Hoja de Datos del Display LED de 7 Segmentos LTC-2630AJD - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Rojo AlInGaP - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2630AJD es un display compacto y de alto rendimiento de siete segmentos y tres dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras con bajo consumo de energía. Su función principal es proporcionar una salida numérica visual en dispositivos electrónicos, instrumentación, electrónica de consumo y paneles de control industrial. La ventaja principal de este dispositivo radica en su utilización de la avanzada tecnología LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), que ofrece una eficiencia y brillo superiores en comparación con los materiales tradicionales. El mercado objetivo incluye a diseñadores de dispositivos portátiles alimentados por batería, medidores de panel, equipos de prueba y cualquier aplicación donde el espacio, la eficiencia energética y la legibilidad sean limitaciones críticas.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Altura del Dígito:Cuenta con una altura de carácter de 0.28 pulgadas (7.0 mm), ofreciendo un buen equilibrio entre tamaño y visibilidad.
• Uniformidad de Segmentos:Proporciona segmentos continuos y uniformes para una excelente apariencia de los caracteres y legibilidad.
• Funcionamiento de Baja Potencia:Específicamente diseñado para requisitos de baja potencia, permitiendo su operación en diseños sensibles al consumo energético.
• Rendimiento Óptico:Ofrece alto brillo y alto contraste, garantizando una visibilidad clara incluso en entornos bien iluminados.
• Ángulo de Visión:Ofrece un amplio ángulo de visión, haciendo que la pantalla sea legible desde varias posiciones.
• Fiabilidad:Se beneficia de la fiabilidad inherente de estado sólido de la tecnología LED, sin partes móviles y con una larga vida operativa.
• Garantía de Calidad:Los dispositivos se clasifican por intensidad luminosa, asegurando niveles de brillo consistentes entre lotes de producción.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y térmicos clave del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

Medido a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C, el rendimiento óptico se define bajo condiciones de prueba específicas.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía desde un mínimo de 200 μcd hasta un máximo típico de 600 μcd cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1mA por segmento. Este parámetro es crucial para determinar el brillo de la pantalla en condiciones normales de funcionamiento.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):Característica del material AlInGaP, aunque no se proporciona un valor específico en el contenido extraído. Típicamente, los LED rojos AlInGaP emiten en el rango de 620-630nm.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Tiene un valor máximo de 22 nm a IF=20mA, indicando la pureza espectral de la luz roja emitida.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Es de 640 nm a IF=20mA. Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano y define el color como un tono específico de rojo.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (Iv-m):Tiene una relación máxima de 2:1 entre segmentos cuando se alimenta a IF=10mA. Esto asegura uniformidad en el brillo entre todos los segmentos de un dígito.

2.2 Características Eléctricas

• Voltaje Directo por Segmento (VF):Varía de 2.1V (mín.) a 2.6V (máx.) a una corriente directa de 20mA. Este es un parámetro clave para diseñar el circuito de excitación y calcular la disipación de potencia.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):Tiene un valor máximo de 10 μA cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V, indicando buenas características de diodo.
• Capacidad de Baja Corriente:Una característica significativa es su diseño para operación a baja corriente. Los segmentos están emparejados y probados para un excelente rendimiento a corrientes tan bajas como 1mA por segmento, lo cual es directamente aplicable para dispositivos alimentados por baterías.

2.3 Límites Absolutos Máximos y Gestión Térmica

Estos límites definen los umbrales más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La operación siempre debe estar dentro de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:Máximo de 70 mW.
• Corriente Directa Pico por Segmento:100 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Este límite se reduce linealmente a una tasa de 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C. Esta reducción es crítica para el diseño térmico.
• Voltaje Inverso por Segmento:Máximo de 5V.
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +85°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +85°C.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos indica que los dispositivos están"clasificados por intensidad luminosa."Esto implica un proceso de clasificación (binning).

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Los dispositivos se prueban y clasifican en grupos (bins) según su intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 10mA). Esto asegura que los diseñadores reciban pantallas con niveles de brillo consistentes, lo cual es vital para pantallas de múltiples dígitos donde la uniformidad es clave.
• Clasificación por Voltaje Directo:Aunque no se establece explícitamente, el rango de VF dado (2.1V a 2.6V) sugiere que puede haber variación en el voltaje directo. Para aplicaciones críticas, se recomienda consultar al fabricante para obtener detalles específicos de clasificación.

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, las curvas estándar para tales LED típicamente incluirían:

• Curva IV (Corriente-Voltaje):Muestra la relación entre la corriente directa (IF) y el voltaje directo (VF). Es no lineal, con un voltaje de encendido alrededor de 1.8-2.0V para LED rojos AlInGaP.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Iv-IF):Esta curva muestra cómo aumenta el brillo con la corriente. Generalmente es lineal a corrientes bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Iv-Ta):Muestra cómo disminuye el brillo a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esto es crucial para diseñar sistemas que operen en todo el rango de temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, mostrando el pico en la longitud de onda dominante (640 nm) y el ancho espectral.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

Se hace referencia al dibujo del paquete. Las notas clave incluyen que todas las dimensiones están en milímetros, con tolerancias estándar de ±0.25 mm (0.01 pulgada) a menos que se especifique lo contrario. La pantalla tiene una cara gris con segmentos blancos para alto contraste.

5.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El dispositivo es de tipomultiplexado con ánodo comúncon punto decimal a la derecha. La asignación de pines para el paquete de 16 pines es la siguiente:

• Pin 1: Cátodo D
• Pin 2: Ánodo Común (Dígito 1)
• Pin 3: Cátodo D.P. (Punto Decimal)
• Pin 4: Cátodo E
• Pin 5: Ánodo Común (Dígito 2)
• Pin 6: Cátodo C
• Pin 7: Cátodo G
• Pin 8: Ánodo Común (Dígito 3)
• Pines 9, 10, 11, 13, 14: Sin Conexión (N/C)
• Pin 12: Cátodo B
• Pin 15: Cátodo A
• Pin 16: Cátodo F

El diagrama del circuito interno muestra que los segmentos de cada dígito (A-G, DP) comparten una conexión de ánodo común para ese dígito específico. Esta arquitectura multiplexada reduce el número de pines de excitación requeridos de 24 (3 dígitos * 8 segmentos) a 11 (3 ánodos + 8 cátodos).

6. Directrices de Soldadura y Montaje

• Soldadura por Reflujo:La temperatura máxima permitida de soldadura es de 260°C. Esta temperatura debe aplicarse durante un máximo de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente. Exceder estos límites puede dañar los chips LED o el paquete.
• Soldadura Manual:Si es necesaria la soldadura manual, se debe usar un soldador con control de temperatura con un tiempo de operación rápido (típicamente < 3 segundos por pin) para evitar daños por calor.
• Condiciones de Almacenamiento:Los dispositivos deben almacenarse dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado de -35°C a +85°C en un ambiente seco para prevenir la absorción de humedad, lo que puede causar "popcorning" durante el reflujo.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Instrumentación Portátil:Multímetros, termómetros, tacómetros donde el bajo consumo de energía es primordial.
• Electrónica de Consumo:Pantallas de equipos de audio, radios despertador, paneles de control de electrodomésticos.
• Controles Industriales:Medidores de panel para visualización de voltaje, corriente o variables de proceso.
• Mercado Secundario Automotriz:Pantallas para medidores auxiliares (sobrepresión, voltaje, temperatura).

7.2 Consideraciones de Diseño y Circuito de Excitación

• Excitador Multiplexado:Debe usarse un microcontrolador o un CI excitador de pantalla dedicado para activar secuencialmente los tres ánodos comunes (Dígitos 1, 2, 3) mientras proporciona las señales de cátodo apropiadas para los segmentos deseados. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (>60Hz) para evitar parpadeo visible.
• Limitación de Corriente:Se requieren resistencias limitadoras de corriente externas para cada línea de cátodo (o integradas en el CI excitador) para establecer la corriente directa (ej., 1mA, 10mA, 20mA) según el brillo deseado y el presupuesto de potencia. El valor de la resistencia se calcula usando R = (Vcc - VF) / IF.
• Disipación de Potencia:Asegúrese de que la corriente directa continua por segmento no exceda el máximo reducido para la temperatura ambiente más alta de la aplicación.
• Entorno de Visualización:El alto contraste y el amplio ángulo de visión lo hacen adecuado para aplicaciones donde la pantalla puede verse desde un ángulo o con luz ambiente.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otras tecnologías de display de siete segmentos:

• vs. LED Rojos Estándar GaAsP/GaP:El material AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente o un brillo equivalente a menor corriente. También típicamente tiene mejor estabilidad térmica.
• vs. Pantallas LCD:Los LED son emisivos, proporcionan su propia luz, haciéndolos legibles en la oscuridad sin retroiluminación. También tienen un tiempo de respuesta mucho más rápido y un rango de temperatura de operación más amplio. Sin embargo, generalmente consumen más potencia que las LCD reflectivas.
• vs. Displays con Dígitos Más Grandes:El tamaño de 0.28 pulgadas ofrece una huella compacta ideal para diseños con espacio limitado, manteniendo una buena legibilidad a distancias de visión cortas a medias.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo excitar esta pantalla con una corriente continua constante sin multiplexar?
R: Técnicamente sí, pero es altamente ineficiente. Excitar los tres dígitos de forma estática requeriría 24 canales independientes limitados de corriente (3 dígitos * 8 segmentos). El diseño multiplexado de ánodo común está destinado a ser excitado con un esquema de multiplexación por división de tiempo para minimizar el número de pines y el consumo de energía.

P: ¿Cuál es el propósito de los pines "Sin Conexión"?
R: Los pines N/C probablemente están presentes para la estabilidad mecánica del paquete o para compatibilidad con una huella estándar de 16 pines utilizada para otras variantes de display (ej., con diferentes ubicaciones del punto decimal o versiones de cuatro dígitos). No deben conectarse en el circuito.

P: ¿Cómo calculo el valor apropiado de la resistencia limitadora de corriente?
R: Use la fórmula R = (Voltaje de Alimentación - Voltaje Directo del LED) / Corriente Directa Deseada. Por ejemplo, con una alimentación de 5V (Vcc), un VF típico de 2.4V y una IF deseada de 10mA: R = (5V - 2.4V) / 0.010A = 260 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (ej., 270 Ohmios). Siempre considere el VF máximo (2.6V) para asegurar que la corriente mínima sea aceptable.

P: ¿El punto decimal se excita por separado?
R: Sí. El punto decimal (D.P.) tiene su propio cátodo dedicado (Pin 3). No está vinculado a los cátodos de segmento de ningún dígito específico. En un esquema de multiplexación, se iluminaría cuando su cátodo se active a nivel bajo durante el período de activación de cualquier dígito donde el punto decimal deba ser visible.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un Voltímetro Digital de Baja Potencia
Un diseñador está creando un voltímetro portátil de 3 dígitos alimentado por una batería de 9V. Los requisitos clave son larga duración de la batería y legibilidad clara.

• Selección de Componentes:Se elige el LTC-2630AJD por su capacidad de baja corriente (operable a 1-2mA/segmento) y la eficiencia del AlInGaP.
• Circuito Excitador:Se selecciona un microcontrolador de baja potencia con excitadores de segmento/LCD integrados. Se configura para multiplexar los tres dígitos a una frecuencia de refresco de 100Hz.
• Configuración de Corriente:La corriente de segmento se establece en 1.5mA a través de los sumideros de corriente constante del microcontrolador o resistencias externas. A esta corriente, la intensidad luminosa está bien dentro del rango especificado, proporcionando un brillo adecuado.
• Cálculo de Potencia:Con 8 segmentos (7 + DP) iluminados por dígito, y 3 dígitos multiplexados, la corriente total promedio es aproximadamente (8 segmentos * 1.5mA) = 12mA. Combinado con el microcontrolador y el circuito de medición, esto permite una duración extendida de la batería.
• Resultado:El producto final logra una visualización clara de voltaje de 3 dígitos con una excelente longevidad de la batería, cumpliendo los objetivos de diseño habilitados directamente por las características de baja corriente de esta pantalla.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTC-2630AJD se basa en la tecnología de semiconductoresAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)crecida sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación 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 a 640 nm. El sustrato no transparente ayuda a mejorar el contraste al absorber la luz dispersa, contribuyendo a la apariencia de "cara gris y segmentos blancos" de la pantalla. El formato de siete segmentos es un patrón estandarizado donde LED individuales (segmentos) se organizan para formar todos los números decimales y algunas letras cuando se iluminan selectivamente.

12. Tendencias y Perspectivas Tecnológicas

La evolución de los displays LED de siete segmentos continúa enfocándose en varias áreas clave:

• Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales apunta a mejorar la eficiencia cuántica interna del AlInGaP y otros semiconductores compuestos (como InGaN para otros colores), produciendo mayor brillo a corrientes más bajas, extendiendo aún más la vida útil de la batería.
• Miniaturización:Existe una tendencia hacia alturas de dígito más pequeñas para dispositivos ultracompactos, junto con una fotolitografía mejorada para mantener la definición y claridad de los segmentos.
• Integración:Los módulos de display integran cada vez más el CI excitador, las resistencias limitadoras de corriente y, a veces, un microcontrolador en un solo paquete o ensamblaje de PCB, simplificando el proceso de diseño para los ingenieros.
• Opciones de Color:Aunque esta hoja de datos es para un display rojo, los principios subyacentes de multiplexación y empaquetado se aplican a displays que utilizan otras tecnologías LED para verde, azul, amarillo o incluso combinaciones RGB a todo color.
• Tecnologías Alternativas:Mientras que los LED dominan en muchas aplicaciones, la tecnología OLED (LED Orgánico) está incursionando en displays de segmentos pequeños, ofreciendo perfiles potencialmente más delgados y ángulos de visión más amplios, aunque con diferentes características de vida útil y excitación.

El LTC-2630AJD representa una solución madura, fiable y altamente optimizada dentro de este panorama tecnológico, particularmente para aplicaciones que priorizan la eficiencia energética y la robustez.