Hoja de Datos del Display de Siete Segmentos ELS-315SYGWA/S530-E2 - Altura de Dígito 9.14mm - Color Amarillo-Verde - Voltaje Directo 2.0V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El ELS-315SYGWA/S530-E2 es un display alfanumérico de siete segmentos para montaje PTH (Through-Hole), diseñado para visualizaciones digitales nítidas. Cuenta con un tamaño industrial estándar y una altura de dígito de 9.14mm (0.36 pulgadas). El dispositivo está construido con segmentos emisores de luz blanca sobre una superficie de fondo gris, proporcionando un alto contraste y una excelente legibilidad incluso en condiciones de iluminación ambiental brillante. Este display está categorizado por intensidad luminosa y cumple con los estándares ambientales libres de plomo (Pb-free) y RoHS, lo que lo hace adecuado para aplicaciones electrónicas modernas.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas principales de este display incluyen su bajo consumo de energía, su huella estandarizada para una fácil integración en diseños existentes y su rendimiento confiable. Está específicamente dirigido a aplicaciones que requieren indicadores numéricos o alfanuméricos limitados, duraderos y legibles. Los mercados objetivo clave incluyen electrodomésticos de consumo, paneles de instrumentos industriales y diversos sistemas de visualización digital donde la fiabilidad y la claridad son primordiales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

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

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación normal.

• Voltaje Inverso (V_R):5 V. Superar este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa Continua (I_F):25 mA. La corriente DC máxima que se puede aplicar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):60 mA. Esto solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, frecuencia 1 kHz) para alcanzar brevemente un mayor brillo.
• Disipación de Potencia (P_d):60 mW. La potencia máxima que el dispositivo puede disipar en forma de calor.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para una operación confiable.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):260°C durante un máximo de 5 segundos, típico para procesos de soldadura por ola o manual.

2.2 Características Electroópticas

Estos parámetros se miden a una temperatura ambiente estándar de 25°C y definen el rendimiento del dispositivo en condiciones típicas de operación.

• Intensidad Luminosa (I_v):El valor típico es de 3.2 mcd por segmento a una corriente directa (I_F) de 10 mA, con un mínimo de 2.0 mcd. La hoja de datos indica una tolerancia de ±10% en este valor. Esta intensidad es un promedio medido en un solo segmento.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):Típicamente 575 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica emitida es mayor.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Típicamente 573 nm. Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano, definiendo el color (amarillo-verde en este caso).
• Ancho de Banda del Espectro de Radiación (Δλ):Típicamente 20 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de la luz emitida.
• Voltaje Directo (V_F):Típicamente 2.0 V, con un máximo de 2.4 V a I_F=20 mA. La tolerancia es de ±0.1V. Este es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 µA a un voltaje inverso (V_R) de 5 V, indicando la corriente de fuga en estado apagado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

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

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Los LEDs de un lote de producción se miden y clasifican en diferentes grupos (bins) según su salida luminosa medida a una corriente de prueba específica. Esto garantiza uniformidad en el brillo para los productos finales. El valor típico es 3.2 mcd, pero los dispositivos se clasifican para garantizar un mínimo de 2.0 mcd, y el código de bin real probablemente se indique en la etiqueta del embalaje (campo \"CAT\").
• Color/Longitud de Onda:El material del chip se especifica como AlGaInP, que típicamente produce colores en el espectro del rojo al amarillo-verde. La longitud de onda dominante está estrictamente controlada (típica 573 nm), pero las variaciones menores también pueden gestionarse mediante clasificación para mantener la consistencia del color, especialmente importante en displays de múltiples dígitos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

4.1 Distribución Espectral

Esta curva grafica la intensidad luminosa relativa frente a la longitud de onda. Confirma visualmente la longitud de onda de pico (λ_p~575 nm) y el ancho de banda espectral (Δλ ~20 nm). Una curva más estrecha indica un color espectralmente más puro.

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

Este gráfico muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y la caída de voltaje a través del mismo. Es no lineal. Los diseñadores usan esta curva para determinar el voltaje de accionamiento necesario para una corriente de operación deseada, lo cual es crucial para seleccionar resistencias en serie apropiadas o diseñar controladores de corriente constante.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa (Derating)

Este es uno de los gráficos más críticos para la fiabilidad. Muestra cómo la corriente directa continua máxima permitida (I_F) debe reducirse a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C. Operar el LED a corrientes altas en entornos de alta temperatura sin la reducción adecuada reducirá significativamente su vida útil debido a una temperatura de unión excesiva.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo utiliza un formato estándar DIP (Dual In-line Package) para montaje PTH.

5.1 Dibujo de Dimensiones

El dibujo del paquete proporciona dimensiones mecánicas críticas, incluyendo altura total, ancho, tamaño del dígito, espaciado de pines (pitch) y diámetro de los pines. La nota especifica que las tolerancias son de ±0.25mm a menos que se indique lo contrario. Los ingenieros utilizan este dibujo para el diseño de la huella en la PCB y para asegurar un ajuste adecuado dentro de la carcasa.

5.2 Pinout e Identificación de Polaridad

El diagrama del circuito interno es esencial. Se debe identificar una configuración de ánodo común o cátodo común a partir de este diagrama. Muestra cómo los ánodos y cátodos de todos los segmentos individuales (a-g) y el punto decimal (dp, si está presente) están conectados internamente. La identificación correcta es obligatoria para una conexión de circuito adecuada. La numeración de pines también se define aquí.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

La hoja de datos proporciona parámetros específicos para procesos de soldadura manual.

• Temperatura de Soldadura:La temperatura máxima recomendada en la punta del soldador es de 260°C.
• Tiempo de Soldadura:El pin debe estar en contacto con el soldador durante no más de 5 segundos para evitar daños por calor al dado interno y a las uniones de alambre.
• Protección contra ESD (Descarga Electroestática):El dispositivo es sensible a la ESD. Se recomienda encarecidamente el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, estaciones de trabajo protegidas contra ESD, tapetes conductivos e ionizadores. Todo el equipo y el personal deben estar correctamente conectados a tierra durante el manejo y el ensamblaje.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificación de Embalaje

El dispositivo se embala en tubos y cajas. El flujo de embalaje estándar es: 35 piezas por tubo, 140 tubos por caja y 4 cajas por cartón.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del embalaje contiene varios códigos: CPN (Número de Parte del Cliente), P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad), CAT (Categoría/Bin de Intensidad Luminosa), HUE (Referencia de Color), REF (Referencia), LOT No. (Número de Lote de Producción) y un código de etiqueta de volumen REFERENCE. Estos se utilizan para trazabilidad y gestión de inventario.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrodomésticos:Temporizadores en microondas/hornos, displays de temperatura en termostatos o calentadores, indicadores de ciclo en lavadoras.
• Paneles de Instrumentos:Lecturas de voltaje, corriente, frecuencia o RPM en equipos de prueba, controles industriales y medidores automotrices del mercado de accesorios.
• Visualizaciones Digitales Generales:Cualquier dispositivo que requiera una visualización numérica simple y confiable, como relojes, contadores o dispositivos de medición básicos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante para limitar I_Fa 25 mA o menos (reducida por temperatura). Calcule el valor de la resistencia usando R = (V_suministro- V_F) / I_F.
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos, es común un esquema de multiplexación para controlar muchos segmentos con menos pines de E/S. Asegúrese de que la corriente de pico en diseños multiplexados no exceda I_FP(60mA) y que la corriente promedio por segmento permanezca dentro de los límites.
• Ángulo de Visión y Contraste:El fondo gris mejora el contraste. Considere los requisitos de ángulo de visión del producto final.
• Gestión Térmica:Adhiérase a la curva de reducción de corriente. En entornos de alta temperatura, reduzca la corriente de operación o mejore la ventilación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con displays de siete segmentos genéricos, el ELS-315SYGWA/S530-E2 ofrece ventajas específicas:

• Tamaño Industrial Estandarizado:Garantiza compatibilidad directa con muchos diseños de PCB y recortes en el panel frontal existentes.
• Clasificación por Intensidad (Binning):Proporciona niveles de brillo mínimo garantizados, lo que conduce a una apariencia más uniforme en aplicaciones de múltiples dígitos en comparación con displays no clasificados.
• Cumplimiento Ambiental:Ser libre de plomo y cumplir con RoHS es esencial para productos vendidos en muchos mercados globales.
• Especificación Robusta:Los límites absolutos máximos y las curvas de reducción claramente definidos permiten diseños más confiables y duraderos en comparación con componentes con límites mal documentados.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. Con un V_Ftípico de 2.0V, conectarlo directamente a 5V causaría una corriente excesiva, destruyendo el LED. Debe usar una resistencia limitadora de corriente. Por ejemplo, para una corriente de accionamiento de 10mA desde una fuente de 5V: R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ω.

P: ¿Qué significa \"Corriente Directa de Pico (I_FP) de 60 mA\" para mi diseño?

R: Esta especificación permite pulsos breves de corriente más alta, lo cual es útil en displays multiplexados donde cada dígito solo se alimenta durante una fracción del tiempo. La corriente promedio durante todo el ciclo aún debe estar dentro del límite continuo de 25mA. El ciclo de trabajo de 1/10 a 1kHz es una condición de prueba específica; otros esquemas de pulsos requieren un análisis cuidadoso.

P: ¿Cómo interpreto el código \"CAT\" en la etiqueta?

R: El código \"CAT\" especifica el bin de intensidad luminosa. Si bien la hoja de datos da valores mínimos/típicos, la clasificación real garantiza que todos los dispositivos en un lote tengan una salida similar. Para obtener un brillo uniforme en todos los dígitos de un producto, use displays del mismo código CAT.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Display de Voltímetro Multiplexado de 4 Dígitos

Un diseñador está creando un voltímetro DC simple de 0-30V. El microcontrolador tiene un número limitado de pines de E/S. Eligen usar cuatro displays ELS-315SYGWA/S530-E2 en una configuración multiplexada.

1. Diseño del Circuito:El ánodo (o cátodo) común de cada dígito se conecta a un pin del microcontrolador a través de un interruptor de transistor. Las líneas de segmentos (a-g) se conectan a pines del microcontrolador a través de resistencias limitadoras de corriente, compartidas entre todos los dígitos.

2. Software:El firmware recorre cada dígito rápidamente (por ejemplo, a 200Hz), encendiendo el pin común de un dígito a la vez mientras establece el patrón de segmentos apropiado para ese dígito. La persistencia de la visión hace que todos los dígitos parezcan encendidos simultáneamente.

3. Cálculo de Corriente:Para lograr un buen brillo, el diseñador podría apuntar a una corriente de segmento de pico de 15mA durante su ranura de tiempo activa. Con 4 dígitos, el ciclo de trabajo por dígito es 1/4. La corriente promedio por segmento es 15mA / 4 = 3.75mA, muy por debajo del límite continuo de 25mA. El pico de 15mA también está muy por debajo del límite de I_FP rating.

4. Valor de la Resistencia:Usando una fuente de alimentación de 5V para los segmentos: R = (5V - 2.0V) / 0.015A ≈ 200 Ω.

12. Introducción al Principio de Operación

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de múltiples Diodos Emisores de Luz (LEDs) dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada segmento (etiquetado de la a a la g) es un LED individual. Al alimentar selectivamente diferentes combinaciones de estos segmentos, se pueden formar números del 0 al 9 y algunas letras. El dispositivo descrito utiliza material semiconductor de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). Cuando se polariza directamente (voltaje positivo aplicado al ánodo en relación con el cátodo), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlGaInP determina la energía del bandgap, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo-verde (~573 nm). La luz del chip se emite a través de una lente de epoxi moldeada que también forma la forma del segmento.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los displays LED de siete segmentos representan una tecnología de visualización madura y altamente confiable. Si bien tecnologías más nuevas como las OLED de matriz de puntos o las LCD ofrecen mayor flexibilidad para gráficos y alfanuméricos, los LEDs de siete segmentos mantienen fuertes ventajas en áreas específicas:Legibilidad Extrema:Sus segmentos simples y de alto contraste son fácilmente legibles a distancia y en una amplia gama de condiciones de iluminación, incluida la luz solar directa.Robustez y Larga Vida Útil:Son dispositivos de estado sólido sin partes móviles, resistentes a golpes y vibraciones, y ofrecen una vida operativa muy larga (a menudo decenas de miles de horas).Simplicidad y Rentabilidad:Requieren electrónica de accionamiento relativamente simple en comparación con displays más complejos, lo que los convierte en una solución rentable para aplicaciones que solo necesitan mostrar números o un conjunto limitado de caracteres. La tendencia para componentes como el ELS-315SYGWA/S530-E2 es hacia un refinamiento continuo para la fiabilidad, una mayor reducción en el consumo de energía y el cumplimiento de estándares ambientales en evolución (como RoHS), en lugar de un cambio tecnológico radical. Siguen siendo la elección preferida para aplicaciones donde la claridad, la durabilidad y la simplicidad son los principales impulsores del diseño.