Hoja de Datos del Display LED LTS-2801AJR - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Color Rojo Súper - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-2801AJR es un módulo de visualización alfanumérico de siete segmentos y un solo dígito de alto rendimiento. Su función principal es proporcionar una representación clara y fiable de números y caracteres alfanuméricos limitados en dispositivos electrónicos. Su aplicación principal se encuentra en instrumentación de bajo consumo, electrónica de consumo, paneles de control industrial y cualquier dispositivo que requiera un indicador numérico brillante y fácilmente legible.

El dispositivo está construido en torno a la avanzada tecnología LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Este sistema de material semiconductor es reconocido por su alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro rojo-naranja a ámbar. El uso de un sustrato transparente de GaAs mejora aún más la extracción de luz, contribuyendo al alto brillo de la pantalla. El display presenta una cara gris con marcas de segmentos blancas, lo que proporciona un alto contraste cuando los segmentos están iluminados, mejorando la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

La característica definitoria de esta pantalla es su optimización para funcionamiento a baja corriente. Está específicamente probado y seleccionado para funcionar excepcionalmente bien con corrientes de excitación tan bajas como 1mA por segmento, lo que lo hace ideal para aplicaciones alimentadas por batería o sensibles al consumo energético. Los segmentos también están emparejados para una intensidad luminosa consistente a estas bajas corrientes, garantizando una apariencia uniforme en todo el dígito.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Tamaño del Dígito:Cuenta con una altura de carácter de 0.28 pulgadas (7.0 mm), ofreciendo un área de visualización compacta pero legible.
• Calidad del Segmento:Proporciona una emisión de luz continua y uniforme en cada segmento, sin huecos visibles ni puntos calientes.
• Eficiencia Energética:Diseñado para un requisito de potencia muy bajo, permitiendo el funcionamiento desde 1mA por segmento en adelante.
• Rendimiento Óptico:Ofrece una excelente apariencia de carácter con alto brillo y alto contraste contra su cara gris.
• Ángulo de Visión:Ofrece un amplio ángulo de visión debido a la construcción del chip LED y al diseño del encapsulado.
• Fiabilidad:Se beneficia de la fiabilidad del estado sólido, sin partes móviles y con una larga vida operativa típica de la tecnología LED.
• Consistencia:Los dispositivos están categorizados ("binned") por intensidad luminosa, garantizando niveles de brillo predecibles en producción.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos del dispositivo según se definen en la hoja de datos. Comprender estas especificaciones es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar un rendimiento fiable.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o por encima de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada del chip LED.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA máximo, pero solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite breves períodos de alto brillo, como en displays multiplexados o para efectos estroboscópicos.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Este valor se reduce linealmente a 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 50°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V máximo. Los LED tienen una baja tensión de ruptura inversa. Exceder esto puede causar un fallo inmediato de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:Soporta un máximo de 260°C durante hasta 3 segundos, medido a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esto es crítico para los procesos de soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (a Ta=25°C)

Estos son los parámetros de funcionamiento típicos bajo condiciones de prueba especificadas. El diseño debe basarse en estos valores.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 200 μcd (mín) hasta 480 μcd (típ) a una corriente directa (I_F) de 1mA. Esto confirma su idoneidad para aplicaciones de corriente muy baja. La intensidad escalará con la corriente.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):Típicamente 639 nm. Esta es la longitud de onda a la que la potencia óptica de salida es mayor, situándola en la región "rojo súper" del espectro.
• Ancho de Media Línea Espectral (Δλ):Típicamente 20 nm. Esto indica la pureza espectral; un ancho más estrecho significa un color más monocromático (puro).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Típicamente 631 nm. Esta es la única longitud de onda percibida por el ojo humano, que puede diferir ligeramente de la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):Varía desde 2.0V (mín) a 2.6V (típ) a I_F=20mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando está iluminado. Siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento o con el ánodo común.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):Máximo 100 μA a una tensión inversa (V_R) de 5V. Esta es la pequeña corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Máximo 2:1 a I_F=1mA. Esto especifica que el brillo del segmento más tenue no será inferior a la mitad del brillo del segmento más brillante dentro del mismo dígito, garantizando uniformidad.

Nota sobre la Medición:La intensidad luminosa se mide utilizando un sensor y un filtro calibrados según la función de luminosidad fotópica CIE, que aproxima la sensibilidad del ojo humano.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos indica que los dispositivos están "categorizados por intensidad luminosa". Esto se refiere a una práctica común en la fabricación de LED conocida como "binning".

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Debido a las variaciones naturales en el crecimiento epitaxial del semiconductor y el proceso de fabricación, los LED del mismo lote de producción pueden tener salidas de brillo ligeramente diferentes. Los fabricantes prueban cada dispositivo y los clasifican en diferentes "bins" según su intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar (por ejemplo, 1mA o 20mA). Esto permite a los clientes seleccionar un bin que cumpla con sus requisitos específicos de brillo, garantizando consistencia en la apariencia del producto final. La I_Vtípica de 480 μcd del LTS-2801AJR probablemente representa un bin específico o el centro de la distribución.
• Clasificación por Tensión Directa:Aunque no se menciona explícitamente para esta pieza, también es común clasificar los LED en función de la tensión directa (V_F). Esto es importante para diseños donde la tensión de alimentación está muy restringida o donde el emparejamiento preciso de corriente entre múltiples LED es crítico.
• Clasificación por Longitud de Onda:Para aplicaciones críticas en color, los LED también se clasifican por longitud de onda dominante o de pico para garantizar un tono consistente. Los valores típicos ajustados para λ_p(639nm) y λ_d(631nm) sugieren una buena consistencia de color inherente para esta tecnología AlInGaP.

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 estándar e importancia.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico mostraría cómo aumenta la salida de luz con la corriente directa. Típicamente es no lineal, especialmente a corrientes muy bajas. La curva confirma la usabilidad del dispositivo a 1mA y muestra la ganancia en brillo alcanzable aumentando la corriente hasta el límite máximo.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra la relación entre la tensión a través del LED y la corriente que fluye a través de él. Es esencial para diseñar el valor de la resistencia limitadora de corriente. La curva es de naturaleza exponencial, pero para fines de diseño, se utiliza la V_Ftípica a la corriente de operación prevista.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva es crítica para comprender la reducción térmica. La reducción lineal especificada para la corriente continua (0.33 mA/°C) es una simplificación práctica de esta relación para evitar el sobrecalentamiento.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la potencia óptica relativa a través de las longitudes de onda. Ilustraría el pico en ~639nm y el ancho de media línea de 20nm, confirmando la emisión roja estrecha y pura.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo tiene una huella estándar de encapsulado LED de siete segmentos y un dígito. Notas dimensionales clave de la hoja de datos:

• Todas las dimensiones principales se proporcionan en milímetros (mm).
• La tolerancia estándar en las dimensiones es de ±0.25 mm (equivalente a ±0.01 pulgadas).
• Las dimensiones específicas (no listadas en el extracto de texto) definirían la longitud, anchura y altura total del encapsulado, el tamaño de la ventana del dígito, el espaciado de las patillas (pines) y la longitud y diámetro de las patillas. Estos son críticos para el diseño de la huella en PCB y el ajuste mecánico dentro de una carcasa.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El LTS-2801AJR es un display deánodo común. Esto significa que el ánodo (lado positivo) de todos los segmentos LED está conectado internamente a pines comunes. Los cátodos (lado negativo) de los segmentos individuales se sacan a pines separados.

Pinout (configuración de 10 pines):

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

Diagrama de Circuito Interno:El esquema muestra dos pines de ánodo común (3 y 8) conectados internamente. Este diseño de doble ánodo ayuda a distribuir la corriente y puede usarse para redundancia o en esquemas de multiplexación específicos. Todos los cátodos de segmento y el cátodo del punto decimal son independientes.

6. Guías de Soldadura y Montaje

El cumplimiento de estas guías es esencial para la fiabilidad y para prevenir daños durante el proceso de montaje.

• Soldadura por Reflujo:El dispositivo puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante un máximo de 3 segundos. Esta temperatura debe medirse a 1.6mm por debajo del cuerpo del encapsulado (el plano de asiento en el PCB). Los perfiles de reflujo estándar sin plomo (IPC/JEDEC J-STD-020) son generalmente aplicables, pero se debe respetar el límite específico de 260°C/3s.
• Soldadura Manual:Si es necesaria la soldadura manual, utilice un soldador con control de temperatura. Limite el tiempo de contacto por pin a 3-5 segundos para evitar una transferencia excesiva de calor al chip LED a través de las patillas.
• Limpieza:Utilice disolventes apropiados y no agresivos para la limpieza posterior a la soldadura. Evite la limpieza ultrasónica a menos que se verifique que es segura para el encapsulado.
• Precauciones ESD (Descarga Electroestática):Aunque no se establece explícitamente, los LED son dispositivos semiconductores y pueden ser sensibles a la ESD. Se recomiendan procedimientos estándar de manejo ESD (estaciones de trabajo conectadas a tierra, pulseras antiestáticas) durante el montaje.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacene en la bolsa original con barrera de humedad en un entorno dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado (-35°C a +85°C) y con baja humedad para prevenir la oxidación de las patillas.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Excitación Directa con Microcontrolador:Para un display de ánodo común, los pines comunes se conectan a una tensión de alimentación positiva (por ejemplo, +5V) a través de una resistencia limitadora de corriente, o más comúnmente, se conectan a un pin GPIO de un microcontrolador configurado como salida en estado lógico "alto" (o excitado por un transistor PNP para corrientes más altas). Cada pin de cátodo de segmento se conecta a un pin GPIO del microcontrolador. Para iluminar un segmento, su pin de cátodo correspondiente se lleva a un estado lógico "bajo" (tierra), completando el circuito.

Cálculo de la Resistencia Limitadora de Corriente:Esto es obligatorio para cada conexión de ánodo común o cada cátodo de segmento (dependiendo de la topología de excitación). Usando la tensión directa típica (V_F= 2.6V) y una corriente directa deseada (I_F), el valor de la resistencia R se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V e I_F=10mA: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. La potencia nominal de la resistencia debe ser al menos I_F²* R.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Multiplexación:Para controlar múltiples dígitos con menos pines de microcontrolador, se utiliza la multiplexación. Los dígitos se encienden uno a la vez a una velocidad rápida (por ejemplo, 1-5 ms por dígito). La capacidad del LTS-2801AJR para manejar corrientes de pico (90mA pulsadas) lo hace adecuado para aplicaciones multiplexadas donde el brillo instantáneo necesita ser mayor para compensar el ciclo de trabajo reducido.
• Diseño de Baja Potencia:Aproveche la capacidad de funcionamiento a 1mA para dispositivos alimentados por batería. A 1mA por segmento y una alimentación de 5V, el consumo de potencia por segmento encendido es aproximadamente (5V - 2.6V) * 0.001A = 2.4 mW.
• Ángulo de Visión:Posicione el display considerando su amplio ángulo de visión para garantizar la legibilidad para el usuario final.
• Gestión Térmica:En aplicaciones que funcionan a alta corriente continua o en altas temperaturas ambientales, asegure una ventilación adecuada. Adhiérase a la curva de reducción de corriente por encima de 25°C.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no se proporciona una comparación directa con otros números de pieza, los diferenciadores clave del LTS-2801AJR pueden inferirse de sus especificaciones:

• vs. LED Rojos Estándar GaAsP/GaP:El uso de la tecnología AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor (más salida de luz por mA de corriente) y una mejor pureza de color (rojo más saturado) en comparación con los materiales LED más antiguos. Esto resulta en un mayor brillo y un menor consumo de energía.
• vs. Displays con Dígitos Más Grandes:El dígito de 0.28 pulgadas ofrece un equilibrio entre tamaño y legibilidad, adecuado para dispositivos compactos donde un display más grande (por ejemplo, 0.5 pulgadas o 1 pulgada) sería físicamente poco práctico.
• vs. Displays sin Pruebas de Baja Corriente:La prueba y selección explícitas para excelentes características de baja corriente (1mA) es una característica clave. No todos los displays de siete segmentos garantizan un brillo uniforme y un funcionamiento adecuado a niveles de excitación tan bajos.
• vs. Displays de Cátodo Común:La configuración de ánodo común a menudo se prefiere cuando se interconecta con microcontroladores que suministran corriente mejor de lo que la absorben (aunque muchos MCU modernos son simétricos). La elección depende del diseño del circuito de excitación.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un sistema de microcontrolador de 3.3V?

R: Sí, pero debe recalcular la resistencia limitadora de corriente. Usando V_{alimentación}=3.3V, V_F=2.6V, e I_F=5mA: R = (3.3V - 2.6V) / 0.005A = 140 Ω. Verifique que la salida de luz a 5mA sea suficiente para su aplicación.

P: ¿Por qué hay dos pines de ánodo común (3 y 8)?

R: Están conectados internamente. Esto permite flexibilidad en el enrutamiento del PCB y ayuda a distribuir la corriente total del ánodo (que es la suma de las corrientes de todos los segmentos encendidos) a través de dos pines, reduciendo la densidad de corriente por pin y mejorando la fiabilidad.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico (639nm) y la longitud de onda dominante (631nm)?

R: La longitud de onda de pico es donde la potencia óptica de salida es físicamente más alta. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda que produciría la misma percepción de color para el ojo humano, calculada a partir del espectro completo. La sensibilidad del ojo humano afecta este cálculo, haciendo que los valores difieran.

P: ¿Cómo consigo un punto decimal?

R: El punto decimal es un LED separado con su propio cátodo en el Pin 5. Para iluminarlo, conecte los ánodos comunes a V+, y lleve el Pin 5 a tierra (a través de una resistencia limitadora de corriente, compartida con los segmentos o separada).

10. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñar un termómetro digital simple alimentado por batería.

1. Selección de Componentes:Se elige el LTS-2801AJR por su funcionamiento a baja corriente para maximizar la duración de la batería. Se selecciona un microcontrolador con al menos 8 pines de E/S (7 para segmentos, 1 para control del ánodo común).
2. Diseño del Circuito:Los pines de ánodo común (3 y 8) se conectan juntos y luego a un pin GPIO del microcontrolador a través de un transistor PNP (para manejar la corriente combinada de los segmentos si todos están encendidos). Cada cátodo de segmento (Pines 1,2,4,5,6,7,9,10) se conecta a un pin GPIO separado del microcontrolador. Se coloca una resistencia limitadora de corriente entre el riel positivo de alimentación del microcontrolador y el emisor del transistor PNP (o en serie con cada cátodo si se excita directamente). El valor se calcula para un brillo deseado a, por ejemplo, 2mA por segmento.
3. Software:El microcontrolador lee el sensor de temperatura, convierte el valor a un número decimal y busca los patrones de segmento correspondientes (por ejemplo, una tabla de "fuente de 7 segmentos"). Luego, lleva los pines de cátodo apropiados a bajo mientras establece el pin de control del ánodo común en alto para mostrar el dígito.
4. Resultado:Una visualización de temperatura clara y legible con un consumo de energía mínimo, adecuada para un dispositivo portátil.

11. Introducción al Principio Tecnológico

La tecnología central es el LED AlInGaP. La luz se produce a través de un proceso llamado electroluminiscencia. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión P-N del semiconductor, los electrones del material tipo N se recombinan con los huecos del material tipo P en la región activa. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (partículas de luz). La longitud de onda específica (color) de la luz está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña controlando con precisión las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro durante el crecimiento del cristal. El sustrato transparente de GaAs permite que más de la luz generada escape del chip en comparación con los sustratos absorbentes, aumentando la eficiencia externa total. La luz de estos diminutos chips es luego moldeada y dirigida por el encapsulado de plástico para formar el patrón reconocible de siete segmentos.

12. Tendencias y Evolución de la Industria

La evolución de los displays de siete segmentos sigue las tendencias más amplias de la tecnología LED. Si bien el factor de forma básico sigue siendo perdurablemente útil, la tecnología subyacente continúa avanzando. El AlInGaP en sí representó un salto significativo sobre los materiales más antiguos. Las tendencias actuales podrían incluir:

• Eficiencia Aún Mayor:La investigación continua en estructuras epitaxiales y técnicas de extracción de luz impulsa más lúmenes por vatio, permitiendo displays más brillantes con la misma corriente o una mayor duración de la batería.
• Integración:Algunos displays modernos integran el CI controlador directamente en el encapsulado, simplificando la interfaz para el diseñador del sistema (aunque esto es más común en displays de matriz de puntos y alfanuméricos que en unidades básicas de siete segmentos).
• Colores Alternativos y Materiales:Si bien esta pieza utiliza AlInGaP para el rojo, otros materiales como InGaN se utilizan para LED azules, verdes y blancos. El principio de funcionamiento a baja corriente y alto brillo se aplica a través de estas tecnologías.
• Durabilidad en Nichos:Para entornos hostiles, los avances en el sellado del encapsulado y los materiales mejoran la resistencia a la humedad, productos químicos y temperaturas extremas.

El LTS-2801AJR, con su enfoque en la probada tecnología AlInGaP optimizada para el rendimiento a baja corriente, representa una solución madura, fiable y altamente práctica dentro de este panorama tecnológico en constante evolución.