Hoja de Datos de Display LED de Siete Segmentos Cuádruple de 0.28 Pulgadas - Altura de Dígito 7mm - Color Rojo Súper - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este documento detalla las especificaciones de un display LED de siete segmentos, cuádruple dígito, con una altura de dígito de 0.28 pulgadas (7 mm). El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes con excelente visibilidad. Utiliza tecnología semiconductora avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para sus elementos emisores de luz, específicamente diseñada para producir una salida de color rojo súper. El display presenta una cara gris y segmentos blancos, lo que contribuye a un alto contraste y una apariencia de carácter superior bajo diversas condiciones de iluminación.

La filosofía de diseño central se centra en proporcionar una solución de estado sólido confiable con bajos requisitos de potencia, lo que la hace adecuada para una amplia gama de productos de consumo, industriales y de instrumentación donde la presentación de datos numéricos es crítica.

2. Características y Ventajas Clave

El display incorpora varias características de diseño que mejoran su rendimiento y usabilidad:

• Altura del Dígito:0.28 pulgadas (7.0 mm), ofreciendo un tamaño equilibrado para una buena legibilidad sin consumir un espacio excesivo en el panel.
• Diseño de Segmentos:Segmentos uniformes y continuos aseguran una iluminación consistente y una apariencia de carácter profesional y limpia.
• Rendimiento Óptico:Ofrece alto brillo y alto contraste, facilitados por los chips AlInGaP y el diseño de cara gris/segmentos blancos.
• Ángulo de Visión:Un amplio ángulo de visión asegura que el display permanezca legible desde varias posiciones relativas al usuario.
• Operación de Baja Potencia:Diseñado para una salida de luz eficiente en relación con la potencia de entrada, adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes de la energía.
• Fiabilidad:Como dispositivo de estado sólido, ofrece alta fiabilidad y una larga vida operativa en comparación con displays mecánicos.
• La intensidad luminosa está categorizada (binning), permitiendo la consistencia en el brillo entre múltiples unidades en una producción.3. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

3.1 Características Eléctricas y Ópticas

El rendimiento del display se define bajo condiciones de prueba estándar a una temperatura ambiente (T

) de 25°C. Los parámetros clave incluyen:_AIntensidad Luminosa Promedio (I

• ):_VVaría desde un mínimo de 200 µcd hasta un valor típico de 600 µcd cuando se maneja con una corriente directa (I) de 1 mA por segmento. Este parámetro se mide utilizando un sensor filtrado para aproximarse a la curva de respuesta ocular fotópica CIE._FLongitud de Onda de Emisión Pico (λ
• ):_pTípicamente 639 nm, definiendo el punto de color primario de la emisión rojo súper.Ancho Medio Espectral (Δλ):
• Aproximadamente 20 nm, indicando la pureza espectral de la luz emitida.Longitud de Onda Dominante (λ
• ):_dTípicamente 631 nm, otra métrica clave para especificar el color percibido.Voltaje Directo por Segmento (V
• ):_FTípicamente 2.6 V con un máximo de 2.6 V a I= 20 mA. Esto es crucial para diseñar el circuito de manejo._FCorriente Inversa por Segmento (I
• ):_RMáximo de 100 µA cuando se aplica un voltaje inverso (V) de 5 V._RRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I
• V-m_):Una relación máxima de 2:1, asegurando una uniformidad razonable en el brillo entre diferentes segmentos del mismo dígito o entre dígitos.3.2 Ratings Absolutos Máximos

Estos ratings definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se recomienda operar fuera de estos límites.

Disipación de Potencia por Segmento:

• 70 mW máximo.Corriente Directa Pico por Segmento:
• 90 mA máximo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms).Corriente Directa Continua por Segmento:
• 25 mA máximo a 25°C. Este rating se reduce linealmente a 0.33 mA/°C a medida que aumenta la temperatura.Voltaje Inverso por Segmento:
• 5 V máximo.Rango de Temperatura de Operación:
• -35°C a +85°C.Rango de Temperatura de Almacenamiento:
• -35°C a +85°C.Temperatura de Soldadura:
• El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento.4. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo viene en un paquete estándar de display LED. El dibujo dimensional proporcionado especifica la huella física exacta, incluyendo el espaciado entre dígitos, altura total, ancho, profundidad y la posición y diámetro de los pines. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Esta información es crítica para el diseño del PCB (Placa de Circuito Impreso) y la integración mecánica en la carcasa del producto final.

5. Configuración de Pines y Circuito Interno

El display tiene una configuración de 16 pines. Está configurado como un tipo de

cátodo común multiplexado. Esto significa que el cátodo de cada dígito está conectado por separado, mientras que los ánodos de los segmentos correspondientes (por ejemplo, todos los segmentos 'A') están conectados entre sí a través de los dígitos. Esta arquitectura permite la multiplexación, donde los dígitos se iluminan uno a la vez en rápida sucesión, reduciendo el número total de pines de manejo requeridos y el consumo total de energía.La asignación de pines es la siguiente:

Pin 1: Cátodo Común (Dígito 1)

• Pin 2: Ánodo para el segmento C y L3
• Pin 3: Ánodo para el Punto Decimal (D.P.)
• Pin 5: Ánodo para el segmento E
• Pin 6: Ánodo para el segmento D
• Pin 7: Ánodo para el segmento G
• Pin 8: Cátodo Común (Dígito 4)
• Pin 11: Cátodo Común (Dígito 3)
• Pin 12: Cátodo Común para indicadores L1, L2, L3
• Pin 13: Ánodo para el segmento A y L1
• Pin 14: Cátodo Común (Dígito 2)
• Pin 15: Ánodo para el segmento B y L2
• Pin 16: Ánodo para el segmento F
• Los pines 4, 9, 10 se indican como "Sin Conexión" o "Sin Pin".
• Un diagrama de circuito interno típicamente muestra la interconexión de los chips LED para cada segmento y dígito, aclarando la estructura de cátodo común multiplexado.

6. 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 basado en la salida de luz medida. Durante la fabricación, ocurren ligeras variaciones. Al probar y agrupar unidades en bins de intensidad específicos (por ejemplo, un rango de valores µcd), los fabricantes y diseñadores pueden asegurar que todos los displays utilizados en un solo producto o lote de producción tengan niveles de brillo muy similares. Esto evita variaciones notables en la intensidad del display entre unidades, lo cual es esencial para la calidad del producto y la experiencia del usuario. Los diseñadores deben especificar el bin requerido al realizar el pedido para garantizar la consistencia.

7. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto, tales curvas típicamente incluidas en las hojas de datos completas son vitales para el diseño:

Corriente Directa (I

• ) vs. Voltaje Directo (V_F):_FEsta curva IV muestra la relación no lineal, ayudando a determinar la resistencia limitadora de corriente apropiada o la configuración del controlador de corriente constante para un voltaje de suministro dado.Intensidad Luminosa (I
• ) vs. Corriente Directa (I_V):_FEsta curva muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, a menudo de manera sub-lineal a corrientes más altas, informando decisiones sobre la corriente de manejo para el brillo deseado vs. eficiencia.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:
• Muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Esto es crítico para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.Distribución Espectral:
• Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, confirmando visualmente las especificaciones de pico (639 nm) y ancho medio (20 nm).8. Guías de Soldadura y Ensamblaje

Basado en los Ratings Absolutos Máximos, el dispositivo puede soportar procesos de soldadura por ola o de reflujo. El parámetro clave especificado es el perfil de temperatura de soldadura: 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Esto se alinea con los perfiles comunes de soldadura sin plomo. Los diseñadores y ensambladores deben asegurar que sus procesos de soldadura no excedan este estrés térmico para prevenir daños a los enlaces de alambre internos o a los propios chips LED. Se deben observar las precauciones estándar de ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo.

9. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es muy adecuado para cualquier dispositivo que requiera una lectura numérica clara y confiable:

Equipos de Prueba y Medición:

• Multímetros, osciloscopios, fuentes de alimentación, contadores de frecuencia.Controles Industriales:
• Medidores de panel, indicadores de proceso, displays de temporizador, displays de contador.Electrónica de Consumo:
• Equipos de audio (amplificadores, receptores), electrodomésticos de cocina, relojes.Mercado Secundario Automotriz:
• Calibradores y herramientas de diagnóstico (donde las especificaciones ambientales sean adecuadas).Dispositivos Médicos:
• Monitores de pacientes, equipos de diagnóstico (sujetos a requisitos regulatorios adicionales).9.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Manejo:

• Debe implementar multiplexación para los dígitos de cátodo común. Esto requiere un microcontrolador o un CI controlador dedicado capaz de sumidero de corriente secuencialmente para el cátodo de cada dígito mientras suministra corriente a los ánodos de segmento apropiados. La limitación de corriente adecuada (mediante resistencias o controladores de corriente constante) es esencial basándose en la Vy la I_Fdeseada._F.
• Control de Brillo:El brillo se puede controlar ajustando la corriente directa pico (dentro de los ratings) o, más comúnmente en diseños multiplexados, variando el ciclo de trabajo de la señal de multiplexación (PWM).
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es una ventaja, pero el diseño mecánico aún debe considerar las líneas de visión principales del usuario.
• Gestión Térmica:Aunque es de baja potencia, la operación continua a altas temperaturas ambientales cerca del rating máximo puede requerir reducir la corriente directa como se especifica (0.33 mA/°C por encima de 25°C) para mantener la fiabilidad y prevenir la depreciación acelerada de lúmenes.

10. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal de este display es el uso de la tecnologíaAlInGaPpara el color rojo súper. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en un mayor brillo para la misma corriente de entrada, o un brillo equivalente a menor potencia. También generalmente proporciona una mejor estabilidad térmica y pureza de color. La cara gris con segmentos blancos es una elección de diseño específica para maximizar el contraste, lo que puede ofrecer una ventaja sobre los displays completamente rojos o verdes en condiciones de alta luz ambiental.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de los pines "Sin Conexión"?

R: Son pines físicamente presentes que no están conectados eléctricamente a ningún elemento interno. Pueden usarse para estabilidad mecánica durante la soldadura o para ajustarse a una huella de paquete estándar. No deben usarse para conexiones eléctricas.

P: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente para un segmento?

R: Usa la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Para un suministro de 5V, V_Ftípica de 2.6V, y una I_Fdeseada de 20 mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Siempre usa la V_Fmáxima de la hoja de datos para un diseño conservador y evitar sobrecorriente.

P: ¿Puedo manejar este display sin multiplexación?

R: El manejo directo (manejo estático) es teóricamente posible al direccionar individualmente cada segmento de cada dígito, pero requeriría un número muy alto de pines de E/S (4 dígitos * 7 segmentos + punto decimal + indicadores = más de 30 pines) y es altamente ineficiente. La multiplexación es el método previsto y práctico.

P: ¿Qué significa "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1"?

R: Significa que la intensidad luminosa medida de cualquier segmento o dígito no será más del doble de la intensidad de cualquier otro segmento o dígito bajo las mismas condiciones de prueba. Define la variación máxima permitida dentro de un dispositivo.

12. Principio de Funcionamiento

Un display de siete segmentos está compuesto por siete segmentos rectangulares LED (etiquetados de la A a la G) dispuestos en un patrón de figura '8', más un LED circular adicional para un punto decimal (DP). Al iluminar selectivamente combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar todos los dígitos decimales (0-9) y algunas letras. En un diseño de cátodo común multiplexado como este, todos los ánodos para un tipo de segmento dado en todos los dígitos están conectados entre sí (por ejemplo, todos los ánodos del segmento 'A'). Cada dígito tiene su propia conexión de cátodo separada. Para mostrar un número, el microcontrolador activa (pone en alto) las líneas de ánodo correspondientes a los segmentos necesarios para ese dígito y simultáneamente activa (pone en bajo/sumidero de corriente) la línea de cátodo para ese dígito específico. Lo mantiene durante un corto período (por ejemplo, 1-5 ms), luego pasa al siguiente dígito, ciclando a través de todos los dígitos rápidamente. La persistencia de la visión del ojo humano combina estos pulsos rápidos en un número estable y aparentemente continuamente iluminado de múltiples dígitos.

13. Tendencias y Contexto de la Industria

Si bien los displays LED de siete segmentos siguen siendo una solución robusta, rentable y altamente confiable para lecturas numéricas, la industria ha visto un crecimiento paralelo en tecnologías alternativas. Los displays de matriz de puntos OLED y LCD ofrecen una flexibilidad mucho mayor para mostrar caracteres alfanuméricos, símbolos e incluso gráficos simples. Sin embargo, para aplicaciones donde solo se necesitan mostrar números con la máxima claridad, brillo, amplio ángulo de visión y simplicidad de interfaz, los displays LED de siete segmentos como este continúan siendo una opción preferida. La tendencia dentro de este segmento es hacia materiales de mayor eficiencia (como AlInGaP reemplazando a los más antiguos), voltajes de operación más bajos, tamaños de paquete más pequeños para mayor densidad y circuitos integrados de manejo para simplificar el diseño. El dispositivo descrito aquí representa una implementación madura y optimizada de esta tecnología perdurable.