Hoja de Datos del Display de Siete Segmentos ELD-526SURWA/S530-A3 - Altura de Dígito 13.6mm - Tensión Directa 2.4V - Rojo Brillante - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El ELD-526SURWA/S530-A3 es un display alfanumérico de un dígito y siete segmentos diseñado para montaje PTH (Through-Hole). Presenta un tamaño industrial estándar con una altura de dígito de 13.6 milímetros (0.54 pulgadas). El dispositivo está construido con chips LED de AlGaInP de color rojo brillante, alojados en un encapsulado de resina difusora blanca que presenta una apariencia superficial gris. Esta combinación está diseñada para ofrecer alta fiabilidad y una excelente legibilidad incluso en entornos con luz ambiental intensa. El display se clasifica en función de la intensidad luminosa y cumple con los estándares ambientales libres de plomo y RoHS, lo que lo hace adecuado para los procesos modernos de ensamblaje electrónico.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este display incluyen su bajo consumo de energía, su huella estandarizada para facilitar el reemplazo o integración, y su robusto rendimiento en diversas condiciones de iluminación. Su diseño prioriza la longevidad y una salida consistente. Las aplicaciones objetivo son diversas, centrándose principalmente en la electrónica de consumo e industrial donde las lecturas numéricas claras son esenciales. Los mercados clave incluyen paneles de control de electrodomésticos (por ejemplo, hornos, lavadoras), instrumentación para dispositivos de medición y displays digitales de propósito general en diversos equipos.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los Límites Absolutos Máximos definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de funcionamiento normal.

• Tensión Inversa (V_R):5 V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar una ruptura inmediata de la unión.
• Corriente Directa (I_F):25 mA (Continua). La corriente continua máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, especificada con un ciclo de trabajo de 1/10 y una frecuencia de 1 kHz. Es crucial para aplicaciones de multiplexado.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. La potencia máxima que el dispositivo puede disipar en forma de calor, calculada como la Tensión Directa (V_F) multiplicada por la Corriente Directa (I_F).
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente en el que se garantiza que el dispositivo cumple con sus especificaciones publicadas.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C durante un tiempo no superior a 5 segundos. Esto es crítico para los procesos de soldadura por ola o manual.

2.2 Características Electroópticas

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

• Intensidad Luminosa (I_v):El valor típico es de 12.5 mcd por segmento cuando se alimenta con 10 mA. El mínimo especificado es de 7.8 mcd. La hoja de datos indica una tolerancia de ±10% en la intensidad luminosa, que forma parte del proceso de categorización (binning). La medición es un promedio a través de un dígito de siete segmentos.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):632 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):624 nm (típico). Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano y define el color (rojo brillante).
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esto indica el rango de longitudes de onda emitidas, centrado alrededor de la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa (V_F):2.0 V (típico), con un máximo de 2.4 V a 20 mA. La tolerancia es de ±0.1V. Este parámetro es vital para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 µA a una tensión inversa de 5V.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que los dispositivos están \"Categorizados por intensidad luminosa.\" Esto se refiere a un proceso de binning o clasificación.

• Binning por Intensidad Luminosa:Los LED se prueban y clasifican en grupos (bins) según su intensidad luminosa medida a la corriente de prueba estándar. La tolerancia especificada de ±10% define el rango para un bin determinado. Los diseñadores deben ser conscientes de que el brillo puede variar dentro de este rango de un lote de producción a otro, lo que puede ser perceptible si se utilizan múltiples displays uno al lado del otro en un producto.
• Binning por Tensión Directa:Aunque no se establece explícitamente como un parámetro binned, la tolerancia de ±0.1V en V_Findica un control estricto. Una variación significativa en la tensión directa entre múltiples segmentos o dígitos podría conducir a una distribución desigual de la corriente si se alimentan en una configuración paralela simple sin limitación de corriente individual.
• Binning por Longitud de Onda/Color:La hoja de datos especifica valores típicos para las longitudes de onda de pico y dominante, pero no menciona bins de color explícitos. Para un display estándar de rojo brillante, la longitud de onda dominante típica de 624 nm es el objetivo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas que proporcionan información sobre el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

4.1 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral (intensidad relativa vs. longitud de onda) mostraría un pico estrecho centrado alrededor de 632 nm (pico) con una longitud de onda dominante a 624 nm. El ancho de banda de 20 nm indica un color rojo relativamente puro, característico del material semiconductor AlGaInP. Este material es conocido por su alta eficiencia en el rango de colores del rojo al ámbar.

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

Esta curva ilustra la relación no lineal entre corriente y voltaje. Para un LED típico, la curva muestra una corriente muy baja hasta que la tensión directa alcanza un punto de \"rodilla\" (alrededor de 1.8-2.0V para este dispositivo), después del cual la corriente aumenta rápidamente con un pequeño aumento de voltaje. Esto subraya la importancia de alimentar los LED con una fuente de corriente constante en lugar de una fuente de voltaje constante para evitar la fuga térmica y garantizar un brillo uniforme.

4.3 Curva de Derating de Corriente Directa

Este es un gráfico crítico para la gestión térmica. Muestra la corriente directa continua máxima permitida en función de la temperatura ambiente. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la capacidad del dispositivo para disipar calor disminuye. Por lo tanto, la corriente máxima de operación segura debe reducirse (derating) para evitar superar el límite de temperatura de unión y garantizar la fiabilidad a largo plazo. La curva generalmente comienza en la corriente nominal (por ejemplo, 25 mA) a 25°C y desciende hasta corriente cero a la temperatura máxima de unión.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Dibujo

El dibujo de dimensiones del encapsulado proporciona las medidas físicas exactas para el diseño del PCB. Las dimensiones clave incluyen la altura, anchura y profundidad total del display, el espaciado entre pines (pitch), el diámetro de los pines y el tamaño de orificio recomendado en el PCB. El dibujo incluye una nota de que las tolerancias son de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Los ingenieros deben adherirse a estas dimensiones para garantizar un ajuste y alineación adecuados en la placa de circuito impreso.

5.2 Pinout 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). Identifica los números de pin correspondientes a cada segmento (a a g) y el/los pin(es) de ánodo común. La identificación correcta de la polaridad es esencial; aplicar tensión inversa o una conexión común incorrecta impedirá que el display se ilumine o podría dañarlo.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

• Proceso de Soldadura:El dispositivo es adecuado para soldadura por ola o soldadura manual. El límite absoluto máximo para la temperatura de soldadura es de 260°C durante un tiempo máximo de 5 segundos. Esta es una especificación estándar para componentes PTH y ayuda a prevenir daños térmicos en el chip LED y el encapsulado plástico.
• Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD):La hoja de datos contiene una advertencia importante sobre la sensibilidad a las ESD. Los LED de AlGaInP pueden dañarse por descargas electrostáticas. Las precauciones de manejo recomendadas incluyen el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, estaciones de trabajo y suelos seguros contra ESD, tapetes de mesa conductivos y una correcta conexión a tierra de 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 de almacenamiento especificado (-40°C a +100°C) en un ambiente de baja humedad y protegido contra ESD.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación del Embalaje

El dispositivo se embala en tubos para ensamblaje automatizado. El proceso de embalaje estándar es: 20 piezas por tubo, 36 tubos por caja y 4 cajas por cartón maestro. Esto suma un total de 2,880 piezas por cartón.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta de embalaje incluye varios códigos: 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 campo \"CAT\" corresponde directamente al bin de intensidad luminosa discutido anteriormente.

8. Sugerencias de Diseño de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Como display de ánodo común, los ánodos (pines comunes) se conectan típicamente a una tensión de alimentación positiva a través de una resistencia limitadora de corriente o un transistor interruptor (para multiplexado). El cátodo de cada segmento se conecta luego a un CI controlador (como un decodificador/controlador de 7 segmentos o un pin GPIO de un microcontrolador) capaz de absorber la corriente requerida. Una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria para cada segmento o ánodo común para establecer la corriente directa al valor deseado (por ejemplo, 10-20 mA). El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.

8.2 Consideraciones y Advertencias de Diseño

• Limitación de Corriente:Utilice siempre una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente. Nunca conecte el LED directamente a una fuente de voltaje.
• Protección contra Tensión Inversa:El circuito de control debe garantizar que no se aplique tensión inversa al LED, incluso cuando esté apagado. Una tensión inversa continua puede causar migración metálica y daño permanente. En circuitos de CA o multiplexados, considere agregar un diodo de protección en paralelo con el LED (polarizado inversamente durante el funcionamiento normal).
• Gestión Térmica:Para aplicaciones con alta temperatura ambiente o cuando se alimente cerca de la corriente máxima, considere la curva de derating. Asegure un espaciado adecuado en el PCB para la disipación de calor.
• Multiplexado:Este display es adecuado para aplicaciones multiplexadas donde múltiples dígitos comparten líneas de control. La especificación de corriente directa de pico (60 mA a 1/10 de ciclo de trabajo) lo respalda. La corriente promedio por segmento no debe exceder la corriente directa continua nominal (25 mA).

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas o displays más pequeños, el ELD-526SURWA/S530-A3 ofrece ventajas específicas:

• Material (AlGaInP vs. GaAsP):La tecnología AlGaInP proporciona una mayor eficiencia luminosa y un color rojo brillante más saturado en comparación con los LED más antiguos de GaAsP, que a menudo parecen más anaranjados o tenues.
• Tamaño Estandarizado:La altura de dígito de 13.6mm es un estándar industrial, lo que garantiza una amplia compatibilidad con diseños de productos y marcos existentes.
• Bajo Consumo de Energía:Con una tensión directa típica de 2.0V, opera de manera eficiente, reduciendo los requisitos de la fuente de alimentación y la generación de calor en comparación con displays con mayor V_F.
• Superficie Gris:La superficie gris (frente a la negra) proporciona un mejor contraste en entornos muy iluminados al reducir la luz ambiental reflejada, mejorando la legibilidad.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo controlar este display con lógica de 5V desde un microcontrolador?

R: Sí, pero debe usar una resistencia limitadora de corriente. Por ejemplo, para lograr ~10 mA con una fuente de 5V: R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ohmios. Una resistencia de 330 Ohmios es un valor estándar que proporcionaría un poco menos de corriente, lo cual es seguro.

P: ¿Por qué se especifica una intensidad luminosa mínima (7.8 mcd) y una típica (12.5 mcd)?

R: El mínimo es el límite inferior garantizado para los dispositivos vendidos bajo este número de parte. El típico es la salida promedio de la producción. Debido al proceso de binning (±10%), puede recibir dispositivos cuyo brillo esté en cualquier punto dentro de ese rango categorizado.

P: ¿Es este display adecuado para uso exterior?

R: El rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) sugiere que puede manejar una amplia gama de entornos. Sin embargo, para exposición directa al exterior, considere factores adicionales no cubiertos en la hoja de datos, como la resistencia a los rayos UV del plástico, la impermeabilización y el recubrimiento conformado para el PCB.

P: ¿Qué sucede si supero los 5V de tensión inversa?

R: Superar la tensión inversa nominal puede causar una falla inmediata y catastrófica de la unión del LED debido a una ruptura por avalancha. El dispositivo no está diseñado para soportar polarización inversa.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura Digital de Voltímetro Simple.

Un diseñador está creando una fuente de alimentación de banco que requiere un display de voltaje de 3 dígitos. Selecciona tres displays ELD-526SURWA/S530-A3. El microcontrolador (por ejemplo, un ATmega328) utilizará un CI controlador de 7 segmentos como el MAX7219. Los pasos de diseño incluyen: 1) Diseñar el PCB según las dimensiones del encapsulado, asegurando el espaciado correcto de los pines. 2) Conectar los ánodos comunes de cada dígito a las líneas de selección de dígitos del CI controlador. 3) Conectar los cátodos de segmento (a-g) a las líneas de segmento del CI controlador. 4) Programar el microcontrolador para leer un valor ADC, convertirlo a voltaje y enviar los códigos de dígito apropiados al MAX7219 vía SPI. 5) Configurar la corriente de control en los registros del MAX7219 para apuntar a 10-15 mA por segmento, asegurándose de que se mantenga dentro de las especificaciones del display. La superficie gris del display se elige específicamente porque el entorno del laboratorio tiene iluminación fluorescente superior.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de diodos emisores de luz (LED) individuales dispuestos en el patrón del dígito \"8\". Cada segmento (nombrado de a a g) es un LED separado. Al encender selectivamente segmentos específicos, se puede formar cualquier número del 0 al 9 y algunas letras. El ELD-526SURWA/S530-A3 utiliza una configuración de ánodo común, lo que significa que los ánodos (terminales positivos) de todos los LED de segmento en un dígito están conectados entre sí a un pin(s) común. Para iluminar un segmento, su ánodo común se conecta a una fuente de voltaje (a través de un limitador de corriente), y su cátodo (terminal negativo) se conecta a un voltaje más bajo (tierra). La luz se produce a través de electroluminiscencia en el material semiconductor AlGaInP: cuando se aplica una tensión directa, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz) a una longitud de onda correspondiente al bandgap del material, que está en el espectro rojo.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los displays LED de siete segmentos representan una tecnología madura y confiable. Si bien tecnologías de display más nuevas como las OLED de matriz de puntos o las pantallas LCD TFT ofrecen mayor flexibilidad para gráficos y fuentes personalizadas, los LED de 7 segmentos conservan fuertes ventajas en aplicaciones específicas: brillo superior y legibilidad a la luz del sol, ángulos de visión extremadamente amplios, alta fiabilidad y larga vida útil, simplicidad de control y menor costo para aplicaciones que solo requieren salida numérica. La tendencia en estos displays LED discretos es hacia una mayor eficiencia (más salida de luz por mA de corriente), un binning más estricto para la consistencia del color y el brillo, y el cumplimiento continuo de las regulaciones ambientales en evolución (RoHS, REACH). El encapsulado PTH, como se usa en esta hoja de datos, está siendo gradualmente complementado por versiones de dispositivo de montaje superficial (SMD) para ensamblaje automatizado, pero el PTH sigue siendo vital para prototipos, reparaciones y aplicaciones que requieren una mayor robustez mecánica.