Hoja de Datos del Display LED Blanco LTC-4798SW de 4 Dígitos y 0.39 Pulgadas - Altura de Dígito 9.9mm - Voltaje Directo 2.7-3.2V - Potencia 35mW por Segmento - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-4798SW es un módulo de visualización alfanumérica de siete segmentos y cuatro dígitos. Su función principal es presentar información numérica y alfanumérica limitada en dispositivos electrónicos. La tecnología central se basa en chips LED blancos de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) montados sobre un sustrato transparente. Este dispositivo presenta una cara blanca y segmentos blancos, ofreciendo una apariencia visual limpia y de alto contraste. Se clasifica como un display de cátodo común multiplexado, lo que significa que los cátodos de los LED de cada dígito están conectados entre sí, permitiendo un control eficiente de múltiples dígitos con un número reducido de pines de control.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El display ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una variedad de aplicaciones. Su alto brillo y alto contraste garantizan una excelente legibilidad incluso en entornos bien iluminados. El amplio ángulo de visión de 130 grados permite ver el display claramente desde varias posiciones. Tiene un bajo requerimiento de potencia, contribuyendo a la eficiencia energética del producto final. La fiabilidad de estado sólido de la tecnología LED asegura una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones. El dispositivo utiliza un encapsulado libre de plomo, cumpliendo con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales. Los mercados objetivo principales incluyen instrumentación industrial, electrodomésticos, terminales punto de venta, dispositivos médicos y pantallas de tablero automotriz donde se requieren lecturas numéricas claras y confiables.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de las características eléctricas, ópticas y térmicas especificadas en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La intensidad luminosa promedio (Iv) se especifica entre 71 y 146 milicandelas (mcd) a una corriente de prueba estándar de 5mA. Este parámetro define el brillo de cada segmento iluminado. La hoja de datos señala que la intensidad luminosa está categorizada, lo que significa que los dispositivos se clasifican y marcan según su salida medida, permitiendo a los diseñadores seleccionar displays con niveles de brillo consistentes. El ángulo de visión (2θ1/2) es de 130 grados, que es el ángulo total en el cual la intensidad luminosa cae a la mitad de su valor máximo medido en el eje. Este ángulo amplio es una ventaja significativa para aplicaciones donde el usuario puede no estar directamente frente al display. Las coordenadas de cromaticidad (x, y) se proporcionan como valores típicos (x=0.304, y=0.3) bajo el diagrama de cromaticidad CIE 1931, definiendo el punto blanco de la luz emitida. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a estas coordenadas en el sistema de clasificación.

2.2 Parámetros Eléctricos

El voltaje directo (Vf) por segmento varía de 2.7V a 3.2V a una corriente directa (If) de 5mA. Este es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente para los LED. Los valores máximos absolutos definen los límites operativos: la corriente directa continua por segmento no debe exceder los 10mA, y la corriente directa pico (bajo condiciones pulsadas de 1kHz, ciclo de trabajo del 10%) no debe exceder los 50mA. La disipación de potencia por segmento está limitada a 35mW. Exceder estos valores puede provocar degradación permanente o falla. La corriente inversa (Ir) se especifica como un máximo de 100µA a un voltaje inverso (Vr) de 5V. La hoja de datos advierte explícitamente que esta condición de voltaje inverso es solo para fines de prueba y el dispositivo no debe operarse continuamente bajo polarización inversa, ya que los LED no están diseñados para soportar un voltaje inverso significativo.

2.3 Características Térmicas

El rango de temperatura de operación y almacenamiento para el dispositivo es de -35°C a +85°C. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso en entornos sujetos a variaciones significativas de temperatura. Se especifica un factor de reducción de corriente directa: por cada grado Celsius por encima de 25°C, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse en 0.28mA. Esta es una consideración de diseño crucial para prevenir la fuga térmica y garantizar la fiabilidad a largo plazo, especialmente en aplicaciones con alta temperatura ambiente. La condición de soldadura se especifica como 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento, que es un perfil estándar de reflujo sin plomo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

El producto utiliza un sistema de clasificación integral para garantizar la consistencia en parámetros clave. Esto permite a los fabricantes seleccionar componentes que coincidan con sus requisitos específicos de uniformidad en configuraciones de múltiples displays.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (Vf)

Los dispositivos se clasifican en lotes según su voltaje directo a 5mA. Los lotes se etiquetan del 3 al 7, con rangos de Vf desde 2.7-2.8V (Lote 3) hasta 3.1-3.2V (Lote 7). Se aplica una tolerancia de ±0.1V a cada lote. Seleccionar displays del mismo lote de Vf ayuda a garantizar un brillo uniforme cuando son alimentados por una fuente de voltaje constante con resistencias en serie, ya que la corriente a través de cada segmento será más consistente.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (Iv)

Este es un parámetro de clasificación crítico para la uniformidad visual. Los lotes se etiquetan con códigos alfanuméricos (Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12). La intensidad luminosa varía desde un mínimo de 71.0 mcd (Q11 min) hasta un máximo de 146.0 mcd (R12 max). Se aplica una tolerancia de ±15% a cada lote. El código de clasificación Iv está marcado en cada bolsa de empaque, facilitando la trazabilidad y selección.

3.3 Clasificación por Tono (Cromaticidad)

El punto de color blanco se controla mediante la clasificación por tono. La hoja de datos define varios lotes (S3-1, S3-2, S4-1, S4-2) con límites específicos en las coordenadas de cromaticidad CIE 1931 (x, y). Estos límites forman cuadriláteros en la carta de colores. Se aplica una tolerancia de ±0.01 a las coordenadas (x, y) dentro de cada lote. Esta clasificación garantiza que todos los segmentos y dígitos dentro de un display, y a través de múltiples displays, emitan luz de un color blanco consistente, evitando cambios de color perceptibles.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF menciona curvas características típicas, los gráficos específicos no están incluidos en el texto. Basándose en el comportamiento estándar de los LED, estas curvas típicamente ilustrarían la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa (mostrando un aumento casi lineal dentro del rango operativo), la relación entre el voltaje directo y la corriente directa (la curva I-V del diodo), y la variación de la intensidad luminosa con la temperatura ambiente (mostrando una disminución a medida que aumenta la temperatura). Comprender estas relaciones es esencial para diseñar circuitos de control robustos que mantengan un brillo consistente en las condiciones operativas previstas.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Tolerancias

El dispositivo tiene una altura de dígito de 0.39 pulgadas (9.9 mm). Todas las dimensiones del encapsulado se proporcionan en milímetros. Las tolerancias generales son de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas mecánicas clave incluyen: la tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm; el material extraño en un segmento debe ser ≤10 mils; la contaminación por tinta en la superficie debe ser ≤20 mils; la flexión debe ser ≤1% de la longitud del reflector; y las burbujas dentro de un segmento deben ser ≤10 mils. El diámetro de orificio de PCB recomendado para los pines es de 1.0 mm.

5.2 Pinout e Identificación de Polaridad

El display tiene 12 pines. El diagrama de circuito interno y la tabla de conexión de pines muestran que es de tipo cátodo común multiplexado. Los ánodos para los segmentos individuales (A a G, y DP) y los cátodos comunes para los cuatro dígitos están asignados a números de pin específicos. Por ejemplo, el Pin 12 es el cátodo común para el Dígito 1, el Pin 9 para el Dígito 2, el Pin 8 para el Dígito 3 y el Pin 6 para el Dígito 4. La identificación correcta de los pines de cátodo común es esencial para el esquema de control por multiplexación.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

La sección de valores máximos absolutos especifica la condición de soldadura: 260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esto corresponde a un perfil estándar de reflujo sin plomo. Es crítico adherirse a esto para prevenir daños térmicos a los chips LED o al encapsulado plástico. La hoja de datos incluye una advertencia importante sobre la Descarga Electroestática (ESD). Los LED son sensibles a la ESD, y se deben seguir los procedimientos de manejo adecuados: usar pulseras o guantes antiestáticos, y asegurar que todo el equipo y las estaciones de trabajo estén correctamente conectados a tierra. Para el almacenamiento, el rango de temperatura especificado es de -35°C a +85°C, y los dispositivos deben mantenerse en sus bolsas de barrera de humedad originales hasta su uso.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren una lectura numérica clara y de múltiples dígitos. Los usos comunes incluyen multímetros digitales, contadores de frecuencia, displays de reloj y temporizador, lecturas de control de procesos industriales, equipos de monitoreo médico (por ejemplo, monitores de presión arterial), electrodomésticos (hornos, microondas) y paneles de instrumentación.

7.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Control:Se requiere un circuito de control por multiplexación. Esto implica habilitar secuencialmente el cátodo común de cada dígito mientras se suministran los datos de ánodo de segmento apropiados para ese dígito. La conmutación debe ser lo suficientemente rápida para evitar parpadeo visible (típicamente una tasa de refresco >60Hz).
Limitación de Corriente:Se requieren resistencias limitadoras de corriente externas para cada ánodo de segmento (o se puede usar un CI controlador de corriente constante). El valor de la resistencia se calcula en función del voltaje de alimentación, el voltaje directo del LED (usar Vf máximo para un diseño seguro) y la corriente directa deseada (no debe exceder los 10mA continuos).
Gestión Térmica:En aplicaciones con alta temperatura ambiente, se debe aplicar la reducción de corriente directa (0.28mA/°C por encima de 25°C). Esto puede requerir reducir la corriente operativa para mantenerse dentro del límite seguro de disipación de potencia.
Integración Óptica:Considere el amplio ángulo de visión de 130 grados al diseñar la carcasa y la ventana del producto. Se pueden usar filtros o difusores para mejorar el contraste en luz ambiental brillante.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de los códigos de clasificación en la bolsa de empaque?
R: Los códigos de clasificación (para Vf, Iv y Tono) le permiten seleccionar displays con características eléctricas y ópticas estrechamente emparejadas. Esto es crucial para lograr un brillo y color uniformes en todos los dígitos de su aplicación, especialmente si usa múltiples displays uno al lado del otro.
P: ¿Puedo alimentar este display con una fuente de 5V?
R: Sí, pero debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento. Por ejemplo, con una fuente de 5V y asumiendo un Vf máximo de 3.2V y una If deseada de 5mA, el valor de la resistencia sería R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ohmios. Una resistencia estándar de 360Ω o 390Ω sería adecuada.
P: ¿Por qué hay una especificación de corriente directa pico (50mA) mucho más alta que la especificación continua (10mA)?
R: La especificación pico permite la operación pulsada, que es la base de la multiplexación. En una configuración multiplexada, cada dígito solo se alimenta durante una fracción del tiempo (ciclo de trabajo). Para lograr el mismo brillo aparente que un segmento alimentado continuamente, la corriente pulsada puede ser más alta, siempre que la disipación de potencia promedio se mantenga dentro de los límites.
P: ¿Qué sucede si excedo el rango de temperatura de almacenamiento?
R: Exceder los límites, especialmente en el lado alto, puede acelerar el envejecimiento de los chips LED y del encapsulado plástico, lo que podría provocar un oscurecimiento prematuro del epoxi (depreciación de lúmenes) o falla mecánica. En el lado bajo, el estrés térmico podría causar grietas.

9. Principio de Operación

El LTC-4798SW opera bajo el principio de electroluminiscencia en materiales semiconductores. El chip LED de InGaN emite luz azul cuando se aplica una corriente directa a través de su unión p-n. Este dispositivo utiliza un recubrimiento de fósforo (no declarado explícitamente pero implícito por "LED blanco") que absorbe una porción de la luz azul y la reemite como luz amarilla. La combinación de la luz azul restante y la luz amarilla convertida es percibida por el ojo humano como blanca. El formato de siete segmentos es una disposición estandarizada de siete LED rectangulares (segmentos) que pueden controlarse individualmente para formar dígitos numéricos (0-9) y algunas letras. La arquitectura de cátodo común multiplexado es una técnica de cableado que reduce el número de pines de control requeridos de (7 segmentos + 1 punto decimal) * 4 dígitos = 32 pines a 7 ánodos de segmento + 4 cátodos de dígito + 1 ánodo común DP = 12 pines. Esto se logra ciclando rápidamente la alimentación a cada dígito en secuencia mientras se iluminan los segmentos correctos para ese dígito.