Hoja de Datos Técnicos del Display de Siete Segmentos ELT-512SYGWA/S530-E2 de 0.56 Pulgadas - Tamaño 14.22mm - Voltaje Directo 2.0V - Amarillo-Verde Brillante - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El ELT-512SYGWA/S530-E2 es un display alfanumérico de siete segmentos de alta fiabilidad, diseñado para visualizaciones digitales claras en diversas aplicaciones electrónicas. Pertenece a la categoría de displays de montaje PTH (Through-Hole), con un formato industrial estándar para facilitar su integración en diseños de PCB existentes. La propuesta de valor principal de este componente radica en su combinación de buena visibilidad, empaquetado estandarizado y cumplimiento de las normativas medioambientales modernas.

El dispositivo está construido con una superficie gris y segmentos blancos difusos. Este diseño específico mejora el contraste y la legibilidad, especialmente en entornos con luz ambiental brillante, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la claridad de la pantalla es primordial. El color emitido es un amarillo-verdoso brillante, logrado mediante el uso de material semiconductor AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Esta elección de material es conocida por su eficiencia y salida de color específica en el espectro amarillo-verde.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este módulo de display incluyen subajo consumo de energía, lo cual es crítico para dispositivos alimentados por batería o de alta eficiencia energética. Está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo a los diseñadores seleccionar componentes con niveles de brillo consistentes para una apariencia uniforme del panel. Además, el dispositivo eslibre de plomo y cumple con RoHS, cumpliendo con los estándares internacionales de restricción de sustancias peligrosas, lo cual es esencial para la fabricación de electrónica moderna.

Las aplicaciones objetivo están claramente orientadas hacia interfaces funcionales, industriales y de consumo. Los mercados clave incluyen:

• Electrodomésticos:Temporizadores, displays de temperatura, lecturas en paneles de control de hornos, microondas, lavadoras, etc.
• Paneles de Instrumentos:Equipos de prueba y medida, sistemas de control industrial, herramientas de diagnóstico automotriz (displays secundarios).
• Displays de Lectura Digital:Cualquier dispositivo que requiera salida numérica o alfanumérica limitada, como relojes, contadores, básculas y registradores de datos simples.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos especificados en la hoja de datos. Comprender estos límites y características es crucial para un diseño de circuito fiable.

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Las Clasificaciones Absolutas Máximas definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación normal.

• Voltaje Inverso (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):25 mA DC. Esta es la corriente continua máxima permitida a través de un segmento.
• Corriente Directa Pico (I_FP):60 mA. Esta corriente más alta solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo ≤ 10%, frecuencia ≤ 1 kHz), lo que puede usarse para multiplexación o breves aumentos de intensidad.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. Esta es la potencia máxima que puede disiparse de forma segura como calor, típicamente calculada como V_F* I_F.
• Temperatura de Operación y Almacenamiento:-40°C a +85°C (operación), -40°C a +100°C (almacenamiento). El amplio rango asegura funcionalidad en entornos hostiles.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante ≤ 5 segundos. Esto guía los procesos de soldadura por ola o manual.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C) y definen el rendimiento del dispositivo.

• Intensidad Luminosa (I_v):2.8 mcd (Mín), 4.5 mcd (Típ) a I_F=10mA. Esta es la salida de luz promedio por segmento. La hoja de datos indica una tolerancia de ±10% en este valor. La categorización mencionada en las características se refiere a la clasificación de dispositivos basada en la I_vmedida en rangos consistentes.
• Longitud de Onda Pico (λ_p):575 nm (Típ). Esta es la longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):573 nm (Típ). Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano, definiendo el color (amarillo-verde).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (Típ). Esto indica el rango de longitudes de onda emitidas, centrado alrededor del pico.
• Voltaje Directo (V_F):2.0V (Típ), 2.4V (Máx) a I_F=20mA. Los diseñadores deben asegurar que el circuito de excitación pueda proporcionar al menos este voltaje. Se especifica una tolerancia de ±0.1V.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (Máx) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga cuando el dispositivo está polarizado inversamente.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona curvas características típicas que son esenciales para comprender el comportamiento en condiciones no estándar.

3.1 Distribución Espectral

La curva espectral (Intensidad Luminosa Relativa vs. Longitud de Onda) mostraría una distribución en forma de campana centrada alrededor de 575 nm con un ancho típico (FWHM) de 20 nm. Esto confirma el punto de color amarillo-verde y permite el análisis en aplicaciones sensibles a longitudes de onda específicas.

3.2 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva es no lineal. Para un LED típico de AlGaInP, el voltaje permanece relativamente bajo hasta el umbral de encendido (alrededor de 1.8-2.0V para este color), después de lo cual aumenta más abruptamente con la corriente. El V_Fespecificado de 2.0V a 20mA es un punto en esta curva. Los diseñadores la usan para calcular los valores de la resistencia en serie: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.

3.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico crítico muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura, la corriente segura máxima disminuye linealmente desde 25 mA a 25°C hasta 0 mA en la temperatura máxima de unión (implícita por el punto final de la curva, probablemente alrededor de 100-110°C). Esto se debe a la capacidad reducida de disipación de calor a temperaturas ambientales más altas. Para una operación fiable por encima de 25°C, la corriente de excitación debe reducirse en consecuencia.

4. Información Mecánica y de Empaquetado

4.1 Dimensiones del Paquete

El display tiene una altura de dígito de 14.22 mm (0.56 pulgadas). El dibujo detallado de dimensiones muestra un formato estándar de paquete dual en línea (DIP). Las notas mecánicas clave incluyen una tolerancia estándar de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. El espaciado de pines y las dimensiones generales están diseñados para compatibilidad con diseños de PCB y zócalos estándar.

4.2 Diagrama de Circuito Interno y Polaridad

El diagrama de circuito interno revela una configuración de cátodo común. Todos los cátodos (terminales negativos) de los siete segmentos (y típicamente el punto decimal, si está presente) están conectados internamente a uno o dos pines comunes. El ánodo (terminal positivo) de cada segmento se saca a un pin separado. Esta configuración es común para la excitación multiplexada, donde el cátodo común se conecta a tierra mientras que los ánodos de los segmentos deseados se activan a nivel alto.

5. Guías de Soldadura y Montaje

Aunque no se proporcionan perfiles de reflujo específicos para este componente PTH, la hoja de datos da límites claros para soldadura manual o por ola.

• Soldadura:La temperatura máxima de soldadura es de 260°C, y el tiempo de exposición a esta temperatura no debe exceder los 5 segundos. Esto previene daños térmicos al paquete de plástico y a las conexiones internas.
• Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD):El dispositivo es sensible a ESD. La hoja de datos recomienda encarecidamente medidas estándar de control ESD durante el manejo y montaje: usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra, estaciones de trabajo seguras para ESD, alfombrillas conductoras y una correcta conexión a tierra para todo el equipo. Si hay materiales aislantes presentes, se deben emplear ionizadores u otros métodos de neutralización de carga.
• Condiciones de Almacenamiento:Los dispositivos deben almacenarse dentro del rango de temperatura especificado de -40°C a +100°C en un entorno seco y seguro para ESD.

6. Información de Empaquetado y Pedido

6.1 Especificaciones de Embalaje

Los componentes se embalan en tubos para inserción automática o manejo manual. El flujo de embalaje estándar es:13 piezas por tubo → 63 tubos por caja → 4 cajas por cartón. Esto totaliza 3,276 piezas por cartón (13 * 63 * 4).

6.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje contiene varios códigos:

• CPN:Número de Producto del Cliente (para referencia del cliente).
• P/N:El Número de Producto del fabricante (ELT-512SYGWA/S530-E2).
• QTY:Cantidad de Embalaje.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (la categoría de clasificación).
• LOT No:Número de Lote Rastreable para control de calidad.

7. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

7.1 Diseño del Circuito de Excitación

Para excitar un solo segmento a la corriente directa típica de 20mA con una alimentación de 5V, se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie. Usando el V_Ftípico de 2.0V: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Una resistencia estándar de 150Ω resultaría en I_F≈ 20mA. La potencia disipada en la resistencia es (3V * 0.02A) = 60 mW, por lo que una resistencia de 1/8W (125mW) o 1/4W es adecuada. Para multiplexar múltiples dígitos, la corriente pico por segmento puede ser mayor (hasta I_FP=60mA) pero la corriente promedio debe permanecer dentro del límite continuo de I_F, calculado por el ciclo de trabajo.

7.2 Diseño para la Fiabilidad

Gestión Térmica:Observe la curva de reducción de corriente. En un entorno de alta temperatura (ej., dentro de un electrodoméstico), reduzca la corriente de excitación para prevenir sobrecalentamiento y envejecimiento prematuro.Protección ESD:Incorpore diodos de protección ESD en las líneas del PCB conectadas a los pines del display, especialmente si la interfaz está expuesta al contacto del usuario.Ángulo de Visión:Los segmentos blancos difusos proporcionan un amplio ángulo de visión, pero la distribución angular exacta de la intensidad no está especificada. Para aplicaciones de visión crítica, se recomienda la creación de prototipos.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con tecnologías más antiguas o displays más pequeños, el ELT-512SYGWA/S530-E2 ofrece ventajas específicas:

• vs. Displays Incandescentes o VFD:Consumo de energía mucho menor, vida útil más larga y sin filamento que se queme. Sin embargo, requiere regulación de corriente, no solo voltaje.
• vs. Displays LED más Pequeños (ej., 0.3\"):El tamaño de dígito más grande (0.56\") ofrece mejor visibilidad a distancia, a costa de una mayor huella en el PCB.
• vs. LCDs:Los LEDs son emisivos y por lo tanto fácilmente legibles en condiciones de poca luz sin retroiluminación, pero consumen más energía que los LCDs reflectivos en luz brillante.
• Diferenciador Clave:La combinación del color amarillo-verdoso específico (AlGaInP), el tamaño industrial estándar de 0.56\", la configuración de cátodo común y el cumplimiento RoHS lo convierten en una solución bien definida para un conjunto específico de aplicaciones.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de un microcontrolador?R: No. Un pin típico de un MCU puede suministrar/absorber solo 20-25mA, que es el límite para un segmento. Excitar múltiples segmentos o el cátodo común (que lleva la suma de las corrientes de los segmentos encendidos) excedería la capacidad del MCU. Use transistores excitadores o circuitos integrados dedicados para LEDs.

P2: ¿Por qué mi display es más tenue de lo esperado?R: Primero, verifique la corriente directa. Una resistencia en serie más alta que la calculada reducirá la corriente y el brillo. Segundo, verifique el rango de intensidad luminosa (código CAT); puede tener una unidad del extremo inferior del rango (cercana a 2.8 mcd). Tercero, asegúrese de que el voltaje directo de su unidad específica no esté en el extremo alto de la tolerancia, lo que también reduciría la corriente para un valor de resistencia fijo.

P3: ¿Se requiere disipador de calor?R: Para operación continua a la I_Fmáxima de 25mA cerca de la temperatura ambiente, típicamente no se necesita un disipador adicional para un solo dígito. Sin embargo, si múltiples dígitos están empaquetados densamente u operan en una temperatura ambiente alta, el diseño del PCB debe permitir cierta disipación de calor a través de las trazas de cobre conectadas a los pines.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un temporizador simple de 4 dígitos para un electrodoméstico de cocina que opera hasta 50°C ambiente.

Pasos de Diseño:

1. Selección de Corriente:Consulte la curva de reducción. A 50°C, la corriente continua máxima se reduce. Asumiendo una reducción lineal desde 25mA@25°C hasta 0mA@~100°C, la corriente permitida a 50°C es aproximadamente 18-20mA. Elegimos 15mA por segmento para un margen de seguridad y longevidad.
2. Cálculo de la Resistencia:Usando V_{alimentación}= 5V, V_F(máx) = 2.4V, I_F= 15mA. R = (5 - 2.4) / 0.015 = 173 Ω. Use el siguiente valor estándar, 180 Ω. Recalcule la corriente real con V_Ftípico: I = (5 - 2.0) / 180 = 16.7mA (aceptable).
3. Circuito Excitador:Use un microcontrolador con un decodificador/excitador 4-a-16 (como un registro de desplazamiento 74HC595 con resistencias limitadoras) o un excitador LED multiplexado dedicado. El cátodo común de cada dígito será conmutado por un transistor PNP o un MOSFET de canal N capaz de absorber la corriente total de hasta 8 segmentos encendidos (8 * 16.7mA ≈ 134mA).
4. Diseño del PCB:Coloque las resistencias limitadoras cerca del CI excitador, no del display. Asegúrese de que las trazas hacia los pines de cátodo común sean lo suficientemente anchas para manejar la corriente pico del cátodo.

11. Principio de Funcionamiento

Un display de siete segmentos es un conjunto de diodos emisores de luz (LEDs) dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada segmento (nombrado a, b, c, d, e, f, g, y a veces dp para el punto decimal) es un LED individual. Al aplicar un voltaje directo (excediendo el voltaje de encendido del diodo, ~2.0V aquí) y limitar la corriente con una resistencia en serie, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del semiconductor AlGaInP, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlGaInP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, amarillo-verde (573-575 nm). La resina difusa blanca sobre el chip LED dispersa la luz, creando una apariencia de segmento uniformemente iluminado.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays tradicionales de siete segmentos PTH como este siguen siendo vitales por su fiabilidad y facilidad de servicio en aplicaciones industriales y de electrodomésticos, la tendencia general en la tecnología de displays se mueve hacia paquetes de montaje superficial (SMD) para mayor densidad y ensamblaje automatizado. Además, para información más compleja, las pantallas OLED de matriz de puntos o TFT LCD son cada vez más comunes. Sin embargo, para visualizaciones numéricas simples, brillantes, de bajo costo y alta fiabilidad, los displays LED de siete segmentos continúan teniendo una posición sólida. Los desarrollos futuros pueden incluir materiales de aún mayor eficiencia, circuitos excitadores integrados dentro del paquete, y una gama más amplia de colores y tamaños en formatos SMD, pero se espera que el principio fundamental y la aplicación de displays de segmentos discretos persistan en segmentos de mercado específicos.