Hoja de Datos del Display LED de Siete Segmentos LTS-546AKF - Altura de Dígito 13.2mm - Color Naranja Amarillento - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-546AKF es un módulo de display alfanumérico de siete segmentos y un solo dígito, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Su función principal es representar visualmente dígitos (0-9) y algunas letras utilizando segmentos LED controlados individualmente. La tecnología central utiliza material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una emisión de luz naranja amarillenta distintiva. Este dispositivo se caracteriza por una altura de dígito de 0.52 pulgadas (13.2 mm), ofreciendo un equilibrio entre legibilidad y tamaño compacto. Cuenta con una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. El display emplea una configuración de ánodo común, simplificando el circuito de manejo en muchos sistemas basados en microcontroladores.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas clave de este display derivan de su tecnología LED AlInGaP y su diseño. Ofrece alto brillo y excelente contraste, asegurando visibilidad incluso en entornos bien iluminados. El amplio ángulo de visión permite leer la información mostrada desde varias posiciones. Además, cuenta con la fiabilidad del estado sólido con una larga vida operativa y bajo consumo de energía en comparación con tecnologías de display más antiguas como las incandescentes o de fluorescencia de vacío. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete libre de plomo conforme a las directivas RoHS. Sus mercados objetivo principales incluyen paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, electrodomésticos, cuadros de mando automotrices (para displays secundarios) y cualquier sistema embebido que requiera un indicador numérico fiable y de bajo mantenimiento.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos y ópticos clave listados en la hoja de datos, explicando su importancia para los ingenieros de diseño.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es central para la funcionalidad del display. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un valor típico de 1400 µcd a una corriente directa (IF) de 1mA. Este parámetro, medido usando un filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, indica el brillo percibido. El amplio rango (Mín: 500, Máx: no especificado) sugiere un proceso de binning para la intensidad. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es de 611 nm, y laLongitud de Onda Dominante (λd)es de 605 nm a IF=20mA. Estos valores definen el punto de color naranja amarillento. ElAncho de Media Espectral (Δλ)de 17 nm indica la pureza espectral de la luz emitida; un ancho más estrecho significaría un color más saturado. LaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosade 2:1 (máx.) para áreas de luz similares es crucial para una apariencia uniforme en todos los segmentos de un dígito, asegurando que ningún segmento parezca notablemente más tenue o brillante que sus vecinos.

2.2 Parámetros Eléctricos y Térmicos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de operación. LaTensión Directa por Segmento (VF)tiene un valor típico de 2.6V a IF=20mA. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de manejo pueda proporcionar esta tensión. LasEspecificaciones Absolutas Máximasestablecen límites estrictos: una disipación de potencia máxima de 70mW por segmento y una corriente directa pico de 60mA (a 1kHz, ciclo de trabajo del 10%). La corriente directa continua por segmento se reduce desde 25mA a 25°C en 0.33 mA/°C, lo que significa que la corriente de operación segura disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente para prevenir daños térmicos. ElRango de Temperatura de Operación y Almacenamientoes de -35°C a +85°C, definiendo la robustez ambiental del dispositivo. LaCorriente Inversa (IR)se especifica como un máximo de 100 µA a VR=5V, pero la hoja de datos señala explícitamente que la operación en tensión inversa no es continua.

3. Explicación del Sistema de Binning

Si bien el extracto de la hoja de datos proporcionado no detalla un sistema formal de binning multiparámetro común en LEDs blancos, implica una categorización basada en métricas clave de rendimiento. El binning principal parece ser paraIntensidad Luminosa, ya que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto significa que las unidades se clasifican y venden según su salida de luz medida en una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 20mA), garantizando consistencia dentro de un lote comprado. Aunque no se establece explícitamente para este modelo, los LEDs AlInGaP también pueden ser clasificados porTensión Directa (VF)para simplificar el diseño de la resistencia limitadora de corriente en configuraciones de manejo en paralelo y porLongitud de Onda Dominante (λd)precisa para garantizar una apariencia de color uniforme en todos los dígitos de un display multidígito. Los diseñadores deben consultar al fabricante para obtener códigos de binning específicos y rangos disponibles.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, podemos inferir su contenido y utilidad estándar. Una típicacurva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (IV-IF)mostraría cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente de forma sub-lineal, ayudando a optimizar la corriente de manejo para el brillo deseado versus eficiencia. Unacurva de Tensión Directa vs. Corriente Directa (VF-IF)es esencial para diseñar la resistencia en serie o el driver de corriente constante correctos. Lacurva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambienteilustraría la reducción térmica de la salida de luz, lo cual es crítico para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura. Finalmente, ungráfico de Distribución Espectral de Potenciarepresentaría visualmente la longitud de onda pico y el ancho de media espectral. Estas curvas son herramientas vitales para predecir el rendimiento en condiciones no estándar.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dibujo mecánico define el factor de forma físico. El display tiene una altura de dígito de 13.2mm (0.52 pulgadas). Las dimensiones del paquete se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25mm. El dispositivo cuenta con 10 pines en un paso de 0.1 pulgadas (2.54mm), un estándar común para componentes de orificio pasante. El dibujo normalmente mostraría la longitud, anchura y altura total del paquete, el plano de asiento y el área de exclusión recomendada en el PCB. Se proporciona una identificación clara de polaridad a través de la tabla de conexión de pines y el diagrama del circuito interno, que muestra la configuración de ánodo común. La descripción "cara gris y segmentos blancos" confirma el diseño estético del panel frontal.

5.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

El pinout está claramente definido: Los pines 3 y 8 son los Ánodos Comunes. Los cátodos para los segmentos E, D, C, Punto Decimal (D.P.), B, A, F y G están conectados a los pines 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 y 10 respectivamente. El diagrama del circuito interno confirma una estructura de ánodo común, donde todos los ánodos de los segmentos LED están conectados internamente a los dos pines de ánodo común. Para iluminar un segmento, su pin de cátodo correspondiente debe ser llevado a bajo (conectado a tierra o a un sumidero de corriente) mientras se aplica una tensión positiva al/los pin(es) de ánodo común. Esta configuración es ventajosa cuando se utilizan puertos de microcontrolador configurados como drenaje abierto o cuando se usan transistores de manejo en el lado bajo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos especifica las condiciones de soldadura: "1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento durante 3 segundos a 260°C". Este es un parámetro crítico para procesos de soldadura por ola. Indica que las patillas deben sumergirse en la ola de soldadura a una profundidad de aproximadamente 1.6mm (1/16") por debajo del cuerpo plástico del display durante no más de 3 segundos, con la temperatura del baño de soldadura a 260°C. Exceder estos límites puede dañar los enlaces de alambre internos o el paquete plástico. Para soldadura manual, se debe usar un soldador de temperatura controlada con un tiempo de contacto mínimo. Para soldadura por reflujo, sería aplicable un perfil estándar sin plomo con una temperatura pico alrededor de 260°C, pero debe considerarse la masa térmica específica del componente. El rango de temperatura de almacenamiento (-35°C a +85°C) también debe observarse antes del montaje para prevenir la absorción de humedad.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El código de pedido principal esLTS-546AKF. El sufijo "AKF" probablemente codifica atributos específicos como color (Naranja Amarillento), altura de dígito y tipo de paquete. El encabezado de la hoja de datos menciona que es un "Paquete Libre de Plomo (conforme a RoHS)". El empaquetado estándar para tales componentes de orificio pasante es típicamente en tubos o bandejas antiestáticas, y luego se colocan en cajas más grandes o carretes para envío a granel. La cantidad por tubo o carrete es un valor estándar (ej., 50 o 100 piezas) pero se confirmaría con el distribuidor o fabricante. Las etiquetas en el empaquetado incluirían el número de parte, cantidad, código de fecha y posiblemente el código de binning de intensidad luminosa.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier aplicación que requiera un solo dígito altamente legible. Usos comunes incluyen: medidores de panel para voltaje, corriente o temperatura; relojes y temporizadores digitales; marcadores; contadores de producción; diales de ajuste en maquinaria industrial; e indicadores de estado en electrónica de consumo (ej., número de canal en una radio antigua). Su amplio rango de temperatura lo hace adecuado tanto para entornos interiores como algunos exteriores protegidos.

8.2 Consideraciones de Diseño y Circuitos

Al integrar el LTS-546AKF, se deben considerar varios factores.Limitación de Corriente:Debe usarse una resistencia en serie para cada segmento o para el ánodo común para limitar la corriente directa a un valor seguro (ej., 10-20mA para un equilibrio entre brillo y longevidad). El valor de la resistencia se calcula usando R = (Vcc - VF) / IF.Método de Manejo:Puede ser manejado directamente por pines GPIO de microcontrolador si pueden sumider suficiente corriente (verificar la capacidad de sumidero del puerto del MCU). Para corrientes más altas o multiplexar múltiples dígitos, se recomiendan circuitos integrados de manejo dedicados (ej., registros de desplazamiento 74HC595 con limitación de corriente, o chips de manejo LED dedicados como el MAX7219).Multiplexación:Si bien esta es una parte de un solo dígito, el principio aplica si se usan múltiples unidades. La multiplexación ahorra pines de E/S encendiendo un dígito a la vez rápidamente. El diseño de ánodo común es muy adecuado para esto, donde los ánodos son conmutados por transistores y los cátodos son manejados por un patrón persistente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otras tecnologías de siete segmentos, los LEDs AlInGaP ofrecen ventajas distintivas. Frente a los antiguosLEDs Rojos GaAsP o GaP, el AlInGaP proporciona una eficiencia y brillo significativamente mayores, resultando en mejor visibilidad. En comparación con losLEDs basados en GaN Azul/Blanco con filtrospara lograr otros colores, el AlInGaP tiene un espectro más estrecho, lo que conduce a una mayor pureza de color y a menudo mayor eficacia para su color objetivo (naranja amarillento). Frente a losdisplays LCD, este display LED es emisivo, lo que significa que genera su propia luz y por lo tanto es fácilmente visible en la oscuridad sin retroiluminación, y tiene un ángulo de visión mucho más amplio y un tiempo de respuesta más rápido. Su principal desventaja es un mayor consumo de energía por segmento en comparación con un LCD.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar para manejar un segmento a 20mA con una fuente de 5V?

R: Usando el VF típico de 2.6V: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohmios. Una resistencia estándar de 120Ω sería apropiada.

P: ¿Puedo conectar los dos pines de ánodo común juntos?

R: Sí, internamente están conectados. Conectar ambos al circuito de manejo puede ayudar a distribuir la corriente y mejorar la fiabilidad.

P: La corriente continua máxima es de 25mA a 25°C. ¿Cuál es a 70°C?

R: La reducción es de 0.33 mA/°C. El aumento de temperatura es de 70 - 25 = 45°C. Reducción de corriente = 45 * 0.33mA ≈ 14.85mA. Corriente máxima ≈ 25mA - 14.85mA = 10.15mA. Debería operar muy por debajo de esto a altas temperaturas.

P: ¿Por qué se especifica la condición de prueba de corriente inversa (VR=5V) si no puedo operarlo en inversa?

R: Este es un parámetro de prueba de calidad y fuga. Una corriente inversa alta podría indicar una unión dañada. Asegura la integridad del dispositivo, no un modo de operación funcional.

11. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un display simple de termómetro digital usando un microcontrolador. El sensor de temperatura (ej., una termistor o sensor digital como el DS18B20) proporciona un valor al MCU. El MCU convierte esto a un dígito (0-9) y activa los segmentos correspondientes del LTS-546AKF a través de sus puertos GPIO. Se coloca una resistencia limitadora de corriente en serie con la conexión del ánodo común. El código del MCU contendría una tabla de búsqueda que mapea el valor del dígito (0-9) a un patrón de 7 bits que controla los pines de cátodo (A-G). El punto decimal (pin 5) podría usarse para indicar décimas de grado si es necesario. Esto muestra una solución de display directa y fiable para sistemas embebidos.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El display de siete segmentos es un ensamblaje de siete diodos emisores de luz (LEDs) dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada LED forma un segmento (etiquetado de la A a la G). Al encender selectivamente combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar los patrones para los numerales 0-9 y algunas letras. El LTS-546AKF utiliza material semiconductor AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de unión del diodo (VF), los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida de la aleación AlInGaP determina la longitud de onda de la luz emitida, que en este caso está en el rango naranja amarillento (~605-611 nm). La configuración de ánodo común significa que todos los ánodos de los LED están conectados internamente.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays LED discretos de siete segmentos siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas, la tendencia más amplia en la tecnología de displays es hacia la integración y miniaturización. Los paquetes LED de dispositivo de montaje superficial (SMD) y los módulos integrados multidígito con controladores incorporados son cada vez más comunes, ahorrando espacio en la placa y tiempo de montaje. Además, para nuevos diseños que requieren información más compleja (texto, gráficos), a menudo se eligen pequeños módulos OLED o TFT LCD. Sin embargo, el clásico LED de siete segmentos conserva ventajas clave para lecturas numéricas simples: extrema simplicidad, robustez, alto brillo, bajo costo para dígitos individuales y facilidad de interfaz. El cambio a AlInGaP desde materiales más antiguos como GaAsP representa una tendencia continua hacia fuentes de luz de estado sólido más eficientes y fiables en todas las aplicaciones LED.