Hoja de Datos del Display LED LTS-5001AJR - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Color Rojo Súper - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-5001AJR es un display numérico de siete segmentos de alto rendimiento y bajo consumo, diseñado para aplicaciones que requieren visualizaciones numéricas claras, brillantes y fiables. Su función principal es representar visualmente dígitos (0-9) y algunas letras utilizando segmentos LED controlados individualmente. El dispositivo está construido con tecnología avanzada de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), conocida por producir luz roja de alta eficiencia. El display presenta una cara gris claro y segmentos blancos, proporcionando un excelente contraste para una mejor legibilidad. Se clasifica en función de su intensidad luminosa, garantizando una uniformidad en el brillo entre lotes de producción. Este componente es ideal para integrar en una amplia gama de equipos electrónicos donde el espacio, la eficiencia energética y la visibilidad son factores críticos.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. Los parámetros clave, medidos a una temperatura ambiente estándar de 25°C, definen su salida visual.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Este parámetro especifica el brillo de cada segmento. Con una corriente directa típica (I_F) de 1mA, la intensidad oscila entre un mínimo de 320 μcd (microcandelas) y un máximo de 700 μcd. Esta característica de bajo consumo y alto brillo es una ventaja significativa para dispositivos alimentados por batería.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):La luz emitida tiene una longitud de onda pico de 639 nanómetros, situándola firmemente en la porción "rojo súper" del espectro visible. Este tono específico de rojo se elige a menudo por su alta visibilidad y propiedades llamativas.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Con un valor de 20 nm, este parámetro indica la pureza espectral de la luz emitida. Un ancho medio más estrecho indicaría una luz más monocromática, pero este valor es típico para displays LED estándar y contribuye al color rojo característico.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Medida a 631 nm, esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano y es el descriptor principal para el color "rojo súper".
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Esta relación, especificada como máximo 2:1, garantiza uniformidad en el display. Significa que el brillo del segmento más tenue no será inferior a la mitad del brillo del segmento más brillante bajo las mismas condiciones de excitación, evitando una apariencia desigual de los dígitos.

2.2 Características Eléctricas

Las especificaciones eléctricas gobiernan cómo se alimenta el dispositivo y sus límites de operación.

• Tensión Directa por Segmento (V_F):La caída de tensión en un segmento iluminado típicamente oscila entre 2.0V y 2.6V cuando se excita con una corriente de 1mA. Este valor es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):Cuando se aplica una tensión inversa de 5V, la corriente de fuga es un máximo de 100 μA. Este es un parámetro importante para la protección del circuito.

2.3 Límites Absolutos Máximos

Estos son los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo.
• Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA para operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta especificación se reduce linealmente a 0.33 mA/°C por encima de los 25°C de temperatura ambiente, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que el entorno se calienta.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V máximo.
• Rango de Temperatura de Operación y 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 1.6mm) por debajo del plano de asiento.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Clasificado por Intensidad Luminosa". Esto se refiere a un proceso de clasificación posterior a la producción, comúnmente conocido como "binning". Tras la fabricación, los displays individuales se prueban y clasifican en diferentes grupos (bins) según su intensidad luminosa medida. Esto garantiza que los clientes reciban productos con niveles de brillo consistentes. El rango de intensidad especificado de 320-700 μcd probablemente representa la dispersión entre los diferentes bins disponibles para este número de pieza. Los diseñadores pueden especificar un bin más estrecho para aplicaciones que requieren una apariencia muy uniforme.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF hace referencia a curvas características típicas, el texto proporcionado no incluye los gráficos específicos. Basándose en el comportamiento estándar de los LED, estas curvas normalmente ilustrarían las siguientes relaciones, que son críticas para el diseño detallado del circuito:

• Corriente Directa (I_F) vs. Tensión Directa (V_F):Esta curva exponencial muestra cómo aumenta la tensión con la corriente. Se utiliza para determinar la tensión de excitación necesaria para un nivel de brillo deseado.
• Intensidad Luminosa (I_V) vs. Corriente Directa (I_F):Esta relación generalmente lineal (dentro de los límites de operación) muestra cómo escala el brillo con la corriente. Confirma la alta eficiencia a bajas corrientes (1mA) como se menciona en las características.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva mostraría cómo disminuye el brillo a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Comprender esta reducción es esencial para diseños que operan en entornos de temperatura elevada.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la salida de luz relativa a través de las longitudes de onda, con un pico a 639 nm y el ancho medio especificado de 20 nm.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Físicas

El dispositivo se describe como un display con altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm). Normalmente se incluiría un dibujo mecánico detallado, mostrando la longitud, anchura y altura total del paquete, las dimensiones de los segmentos y el espaciado entre dígitos si fuera una unidad de múltiples dígitos. El dibujo indica que todas las dimensiones están en milímetros con tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Esta información es crítica para el diseño de la huella en la PCB (Placa de Circuito Impreso) y para garantizar un ajuste adecuado dentro de la carcasa del producto final.

5.2 Configuración de Pines y Polaridad

El LTS-5001AJR es un display de ánodo común. Esto significa que los ánodos (terminales positivos) de todos los segmentos LED están conectados internamente y salen a pines comunes (Pin 3 y Pin 8). Los cátodos (terminales negativos) de cada segmento (A, B, C, D, E, F, G y Punto Decimal) salen a pines individuales. Para iluminar un segmento, su pin de cátodo correspondiente debe conectarse a una tensión más baja (normalmente tierra) mientras que el/los pin(es) de ánodo común se alimentan con una tensión positiva a través de una resistencia limitadora de corriente. 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 DP), Pin 6 (Cátodo B), Pin 7 (Cátodo A), Pin 8 (Ánodo Común), Pin 9 (Cátodo F), Pin 10 (Cátodo G).

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Los límites absolutos máximos proporcionan el parámetro clave de soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura pico de 260°C durante 3 segundos, medida a 1.6mm por debajo del cuerpo del paquete. Esto es compatible con los perfiles estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Los diseñadores deben asegurarse de que el perfil térmico de su horno de reflujo no exceda este límite. Se deben observar las precauciones estándar contra ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo. Para el almacenamiento, se debe mantener el rango especificado de -35°C a +85°C en un entorno seco.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es adecuado para una multitud de aplicaciones que incluyen, pero no se limitan a: equipos de prueba y medición (multímetros, osciloscopios), paneles de control industrial, dispositivos médicos, electrónica de consumo (amplificadores de audio, radios despertador), displays para el mercado de accesorios automotrices y paneles de instrumentación. Su bajo requisito de potencia lo hace ideal para dispositivos portátiles y operados por batería.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice una resistencia en serie para cada conexión de ánodo común para limitar la corriente a través de los segmentos. El valor de la resistencia se calcula usando la fórmula: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V, una V_Fde 2.2V, y una I_Fdeseada de 5mA, la resistencia sería (5 - 2.2) / 0.005 = 560 Ω.
• Multiplexación:Para excitar múltiples dígitos, se utiliza comúnmente una técnica de multiplexación. Esto implica ciclar rápidamente la alimentación al ánodo común de cada dígito mientras se presentan los datos de segmento correspondientes para ese dígito. Esto reduce enormemente el número de pines de E/S del microcontrolador requeridos.
• Ángulo de Visión:La característica de "ángulo de visión amplio" significa que el display permanece legible cuando se ve desde ángulos muy desviados del eje, lo cual es importante para dispositivos montados en panel.
• Gestión Térmica:Aunque el dispositivo es de bajo consumo, adherirse a la especificación de reducción de corriente por encima de 25°C es crucial para la fiabilidad a largo plazo, especialmente en entornos cerrados o de alta temperatura.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores principales del LTS-5001AJR son su uso de tecnología AlInGaP y su rendimiento optimizado a baja corriente. En comparación con los displays LED más antiguos de GaAsP o GaP, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente o un brillo equivalente a corrientes mucho más bajas. El diseño específico para excelentes características de baja corriente (hasta 1mA por segmento) lo distingue de displays que requieren corrientes de excitación más altas para lograr un brillo utilizable, convirtiéndolo en una opción superior para diseños sensibles a la potencia. Los segmentos continuos uniformes y el alto índice de contraste contribuyen a una apariencia más profesional y legible en comparación con displays con uniones de segmento visibles o bajo contraste.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. Un pin de microcontrolador normalmente no puede suministrar o absorber suficiente corriente (25mA máximo continuo) de forma segura para todos los segmentos encendidos simultáneamente y no proporciona regulación de tensión. Debe usar el microcontrolador para controlar transistores (para los ánodos comunes) y/o circuitos integrados excitadores (como un registro de desplazamiento 74HC595 o un driver LED dedicado) que manejen la corriente más alta.

P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico es la única longitud de onda donde el LED emite la mayor potencia óptica. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda de luz monocromática que parecería tener el mismo color que la salida del LED para el ojo humano. Para los LED, a menudo están cerca pero no son idénticas.

P: La tensión directa tiene un rango (2.0V-2.6V). ¿Cómo afecta esto a mi diseño?

R: Debe diseñar su circuito limitador de corriente para la V_Fmáxima (2.6V) para garantizar que haya suficiente tensión disponible para excitar la corriente incluso para una unidad con V_Falta. Si diseña para la típica 2.2V, una unidad con V_Fde 2.6V será más tenue porque la caída de tensión en la resistencia fija será menor, resultando en una corriente más baja.

10. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un termómetro digital de bajo consumo.El LTS-5001AJR es una excelente elección. El sistema está alimentado por un microcontrolador de 3.3V y una batería de moneda de 3V. Un sensor de temperatura proporciona los datos. El microcontrolador utiliza 4 pines de E/S en una configuración multiplexada para excitar dos dígitos de 7 segmentos (para las decenas y unidades de grados). Las resistencias limitadoras de corriente se calculan para una I_Fde 2mA por segmento para maximizar la duración de la batería manteniendo una buena visibilidad (V_{alimentación}=3.3V, V_F=2.2V, R = (3.3-2.2)/0.002 = 550Ω). El bajo requisito de corriente del display permite que el termómetro funcione durante varios meses con una sola batería. El alto contraste y el amplio ángulo de visión garantizan que la temperatura sea fácilmente legible en diversas condiciones de iluminación.

11. Introducción al Principio Técnico

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de diodos emisores de luz dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada uno de los siete segmentos (etiquetados de la A a la G) es un LED separado. Al iluminar selectivamente combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar todos los dígitos decimales (0-9) y algunas letras. La tecnología subyacente, AlInGaP, es un compuesto semiconductor III-V. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n del LED, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La energía específica de la banda prohibida del material AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, rojo. La designación "rojo súper" indica un tono específico y más profundo de rojo con alta eficacia luminosa. La configuración de ánodo común simplifica el circuito de excitación cuando se utilizan drivers de corriente sumidero (como muchos microcontroladores y circuitos integrados lógicos).

12. Tendencias Tecnológicas

La evolución de los displays de siete segmentos continúa junto con la tecnología LED general. Si bien el factor de forma básico permanece, las tendencias incluyen: 1)Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales (como estructuras más avanzadas de InGaN y AlInGaP) producen displays más brillantes a corrientes más bajas, reduciendo aún más el consumo de energía. 2)Miniaturización:Se están desarrollando displays con alturas de dígito más pequeñas y paso más fino para dispositivos compactos. 3)Integración:La electrónica de excitación se integra cada vez más en el propio módulo de display, simplificando la interfaz para el sistema anfitrión a una simple comunicación digital (I2C, SPI). 4)Opciones de Color:Si bien el rojo sigue siendo popular por su visibilidad y eficiencia, existen displays de siete segmentos RGB a todo color para aplicaciones más dinámicas. 5)Tecnologías Alternativas:En algunas aplicaciones, especialmente donde la potencia ultra baja o la legibilidad a la luz del sol es primordial, se pueden considerar LCDs segmentados u OLEDs, aunque a menudo carecen del brillo inherente y la robustez de los LED.