Hoja de Datos del Display LED Amarillo LTS-5703AJS de 0.56 Pulgadas - Altura de Dígito 14.22mm - Tensión Directa 2.6V - Potencia 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-5703AJS es un módulo de display LED de siete segmentos de alto rendimiento y bajo consumo. Su función principal es proporcionar una salida clara y brillante de caracteres numéricos y alfanuméricos limitados en dispositivos electrónicos. Su aplicación principal se encuentra en instrumentación, electrónica de consumo y paneles de control industrial donde se requieren indicadores digitales fiables y de baja corriente.

El dispositivo se posiciona como una solución que ofrece una excelente legibilidad y eficiencia energética. Sus ventajas principales derivan del uso del material semiconductor avanzado AlInGaP, que proporciona un alto brillo y una buena pureza de color con corrientes de excitación relativamente bajas en comparación con tecnologías más antiguas.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las características clave que definen la posición de mercado de este producto incluyen una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), que ofrece un buen equilibrio entre tamaño y visibilidad. Los segmentos son continuos y uniformes, asegurando una apariencia estética agradable. El dispositivo requiere poca potencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético. Ofrece un alto brillo y alto contraste, junto con un amplio ángulo de visión, garantizando la legibilidad desde diversas posiciones. La construcción de estado sólido ofrece una fiabilidad inherente. Finalmente, los dispositivos están categorizados por intensidad luminosa, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente en displays de múltiples dígitos.

El mercado objetivo incluye a diseñadores de equipos de prueba portátiles, multímetros digitales, radios despertadores, paneles de control de electrodomésticos y cualquier sistema embebido que requiera una pantalla numérica simple de excitación directa.

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.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función del display. El dispositivo utiliza chips LED amarillos de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Estos se fabrican sobre un sustrato de GaAs no transparente, lo que ayuda a dirigir la luz hacia adelante y puede mejorar el contraste. El encapsulado tiene una cara gris claro con segmentos blancos, una combinación diseñada para mejorar el contraste cuando los segmentos están apagados.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde un mínimo de 320 µcd hasta un valor típico de 700 µcd con una corriente directa (I_F) de solo 1mA. Esta corriente de excitación excepcionalmente baja para tal brillo es una especificación clave, permitiendo un consumo de energía del sistema muy bajo.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):Típicamente 588 nm, ubicándola en la región amarilla del espectro visible.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Típicamente 15 nm, lo que indica un ancho de banda espectral relativamente estrecho, lo que contribuye a un color amarillo puro.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Típicamente 587 nm, coincidiendo estrechamente con la longitud de onda pico.
• Relación de Emparejamiento de Intensidad Luminosa:Especificada como 2:1 máximo bajo condiciones de área luminosa similar a I_F=1mA. Esto significa que el brillo de diferentes segmentos en un dispositivo, o entre dispositivos, no variará en más de un factor de dos, asegurando una apariencia uniforme.

Es importante señalar que la intensidad luminosa se mide utilizando un sensor y un filtro que se aproximan a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE, asegurando que los valores se correlacionen con la percepción visual humana.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen la interfaz entre el display y el circuito de excitación.

• Tensión Directa por Segmento (V_F):Típicamente 2.6V con un máximo de 2.6V a I_F=20mA. El mínimo es 2.05V. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de excitación pueda proporcionar al menos 2.6V para alcanzar el brillo nominal a 20mA.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):Máximo 100 µA a una Tensión Inversa (V_R) de 5V. Este parámetro es importante para la protección del circuito; exceder la tensión inversa nominal puede dañar el LED.
• Corriente Directa Continua por Segmento:La especificación absoluta máxima es 25 mA. Sin embargo, se aplica un factor de reducción de 0.33 mA/°C linealmente desde 25°C. Esto significa que a temperaturas ambientales más altas, la corriente continua máxima permitida debe reducirse para evitar sobrecalentamiento y fallo prematuro.
• Corriente Directa Pico:Puede ser pulsada hasta 60 mA bajo condiciones específicas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto permite esquemas de multiplexado o sobreexcitación breve para aumentar el brillo.
• Disipación de Potencia por Segmento:El máximo absoluto es 40 mW. Este límite térmico, combinado con la reducción de corriente, es crítico para la fiabilidad.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

Los límites operativos del dispositivo están definidos por rangos de temperatura.

• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +105°C. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso en diversos entornos, desde cámaras frigoríficas industriales hasta gabinetes de equipos calientes.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Condición de Soldadura:Especifica que durante el ensamblaje, la temperatura del cuerpo del dispositivo no debe exceder la temperatura máxima nominal. La pauta es soldar a 260°C durante 3 segundos con el punto de soldadura al menos 1/16 de pulgada (aprox. 1.6mm) por debajo del plano de asiento del encapsulado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos están "categorizados por intensidad luminosa". Esto se refiere a un proceso de clasificación (binning). Aunque no se proporcionan códigos de clasificación específicos en este documento, la categorización típica para estos displays implica clasificar las unidades fabricadas en función de la intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar (por ejemplo, 1mA o 20mA).

Las unidades se agrupan en categorías con valores de intensidad mínimos y máximos definidos. Esto permite a los clientes seleccionar categorías para su aplicación, asegurando la consistencia en el brillo en todos los dígitos de un display de múltiples dígitos. Por ejemplo, un diseñador podría especificar que todos los displays deben provenir de una categoría con I_Ventre 500 µcd y 600 µcd a 1mA. La relación de emparejamiento de intensidad 2:1 especificada es la variación en el peor caso permitida dentro de un solo dispositivo o potencialmente dentro de una categoría estándar.

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 detallan en el texto proporcionado, podemos inferir su contenido estándar e importancia.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva fundamental muestra la relación entre la corriente que fluye a través de un segmento LED y la tensión a través del mismo. Es no lineal. La V_Ftípica de 2.6V a 20mA es un punto en esta curva. La curva ayuda a los diseñadores a dimensionar correctamente las resistencias limitadoras de corriente y a comprender los requisitos de tensión del circuito de excitación, especialmente bajo multiplexado donde la corriente promedio difiere de la corriente instantánea.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico es crucial para el control del brillo. Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Suele ser lineal en un rango pero se satura a corrientes muy altas. La capacidad de excitar segmentos con tan solo 1mA es una característica clave, y esta curva mostraría el brillo relativo en ese punto en comparación con la excitación típica de 20mA.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esta curva cuantifica esa reducción. Es esencial para aplicaciones que operan a altas temperaturas ambientales para asegurar que el display permanezca suficientemente brillante en todo el rango de operación.

4.4 Distribución Espectral

Un gráfico que muestra la intensidad de luz relativa a través de las longitudes de onda, centrado alrededor del pico de 588 nm con el ancho medio de 15 nm. Esto define el tono exacto de amarillo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Dibujo del Encapsulado

El dispositivo tiene una huella estándar de display de siete segmentos de un dígito con 10 pines. La hoja de datos incluye un dibujo detallado con dimensiones. Las notas clave especifican que todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Una nota específica menciona una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de +0.4 mm, lo cual es importante para la colocación de orificios en la PCB y los procesos de soldadura por ola.

5.2 Conexión de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo utiliza una configuración decátodo común. Esto significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los segmentos LED individuales están conectados internamente. Hay dos pines de cátodo común (pines 3 y 8), que están conectados internamente. Este diseño de doble pin ayuda en la distribución de corriente y el diseño de la PCB. Los ánodos (terminales positivos) para cada segmento (A, B, C, D, E, F, G, y el Punto Decimal) están en pines separados. La asignación específica de pines es: 1:E, 2:D, 3:Cátodo Común, 4:C, 5:P.D., 6:B, 7:A, 8:Cátodo Común, 9:F, 10:G.

5.3 Diagrama de Circuito Interno

El diagrama proporcionado confirma visualmente la arquitectura de cátodo común, mostrando todos los LEDs de segmento con sus ánodos en pines individuales y sus cátodos unidos a los pines 3 y 8.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

La sección de especificaciones absolutas máximas proporciona datos críticos de ensamblaje. La condición de soldadura especificada es estándar de la industria para componentes de orificio pasante: una temperatura máxima del soldador de 260°C durante una duración no superior a 3 segundos, con la unión de soldadura ubicada al menos 1.6mm por debajo del cuerpo del encapsulado para minimizar la transferencia de calor a los chips LED y las uniones internas. Durante cualquier proceso de ensamblaje que involucre calor (como soldadura por ola o reparación manual), la temperatura de la propia unidad de display no debe exceder su temperatura máxima de almacenamiento nominal. El manejo adecuado para evitar descargas electrostáticas (ESD) también es una precaución estándar, aunque no se declare explícitamente, para dispositivos LED.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Para un display de cátodo común, el circuito de excitación normalmente conecta los pines de cátodo común a tierra. Cada pin de ánodo de segmento se conecta a una fuente de tensión positiva (V_CC) a través de una resistencia limitadora de corriente. El valor de la resistencia se calcula usando R = (V_CC- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una fuente de 5V, una V_Fde 2.6V, y una I_Fdeseada de 10mA, la resistencia sería (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios. El display puede ser excitado directamente por pines de E/S de un microcontrolador si pueden suministrar la corriente requerida (por ejemplo, 10-20mA por segmento), aunque a menudo se requieren transistores excitadores externos o circuitos integrados dedicados para LED para multiplexar múltiples dígitos.

7.2 Consideraciones y Notas de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice resistencias en serie. Nunca conecte un LED directamente a una fuente de tensión.
• Multiplexado:Para excitar múltiples dígitos, se utiliza un esquema de multiplexado donde los dígitos se iluminan uno a la vez rápidamente. La corriente pico puede ser mayor (hasta el valor nominal de 60mA) para compensar el ciclo de trabajo más bajo, manteniendo el brillo percibido.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero considere la posición prevista del usuario al montar el display.
• Emparejamiento de Brillo:Para displays de múltiples dígitos, utilice dispositivos de la misma categoría de intensidad luminosa o implemente calibración de brillo por software usando PWM si la variación es notable.
• Diseño de Baja Potencia:Aproveche la capacidad de excitación de 1mA para aplicaciones sensibles a la batería. El brillo a 1mA (mín. 320 µcd) a menudo es suficiente para uso en interiores.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTS-5703AJS se diferencia principalmente por sutecnología AlInGaPy suoperación a corriente muy baja. En comparación con los LEDs rojos más antiguos de GaAsP o GaP, el AlInGaP ofrece mayor eficiencia, lo que conduce a un mayor brillo a la misma corriente o un brillo equivalente a una corriente mucho menor. En comparación con los LEDs rojos contemporáneos de alto brillo, el color amarillo puede ofrecer mejor visibilidad o menor fatiga visual en ciertas aplicaciones. Su baja V_F(en comparación con LEDs azules o blancos) también es una ventaja en sistemas de baja tensión. La categorización por intensidad proporciona una ventaja en aplicaciones que requieren uniformidad frente a displays básicos sin clasificar.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display con lógica de 3.3V?

R: Sí. La V_Ftípica es 2.6V, por lo que una fuente de 3.3V proporciona suficiente margen. Calcule la resistencia en serie en consecuencia: por ejemplo, para 10mA, R = (3.3 - 2.6) / 0.01 = 70 Ohmios.

P: ¿Cuál es el propósito de tener dos pines de cátodo común?

R: Están conectados internamente. Tener dos pines ayuda a distribuir la corriente total del cátodo (que es la suma de las corrientes de todos los segmentos iluminados) a través de dos trazas de PCB y uniones de soldadura, mejorando la fiabilidad y reduciendo potencialmente la caída de tensión.

P: Las especificaciones muestran una corriente continua máxima de 25mA pero una condición de prueba de 20mA para V_F. ¿Cuál debo usar para el diseño?

R: La cifra de 20mA es la condición de prueba estándar para reportar características típicas como V_Fy longitud de onda. Para una operación confiable a largo plazo, es prudente diseñar para una corriente continua igual o inferior a 20mA, especialmente si se espera que la temperatura ambiente esté por encima de 25°C, respetando la curva de reducción.

P: ¿Cómo logro el mismo brillo si multiplexo 4 dígitos?

R: Con un ciclo de trabajo de 1/4, necesita multiplicar la corriente instantánea del segmento por 4 para lograr la misma corriente promedio y, por lo tanto, un brillo percibido similar. Si desea un promedio de 5mA por segmento, pulsaría cada segmento a 20mA. Asegúrese de que esta corriente pulsada (20mA) y la disipación de potencia instantánea resultante estén dentro de las especificaciones absolutas máximas (60mA pico, 40mW).

10. Ejemplo de Caso de Uso Práctico

Caso de Diseño: Un Termómetro Digital Portátil de 4 Dígitos.

El objetivo del diseño es una larga duración de la batería y una legibilidad clara. El microcontrolador tiene E/S y presupuesto de potencia limitados.

Implementación:Utilice cuatro displays LTS-5703AJS en una configuración multiplexada. Conecte todos los ánodos de segmento correspondientes (A, B, C...) juntos a través de los cuatro dígitos. El cátodo común de cada dígito es controlado por un transistor NPN separado excitado por un pin del microcontrolador. El microcontrolador cicla encendiendo el cátodo de un dígito a la vez mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito en las líneas de ánodo común. Para ahorrar energía, la corriente de excitación se establece en 5mA de promedio. Usando multiplexado con un ciclo de trabajo de 1/4, la corriente instantánea por segmento se establece en 20mA (5mA * 4). Esto está dentro del valor nominal de pico de 60mA. El brillo percibido será bueno, y el consumo de potencia promedio por segmento es muy bajo, extendiendo significativamente la duración de la batería en comparación con el uso de displays que requieren 10-20mA de corriente continua por segmento.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTS-5703AJS se basa en material semiconductorAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)crecido sobre un sustrato deGaAs (Arseniuro de Galio). En un LED, cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida. La emisión amarilla (~587-588 nm) se logra con una proporción específica de aluminio, indio y galio. El sustrato de GaAs no transparente absorbe la luz dispersa, mejorando el contraste al evitar la reflexión interna que podría iluminar segmentos apagados. La configuración de cátodo común simplifica el circuito de excitación al permitir que un solo interruptor (por ejemplo, un transistor) controle el estado de encendido/apagado de todo el dígito durante el multiplexado.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays LED de siete segmentos siguen siendo vitales para aplicaciones específicas, la tendencia más amplia en tecnología de displays se ha desplazado hacia formatos de matriz de puntos (para alfanuméricos y gráficos) y módulos integrados basados en controlador (como OLED o TFT). Sin embargo, persiste el nicho para displays numéricos simples, robustos, de bajo costo, bajo consumo, alto brillo y de excitación directa. La evolución dentro de este nicho se centra en la ciencia de materiales (como el AlInGaP que reemplaza a materiales más antiguos para una mejor eficiencia), tensiones y corrientes de operación más bajas, mejoras en el encapsulado para una mayor fiabilidad y rangos de temperatura más amplios, y versiones de montaje superficial para ensamblaje automatizado. El LTS-5703AJS representa un punto maduro en esta evolución, ofreciendo un equilibrio entre rendimiento y practicidad para sus usos previstos. Los desarrollos futuros podrían integrar resistencias limitadoras de corriente o lógica simple internamente, pero para muchas aplicaciones sencillas, la simplicidad del componente básico sigue siendo una ventaja clave.