Hoja de Datos de Display de Siete Segmentos Blanco de 7.62mm - Altura de Dígito 0.3" - Tensión Directa 2.4V - Corriente Directa 25mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un display alfanumérico de siete segmentos con una altura de dígito de 7.62mm (0.3 pulgadas). El dispositivo está diseñado para montaje pasante (THT) y presenta segmentos emisores de luz blanca sobre una superficie de fondo gris. Esta combinación proporciona un alto contraste y una excelente legibilidad incluso en condiciones de iluminación ambiental brillante, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de indicación y visualización. El producto está categorizado por intensidad luminosa y cumple con los estándares ambientales libres de plomo (Pb-free) y RoHS.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este display incluyen su huella estándar industrial, que garantiza la compatibilidad con diseños de PCB y zócalos existentes, y sus características de bajo consumo de energía. El dispositivo está construido para ofrecer fiabilidad y larga duración. Sus mercados objetivo principales incluyen electrodomésticos de consumo, paneles de instrumentos industriales y automotrices, y displays digitales de propósito general donde se necesita presentar información numérica monocromática o alfanumérica limitada de forma clara.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

El rendimiento del display está definido por un conjunto de valores máximos absolutos y características electro-ópticas estándar medidas a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No deben excederse bajo ninguna condición de operación.

• Tensión Inversa (V_R):5 V - La tensión máxima que se puede aplicar en dirección inversa a través del segmento LED.
• Corriente Directa (I_F):25 mA - La corriente continua máxima permitida a través de un solo segmento.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA - La corriente pulsada máxima, permitida solo bajo un ciclo de trabajo de 1/10 a una frecuencia de 1 kHz.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW - La potencia máxima que puede disipar un solo segmento.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C - El rango de temperatura ambiente en el que el dispositivo está diseñado para funcionar.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C - El rango de temperatura para almacenamiento sin operación.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C - La temperatura máxima para soldadura por ola o manual, con un tiempo de exposición que no exceda los 5 segundos.

2.2 Características Electro-Ópticas

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

• Intensidad Luminosa (I_v):5.6 mcd (Mín), 11.0 mcd (Típ) por segmento, medido a I_F= 10 mA. La tolerancia es de ±10%.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):632 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Esto indica la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):624 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano, que define el color (blanco, en este caso, basado en el material del chip).
• Ancho de Banda de Radiación del Espectro (Δλ):20 nm (Típ) a I_F= 20 mA. Esto define el ancho espectral de la luz emitida.
• Tensión Directa (V_F):2.0 V (Típ), 2.4 V (Máx) a I_F= 20 mA. La tolerancia es de ±0.1V. Esta es la caída de tensión a través del LED durante su operación.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (Máx) a V_R= 5 V.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos están "Categorizados por intensidad luminosa". Esto implica que existe un sistema de clasificación (binning).

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Aunque los códigos de clasificación específicos no se enumeran en el extracto proporcionado, la intensidad luminosa típica es de 11.0 mcd con un mínimo de 5.6 mcd a 10mA. Los fabricantes suelen agrupar los LEDs en categorías (bins) según la salida luminosa medida para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Los diseñadores deben consultar la documentación completa de clasificación del fabricante para seleccionar el grado de intensidad apropiado para su aplicación, asegurando un brillo uniforme en todos los dígitos de un display multidígito.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas características típicas que son cruciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

4.1 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral (a Ta=25°C) mostraría gráficamente la intensidad luminosa relativa en diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda de pico típica de 632 nm. Esta curva ayuda a comprender la pureza del color y la posible aplicación en escenarios de filtrado óptico.

4.2 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva (a Ta=25°C) ilustra la relación no lineal entre la corriente que fluye a través del segmento LED y la tensión a través del mismo. Es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente (generalmente una resistencia en serie) para garantizar una operación estable al brillo deseado sin exceder la corriente directa máxima.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Esta es una de las curvas más críticas para un diseño fiable. Muestra cómo la corriente directa continua máxima permitida (I_F) debe reducirse a medida que la temperatura ambiente de operación aumenta por encima de los 25°C. Operar a 85°C, por ejemplo, requeriría una corriente de accionamiento significativamente menor que el valor máximo absoluto de 25mA para evitar sobrecalentamiento y degradación acelerada.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El display sigue una huella estándar de la industria para montaje pasante con altura de dígito de 7.62mm. El dibujo detallado con dimensiones proporciona todas las medidas críticas, incluida la altura total, el tamaño del dígito, el espaciado de pines (paso) y el diámetro de los pines. La tolerancia por defecto para las dimensiones es de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. La adherencia precisa a estas dimensiones es necesaria para un diseño de PCB y un ajuste mecánico adecuados.

5.2 Asignación de Pines e Identificación de Polaridad

El diagrama de circuito interno muestra la configuración de ánodo común de los siete segmentos y el punto decimal (si está presente). El diagrama identifica los números de pin correspondientes a cada segmento (de la a a la g) y el/los pin(es) de ánodo común. Se debe observar la polaridad correcta durante la instalación; aplicar una tensión inversa superior a 5V puede dañar las uniones LED.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Parámetros de Soldadura

El valor máximo absoluto especifica una temperatura de soldadura (T_sol) de 260°C durante un tiempo que no exceda los 5 segundos. Esto se aplica a procesos de soldadura por ola o soldadura manual. Para soldadura por reflujo, debe utilizarse un perfil compatible con el encapsulado plástico del dispositivo, manteniéndose típicamente dentro de los límites de temperatura de la resina epoxi.

6.2 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los chips LED dentro del display son sensibles a las descargas electrostáticas. Se recomienda encarecidamente tomar precauciones de manipulación: usar pulseras y estaciones de trabajo conectadas a tierra, emplear alfombrillas y tapetes conductores en el suelo y la mesa, y utilizar ionizadores para neutralizar la carga en áreas con materiales aislantes. Se requiere una conexión a tierra adecuada de todo el equipo utilizado en el montaje.

6.3 Condiciones de Almacenamiento

El dispositivo debe almacenarse dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado de -40°C a +100°C, en un ambiente seco para prevenir la absorción de humedad que podría causar el efecto "palomita de maíz" (popcorning) durante la soldadura.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación del Embalaje

El formato de embalaje estándar es de 26 piezas por tubo. Estos tubos se empaquetan luego en cajas, con 88 tubos por caja. Finalmente, 4 cajas se empaquetan en un cartón maestro.

7.2 Explicación de la Etiqueta

Las etiquetas del producto incluyen varios campos clave: Número de Producto del Cliente (CPN), Número de Producto del Fabricante (P/N), Cantidad de Embalaje (QTY), Rango de Intensidad Luminosa (CAT) y Número de Lote (LOT No). El rango de intensidad (CAT) se correlaciona con la clasificación (binning) mencionada anteriormente.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Como display de ánodo común, cada cátodo de segmento se acciona de forma independiente, típicamente por un pin GPIO de un microcontrolador o un CI controlador dedicado (como un registro de desplazamiento 74HC595 o un MAX7219). Se debe conectar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada cátodo de segmento. El valor de la resistencia se calcula usando R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F, donde V_Fe I_Fson el punto de operación deseado según la hoja de datos (por ejemplo, 2.0V a 10mA). Para una alimentación de 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohmios.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice resistencias limitadoras de corriente externas. Accionar los LEDs directamente desde un pin de microcontrolador o una fuente de tensión probablemente excederá la corriente directa máxima y destruirá el segmento.
• Multiplexación:Para displays multidígito, la multiplexación es común para reducir el número de pines. Asegúrese de que la corriente de pico en operación multiplexada no exceda la clasificación I_FP, considerando el ciclo de trabajo.
• Gestión Térmica:Adhiérase a la curva de reducción de corriente directa. En aplicaciones con alta temperatura ambiente, reduzca la corriente de accionamiento para mantener la fiabilidad.
• Ángulo de Visión:El fondo gris mejora el contraste en condiciones de alta luz ambiental, pero puede afectar las características del ángulo de visión en comparación con fondos negros.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con displays similares con fondos negros, la superficie gris de este modelo ofrece una legibilidad superior en entornos muy iluminados al reducir el brillo reflejado. El uso de material de chip AlGaInP para luz blanca (probablemente un tipo convertido por fósforo) suele ofrecer buena eficiencia y estabilidad. El diseño de montaje pasante proporciona una conexión mecánica robusta, lo que lo hace adecuado para aplicaciones sujetas a vibraciones o donde la fiabilidad de la soldadura es primordial, a diferencia de los dispositivos de montaje superficial.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo accionar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 5V a 20mA?

R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie para cada segmento. Tanto la capacidad de suministro/absorción de corriente del pin del microcontrolador como la V_Fdel LED deben considerarse en el cálculo de la resistencia.

P: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

R: La longitud de onda de pico es el pico físico del espectro de emisión. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz. Para los LEDs blancos, a menudo difieren significativamente.

P: ¿Cómo selecciono la categoría (bin) de intensidad luminosa correcta?

R: Para una apariencia uniforme en un producto con múltiples unidades, especifique el rango de intensidad requerido (código CAT) a su distribuidor o fabricante. Usar dispositivos de diferentes categorías puede resultar en niveles de brillo visiblemente diferentes.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación continua a la corriente máxima nominal (25mA) cerca del límite superior del rango de temperatura de operación, se recomienda un diseño cuidadoso de la PCB para la disipación de calor. Para operación típica a 10-20mA en ambientes moderados, no se necesita un disipador de calor especial.

11. Estudio de Caso de Diseño Práctico

Escenario:Diseñar una visualización simple de voltímetro de 4 dígitos para una aplicación en el tablero de un automóvil (temperatura ambiente hasta 70°C).

Pasos de Diseño:

1. Circuito de Accionamiento:Utilice un microcontrolador con un periférico controlador de 4 dígitos y 7 segmentos o un CI controlador externo como el MAX7219 para multiplexación, simplificando el cableado.

2. Configuración de Corriente:Consulte la curva de reducción. A 70°C, la corriente continua máxima es menor que 25mA. Seleccionar una corriente de accionamiento de 8-10mA por segmento garantiza fiabilidad y brillo adecuado.

3. Cálculo de la Resistencia:Suponiendo una alimentación de 5V y V_F= 2.0V a 10mA, R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohmios. Use una resistencia de valor estándar de 300Ω o 330Ω por cada cátodo de segmento.

4. Diseño de la PCB:Coloque el display en la parte superior de la PCB. Asegúrese de que los orificios para los pines coincidan con las dimensiones de la hoja de datos. Proporcione una capa de tierra ligeramente más grande alrededor del área del display para ayudar en la disipación de calor.

12. Principio de Funcionamiento

Un display de siete segmentos es un conjunto de múltiples Diodos Emisores de Luz (LEDs) dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada uno de los siete segmentos rectangulares (etiquetados de la a a la g) es un LED individual. Al iluminar selectivamente combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar los números del 0 al 9 y algunas letras. En una configuración de ánodo común como esta, todos los ánodos de los LEDs de segmento están conectados juntos a una fuente de tensión positiva común. Cada segmento se enciende aplicando un nivel lógico BAJO (o una ruta a tierra) a su respectivo pin de cátodo a través de una resistencia limitadora de corriente.

13. Tendencias Tecnológicas

La tendencia en la tecnología de displays se dirige hacia dispositivos de mayor densidad, a todo color y de montaje superficial. Sin embargo, los displays de siete segmentos de montaje pasante como este siguen siendo muy relevantes debido a su simplicidad, robustez, bajo costo y facilidad de uso en prototipos, kits educativos, controles industriales y aplicaciones donde se requiere una fiabilidad y visibilidad extremas. Los avances en los materiales de los chips LED continúan mejorando la eficiencia (lúmenes por vatio) y la longevidad, incluso para estos tipos de encapsulado clásicos. El cumplimiento de los estándares RoHS y libres de plomo es ahora un requisito universal, impulsado por las regulaciones ambientales globales.