Hoja de Datos Técnicos del Display LED de Siete Segmentos LTS-6960HR - 0.56 Pulgadas, Color Rojo-Naranja - Altura de Dígito 14.22mm - Tensión Directa 2.6V - Potencia 75mW

1. Descripción General del Producto

El LTS-6960HR es un módulo de visualización LED alfanumérico de un dígito y siete segmentos. Está diseñado para proporcionar una representación clara y de alto contraste de caracteres numéricos y alfanuméricos limitados para una amplia gama de equipos electrónicos. El dispositivo presenta una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde se requieren caracteres de tamaño medio y fácilmente legibles.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Esta pantalla ofrece varias ventajas clave que la hacen adecuada para la electrónica de consumo e industrial. Sus características principales incluyen bajo consumo de energía, excelente apariencia de los caracteres con segmentos uniformes y continuos, alto brillo, alto contraste y un amplio ángulo de visión. La construcción de estado sólido garantiza una alta fiabilidad. Está categorizado por intensidad luminosa, lo que permite igualar el brillo en aplicaciones de múltiples dígitos, y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS. El mercado objetivo incluye equipos de oficina, dispositivos de comunicación, electrodomésticos, paneles de instrumentación y otras aplicaciones que requieren una pantalla numérica de tamaño medio y fiable.

1.2 Descripción y Características del Dispositivo

El LTS-6960HR utiliza chips LED de color rojo-naranja. Estos chips se fabrican utilizando tecnología GaAsP sobre un sustrato transparente de GaP o AlInGaP sobre un sustrato no transparente de GaAs. La pantalla tiene una cara roja y segmentos rojos, proporcionando una apariencia clásica de indicador. Está configurado como un dispositivo de ánodo común, una configuración típica para simplificar el circuito de excitación en aplicaciones multiplexadas. Se incluye un punto decimal en el lado derecho. Las características clave son su altura de dígito de 0.56 pulgadas, iluminación uniforme de segmentos, bajo consumo de energía, excelentes características visuales, alto brillo y contraste, amplio ángulo de visión, alta fiabilidad, categorización por intensidad luminosa y cumplimiento de RoHS.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Valores Absolutos Máximos

El dispositivo no debe operarse más allá de estos límites para evitar daños permanentes. La disipación de potencia máxima por segmento es de 75 mW. La corriente directa de pico por segmento es de 60 mA, pero esto solo es permisible en condiciones de pulso (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). La corriente directa continua por segmento está clasificada en 25 mA a 25°C, con un factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de esta temperatura. El dispositivo puede operar y almacenarse dentro de un rango de temperatura de -35°C a +85°C. La temperatura de soldadura se especifica como 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.59 mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La intensidad luminosa promedio (Iv) por segmento varía desde un mínimo de 870 µcd hasta un valor típico de 2400 µcd a una corriente directa (IF) de 10 mA. La longitud de onda de emisión de pico (λp) es típicamente de 630 nm a IF=20mA. El ancho medio espectral (Δλ) es de 40 nm. La longitud de onda dominante (λd) es de 621 nm. La tensión directa por segmento (VF) varía de 2.0V (mín.) a 2.6V (máx.) a IF=20mA. La corriente inversa por segmento (IR) es un máximo de 100 µA a una tensión inversa (VR) de 5V. Es de suma importancia tener en cuenta que esta condición de tensión inversa es solo para fines de prueba; no se permite la operación continua bajo polarización inversa. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos es de 2:1 como máximo.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica un sistema de binning basado en la salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (típicamente 10mA según la tabla de características). El binning garantiza la consistencia en el brillo entre múltiples pantallas utilizadas en el mismo producto, evitando una iluminación desigual. Aunque no se proporcionan detalles específicos del código de bin en este extracto, se recomienda a los diseñadores especificar o solicitar dispositivos del mismo bin de intensidad luminosa al ensamblar múltiples pantallas en una aplicación para evitar problemas de desigualdad de tono y brillo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas" que son esenciales para un diseño detallado. Aunque no se proporcionan los gráficos específicos en el extracto de texto, dichas curvas suelen incluir: Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva IV), que muestra la relación no lineal y ayuda a seleccionar resistencias limitadoras de corriente; Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa, que muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente; Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente, que indica la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura; y posiblemente la curva de Distribución Espectral, que muestra la concentración de la luz emitida alrededor de las longitudes de onda de pico y dominante. Estas curvas permiten a los ingenieros optimizar las condiciones de excitación y comprender el rendimiento bajo temperaturas no estándar.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

La pantalla viene en un paquete estándar de orificio pasante. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros. Las tolerancias dimensionales son de ±0.25 mm (0.01 pulgada) a menos que se especifique lo contrario en el dibujo mecánico (no detallado completamente en el texto). El paquete incluye diez pines para conexión eléctrica.

5.2 Conexión de Pines e Identificación de Polaridad

El diagrama de circuito interno muestra una configuración de ánodo común para todos los segmentos. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Cátodo E; Pin 2: Cátodo D; Pin 3: Ánodo Común; Pin 4: Cátodo C; Pin 5: Cátodo D.P. (Punto Decimal); Pin 6: Cátodo B; Pin 7: Cátodo A; Pin 8: Ánodo Común; Pin 9: Cátodo F; Pin 10: Cátodo G. La presencia de dos pines de ánodo común (3 y 8) es típica para distribuir la corriente y mejorar la fiabilidad. El punto decimal se encuentra en el lado derecho del dígito.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El valor absoluto máximo especifica una temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos cuando se mide 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento. Este es un parámetro crítico para los procesos de soldadura por ola o manual para evitar daños térmicos en los chips LED o en el paquete de plástico. La hoja de datos advierte enfáticamente contra el uso de herramientas o métodos de montaje inadecuados que apliquen una fuerza anormal al cuerpo de la pantalla, ya que esto puede causar daños mecánicos.

7. Condiciones de Almacenamiento

Para el almacenamiento a largo plazo de dispositivos sin usar, se recomiendan condiciones específicas para prevenir la oxidación de los pines. Para pantallas LED estándar en su embalaje original, el entorno de almacenamiento recomendado es una temperatura entre 5°C y 30°C con una humedad relativa inferior al 60% RH. Para pantallas tipo SMD (aunque el LTS-6960HR es de orificio pasante, se incluye la guía), una vez abierta la bolsa sellada original con barrera de humedad, los dispositivos deben usarse dentro de las 168 horas (Nivel MSL 3) bajo las mismas condiciones de temperatura y humedad. Si se almacenan más de 168 horas después de abrir, se recomienda un horneado a 60°C durante 24 horas antes de soldar. En general, se aconseja consumir las pantallas lo antes posible y evitar grandes inventarios a largo plazo.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Esta pantalla está destinada a equipos electrónicos ordinarios, incluidos dispositivos de automatización de oficinas, equipos de comunicación, electrodomésticos e instrumentación. Es adecuada para aplicaciones como relojes digitales, medidores de panel, marcadores, paneles de control de electrodomésticos y lecturas de control industrial donde se requiere un solo dígito numérico.

8.2 Consideraciones y Precauciones de Diseño

Diseño del Circuito de Excitación:Se recomienda la excitación por corriente constante sobre la de tensión constante para garantizar una intensidad luminosa y longevidad consistentes. El circuito debe diseñarse para acomodar todo el rango de tensión directa (VF: 2.0V a 2.6V) para garantizar que siempre se suministre la corriente de excitación prevista. La corriente de operación segura debe seleccionarse considerando la temperatura ambiente máxima de la aplicación, teniendo en cuenta la reducción de corriente de 0.33 mA/°C por encima de 25°C.
Protección:El circuito de excitación debe incorporar protección contra tensiones inversas y picos de tensión transitorios durante el encendido o apagado, ya que la polarización inversa puede causar migración de metales y fallos. Deben evitarse cambios rápidos en la temperatura ambiente, especialmente en entornos húmedos, para prevenir la condensación en la pantalla.
Interfaz Óptica:Si se utiliza un filtro o superposición, no debe estar en contacto directo y apretado con la superficie de la pantalla, ya que los adhesivos sensibles a la presión en las películas pueden desplazarse.
Nota de Fiabilidad:No se recomienda el dispositivo para aplicaciones críticas para la seguridad (aviación, soporte vital médico, etc.) sin consulta previa, ya que su fallo podría poner en peligro vidas o la salud.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con pantallas de dígitos más pequeños (por ejemplo, 0.3 pulgadas), el LTS-6960HR ofrece una visibilidad superior a distancia o en condiciones de buena iluminación debido a su altura de 0.56 pulgadas. En comparación con los LED discretos simples, proporciona un carácter formado en un solo paquete, simplificando el diseño de PCB y el montaje. Su configuración de ánodo común es ventajosa cuando se interconecta con puertos de microcontrolador configurados como sumideros de corriente. El uso de tecnología AlInGaP/GaAsP proporciona un color rojo-naranja clásico con buena eficiencia. La categorización explícita por intensidad luminosa es un diferenciador clave para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme en múltiples unidades.

10. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Cuál es el propósito de los dos pines de ánodo común (3 y 8)?
R: Están conectados internamente. Usar ambos pines ayuda a distribuir la corriente total del ánodo, reduce la densidad de corriente en las trazas del PCB y en las patillas del paquete, y puede mejorar la fiabilidad. En un diseño, deben conectarse juntos en el PCB.
P: ¿Puedo excitar esta pantalla con una fuente de 5V y una resistencia?
R: Sí, pero debe calcular la resistencia limitadora de corriente basándose en el peor caso de tensión directa. Usando el VF máximo (2.6V) a una IF deseada (por ejemplo, 10mA), el valor de la resistencia R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Siempre verifique que la corriente real no exceda la clasificación continua máxima.
P: ¿Qué significa "Ciclo de Trabajo 1/10, Ancho de Pulso 0.1ms" para la corriente de pico?
R: Puede pulsar brevemente el segmento con hasta 60mA, pero el pulso no debe ser más ancho de 0.1 milisegundos, y la corriente promedio en el tiempo no debe exceder la clasificación continua. Por ejemplo, un pulso de 0.1ms cada 1ms (10% de ciclo de trabajo) da un promedio de 6mA si el pico es de 60mA.
P: ¿Por qué se menciona la prueba de tensión inversa si no está permitida en operación?
R: La prueba de corriente inversa (IR) a 5V es una prueba de calidad y fuga realizada durante la fabricación. Verifica la integridad de la unión LED. Aplicar polarización inversa continuamente en una aplicación puede degradar el dispositivo.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura de Voltímetro de un Solo Dígito.El ADC de un microcontrolador lee una tensión y necesita mostrarla en un dígito (0-9). Los pines del puerto del microcontrolador pueden sumiderar 20mA. El diseño utiliza una pantalla de ánodo común, por lo que los pines del microcontrolador se conectan a los cátodos de los segmentos (a través de pequeñas resistencias en serie para protección adicional). Los pines de ánodo común se conectan juntos y son excitados por un transistor PNP (o un FET PMOS) conmutado por otro pin del microcontrolador. El firmware multiplexa el dígito encendiendo el transistor y sumiderando corriente a través de los pines de cátodo apropiados para iluminar los segmentos deseados para el número. La corriente para cada segmento se establece por la capacidad de sumidero del microcontrolador y la resistencia, asegurando que se mantenga por debajo de 25mA. El punto decimal puede usarse para indicación de rango.

12. Introducción al Principio

Una pantalla de siete segmentos es un conjunto de siete barras LED (segmentos a a g) dispuestas en un patrón de figura ocho. Iluminando combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar todos los dígitos decimales (0-9) y algunas letras. En una configuración de ánodo común, todos los ánodos de los LED están conectados juntos a una fuente de tensión positiva común. Cada segmento se enciende aplicando una tensión baja (tierra o lógica baja) a su respectivo pin de cátodo, permitiendo que la corriente fluya a través de ese LED específico. Esta configuración a menudo se prefiere cuando la lógica de excitación (como un microcontrolador) es mejor sumiderando corriente (llevándola a tierra) que suministrándola.

13. Tendencias de Desarrollo

Si bien las pantallas de siete segmentos tradicionales de orificio pasante como el LTS-6960HR siguen siendo vitales para muchas aplicaciones, las tendencias se mueven hacia paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) para montaje automatizado, módulos de múltiples dígitos de mayor densidad con controladores integrados (interfaz I2C o SPI) y pantallas con gamas de colores más amplias o capacidades RGB. También hay una tendencia hacia materiales de mayor eficiencia, como AlInGaP mejorado, para lograr un mayor brillo a corrientes más bajas. Sin embargo, la simplicidad fundamental, fiabilidad y rentabilidad de las pantallas de siete segmentos discretas aseguran su uso continuo en una amplia gama de productos de consumo e industrial donde se requiere una salida numérica básica.