Hoja de Datos del Display LED de Siete Segmentos LTS-546AJG de 0.52 Pulgadas - Altura de Dígito 13.2mm - Verde (AlInGaP) - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-546AJG es un módulo de display alfanumérico de siete segmentos y un solo dígito. Su función principal es proporcionar una lectura numérica o alfanumérica limitada clara y legible en equipos electrónicos. La tecnología central se basa en material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecido sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs), diseñado para emitir luz verde. Esta elección de material es significativa, ya que los LEDs AlInGaP son conocidos por su alta eficiencia y brillo en la parte del espectro que va del rojo al amarillo-verde. El dispositivo presenta una placa frontal gris con delimitaciones de segmentos blancas, lo que mejora el contraste y la apariencia de los caracteres bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa, lo que significa que los dispositivos se clasifican y ordenan según su salida de luz medida para garantizar consistencia en aplicaciones donde se utilizan múltiples displays uno al lado del otro.

1.1 Características Clave y Ventajas Principales

• Tamaño del Dígito:Una altura de dígito de 0.52 pulgadas (13.2 mm) ofrece un equilibrio entre legibilidad y compacidad, siendo adecuado para medidores de panel, equipos de prueba y electrodomésticos.
• Calidad Óptica:El display proporciona segmentos continuos y uniformes con alto brillo y alto contraste, resultando en una excelente apariencia de los caracteres.
• Ángulo de Visión:Ofrece un amplio ángulo de visión, asegurando que el display permanezca legible incluso cuando se visualiza desde posiciones fuera del eje.
• Eficiencia Energética:Tiene un bajo requerimiento de potencia, lo que lo hace adecuado para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético.
• Fiabilidad:Como dispositivo de estado sólido, ofrece alta fiabilidad y una larga vida operativa en comparación con displays mecánicos o basados en vacío.
• Cumplimiento Ambiental:El paquete está libre de plomo, fabricado cumpliendo con la directiva RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Identificación y Configuración del Dispositivo

El número de pieza LTS-546AJG especifica un dispositivo con chips LED verdes AlInGaP en una configuración de ánodo común. La notación "Rt. Hand Decimal" indica la inclusión de un punto decimal a la derecha. En un display de ánodo común, todos los ánodos (terminales positivos) de los segmentos LED están conectados internamente. Para iluminar un segmento específico, su pin de cátodo (terminal negativo) correspondiente debe ser llevado a un nivel bajo (conectado a tierra o a un voltaje bajo) mientras el ánodo común se mantiene a un voltaje positivo. Esta configuración es común y a menudo simplifica el diseño del circuito cuando se utilizan controladores de sumidero (sink) como microcontroladores o transistores.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Valores Nominales Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza la operación en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Exceder esto puede causar sobrecalentamiento y fallo catastrófico.
• Corriente Directa Pico por Segmento:60 mA en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Este valor nominal es para pulsos breves de alta corriente utilizados en multiplexación.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente debe reducirse linealmente en 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) supera los 25°C. Por ejemplo, a 50°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA.
• Rangos de Temperatura:El rango de temperatura de operación y almacenamiento es de -35°C a +85°C.
• Condición de Soldadura:La soldadura por ola o de reflujo debe realizarse con el punto de soldadura a 1/16 de pulgada (≈1.6mm) por debajo del plano de asiento durante 3 segundos a un máximo de 260°C.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba especificadas (Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 200 µcd (mínimo) hasta 577 µcd (típico) a una corriente directa (I_F) de 1 mA. La intensidad luminosa se mide con un filtro que coincide con la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, con una tolerancia de ±15%.
• Parámetros de Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p): 571 nm (a I_F=20mA).
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d): 572 nm (a I_F=20mA), con una tolerancia de ±1 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color del LED.
  • Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ): 15 nm (a I_F=20mA). Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Tensión Directa por Chip (V_F):2.1V a 2.6V a I_F=20mA, con una tolerancia de ±0.1V. Este es un parámetro crítico para el diseño del circuito de excitación.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 µA a una tensión inversa (V_R) de 5V. Esta prueba es solo para caracterización; está prohibida la operación continua en polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para segmentos dentro del mismo display. Esto significa que el segmento más brillante no debe ser más del doble de brillante que el más tenue bajo las mismas condiciones de excitación, asegurando uniformidad.
• Diafonía (Cross Talk):Especificada como ≤ 2.5%. Esto se refiere a la iluminación no deseada de un segmento cuando se excita un segmento adyacente, causada por fugas ópticas o eléctricas internas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de clasificación (binning) donde los LEDs fabricados se prueban y clasifican en grupos (bins) según su salida de luz medida en una corriente de prueba estándar. Esto es crucial para aplicaciones que utilizan múltiples displays, ya que evita diferencias notables de brillo entre unidades. Los diseñadores deben especificar o asegurarse de recibir displays del mismo bin o bins adyacentes para mantener la consistencia visual en un producto. Aunque no se detalla en este extracto, el binning también puede aplicarse a la tensión directa (V_F) y a la longitud de onda dominante (λ_d), esta última con una tolerancia declarada de ±1 nm.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas", que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo más allá de las especificaciones de un solo punto. Estas típicamente incluyen:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación entre la tensión directa y la corriente directa. Es no lineal, con una tensión umbral (alrededor de 1.8-2.0V para AlInGaP) por debajo de la cual fluye muy poca corriente. La curva ayuda a diseñar el circuito limitador de corriente apropiado.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_Vvs. I_F):Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de excitación. Generalmente es lineal a corrientes bajas, pero puede saturarse a corrientes más altas debido a la caída térmica y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto es crítico para diseñar sistemas que operen en un amplio rango de temperaturas.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, que muestra el pico en 571nm y el ancho medio de 15nm.

Estas curvas permiten a los ingenieros optimizar las condiciones de excitación para objetivos específicos de brillo, eficiencia y vida útil.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

El display se ajusta a un estilo estándar de paquete DIP (Dual In-line Package) de orificio pasante. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias generales de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm.
• Se establecen límites de control de calidad para material extraño (≤10 mil), contaminación por tinta (≤20 mil) y burbujas dentro del segmento (≤10 mil).
• La flexión del reflector está limitada a ≤1% de su longitud.

El dibujo dimensional preciso (no detallado completamente en el texto) definiría la altura total, anchura, profundidad, tamaño del dígito, dimensiones de los segmentos, y el espaciado y diámetro precisos de los 10 pines.

5.2 Conexión de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 10 pines (el Pin 1 está marcado como "Sin Conexión"). El diagrama de circuito interno y la tabla de pinout muestran un diseño de ánodo común con dos pines de ánodo común (3 y 8). Los cátodos de los segmentos están asignados a pines específicos: E(1), D(2), C(4), DP(5), B(6), A(7), F(9), G(10). La identificación correcta del pin 1 (a menudo indicado por una muesca, bisel o punto en el paquete) es esencial para la orientación adecuada durante el montaje en PCB.

6. Directrices de Soldadura, Montaje y Almacenamiento

6.1 Soldadura y Montaje

Se especifica la condición máxima de soldadura. Para soldadura manual, se debe utilizar un soldador con control de temperatura para evitar superar el límite de 260°C en la pata. La nota advierte contra el uso de herramientas o métodos inadecuados que apliquen fuerza anormal al cuerpo del display. Además, si se aplica una película decorativa a la superficie del display, no debe presionarse firmemente contra un panel frontal, ya que la fuerza externa puede causar su desplazamiento.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es vital para prevenir la oxidación de los pines y la absorción de humedad.

• Para Displays LED (Orificio Pasante):Almacenar en el embalaje original a 5°C a 30°C y por debajo del 60% de HR. Si se almacena fuera de una bolsa barrera de humedad o si la bolsa ha estado abierta >6 meses, se recomienda un horneado a 60°C durante 48 horas antes de su uso, debiendo completarse el montaje dentro de una semana.
• Principio General:Evitar el inventario a largo plazo. Consumir el stock con prontitud. El almacenamiento no conforme puede requerir el rechapado de pines oxidados antes de su uso.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Aplicaciones Objetivo y Precauciones

Este display está destinado a equipos electrónicos ordinarios: equipos de oficina, dispositivos de comunicación y electrodomésticos. Se establece explícitamente que se requiere consulta para aplicaciones que demanden una fiabilidad excepcional donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (por ejemplo, sistemas de aviación o médicos). Los diseñadores deben adherirse estrictamente a los valores nominales absolutos máximos.

7.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Método de Excitación:Se recomienda encarecidamente la excitación por corriente constante sobre la de tensión constante para garantizar una intensidad luminosa y longevidad consistentes, ya que el brillo del LED es función de la corriente, no de la tensión.
• Limitación de Corriente:El circuito de excitación debe diseñarse para acomodar el rango completo de tensión directa (2.1V a 2.6V) para entregar la corriente prevista a todos los dispositivos.
• Gestión Térmica:La corriente de operación segura debe reducirse en función de la temperatura ambiente máxima. El exceso de corriente o la alta temperatura conducen a una degradación severa de la luz o a un fallo prematuro.
• Protección contra Polarización Inversa:El circuito debe proteger contra tensiones inversas y picos de tensión durante los ciclos de encendido para prevenir la migración de metal y el aumento de la corriente de fuga.
• Protección Ambiental:Evitar cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación en el display.
• Consistencia en Configuraciones con Múltiples Displays:Utilizar siempre displays del mismo bin de intensidad para evitar brillo (tono) desigual en una lectura de múltiples dígitos.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como displays incandescentes o de fluorescencia de vacío (VFD), el LTS-546AJG ofrece una fiabilidad de estado sólido superior, menor consumo de energía y mayor resistencia a golpes/vibraciones. Dentro del mercado de displays de segmentos LED, su uso de tecnología AlInGaP para luz verde ofrece mayor eficiencia y potencialmente una salida más brillante que los LEDs verdes más antiguos de GaP (Fosfuro de Galio). La configuración de ánodo común es uno de los dos tipos estándar (el otro es cátodo común), y la elección entre ellos depende principalmente de la configuración de salida del CI controlador o microcontrolador (fuente de corriente vs. sumidero de corriente).

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

1. P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico y la longitud de onda dominante?R: La longitud de onda pico es la longitud de onda única en el punto más alto del espectro de emisión. La longitud de onda dominante es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED. A menudo están cerca pero no son idénticas, especialmente para espectros más amplios.
2. P: ¿Por qué se recomienda la excitación por corriente constante?R: La salida de luz de un LED es directamente proporcional a la corriente directa. Una fuente de corriente constante compensa las variaciones en la tensión directa (V_F) entre dispositivos y con la temperatura, asegurando un brillo estable y uniforme.
3. P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 5V?R: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente o un circuito controlador dedicado. Conectarlo directamente probablemente excedería la corriente continua máxima, destruyendo el LED. El valor de la resistencia se calcula como R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.
4. P: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" para mi diseño?R: Significa que debes especificar a tu proveedor que necesitas unidades del mismo código de bin, especialmente si usas múltiples displays en un producto, para asegurar que todos los dígitos tengan un brillo coincidente.

10. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñar la pantalla de un voltímetro digital simple.El convertidor analógico-digital de un microcontrolador lee un voltaje. El firmware convierte este valor a un número decimal. Para mostrarlo en el LTS-546AJG, el microcontrolador usaría un CI controlador (como un registro de desplazamiento 74HC595 con resistencias limitadoras de corriente o un controlador LED dedicado como el MAX7219). Los pines de ánodo común se conectarían a una fuente de alimentación positiva (por ejemplo, 5V a través de un transistor si se multiplexa). El microcontrolador establecería secuencialmente los pines de cátodo de segmento apropiados a tierra (bajo) para formar el dígito deseado. El circuito de excitación se diseñaría para proporcionar una corriente constante de 15-20 mA por segmento, muy por debajo del valor nominal continuo de 25 mA, con resistencias calculadas en base al peor caso de V_Fde 2.6V. Para un medidor de múltiples dígitos, se usarían displays del mismo bin de intensidad.

11. Principio de Funcionamiento

El LTS-546AJG opera según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo (ánodo positivo respecto al cátodo), los electrones del material n-tipo AlInGaP/GaAs se recombinan con los huecos del material p-tipo. Este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde alrededor de 572 nm. Cada uno de los siete segmentos (más el punto decimal) contiene uno o más de estos chips LED microscópicos. La configuración de ánodo común conecta internamente todos los ánodos, requiriendo el control externo de los cátodos individuales.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays de siete segmentos siguen siendo un elemento básico para lecturas numéricas, el campo más amplio de la tecnología de displays LED está evolucionando. Las tendencias incluyen:Miniaturización e Integración:Desarrollo de displays con paso más pequeño y de chip-on-board (COB).Materiales Avanzados:Investigación continua en materiales más eficientes como el Nitruro de Galio (GaN) para gamas de colores más amplias y mayores eficiencias, aunque AlInGaP sigue siendo dominante para rojo-ámbar-amarillo-verde de alta eficiencia.Displays Inteligentes:Integración de CIs controladores, memoria e interfaces de comunicación (I2C, SPI) directamente en el módulo de display, simplificando el diseño del sistema.Factores de Forma Flexibles y No Convencionales:Desarrollo de displays de segmentos plegables o curvos para diseños de productos novedosos. El LTS-546AJG representa una solución madura, fiable y optimizada para su nicho de aplicación específico, equilibrando rendimiento, coste y disponibilidad.