Hoja de Datos del Display LED ELD-512SURWB/S530-A3 - Altura de Dígito 14.22mm - Tensión Directa 2.4V - Corriente Directa 25mA - Color Rojo Brillante

1. Descripción General del Producto

El ELD-512SURWB/S530-A3 es un display alfanumérico de siete segmentos de alta fiabilidad, diseñado para montaje PTH (Through-Hole). Presenta un tamaño industrial estándar con una altura de dígito de 14.22 mm (0.56 pulgadas), lo que lo hace idóneo para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. El display utiliza segmentos blancos sobre una superficie de fondo negro, proporcionando un excelente contraste y legibilidad incluso en condiciones de iluminación ambiental intensa. Su construcción y materiales cumplen con los estándares medioambientales libres de plomo y RoHS.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las principales ventajas de este display incluyen su bajo consumo de energía, su huella estandarizada para facilitar la integración en diseños existentes y la categorización de la intensidad luminosa para un rendimiento consistente entre lotes de producción. Está construido para ofrecer fiabilidad en entornos exigentes. Las aplicaciones objetivo se encuentran principalmente en la electrónica de consumo e industrial, incluyendo electrodomésticos (por ejemplo, hornos, microondas), diversos paneles de instrumentos para sistemas de medición y control, y displays digitales de propósito general donde se requieren números claros y legibles.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de las características eléctricas, ópticas y térmicas del dispositivo, tal como se definen en las tablas de valores máximos absolutos y características electro-ópticas.

2.1 Valores Máximos Absolutos

El dispositivo está clasificado para una corriente directa continua máxima (I_F) de 25 mA. Para operación pulsada con un ciclo de trabajo de 1/10 a 1 kHz, la corriente directa de pico (I_FP) puede alcanzar los 60 mA. La tensión inversa máxima (V_R) está limitada a 5 V; superar este valor puede dañar las uniones LED. La disipación de potencia total (P_d) no debe exceder los 60 mW. El rango de temperatura de operación se especifica desde -40°C hasta +85°C, con un rango de temperatura de almacenamiento más amplio de -40°C a +100°C. El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura de 260°C durante un máximo de 5 segundos, lo que es compatible con los procesos estándar de reflujo sin plomo y soldadura manual.

2.2 Características Electro-Ópticas

Bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C, I_F=10mA), la intensidad luminosa típica (I_v) para un solo segmento es de 17.6 mcd, con un valor mínimo especificado de 7.8 mcd. La tensión directa (V_F) a 20mA es típicamente de 2.0V, con un máximo de 2.4V. El color emitido es rojo brillante, logrado mediante un material de chip de AlGaInP (Fosfuro de Aluminio, Galio e Indio). La longitud de onda de pico (λ_p) es típicamente de 632 nm, y la longitud de onda dominante (λ_d) es típicamente de 624 nm, con un ancho de banda espectral (Δλ) de aproximadamente 20 nm, lo que define la pureza y el tono del color rojo. La corriente inversa (I_R) es muy baja, con un máximo de 100 µA a una polarización inversa de 5V.

2.3 Características Térmicas

El rendimiento del dispositivo depende de la temperatura. La corriente directa debe reducirse a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C para evitar superar la temperatura máxima de unión y garantizar la fiabilidad a largo plazo. La curva de reducción de corriente directa proporcionada define visualmente la corriente continua máxima permitida para cualquier temperatura de operación dentro del rango especificado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos se clasifican ("binned") por intensidad luminosa. Esto significa que durante la fabricación, los LEDs se prueban y clasifican en grupos según su salida de luz medida a una corriente estándar (por ejemplo, 10mA). Esto garantiza la consistencia en el brillo para los usuarios finales, especialmente importante cuando se utilizan múltiples displays en un solo producto. La tolerancia para la intensidad luminosa se especifica como ±10%. De manera similar, la tensión directa tiene una tolerancia de ±0.1V alrededor del valor típico, lo que ayuda a diseñar circuitos de excitación estables.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Distribución Espectral

La curva de distribución espectral muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda. Para este LED rojo basado en AlGaInP, la curva estará centrada alrededor del rango de 624-632 nm con el ancho de banda especificado de 20 nm. Esta curva es importante para aplicaciones donde la pureza del color o la coincidencia de longitud de onda específica es crítica.

4.2 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva fundamental ilustra la relación entre la tensión aplicada a través del LED y la corriente resultante. Es no lineal. La V_Ftípica de 2.0V a 20mA es un punto de operación clave de esta curva. Comprender esta relación es esencial para diseñar circuitos de limitación de corriente apropiados, ya que los LEDs son dispositivos controlados por corriente.

4.3 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico crucial representa la corriente directa continua máxima permitida frente a la temperatura ambiente. A medida que la temperatura aumenta, la corriente segura máxima disminuye linealmente. Adherirse a esta curva de reducción es vital para prevenir la fuga térmica y asegurar que el dispositivo opere dentro de su área de operación segura (SOA), maximizando así su vida útil operativa.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo es un componente PTH con un paquete estándar de altura de dígito de 14.22mm. El dibujo detallado de las dimensiones del paquete proporciona todas las medidas mecánicas críticas, incluyendo altura total, anchura, dimensiones de los segmentos del dígito, y espaciado y diámetro de las patillas (pines). Las tolerancias para dimensiones no especificadas son de ±0.25mm. El diagrama del circuito interno muestra la configuración de ánodo común de los siete segmentos y el punto decimal, lo cual es esencial para diseñar correctamente el circuito de multiplexado o excitación directa. La asignación de pines identifica qué pin corresponde a cada segmento (a-g) y al ánodo común.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El valor máximo absoluto para la temperatura de soldadura es de 260°C durante una duración que no exceda los 5 segundos. Este parámetro debe observarse estrictamente durante los procesos de soldadura por ola o soldadura manual para prevenir daños en los chips LED internos y el paquete de resina epoxi. Deben seguirse las precauciones estándar ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo y montaje, ya que los dados LED son sensibles a la electricidad estática. Esto incluye el uso de pulseras conectadas a tierra, estaciones de trabajo seguras para ESD y alfombras conductoras. Los LEDs siempre deben operarse bajo condiciones de polarización directa.

7. Información de Embalaje y Pedido

El proceso de embalaje estándar es: 20 piezas por tubo, 63 tubos por caja y 4 cajas por cartón maestro. La etiqueta en el embalaje contiene varios campos clave para trazabilidad e identificación: CPN (Número de Producto del Cliente), P/N (Número de Producto), QTY (Cantidad de Embalaje), CAT (Rango/Categoría de Intensidad Luminosa) y LOT No. (Número de Lote). Comprender este etiquetado es importante para el control de inventario y asegurar que se utilice la versión correcta del componente en producción.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Al ser un display de ánodo común, cada cátodo de segmento se excita de forma independiente, típicamente a través de una resistencia limitadora de corriente y un transistor o un CI controlador de LED dedicado capaz de absorber la corriente requerida. El pin del ánodo común se conecta al voltaje positivo de la fuente de alimentación. El multiplexado de varios dígitos es una técnica común para reducir el número de pines de control necesarios en un microcontrolador.

8.2 Consideraciones y Advertencias de Diseño

Limitación de Corriente:Una resistencia en serie es obligatoria para cada segmento para establecer la corriente directa al valor deseado (por ejemplo, 10-20 mA), calculada en base al voltaje de alimentación y la tensión directa del LED.Protección contra Tensión Inversa:El circuito debe diseñarse para evitar la aplicación de una tensión inversa superior a 5V, ya que esto puede causar daños irreversibles. Si el circuito de excitación pudiera exponer el LED a tensión inversa cuando está apagado, puede ser necesario un diodo de protección en paralelo con el LED (polarizado inversamente durante la operación normal).Gestión Térmica:Asegúrese de que la corriente de operación se reduzca según la temperatura ambiente. En entornos de alta temperatura, considere reducir la corriente de excitación o mejorar la ventilación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas o displays más pequeños, el ELD-512SURWB/S530-A3 ofrece un equilibrio entre tamaño (0.56\"), brillo y fiabilidad. Sus diferenciadores clave incluyen el uso del material semiconductor eficiente AlGaInP para emisión roja brillante, un diseño blanco sobre negro para alto contraste y el cumplimiento de estándares medioambientales modernos (libre de plomo, RoHS). El diseño PTH ofrece robustez mecánica y facilidad de prototipado en comparación con las alternativas de montaje superficial (SMT), aunque requiere más espacio en la placa.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es el propósito de la categorización de intensidad luminosa (CAT)?

R: Agrupa LEDs con niveles de brillo similares. Esto garantiza una apariencia uniforme cuando se utilizan múltiples displays uno al lado del otro en un producto, evitando desajustes de brillo/opacidad.

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

R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente. Para una fuente de 5V, una V_Ftípica de 2.0V y una I_Fdeseada de 20mA, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Además, asegúrese de que el pin del MCU pueda absorber la corriente de segmento requerida.

P: ¿Qué significa "ánodo común"?

R: Significa que los ánodos (lados positivos) de todos los segmentos LED están conectados juntos a un pin común. Para encender un segmento, conecta el ánodo común a Vcc y llevas el pin del cátodo correspondiente a nivel BAJO (a tierra a través de una resistencia).

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación continua a la corriente máxima nominal (25mA) cerca del límite superior de temperatura, se recomienda un diseño cuidadoso de la placa para la disipación de calor. Para la mayoría de las aplicaciones a corrientes y temperaturas moderadas, no se necesita un disipador de calor separado.

11. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Ejemplo 1: Display Simple de Voltímetro de 4 Dígitos.Se pueden multiplexar cuatro displays ELD-512SURWB para mostrar una lectura de voltaje de 0.000 a 19.99V. Un microcontrolador habilitaría secuencialmente el ánodo común de cada dígito a través de un transistor PNP y enviaría el patrón correcto de 7 segmentos para ese dígito en las líneas de cátodo compartidas, con resistencias limitadoras de corriente apropiadas en cada línea de cátodo. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (>60Hz) para evitar el parpadeo.

Ejemplo 2: Display Industrial de Temporizador/Cuenta Atrás.Utilizado en un panel de control, el alto contraste del display garantiza su legibilidad en un entorno de fábrica bien iluminado. Su amplio rango de temperatura de operación (-40°C a +85°C) lo hace adecuado para espacios sin control climático. El circuito de excitación se diseñaría para operar a una corriente conservadora de 15mA por segmento para mejorar la fiabilidad a largo plazo y minimizar la generación de calor.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de múltiples Diodos Emisores de Luz (LEDs) dispuestos en un patrón de figura de ocho. Cada segmento (etiquetado de la a a la g) es un LED individual. Cuando se polariza directamente, es decir, se aplica un voltaje positivo al ánodo en relación con el cátodo, los electrones y huecos se recombinan dentro de la región activa del semiconductor (el chip de AlGaInP en este caso), liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material (AlGaInP) determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este dispositivo está en el espectro del rojo brillante. Al iluminar selectivamente diferentes combinaciones de estos siete segmentos, se pueden formar todos los dígitos decimales (0-9) y algunas letras.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien displays PTH como este siguen siendo populares por su robustez y facilidad de uso en ciertas aplicaciones, la tendencia general en la electrónica es hacia la miniaturización y la tecnología de montaje superficial (SMT). Los displays SMT ofrecen huellas más pequeñas, perfiles más bajos y son más adecuados para el montaje automatizado pick-and-place. Sin embargo, los componentes PTH aún son valorados en prototipado, entornos educativos, equipos industriales donde la resistencia a las vibraciones es clave, y para aplicaciones donde se anticipa soldadura o reparación manual. La tecnología LED subyacente, AlGaInP para rojo/naranja/amarillo e InGaN para azul/verde/blanco, continúa mejorando en eficiencia (más luz por vatio) y fiabilidad. Los displays futuros pueden integrar más inteligencia, como controladores incorporados o interfaces de comunicación (por ejemplo, I2C), simplificando el diseño para el ingeniero final.