 μcd (Mín - Máx) a I_F= 1mA.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):656 nm (Típico) a I_F= 20mA.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):22 nm (Típico) a I_F= 20mA.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):640 nm (Típico) a I_F= 20mA.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.1 - 2.6 V (Típico) a I_F= 20mA.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):10 μA (Máximo) 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 (Máximo) para segmentos dentro de un área de luz similar a I_F= 1mA.
• Diafonía (Cross Talk):≤ 2.5%.

La intensidad luminosa se mide utilizando un sensor y un filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo fotópico CIE.

5. Curvas de Rendimiento y Análisis de Características

La hoja de datos incluye curvas características típicas, que son esenciales para los ingenieros de diseño. Estas curvas representan gráficamente la relación entre parámetros clave, proporcionando una visión más profunda que los datos tabulares por sí solos. Aunque las curvas específicas no se detallan en el texto proporcionado, típicamente incluyen:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Muestra la relación no lineal, crítica para diseñar circuitos limitadores de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, ayudando a optimizar el brillo y la eficiencia.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo cual es vital para aplicaciones en entornos sin control climático.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, confirmando las longitudes de onda dominante y de pico, y la pureza espectral (ancho medio).

Analizar estas curvas permite a los diseñadores seleccionar corrientes de accionamiento apropiadas, comprender los efectos térmicos y predecir el rendimiento en condiciones reales de operación.

6. Pruebas de Fiabilidad y Calificación

El LTC-2723JD se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad basadas en estándares de la industria reconocidos (MIL-STD, JIS). Estas pruebas validan la robustez y longevidad del dispositivo.

• Prueba de Vida Operativa (RTOL):1000 horas a temperatura ambiente bajo condiciones máximas nominales para evaluar el rendimiento a largo plazo.
• Almacenamiento a Alta Temperatura/Humedad (THS):500 horas a 65°C y 90-95% HR para probar la resistencia a la humedad.
• Almacenamiento a Alta Temperatura (HTS):1000 horas a 105°C para evaluar la estabilidad bajo estrés térmico.
• Almacenamiento a Baja Temperatura (LTS):1000 horas a -35°C.
• Ciclo de Temperatura (TC):30 ciclos entre -35°C y 105°C para probar fallos inducidos por expansión/contracción térmica.
• Choque Térmico (TS):30 ciclos de transición rápida entre -35°C y 105°C, una prueba térmica más severa.
• Resistencia a la Soldadura (SR):Prueba la capacidad de los terminales para soportar el calor de soldadura (260°C durante 10 segundos).
• Soldabilidad (SA):Verifica que los terminales puedan ser mojados adecuadamente con soldadura (245°C durante 5 segundos).

Estas pruebas aseguran que el display pueda soportar los rigores de los procesos de montaje y entornos operativos hostiles.

7. Directrices de Soldadura y Montaje

7.1 Soldadura Automatizada

Para soldadura por ola o por reflujo, la condición recomendada es sumergir los terminales a una profundidad de 1/16 de pulgada (1.6mm) por debajo del plano de asiento durante un máximo de 5 segundos a una temperatura de soldadura de 260°C. La temperatura del cuerpo del display no debe exceder la temperatura máxima de almacenamiento durante este proceso.

7.2 Soldadura Manual

Al soldar a mano, la punta del soldador debe contactar el terminal (1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento) durante no más de 5 segundos. La temperatura recomendada del soldador es de 350°C ±30°C. El control preciso del tiempo y la temperatura es crucial para prevenir daños térmicos en los chips LED o en el paquete de plástico.

8. Precauciones Críticas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Uso Previsto:Este display está diseñado para equipos electrónicos ordinarios (oficina, comunicaciones, hogar). No está certificado para aplicaciones críticas de seguridad (aviación, soporte vital médico, etc.) sin consulta previa y calificación específica.

Adherencia a los Parámetros:El circuito de accionamiento debe diseñarse para garantizar la operación dentro de las Clasificaciones Absolutas Máximas y las condiciones de operación recomendadas. Exceder los límites de corriente o temperatura acelerará la degradación de la salida de luz y puede causar fallos prematuros.

Diseño del Circuito de Accionamiento:

• Accionamiento por Corriente Constante:Altamente recomendado sobre el accionamiento por tensión constante. Los LEDs son dispositivos accionados por corriente; su tensión directa tiene una tolerancia y varía con la temperatura. Una fuente de corriente constante asegura un brillo estable y predecible y protege al LED de la fuga térmica ("thermal runaway").
• Protección contra Tensión Inversa:El circuito de accionamiento debe incorporar protección (por ejemplo, diodos en serie o características de circuitos integrados) para evitar la aplicación de tensión inversa o picos de tensión transitorios a los segmentos LED durante el encendido, apagado o en circuitos multiplexados. La tensión inversa máxima es solo de 5V para pruebas; la polarización inversa continua está prohibida.
• Consideraciones de Multiplexado:Como display multiplexado de cátodo común, requiere un circuito controlador que energice secuencialmente el cátodo de cada dígito mientras aplica tensión a los ánodos de los segmentos que deben encenderse para ese dígito. La clasificación de corriente de pico (100mA a bajo ciclo de trabajo) es relevante para esquemas de accionamiento multiplexados donde la corriente instantánea es más alta para lograr el brillo promedio requerido.

Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja por segmento, debe considerarse el calor colectivo de cuatro dígitos en un paquete pequeño. Se recomienda una ventilación adecuada y evitar la colocación cerca de otras fuentes de calor para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros.

9. Comparación Técnica y Escenarios de Aplicación

9.1 Diferenciación de Otras Tecnologías

En comparación con las tecnologías LED más antiguas de GaAsP o GaP, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en displays más brillantes a corrientes más bajas. El diseño de cara gris/segmentos blancos proporciona un contraste superior en comparación con los paquetes difusos o teñidos. El tamaño de dígito de 0.28 pulgadas lo posiciona entre indicadores más pequeños y displays montados en panel más grandes, ofreciendo un buen equilibrio entre legibilidad y compacidad.

9.2 Escenarios de Aplicación Típicos

• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros digitales, osciloscopios, fuentes de alimentación.
• Controles Industriales:Medidores de panel, displays de temporizador, indicadores de proceso.
• Electrónica de Consumo:Equipos de audio (amplificadores, receptores), displays de electrodomésticos.
• Mercado de Accesorios Automotrices:Calibradores y herramientas de diagnóstico (no para sistemas de seguridad primarios del vehículo).

9.3 Ejemplo de Diseño: Interfaz con Microcontrolador

Un diseño típico implica un microcontrolador con suficientes pines de E/S o el uso de registros de desplazamiento externos/CIs controladores (como el MAX7219 o TM1637) diseñados específicamente para displays LED multiplexados. El CI controlador gestiona la temporización del multiplexado, la limitación de corriente y, a menudo, incluye control de brillo mediante PWM, simplificando enormemente el diseño de software y hardware para el ingeniero de sistemas.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es el propósito del código de bin de intensidad luminosa?

R1: El código de bin indica el rango de brillo medido de la unidad específica. Esto permite a los diseñadores seleccionar displays con brillo coincidente para paneles de múltiples unidades, asegurando una apariencia uniforme.

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

R2: No. La tensión directa es de alrededor de 2.6V, pero los LEDs requieren limitación de corriente. Conectar directamente a un pin de 5V causaría una corriente excesiva y destruiría el segmento. Es obligatorio una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de corriente constante dedicado.

P3: ¿Por qué se recomienda el accionamiento por corriente constante?

R3: La salida de luz de un LED es proporcional a la corriente, no a la tensión. Su tensión directa (Vf) varía de una unidad a otra y disminuye con el aumento de la temperatura. Una fuente de tensión constante con una resistencia proporciona una regulación de corriente aproximada, pero una verdadera fuente de corriente constante proporciona un control de brillo preciso y protección inherente contra la fuga térmica.

P4: ¿Qué significa "cátodo común multiplexado" para mi circuito?

R4: Significa que controlas el display encendiendo un dígito a la vez, en sucesión rápida (multiplexado). Configuras el patrón de segmentos (ánodos) que se encenderán, luego habilitas el cátodo para el dígito 1, luego lo deshabilitas, configuras el patrón para el dígito 2, habilitas su cátodo, y así sucesivamente. Este ciclo se repite continuamente, reduciendo los pines de control requeridos de 29 (4x7 segmentos + 4 cátodos + DP) a solo 12 líneas de ánodo + 4 líneas de cátodo (más el cátodo común para LEDs separados).

11. Principios Operativos y Tendencias Tecnológicas

11.1 Principio Operativo Básico

Un LED es un diodo semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede su banda prohibida, los electrones y huecos se recombinan en la región activa (la capa de AlInGaP), liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, el color de la luz emitida, que en este caso está en el espectro rojo (~640-656 nm). El diseño de siete segmentos es un patrón estandarizado donde iluminar diferentes combinaciones de los segmentos (etiquetados de la A a la G) forma los números del 0 al 9 y algunas letras.

11.2 Tendencias de la Industria

La tendencia en la tecnología de displays continúa hacia una mayor eficiencia, menor consumo de energía y una mayor integración. Si bien los displays discretos de siete segmentos como el LTC-2723JD siguen siendo vitales para lecturas numéricas de tamaño medio y costo-efectivas, hay un crecimiento paralelo en áreas como:

Displays OLED (LED Orgánico):Ofrecen contraste superior, flexibilidad y delgadez para aplicaciones de alta gama.

Displays con Controlador Integrado:Módulos que incluyen el CI controlador/acondicionador a bordo, simplificando el diseño de la interfaz.

Paquetes SMD (Dispositivo de Montaje Superficial):Para montaje automatizado, aunque las piezas de orificio pasante como esta todavía se prefieren para prototipos, reparaciones y aplicaciones que requieren conexiones mecánicas robustas.

El sistema de material AlInGaP en sí representa una tecnología madura y altamente optimizada para LEDs rojos, naranjas y amarillos, equilibrando eficazmente el rendimiento, la fiabilidad y el coste.