Hoja de Datos del Display LED LTS-360KR - Altura de Dígito 0.36 Pulgadas - Color Rojo Súper - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-360KR es un display alfanumérico de un dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Su función principal es proporcionar una salida visual altamente legible para instrumentos digitales, electrónica de consumo, paneles de control industrial y equipos de prueba. El dispositivo utiliza tecnología LED avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) cultivada sobre un sustrato de GaAs, conocida por producir una emisión de luz roja de alta eficiencia. Este sistema de material específico permite que el display logre un brillo y una pureza de color superiores en comparación con las tecnologías LED más antiguas.

Las ventajas principales de este módulo de visualización incluyen su excelente apariencia de carácter, lograda mediante segmentos uniformes y continuos que forman números suaves y bien definidos. Ofrece un alto brillo y un alto contraste contra su cara gris, garantizando la legibilidad incluso en entornos muy iluminados. Un amplio ángulo de visión es otro beneficio significativo, permitiendo leer el display claramente desde varias posiciones. Además, el dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, lo que significa que las unidades se clasifican y prueban para cumplir criterios específicos de brillo, proporcionando consistencia en los lotes de producción. El encapsulado también está libre de plomo, cumpliendo con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas), lo que lo hace adecuado para la fabricación electrónica moderna.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. Los parámetros clave se miden bajo condiciones de prueba estándar a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Este parámetro define el brillo percibido de los segmentos encendidos. El valor típico es de 975 µcd (microcandelas) cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1mA. El valor mínimo especificado es de 320 µcd. Esta alta intensidad garantiza que el display sea fácilmente visible.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):La longitud de onda a la que el LED emite la máxima potencia óptica. Para el LTS-360KR, este valor es típicamente de 639 nanómetros (nm) con IF=20mA, ubicándolo firmemente en la región roja del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Este valor es de 631 nm con IF=20mA. Representa la longitud de onda única que mejor coincide con el color percibido del LED por el ojo humano, que es un rojo súper vibrante.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Es aproximadamente de 20 nm, lo que indica la pureza espectral o la estrechez de la banda de luz emitida. Un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (Iv-m):Esta relación, especificada como máximo 2:1, garantiza uniformidad entre los diferentes segmentos del dígito. Significa que el segmento más brillante no será más del doble de brillante que el segmento más tenue cuando se alimenten en las mismas condiciones, proporcionando una apariencia consistente.

Todas las mediciones de intensidad luminosa se realizan utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE, asegurando que los datos se correlacionen con la percepción visual humana.

2.2 Especificaciones Eléctricas y Valores Máximos Absolutos

El cumplimiento de estas especificaciones es crítico para una operación confiable y para prevenir daños permanentes en el dispositivo.

• Corriente Directa Continua por Segmento:La corriente continua máxima recomendada para cada segmento LED individual es de 25 mA. Exceder este valor puede provocar una degradación acelerada o falla.
• Corriente Directa Pico por Segmento:Para operación pulsada, se permite una corriente más alta. El dispositivo puede manejar una corriente pico de 90 mA por segmento bajo condiciones específicas: una frecuencia de 1 kHz y un ciclo de trabajo del 10%.
• Disipación de Potencia por Segmento:La potencia máxima que puede disipar un solo segmento es de 70 mW. Esto se calcula como la Tensión Directa (VF) multiplicada por la Corriente Directa (IF).
• Derivación de Corriente Directa:La corriente directa continua máxima debe reducirse por encima de los 25°C. El factor de derivación es de 0.33 mA por grado Celsius. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería aproximadamente 25 mA - ((85-25) * 0.33 mA) ≈ 5.2 mA.
• Tensión Directa por Segmento (VF):Típicamente 2.6V con un máximo de 2.6V cuando IF=10mA. El mínimo es de 2.1V. Este parámetro es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Tensión Inversa (VR):La tensión inversa máxima que se puede aplicar a través de un segmento es de 5V. Exceder este valor puede causar ruptura y dañar el LED.
• Corriente Inversa (IR):La corriente de fuga cuando se aplica la tensión inversa máxima de 5V es típicamente de 100 µA o menos.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

• Rango de Temperatura de Operación:El display está diseñado para funcionar de manera confiable en temperaturas ambiente desde -35°C hasta +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:El dispositivo puede almacenarse sin operar en temperaturas desde -35°C hasta +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Durante el ensamblaje, el dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura de 260°C durante 5 segundos, medida a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del encapsulado. Este es un requisito estándar para procesos de soldadura por ola o de reflujo.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo estácategorizado por intensidad luminosa. Este es un aspecto crítico de control de calidad y diseño. En la fabricación de LEDs, existen variaciones naturales en la salida incluso dentro del mismo lote de producción. La clasificación (binning) es el proceso de ordenar los LEDs según parámetros medidos específicos después de la producción. Para el LTS-360KR, el criterio principal de clasificación es su intensidad luminosa (Iv). Al comprar piezas clasificadas, los diseñadores aseguran que todos los displays en su producto tengan un nivel de brillo consistente, evitando variaciones notables entre unidades. Si bien la hoja de datos proporciona el rango mínimo/típico/máximo (320-975 µcd), los fabricantes suelen ofrecer estas piezas en rangos de intensidad más estrechos y predefinidos (por ejemplo, 800-900 µcd, 900-1000 µcd). Los diseñadores deben consultar con los proveedores los códigos de clasificación disponibles para especificar la consistencia de brillo requerida para su aplicación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas de rendimiento típicas para un dispositivo de este tipo incluirían las siguientes, todas cruciales para un diseño de circuito robusto:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico muestra cómo aumenta la salida de luz al aumentar la corriente directa. Suele ser no lineal, con la eficiencia a menudo disminuyendo a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa (Curva V-I):Esto muestra la relación exponencial típica de los diodos. Es esencial para determinar el voltaje de accionamiento necesario y para diseñar controladores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra la derivación térmica de la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura, la intensidad luminosa generalmente disminuye. Comprender esto ayuda a diseñar para un brillo consistente en el rango de temperatura de operación previsto.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la potencia relativa emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico de 639 nm, con un ancho característico definido por el ancho medio de 20 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LTS-360KR es un encapsulado de orificio pasante (DIP) con una altura de dígito de 0.36 pulgadas (9.14 mm). Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en la hoja de datos con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Una nota mecánica clave es la tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4 mm, lo cual es importante para el diseño de PCB y los procesos de inserción automatizada. El display presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que proporciona el alto contraste mencionado en las características. El diagrama de circuito interno confirma que es una configuración deánodo común. Esto significa que los ánodos de todos los segmentos LED están conectados internamente y se sacan a dos pines (Pin 1 y Pin 6, que están conectados internamente). Cada cátodo de segmento (A, B, C, D, E, F, G y el Punto Decimal) tiene su propio pin dedicado. Esta configuración es común y requiere que el circuito de accionamiento sumerja corriente a través de los pines de cátodo individuales mientras proporciona un voltaje positivo al ánodo común.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

Los valores máximos absolutos proporcionan la directriz clave para la soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura de 260°C durante 5 segundos en un punto a 1.6 mm por debajo del plano de asiento. Esto se alinea con los perfiles estándar de soldadura por reflujo sin plomo o por ola. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de ensamblaje no exceda este presupuesto térmico. 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 ambiente seco para prevenir la absorción de humedad, lo que podría causar el efecto "palomita de maíz" durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTS-360KR es ideal para cualquier dispositivo que requiera una visualización numérica clara de un solo dígito. Las aplicaciones comunes incluyen:

• Multímetros digitales, osciloscopios y otros equipos de prueba y medición.
• Paneles de control industrial e indicadores de proceso.
• Electrodomésticos de consumo como hornos microondas, lavadoras y equipos de audio.
• Instrumentos y displays para el mercado de accesorios automotrices (considerando el amplio rango de temperatura).
• Módulos de reloj y temporizador.

7.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Limitación de Corriente:Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Una resistencia limitadora de corriente en serie es obligatoria para cada segmento (o un controlador de corriente constante integrado) para evitar exceder la corriente directa continua máxima (25 mA). El valor de la resistencia se calcula usando la fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es la tensión directa del LED (use 2.6V para margen de diseño) e IF es la corriente de operación deseada (por ejemplo, 10-20 mA para un buen brillo).
• Circuito de Accionamiento:Para un display de ánodo común, el microcontrolador o el CI controlador debe configurarse para sumidero de corriente. Esto generalmente implica configurar el pin de ánodo común a un nivel lógico alto (Vcc) y llevar los pines de cátodo del segmento deseado a un nivel lógico bajo (tierra) para encenderlos.
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos, la multiplexación es una técnica común para controlar muchos segmentos con menos pines de E/S. Si bien el LTS-360KR es de un solo dígito, comprender esto es clave para el diseño del sistema. La multiplexación implica cambiar rápidamente qué dígito está activo. La especificación de corriente pico (90 mA al 10% de ciclo de trabajo) se vuelve relevante aquí si se utilizan corrientes pulsadas superiores a 25 mA para lograr un brillo percibido más alto durante el breve tiempo de encendido.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja por segmento, asegurar una ventilación adecuada y evitar la colocación cerca de otros componentes generadores de calor ayudará a mantener la eficiencia y longevidad del LED, especialmente cuando se opera a altas temperaturas ambiente.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero el diseño de la PCB y la carcasa del producto deben evitar obstrucciones mecánicas que puedan limitar este ángulo para el usuario final.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTS-360KR es su uso de la tecnología LEDAlInGaP. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto significa que puede producir el mismo brillo a una corriente más baja, mejorando la eficiencia energética, o un brillo mucho mayor a la misma corriente. También proporciona una mejor saturación de color y estabilidad con la temperatura y a lo largo de la vida útil. El diseño de cara gris/segmentos blancos ofrece un contraste superior en comparación con displays con caras difusas o teñidas. La categorización (clasificación) por intensidad luminosa es una característica clave para aplicaciones profesionales donde la uniformidad del display es crítica, diferenciándolo de alternativas no clasificadas y de menor costo donde el brillo puede variar notablemente de una unidad a otra.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es el propósito de tener dos pines de ánodo común (Pin 1 y Pin 6)?

R1: Están conectados internamente. Este diseño de doble pin proporciona estabilidad mecánica durante la inserción en la PCB y ofrece dos puntos de conexión para el ánodo común en la PCB, lo que puede ser útil para enrutar la corriente más alta que puede necesitarse cuando se encienden múltiples segmentos simultáneamente.

P2: ¿Puedo accionar este display directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R2: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento. Para una fuente de alimentación de 5V y una corriente objetivo de 10mA, usando un VF típico de 2.6V, el valor de la resistencia sería (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Siempre verifique que la corriente real no exceda la especificación máxima.

P3: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" para mi diseño?

R3: Significa que puede especificar y comprar estos displays dentro de un rango específico y estrecho de brillo (por ejemplo, un código de clasificación específico). Esto asegura que todos los displays en su producción tendrán un brillo casi idéntico, evitando que una unidad se vea más tenue o más brillante que otra, lo cual es crucial para la calidad del producto.

P4: ¿Cómo interpreto la especificación de derivación de corriente directa?

R4: La corriente continua máxima de 25 mA solo está garantizada a 25°C. Por cada grado Celsius por encima de 25°C, debe reducir la corriente máxima en 0.33 mA. Si su dispositivo opera a 60°C, la derivación es (60-25)*0.33 = 11.55 mA. Por lo tanto, la corriente continua máxima segura a 60°C es 25 mA - 11.55 mA = 13.45 mA por segmento.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura de Voltímetro de un Dígito.Un diseñador está creando un medidor de panel simple para mostrar 0-9. Selecciona el LTS-360KR por su claridad y amplio ángulo de visión. El sistema utiliza un microcontrolador con lógica de 5V. El diseñador conecta los pines de ánodo común (1 y 6) al riel de 5V a través de una sola resistencia limitadora de corriente dimensionada para la corriente total posible (por ejemplo, cuando se muestra el dígito "8", todos los 7 segmentos están encendidos). Alternativamente, lo conecta directamente a 5V y coloca resistencias limitadoras de corriente individuales en cada uno de los 8 pines de cátodo (segmentos A-G y DP), cada una calculada para una corriente de segmento de 10-15 mA. Los pines de E/S del microcontrolador, configurados como drenaje abierto o simplemente establecidos en nivel lógico bajo, sumergen la corriente a tierra para iluminar los segmentos. El diseñador especifica piezas LTS-360KR de una clasificación con una intensidad mínima de 800 µcd para garantizar un brillo adecuado en la carcasa del producto final. Se asegura de que el diseño de la PCB mantenga el display alejado de un regulador de voltaje cercano para evitar calentamiento localizado que podría reducir el brillo.

11. Introducción al Principio Operativo

Un display de siete segmentos es un conjunto de diodos emisores de luz (LEDs) dispuestos en un patrón de figura ocho. Al iluminar selectivamente segmentos específicos (etiquetados de A a G), puede formar los diez números arábigos (0-9) y algunas letras. El LTS-360KR utiliza material semiconductor de AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo (aproximadamente 2.1V), los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo súper a ~639 nm. La configuración de ánodo común simplifica el circuito de accionamiento cuando se utilizan puertos de microcontrolador que son mejores para sumidero de corriente que para fuente de corriente.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays de siete segmentos siguen siendo omnipresentes para lecturas numéricas, la tecnología LED subyacente continúa evolucionando. El AlInGaP representa una tecnología madura y de alto rendimiento para LEDs rojos, naranjas y amarillos. Las tendencias actuales en tecnología de visualización incluyen un cambio hacia encapsulados de montaje superficial (SMD) para ensamblaje automatizado, módulos de múltiples dígitos de mayor densidad y la integración de controladores dentro del encapsulado del display. También hay un desarrollo continuo en materiales como el GaN (Nitruro de Galio) para azul y verde, y el uso de fósforos para crear luz blanca. Sin embargo, para indicadores de un solo dígito dedicados, de alta confiabilidad y alta visibilidad, los displays de orificio pasante de AlInGaP como el LTS-360KR continúan siendo una opción robusta y óptima debido a su confiabilidad probada, excelentes características ópticas y facilidad de uso en prototipos y ciertas aplicaciones industriales.