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

1. Descripción General del Producto

El LTC-4627JD es un display LED de siete segmentos y cuatro dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren una lectura numérica clara. Cada dígito tiene una altura de 0.4 pulgadas (10.0 mm), proporcionando una buena visibilidad. El dispositivo utiliza tecnología de semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una emisión de color Rojo Hiperintenso. El display tiene una cara gris con marcas de segmentos blancas, lo que mejora el contraste y la legibilidad. 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 de dígito de 0.4 pulgadas (10.0 mm).
• Segmentos continuos y uniformes para una apariencia de carácter consistente.
• Bajo consumo de energía, adecuado para dispositivos alimentados por batería.
• Excelente apariencia de carácter con alto brillo y alto contraste.
• Amplio ángulo de visión para una visibilidad desde diversas posiciones.
• Fiabilidad de estado sólido sin partes móviles.
• La intensidad luminosa está categorizada ("binned") para un rendimiento consistente entre unidades.
• Paquete libre de plomo, conforme con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTC-4627JD denota específicamente un display de ánodo común multiplexado, color Rojo Hiperintenso, con una configuración de punto decimal a la derecha.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Valores Límite Absolutos

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

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA máximo, en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Este valor se reduce linealmente a 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C.
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):200 µcd (mín), 650 µcd (típ) a una corriente directa (I_F) de 1 mA. La intensidad se mide usando un filtro que aproxima la respuesta fotópica del ojo humano (curva CIE).
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm (típ) a I_F=20mA.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):20 nm (típ) a I_F=20mA, indicando la pureza espectral de la luz roja.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm (típ) a I_F=20mA, definiendo el color percibido.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.1V (mín), 2.6V (típ) a I_F=20mA. Los diseñadores deben tener en cuenta este rango para garantizar una excitación de corriente adecuada.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA (máx) a una tensión inversa (V_R) de 5V. Nota: El dispositivo no está diseñado para operación continua bajo polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (máx) a I_F=1mA. Esto especifica la variación máxima permitida en el brillo entre segmentos dentro de un display.

3. Explicación del Sistema de Categorización

La hoja de datos indica que la intensidad luminosa está categorizada. Esto significa que los displays se clasifican ("binned") en función de su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar. Se recomienda encarecidamente utilizar displays de la misma categoría de intensidad dentro de una sola aplicación para evitar diferencias notables de brillo (desigualdad de tono) entre dígitos o unidades adyacentes. Aunque no se detalla explícitamente para la longitud de onda o la tensión directa en este documento, dicha categorización es una práctica común en la fabricación de LED para garantizar la consistencia de color y eléctrica.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas/ópticas. Estas representaciones gráficas son cruciales para el diseño:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación entre la tensión directa y la corriente directa, esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de excitación, ayudando a seleccionar un punto de operación para el brillo y eficiencia deseados.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo la salida de luz disminuye al aumentar la temperatura, lo cual es crítico para la gestión térmica en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda, que confirma las longitudes de onda dominante y de pico, así como el ancho espectral.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El display viene en un paquete dual en línea (DIP) estándar. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo mecánico detallado muestra la longitud total, el ancho, la altura, el espaciado de pines y el espaciado de dígitos.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 16 pines. El diagrama de circuito interno revela que es un display de ánodo común multiplexado. Esto significa que los ánodos de los LED de cada dígito están conectados internamente, mientras que los cátodos de cada tipo de segmento (A-G, DP) están conectados a través de todos los dígitos. La asignación de pines es la siguiente:

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

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura

La temperatura máxima de soldadura es de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos. Esto es típico para soldadura por ola o soldadura manual, medido en un punto a 1.6mm por debajo del cuerpo del display. Para soldadura por reflujo, se debe utilizar un perfil estándar sin plomo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Un almacenamiento adecuado es esencial para prevenir la oxidación de los pines.

• Para Displays DIP (LTC-4627JD):Almacenar en el embalaje original a 5°C a 30°C con humedad inferior al 60% HR. Si la bolsa barrera de humedad se abre por más de 6 meses, se recomienda secar los componentes a 60°C durante 48 horas antes de su uso, completando el montaje dentro de una semana después del secado.
• Precaución General:Evitar cambios bruscos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación en el display. No aplicar fuerza mecánica anormal durante el montaje.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es adecuado para equipos electrónicos ordinarios que requieren lectura numérica, tales como:

• Instrumentos de prueba y medición (multímetros, contadores).
• Paneles de control industrial y temporizadores.
• Electrodomésticos (microondas, básculas, equipos de audio).
• Terminales punto de venta y displays de información básica.

Nota Importante:La hoja de datos establece explícitamente que es para equipos ordinarios. Las aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional (aviación, médicas, seguridad en el transporte) requieren consulta previa.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Se recomienda la excitación por corriente constante para un brillo y longevidad consistentes. El circuito debe diseñarse para acomodar el rango completo de tensión directa (2.1V a 2.6V).
• Limitación de Corriente:La corriente de operación debe elegirse en función de la temperatura ambiente máxima, considerando la reducción de corriente de 0.33 mA/°C por encima de 25°C.
• Protección:El circuito de excitación debe incluir protección contra tensiones inversas y transitorios de tensión durante el encendido/apagado para prevenir daños.
• Multiplexación:Al ser un display de ánodo común multiplexado, un microcontrolador o un CI controlador dedicado debe activar secuencialmente el ánodo común de cada dígito mientras suministra el patrón de cátodos de segmento correcto para ese dígito. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta para evitar el parpadeo (típicamente >60 Hz).
• Integración Mecánica:Si se utiliza un panel frontal o una película, asegurarse de que no ejerza presión que pueda desplazar superposiciones impresas o dañar el cuerpo del display.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTC-4627JD son el uso de tecnología AlInGaP para la emisión Rojo Hiperintenso y su formato mecánico/eléctrico específico. En comparación con los LED rojos más antiguos de GaAsP o GaP, el AlInGaP ofrece mayor eficiencia, mejor brillo y una longitud de onda más estable con la temperatura. La altura de dígito de 0.4 pulgadas ocupa un nicho entre displays más pequeños (0.3 pulgadas) y más grandes (0.5 o 0.56 pulgadas). El diseño de ánodo común multiplexado es un estándar de la industria para displays multidígito, equilibrando el número de pines y la complejidad del controlador.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Cuál es el propósito de la "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa"?

Esta relación (2:1 máx) garantiza que, dentro de una sola unidad de display, ningún segmento sea más del doble de brillante que otro cuando se excita en las mismas condiciones. Esto asegura una apariencia uniforme de los caracteres formados.

9.2 ¿Por qué se recomienda la excitación por corriente constante sobre la de tensión constante?

El brillo del LED es principalmente una función de la corriente. La tensión directa (V_F) tiene un rango de tolerancia (2.1V-2.6V). Una fuente de tensión constante con una simple resistencia resultaría en corrientes diferentes (y por tanto niveles de brillo diferentes) para displays con V_Fdistintas. Una fuente de corriente constante asegura una corriente idéntica, y por tanto un brillo consistente, independientemente de la V_F variations.

9.3 ¿Puedo excitar este display directamente con un microcontrolador de 5V?

No. La corriente directa continua máxima por segmento es de 25mA, y un pin GPIO de un microcontrolador conectado directamente intentaría suministrar/absorber una corriente mucho mayor si la V_Fdel segmento es ~2.6V, pudiendo dañar el microcontrolador. Debes utilizar transistores externos (para los ánodos comunes) y resistencias limitadoras de corriente o un CI controlador de LED dedicado.

9.4 ¿Qué significa "Punto Decimal a la Derecha" en la descripción de la pieza?

Indica la posición del LED del punto decimal. En este caso, el punto decimal está ubicado a la derecha del dígito. Algunos displays pueden ofrecer puntos decimales a la izquierda o en el centro.

10. Caso de Estudio de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar un display voltímetro de 4 dígitos utilizando el LTC-4627JD, alimentado por un sistema de 5V con un microcontrolador.

1. Selección del Controlador:Elegir un CI controlador de LED multiplexado dedicado (ej., MAX7219, TM1637) o implementar la multiplexación en software usando los GPIOs del microcontrolador.
2. Configuración de Corriente:Para un buen brillo y longevidad, seleccionar una corriente de segmento de 10-15 mA. Verificar que esto esté dentro del límite reducido para la temperatura ambiente máxima esperada.
3. Diseño del Circuito:Si se usa un CI controlador, seguir su hoja de datos. Si se usan transistores discretos, utilizar PNP o MOSFETs de canal P para conmutar los pines de ánodo común (conectados a 5V) y NPN o MOSFETs de canal N/resistencias en el lado del cátodo, controlados por el microcontrolador. Calcular las resistencias limitadoras: R = (V_CC- V_F- V_CE(sat)) / I_F. Usar la V_Fmáxima (2.6V) para un cálculo del peor caso (más brillante).
4. Software:Implementar una interrupción de temporizador para refrescar el display. La rutina debe apagar todos los dígitos, establecer el patrón de segmentos para el siguiente dígito, encender el ánodo común de ese dígito y luego esperar el intervalo de tiempo de multiplexación.
5. Térmica y Mecánica:Asegurar una ventilación adecuada. Diseñar el panel frontal con una apertura clara ligeramente mayor que el área de visión del display para evitar presión sobre la cara.

11. Principio de Operación

El LTC-4627JD se basa en la tecnología de semiconductor AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de unión del diodo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de las capas de AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde a la longitud de onda roja de la luz emitida (~639-650 nm). Cada uno de los siete segmentos (A a G) y el punto decimal (DP) es un LED separado o un grupo de chips LED. En una configuración de ánodo común multiplexado, un lado (ánodo) de todos los LED en un solo dígito está conectado, permitiendo que ese dígito completo se habilite aplicando una tensión positiva a ese nodo común. Los otros lados (cátodos) de cada tipo de segmento están conectados a través de todos los dígitos, permitiendo controlar qué segmentos se encienden en el dígito habilitado.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays LED de siete segmentos tradicionales como el LTC-4627JD siguen siendo vitales para aplicaciones específicas debido a su simplicidad, alto brillo y amplio ángulo de visión, el mercado de displays en general está evolucionando. Existe una tendencia hacia una mayor integración, como displays con controladores incorporados (interfaz I2C o SPI) que simplifican la tarea del microcontrolador principal. Los displays de matriz de puntos y OLED/LCD gráficos se están volviendo más competitivos en costo para aplicaciones que requieren salida alfanumérica o gráfica. Sin embargo, para displays puramente numéricos en entornos hostiles (amplio rango de temperatura, alto brillo requerido), la tecnología LED de siete segmentos, particularmente con materiales eficientes como el AlInGaP, continúa ofreciendo una solución robusta y confiable. Los desarrollos futuros pueden centrarse en una eficiencia aún mayor, menor consumo de energía y posiblemente funciones inteligentes integradas, manteniendo el factor de forma clásico para la compatibilidad hacia atrás.