Hoja de Datos del Display LED de Siete Segmentos LTS-5601AJG-J de 0.56 Pulgadas - Altura de Dígito 14.22mm - Verde AlInGaP - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-5601AJG-J es un módulo de display alfanumérico de siete segmentos y un solo dígito, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Cuenta con una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), proporcionando una excelente visibilidad. El dispositivo utiliza tecnología semiconductora avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para sus segmentos emisores de luz, que se presentan en un color verde vibrante sobre un fondo de cara gris neutro. Esta combinación ofrece un alto contraste para una legibilidad óptima. El display emplea una configuración eléctrica de ánodo común, que es una interfaz estándar y ampliamente soportada en el diseño de circuitos digitales.

1.1 Ventajas Principales

El display ofrece varios beneficios clave para diseñadores e ingenieros. Su ventaja principal es el uso de chips LED AlInGaP, conocidos por su alta eficiencia y excelente intensidad luminosa, lo que resulta en una salida brillante con un consumo de energía relativamente bajo. Los segmentos continuos y uniformes aseguran una apariencia de carácter consistente y profesional sin huecos o irregularidades. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, proporcionando consistencia en el brillo entre lotes de producción. Además, presenta un amplio ángulo de visión, haciendo que el display sea legible desde varias posiciones, y ofrece fiabilidad de estado sólido sin partes móviles. El paquete también está libre de plomo, cumpliendo con las regulaciones ambientales modernas (RoHS).

1.2 Mercado Objetivo y Aplicaciones

Este display es adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos que requieren indicación numérica. Las aplicaciones típicas incluyen instrumentos de prueba y medición (multímetros, osciloscopios), paneles de control industrial, dispositivos médicos, electrodomésticos (microondas, hornos, lavadoras), cuadros de mando automotrices (para displays auxiliares o de posventa) y varios proyectos de aficionados o prototipos. Su equilibrio entre tamaño, brillo y fiabilidad lo convierte en una opción versátil tanto para sistemas embebidos comerciales como industriales.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de las especificaciones eléctricas y ópticas proporcionadas en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es central para la funcionalidad del display. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un mínimo de 125 µcd, un valor típico de 400 µcd, y sin máximo declarado, cuando se maneja a una corriente directa (IF) de 1 mA. Esto indica un brillo mínimo garantizado, con la mayoría de las unidades funcionando significativamente más brillantes. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es de 571 nm, y laLongitud de Onda Dominante (λd)es de 572 nm, ambas medidas a IF=20mA. Estos valores sitúan firmemente la luz emitida en la región verde del espectro visible. ElAncho de Media Línea Espectral (Δλ)es de 15 nm, lo que describe la pureza del color verde; un ancho más estrecho indica una salida más monocromática. LaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosase especifica como 2:1 máximo para áreas de luz similares, lo que significa que la diferencia de brillo entre dos segmentos cualesquiera no debe exceder un factor de dos, asegurando una apariencia uniforme.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de funcionamiento del dispositivo. LaTensión Directa por Segmento (VF)tiene un valor típico de 2.6V y un máximo de 2.6V a IF=20mA. Este es un parámetro crítico para diseñar la red de resistencias limitadoras de corriente. LaCorriente Directa Continua por Segmentoestá clasificada a un máximo de 25 mA, con un factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de los 25°C de temperatura ambiente. Esto significa que la corriente permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura para evitar el sobrecalentamiento. Se permite unaCorriente Directa Picode 60 mA bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), que puede usarse para multiplexación o para lograr un brillo instantáneo más alto. LaTensión Inversa (VR)está clasificada en 5V, y laCorriente Inversa (IR)es un máximo de 100 µA a esta tensión, indicando las características de fuga del diodo en estado apagado.

2.3 Límites Absolutos Máximos y Consideraciones Térmicas

Estas clasificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. LaDisipación de Potencia por Segmentono debe exceder los 70 mW. ElRango de Temperatura de Funcionamientoes de -35°C a +105°C, y elRango de Temperatura de Almacenamientoes idéntico. Este amplio rango hace que el dispositivo sea adecuado para entornos hostiles. La hoja de datos también especifica condiciones de soldadura: la unidad puede someterse a 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Adherirse a estos límites es crucial durante el montaje del PCB para evitar daños térmicos en los chips LED o en el paquete de plástico.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo estácategorizado por intensidad luminosa. Esto se refiere a un proceso de clasificación en fabricación donde los LEDs se clasifican según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (típicamente 1 mA, como se indica). Las unidades se agrupan en bins con rangos definidos de intensidad mínima y máxima. Esto garantiza que los clientes reciban displays con niveles de brillo consistentes. Si bien los códigos de bin específicos no se detallan en este extracto, los diseñadores deben ser conscientes de que existe dicha categorización y pueden necesitar especificar un bin requerido para aplicaciones críticas donde la coincidencia de brillo entre múltiples displays es esencial.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V): Esta curva no lineal muestra cómo aumenta la tensión con la corriente. Es esencial para determinar el valor correcto de la resistencia en serie para lograr la corriente de funcionamiento deseada.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L): Esto muestra la relación entre la corriente de manejo y la salida de luz. Generalmente es lineal en un rango pero puede saturarse a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Comprender esta reducción es clave para diseños que operan en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral: Un gráfico que muestra la intensidad relativa de la luz a través de diferentes longitudes de onda, centrado alrededor de la longitud de onda pico de 571 nm.

Los diseñadores deben consultar estas curvas, cuando estén disponibles, para optimizar el rendimiento y garantizar un funcionamiento confiable en los rangos de temperatura y corriente previstos.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones y Tolerancias

El dibujo del paquete (referenciado pero no detallado en el texto) mostraría el contorno físico del display. Las notas clave de la hoja de datos indican que todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias generales de ±0.25 mm (0.01") a menos que se especifique lo contrario. Una tolerancia específica para el desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm, lo cual es importante para el diseño de la huella del PCB para garantizar una alineación y soldabilidad adecuadas.

5.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de una sola fila de 10 pines. El diagrama del circuito interno muestra una configuración de ánodo común, donde los ánodos de todos los segmentos LED (A a G y el Punto Decimal) están conectados internamente a dos pines comunes (Pin 3 y Pin 8). Los cátodos de los segmentos individuales se sacan a pines separados. Esta configuración es común porque simplifica la multiplexación al manejar múltiples dígitos, ya que los ánodos comunes se pueden conmutar para seleccionar qué dígito está activo.

La tabla de conexión de pines es la siguiente:

1. Pin 1: Cátodo E
2. Pin 2: Cátodo D
3. Pin 3: Ánodo Común
4. Pin 4: Cátodo C
5. Pin 5: Cátodo D.P. (Punto Decimal)
6. Pin 6: Cátodo B
7. Pin 7: Cátodo A
8. Pin 8: Ánodo Común
9. Pin 9: Cátodo F
10. Pin 10: Cátodo G

5.3 Identificación de Polaridad

El dispositivo está claramente marcado como tipoÁnodo Común. Físicamente, puede haber una muesca, un punto o una esquina biselada en el paquete para indicar el pin 1. Los diseñadores deben cotejar el diagrama de pines con el paquete físico para asegurar la orientación correcta durante el montaje del PCB. Una polaridad incorrecta impedirá que el display se encienda.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La guía principal proporcionada es para el proceso de soldadura. El componente puede soportar soldadura por ola o de reflujo con una temperatura máxima de260°C durante un máximo de 3 segundos, medida en un punto a 1.6 mm (1/16") por debajo del plano de asiento. Este es un perfil JEDEC estándar. Es fundamental controlar el tiempo y la temperatura de soldadura para evitar que el paquete de plástico se deforme o que los enlaces de alambre internos se dañen por el calor excesivo. Se recomienda precalentar para minimizar el choque térmico. Después de soldar, se debe permitir que el display se enfríe naturalmente. Evite aplicar estrés mecánico a los pines o a la cara del display durante el manejo y montaje.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El número de pieza esLTS-5601AJG-J. Un desglose típico de dicho número de pieza podría ser: LTS (familia de productos), 5601 (tamaño/código), A (color/bin de brillo?), J (tipo de paquete?), G (Verde), -J (sufijo para variaciones como punto decimal a la derecha). La hoja de datos confirma la descripción como "Ánodo Común Verde AlInGaP, Punto Dec. Der." Esto indica que el punto decimal está posicionado en el lado derecho del dígito. Los displays generalmente se suministran en tubos o bandejas antiestáticas para proteger los pines y prevenir daños por descarga electrostática durante el envío y manejo.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Para un display de ánodo común, el circuito de manejo típicamente implica conectar el/los pin(es) de ánodo común al voltaje de alimentación positivo (Vcc) a través de una resistencia limitadora de corriente o un interruptor de transistor (para multiplexación). Cada pin de cátodo individual (A-G, DP) se conecta luego a la salida de un IC controlador, como un decodificador/controlador de 7 segmentos (por ejemplo, 74LS47 para entrada BCD) o un pin GPIO de un microcontrolador. El controlador sume corriente a tierra para iluminar el segmento. El valor de la resistencia limitadora de corriente se calcula usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde VF es la tensión directa del LED (típicamente 2.6V) e IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 10-20 mA).

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente: Utilice siempre resistencias en serie para cada segmento o un controlador de corriente constante. Nunca conecte el LED directamente a una fuente de voltaje.
• Multiplexación: Para manejar múltiples dígitos, multiplexe los ánodos comunes a una alta frecuencia (por ejemplo, >100 Hz). Esto reduce significativamente el número de pines de controlador requeridos.
• Disipación de Potencia: Asegúrese de que la potencia total disipada (IF * VF * número de segmentos encendidos) no exceda los límites térmicos del paquete, especialmente en altas temperaturas ambientales.
• Ángulo de Visión: Monte el display considerando el amplio ángulo de visión especificado para asegurar que la audiencia prevista pueda verlo claramente.
• Protección contra ESD:** Aunque no se establece explícitamente, los LEDs son sensibles a la descarga electrostática. Maneje con las precauciones ESD apropiadas durante el montaje.

9. Comparación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs verdes estándar de GaP (Fosfuro de Galio), la tecnología AlInGaP utilizada en este display ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante a la misma corriente o un brillo equivalente con menor potencia. En comparación con los LEDs blancos de chip azul + fósforo, este LED verde monocromático tiene un espectro más estrecho y una eficacia potencialmente mayor para aplicaciones donde solo se necesita luz verde. La altura de dígito de 0.56 pulgadas es un tamaño común, ofreciendo un buen equilibrio entre legibilidad y consumo de espacio en la placa, más grande que los displays de 0.3 pulgadas para mejor visibilidad pero más pequeño que los displays de 1 pulgada para compacidad.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es la diferencia entre ánodo común y cátodo común?

R: En un display de ánodo común, todos los ánodos de los segmentos están conectados juntos a Vcc, y los segmentos se encienden llevando sus cátodos a BAJO (a tierra). En un display de cátodo común, todos los cátodos están conectados a tierra, y los segmentos se encienden aplicando un voltaje ALTO (Vcc) a sus ánodos. El circuito de manejo difiere en consecuencia.

P: ¿Puedo manejar este display directamente desde un pin de un microcontrolador?

R: Un pin GPIO típico de un microcontrolador puede sumir o suministrar solo 20-25 mA. Puede manejar un solo segmento directamente si incluye una resistencia en serie y se mantiene dentro de los límites de corriente del MCU. Para múltiples segmentos o multiplexación, use ICs controladores dedicados o matrices de transistores para manejar la corriente acumulada más alta.

P: La hoja de datos enumera dos pines de ánodo común (3 y 8). ¿Debo conectar ambos?

R: Sí, para la máxima fiabilidad y distribución de corriente, se recomienda conectar ambos pines de ánodo común a la fuente de alimentación. Esto ayuda a equilibrar la carga de corriente, especialmente cuando se iluminan múltiples segmentos simultáneamente.

P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia para una fuente de 5V y una corriente de segmento de 10 mA?

R: Usando VF(típ) = 2.6V: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Una resistencia estándar de 220 o 270 Ohmios sería adecuada. Siempre verifique el brillo y la corriente en el circuito real.

11. Ejemplo Práctico de Uso

Proyecto: Display Simple de Voltímetro Digital

En un voltímetro digital básico construido alrededor de un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC), el LTS-5601AJG-J puede usarse para mostrar el voltaje medido. El microcontrolador lee el valor del ADC, lo convierte a voltaje y lo formatea en dígitos (por ejemplo, "12.5"). Usando una técnica de multiplexación, el MCU habilitaría secuencialmente el ánodo común de cada dígito (para un display de múltiples dígitos construido con varias unidades) y enviaría el patrón de cátodo para los datos de segmento correspondientes a ese dígito. Se podría usar un IC controlador como el MAX7219 para simplificar la interfaz, manejando tanto la multiplexación como el control de corriente para el microcontrolador. El alto brillo de los segmentos AlInGaP asegura que la lectura sea clara incluso en entornos bien iluminados.

12. Introducción al Principio Técnico

El LTS-5601AJG-J se basa en material semiconductor deAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n del chip LED, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde alrededor de 571-572 nm. Los chips están montados sobre un sustrato de GaAs no transparente, lo que ayuda a dirigir la luz hacia la parte superior del chip. El filtro de cara gris absorbe la luz ambiental, mejorando el contraste al reducir los reflejos y haciendo que los segmentos verdes iluminados aparezcan más vívidos.

13. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays discretos de siete segmentos siguen siendo vitales para muchas aplicaciones, la tendencia general en la tecnología de displays es hacia la integración y la flexibilidad. Esto incluye el crecimiento de displays LED de matriz de puntos y OLEDs que pueden mostrar gráficos y caracteres arbitrarios. Sin embargo, para lecturas numéricas dedicadas, los LEDs de siete segmentos como el LTS-5601AJG-J continúan siendo favorecidos por su simplicidad, fiabilidad, bajo costo y excepcional legibilidad. Los avances en materiales LED, como el AlInGaP mejorado y el InGaN (para azul/verde), continúan impulsando la eficiencia y el brillo. Además, existe un impulso constante hacia la miniaturización y los paquetes de montaje superficial, aunque los tipos de agujero pasante como este persisten debido a su robustez y facilidad para prototipos.