Hoja de Datos del Display LED Rojo LTS-2801AJD de 0.28 Pulgadas - Dimensiones 14.0x19.0x8.5mm - Voltaje Directo 2.6V - Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-2801AJD es un display LED alfanumérico de un dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren una indicación numérica clara y de bajo consumo. Con una altura de dígito de 0.28 pulgadas (7.0 mm), ofrece una excelente legibilidad en un factor de forma compacto. El dispositivo utiliza chips LED rojos de alta eficiencia de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), fabricados sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente. Esta construcción contribuye a su alto brillo y contraste. El display presenta una cara gris con marcas de segmento blancas, mejorando el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

Su ventaja principal radica en su diseño optimizado para operación a baja corriente. Los segmentos están específicamente probados y emparejados para un rendimiento excelente con corrientes tan bajas como 1 mA por segmento, lo que lo hace ideal para dispositivos alimentados por batería o de alta eficiencia energética. El dispositivo cuenta con un amplio ángulo de visión y una fiabilidad de estado sólido, garantizando un rendimiento consistente a lo largo de su vida operativa. Está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS.

1.1 Características Principales

• Altura de dígito de 0.28 pulgadas (7.0 mm) para una visibilidad clara.
• Apariencia de segmento continua y uniforme para un aspecto profesional.
• Requisito de potencia muy bajo, operable desde 1 mA por segmento.
• Excelente apariencia de carácter con alto brillo y alto contraste.
• Amplio ángulo de visión para flexibilidad en el montaje y la visualización.
• Fiabilidad de estado sólido sin partes móviles.
• La intensidad luminosa está categorizada (binned) para un rendimiento consistente.
• Paquete sin plomo conforme a los estándares ambientales RoHS.

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTS-2801AJD especifica un dispositivo con LEDs rojos de alta eficiencia AlInGaP, configurado en un circuito de ánodo común, e incluye un punto decimal a la derecha.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo.
• Corriente Directa Pico por Segmento:100 mA máximo, en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms).
• 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.
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:La unidad puede soportar 260°C hasta por 5 segundos cuando se suelda a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio por Segmento (I_V):200 ucd (mín), 600 ucd (típ) a una corriente directa (I_F) de 1 mA. Esto confirma su idoneidad para aplicaciones de corriente muy baja.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):650 nm (típ) a I_F=20 mA, indicando un color rojo brillante.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):22 nm (típ) a I_F=20 mA.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):640 nm (típ) a I_F=20 mA.
• Voltaje Directo por Chip (V_F):2.10 V (mín), 2.60 V (máx) a I_F=20 mA. Los diseñadores deben tener en cuenta esta caída de voltaje al calcular resistencias en serie o diseñar circuitos de excitación.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA (máx) a un voltaje inverso (V_R) de 5V.Nota Importante:Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación continua bajo polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 (máx) para segmentos dentro de un área iluminada similar a I_F=1 mA, asegurando un brillo uniforme en todo el display.
• Diafonía (Cross Talk):La especificación es menor al 2.5%, minimizando la iluminación no deseada de segmentos adyacentes.

3. Información Mecánica y del Paquete

3.1 Dimensiones del Paquete

Las dimensiones generales del paquete son 14.0 mm de ancho, 19.0 mm de alto y 8.5 mm de profundidad (excluyendo las patillas). Las tolerancias dimensionales clave son ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas críticas de ensamblaje incluyen:

• La tolerancia de desplazamiento de la punta de la patilla es ±0.40 mm.
• El diámetro de orificio recomendado en el PCB para las patillas es de 1.0 mm.
• Los criterios de calidad limitan los materiales extraños o burbujas dentro de un segmento a 10 mils (0.254 mm) y la contaminación por tinta en la superficie a 20 mils (0.508 mm). La flexión del reflector debe ser inferior al 1% de su longitud.

3.2 Configuración de Patillas y Diagrama de Circuito

El display tiene una configuración de 10 patillas en una sola fila. Está cableado internamente como un dispositivo de ánodo común, lo que significa que los ánodos de todos los segmentos LED están conectados internamente y se sacan a dos patillas (3 y 8) para redundancia y menor densidad de corriente. El diagrama de circuito interno muestra claramente esta conexión de ánodo común a cada uno de los siete segmentos (A a G) y al punto decimal (DP). Cada cátodo de segmento tiene su propia patilla dedicada.

Tabla de Conexión de Patillas:

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

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas de rendimiento típicas que son esenciales para un análisis de diseño detallado. Aunque no se proporcionan puntos de datos de gráficos específicos en el texto, estas curvas suelen ilustrar la relación entre parámetros clave. Los diseñadores deben consultar los gráficos originales de la hoja de datos para obtener valores precisos.

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Esta curva muestra la relación no lineal entre la corriente que fluye a través de un segmento LED y el voltaje a través de él. Es crucial para seleccionar el valor correcto de la resistencia limitadora de corriente para lograr el brillo deseado sin exceder la corriente máxima nominal.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Este gráfico demuestra cómo la salida de luz (en ucd o mcd) aumenta con la corriente directa. Normalmente muestra una relación casi lineal en el rango de operación normal, permitiendo a los diseñadores ajustar el brillo modificando la corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz de un LED generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva ayuda a los diseñadores a comprender la reducción del brillo a temperaturas de operación más altas, lo cual es crítico para aplicaciones en entornos sin control climático.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad de luz relativa a través de diferentes longitudes de onda, centrado alrededor de la longitud de onda pico de 650 nm, confirmando la salida de color rojo.

5. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

5.1 Perfil de Soldadura

Una soldadura adecuada es crítica para prevenir daños térmicos a los chips LED y al paquete de plástico.

• Soldadura Automatizada (Ola/Reflujo):El dispositivo puede soportar una temperatura de 260°C durante 5 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (1.6 mm) por debajo del plano de asiento (es decir, en las patillas). La temperatura del cuerpo del display en sí no debe exceder la temperatura máxima nominal durante el ensamblaje.
• Soldadura Manual:Se especifica una temperatura de punta de soldador de 350°C ±30°C. El tiempo de soldadura en cada patilla no debe exceder los 5 segundos, nuevamente medido a 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento.

El cumplimiento de estos límites de tiempo y temperatura es esencial para evitar derretir la carcasa de plástico, dañar las conexiones internas por alambres o degradar el material semiconductor del LED.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTS-2801AJD es adecuado para una amplia gama de equipos electrónicos que requieren lecturas numéricas claras y de bajo consumo. Las aplicaciones comunes incluyen:

• Equipos de prueba y medición (multímetros, contadores de frecuencia).
• Electrodomésticos (microondas, hornos, cafeteras).
• Paneles de control industrial e instrumentación.
• Dispositivos alimentados por batería como monitores portátiles o herramientas de mano.
• Prototipos de sistemas embebidos y kits educativos.

6.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Limitación de Corriente:SIEMPRE use una resistencia limitadora de corriente en serie para cada segmento o emplee un circuito excitador de corriente constante. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F) / I_F, donde V_Fes el voltaje directo del LED (use el valor máximo por seguridad) e I_Fes la corriente directa deseada (ej., 1-20 mA).
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos, se utiliza comúnmente una técnica de multiplexación para controlar varios dígitos con menos pines de E/S. Dado que este es un display de ánodo común, los dígitos se seleccionan aplicando un voltaje positivo a su(s) patilla(s) de ánodo común, mientras que los patrones de segmento se aplican a las patillas del cátodo. Asegúrese de que la corriente pico durante el pulso de multiplexación no exceda el límite absoluto máximo.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure una ventilación adecuada si se usan múltiples displays o si se opera a corrientes más altas cerca del límite máximo. Se debe respetar la reducción lineal de la corriente continua por encima de 25°C.
• Protección contra Voltaje Inverso:El circuito de excitación debe diseñarse para evitar la aplicación de voltaje inverso o picos de voltaje superiores a 5V a los cátodos del LED durante el encendido, apagado o en entornos eléctricos ruidosos. Un diodo simple en paralelo con el LED (cátodo a ánodo) puede proporcionar protección, aunque afectará el voltaje directo.
• Ángulo de Visión:Monte el display considerando su amplio ángulo de visión para garantizar una legibilidad óptima para el usuario final.

7. Pruebas de Fiabilidad

El dispositivo se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad basadas en estándares militares (MIL-STD), industriales japoneses (JIS) e internos para garantizar un rendimiento y durabilidad a largo plazo. Las pruebas clave incluyen:

• Prueba de Vida Operativa (RTOL):1000 horas de operación continua en condiciones máximas nominales para verificar la estabilidad del rendimiento en el tiempo.
• Pruebas de Estrés Ambiental:Incluyen Almacenamiento a Alta Temperatura/Humedad (500 hrs a 65°C/90-95% HR), Almacenamiento a Alta Temperatura (1000 hrs a 105°C) y Almacenamiento a Baja Temperatura (1000 hrs a -35°C).
• Pruebas de Estrés Térmico:Ciclos de Temperatura (30 ciclos entre -35°C y 105°C) y pruebas de Choque Térmico para validar la robustez contra la expansión y contracción térmica.
• Pruebas de Soldabilidad:Resistencia a la Soldadura (10 seg a 260°C) y Soldabilidad (5 seg a 245°C) aseguran que las patillas puedan soportar los procesos de ensamblaje estándar.

8. Precauciones y Notas Importantes

• Este producto está destinado a equipos electrónicos generales. Las aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional, especialmente donde un fallo podría poner en riesgo la vida o la salud (aviación, médicos, sistemas de seguridad), requieren consulta y aprobación previa.
• El fabricante no es responsable de los daños resultantes de la operación fuera de los límites absolutos máximos o del uso indebido del producto.
• Exceder la corriente de excitación recomendada o la temperatura de operación puede causar una degradación severa de la salida de luz o un fallo prematuro.
• Se recomienda encarecidamente la excitación por corriente constante sobre la excitación por voltaje constante para garantizar una intensidad luminosa consistente y proteger los LEDs de picos de corriente.
• El diseño del circuito debe considerar el rendimiento de todo el sistema, incluida la estabilidad de la fuente de alimentación y el posible ruido eléctrico.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTS-2801AJD se diferencia en el mercado de displays de un dígito a través de varios atributos clave:

• Operación de Corriente Ultra Baja:Su caracterización y emparejamiento a 1 mA por segmento es una ventaja significativa para diseños sensibles a la potencia, donde muchos displays comparables solo se especifican a 10-20 mA.
• Tecnología AlInGaP:En comparación con los LEDs rojos más antiguos de GaAsP o GaP, AlInGaP ofrece mayor eficiencia, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente o un brillo equivalente a menor corriente, contribuyendo a una mayor duración de la batería.
• Categorización por Intensidad (Binning):La categorización por intensidad luminosa permite a los diseñadores seleccionar displays con brillo estrechamente emparejado, lo cual es crítico para aplicaciones de múltiples dígitos donde la uniformidad es visualmente importante.
• Suite de Fiabilidad Robusta:Las extensas pruebas contra estándares militares e industriales proporcionan un alto grado de confianza en la longevidad y el rendimiento del producto bajo estrés.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

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

R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento. Para una fuente de 5V y un V_Ftípico de 2.4V a 10 mA, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohmios. Una resistencia estándar de 270 Ohmios sería adecuada. El pin del microcontrolador actúa como un sumidero de corriente (para ánodo común) o fuente (para cátodo común).

P: ¿Cuál es el propósito de tener dos patillas de ánodo común (3 y 8)?

R: Las dos patillas están conectadas internamente. Sirven para dos propósitos principales: 1) Reducir la densidad de corriente a través de una sola patilla y traza del PCB cuando todos los segmentos están encendidos (ej., mostrando el número '8'), y 2) Proporcionar estabilidad mecánica y redundancia durante el montaje en PCB.

P: ¿Cómo calculo el consumo total de energía del display?

R: Potencia por segmento = V_F* I_F. Por ejemplo, a I_F=10 mA y V_F=2.4V, la potencia por segmento es 24 mW. Si todos los 7 segmentos del dígito están encendidos (mostrando '8'), la potencia total es 7 * 24 mW = 168 mW. Esto está muy por debajo del límite de 70 mW por segmento, pero debe considerarse para la fuente de alimentación y el excitador de ánodo común.

P: ¿Es este display adecuado para uso en exteriores?

R: El rango de temperatura de operación de -35°C a +85°C cubre muchas condiciones exteriores. Sin embargo, la hoja de datos no especifica un índice de Protección contra Ingestión (IP) contra polvo y agua. Para uso en exteriores, es probable que el display necesite estar detrás de una ventana sellada o dentro de una carcasa protectora para evitar la entrada de humedad y daños físicos.

11. Principio de Operación

Un display de siete segmentos es una forma de dispositivo de visualización electrónica compuesto por siete segmentos LED dispuestos en un patrón de figura ocho. Al iluminar selectivamente combinaciones específicas de estos segmentos (A a G), puede representar los números 0-9 y algunas letras (ej., A, C, E, F, H, L, P). El LTS-2801AJD utiliza material semiconductor AlInGaP. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo (aprox. 2.0V) a través de un segmento LED (es decir, un voltaje positivo en el ánodo común en relación con el cátodo del segmento), los electrones y huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz) a una longitud de onda característica del material—en este caso, luz roja alrededor de 650 nm. El sustrato de GaAs no transparente ayuda a reflejar más luz hacia la parte superior del chip, mejorando la eficiencia general. La cara gris y las marcas blancas absorben la luz ambiental, reduciendo los reflejos y aumentando el contraste, haciendo que los segmentos rojos encendidos aparezcan más brillantes y nítidos.