Hoja de Datos del Display LED de un Dígito LSHD-7801 0.3 Pulgadas - Altura del Dígito 7.62mm - Color Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LSHD-7801 es un módulo de display LED alfanumérico de un dígito y 7 segmentos. Su función principal es proporcionar una salida clara y visible de caracteres numéricos y alfanuméricos limitados en dispositivos electrónicos. Su aplicación principal se encuentra en equipos que requieren una lectura numérica compacta, fiable y de bajo consumo, como paneles de instrumentación, electrónica de consumo, controles industriales y equipos de prueba.

Las ventajas clave del dispositivo derivan de su diseño de estado sólido. Ofrece una excelente uniformidad de segmentos, garantizando un brillo consistente en todos los segmentos encendidos para una apariencia limpia. Opera con un bajo requerimiento de potencia, contribuyendo a la eficiencia energética del sistema general. Además, proporciona un alto brillo y alto contraste, haciendo que la visualización sea fácilmente legible incluso en diversas condiciones de iluminación ambiental. Un amplio ángulo de visión garantiza la visibilidad desde diferentes perspectivas, lo cual es crucial para dispositivos montados en paneles.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El display utiliza chips LED VERDES, específicamente GaP epi sobre sustrato GaP y/o AlInGaP sobre un sustrato de GaAs no transparente. Esta combinación tiene como objetivo una emisión verde. La intensidad luminosa promedio típica (Iv) es de 1600 ucd (microcandelas) con una corriente directa (IF) de 10mA por segmento, con un valor mínimo especificado de 500 ucd. Este parámetro define el brillo percibido. La longitud de onda dominante (λd) es típicamente de 569 nm, y la longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 565 nm, situando la salida firmemente en la región verde del espectro visible. El ancho medio espectral (Δλ) es de 30 nm, indicando la pureza espectral de la luz verde emitida.

2.2 Parámetros y Valores Nominales Eléctricos

Los valores nominales absolutos definen los límites operativos. La disipación de potencia promedio por punto (segmento o punto decimal) no debe exceder los 75 mW. La corriente directa pico por segmento es de 60 mA, pero esto solo es permisible en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). La corriente directa promedio continua por punto se reduce desde 25 mA a 25°C en 0.28 mA/°C a medida que aumenta la temperatura ambiente. La tensión directa típica (VF) por segmento es de 2.6V con IF=20mA, con un máximo de 2.6V. La corriente inversa (IR) se especifica con un máximo de 100 µA a una tensión inversa (VR) de 5V. Es crítico notar que esta condición de tensión inversa es solo para fines de prueba y el dispositivo no debe operarse continuamente bajo polarización inversa.

2.3 Características Térmicas

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -35°C a +105°C y un rango de temperatura de almacenamiento de -35°C a +105°C. La curva de reducción de corriente directa (0.28 mA/°C desde 25°C) es un parámetro clave de gestión térmica. A medida que la temperatura ambiente aumenta, la corriente continua máxima permitida debe reducirse para prevenir sobrecalentamiento y fallo prematuro. Esto requiere un diseño térmico cuidadoso en la aplicación, especialmente en espacios cerrados o entornos de alta temperatura.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos establece explícitamente que el producto es "Clasificado por Intensidad Luminosa". Esto significa que las unidades se clasifican y agrupan (binned) en función de su salida luminosa medida a una corriente de prueba estándar. Este proceso garantiza consistencia en el brillo cuando se utilizan múltiples displays uno al lado del otro en una aplicación, evitando variaciones notables en la intensidad entre dígitos. La relación de coincidencia de intensidad luminosa para áreas iluminadas similares se especifica como máximo 2:1, lo que significa que el segmento más brillante no debe ser más del doble de brillante que el segmento más tenue dentro del lote aceptable.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto de contenido proporcionado hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas", los gráficos específicos no se detallan en el texto. Típicamente, tales curvas para un display LED incluirían:

• Curva de Corriente Directa (IF) vs. Tensión Directa (VF):Muestra la relación no lineal, crucial para diseñar drivers de corriente constante.
• Curva de Intensidad Luminosa (Iv) vs. Corriente Directa (IF):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, hasta los valores nominales máximos.
• Curva de Intensidad Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, informando el diseño térmico.
• Curva de Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando las longitudes de onda pico y dominante y el ancho espectral.

Los diseñadores deben consultar estas curvas para optimizar la corriente de excitación para el brillo deseado mientras mantienen la confiabilidad en todo el rango de temperatura de operación.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LSHD-7801 es un paquete de orificio pasante con una altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm). El paquete tiene una cara gris y segmentos verdes. El dibujo dimensional (no detallado completamente en el texto) proporcionaría las medidas críticas para el diseño de la huella en PCB, incluyendo dimensiones generales, espaciado de pines y altura del plano de asiento. Las tolerancias son típicamente ±0.25 mm. La conexión de pines se define para una configuración de 10 pines. Es un display de tipo ánodo común. La asignación de pines es: 1 y 6 (Ánodo Común), 2 (Cátodo F), 3 (Cátodo G), 4 (Cátodo E), 5 (Cátodo D), 7 (Cátodo DP - Punto Decimal), 8 (Cátodo C), 9 (Cátodo B), 10 (Cátodo A). El diagrama del circuito interno muestra la conexión de ánodo común a todos los LEDs de segmento.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

La hoja de datos especifica las condiciones de soldadura: 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento durante 3 segundos a 260°C. Este es un parámetro crítico para los procesos de soldadura por ola para prevenir daños térmicos a los chips LED o al paquete plástico. Para el almacenamiento, se recomiendan condiciones estándar: temperatura entre 5°C y 30°C con humedad inferior al 60% HR. Para las variantes SMD (indicadas en las precauciones), si se abre la bolsa sellada de fábrica, el dispositivo debe usarse dentro de las 168 horas (Nivel MSL 3) bajo las mismas condiciones de temperatura/humedad para prevenir la oxidación de los pines. Si se desempaqueta por más de 168 horas, se recomienda hornear a 60°C durante 24 horas antes de soldar. La recomendación general es consumir los displays dentro de los 12 meses desde la fecha de envío.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El número de parte es LSHD-7801. La descripción especifica un display Verde, de Ánodo Común con punto decimal a la derecha. La hoja de datos se identifica por el Número de Especificación DS30-2002-152, Revisión A, vigente desde el 13/01/2023. Las cantidades de empaquetado específicas (por ejemplo, cinta y carrete, tubo) no se detallan en el extracto proporcionado, pero serían parte de la especificación de compra completa.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display está destinado a equipos electrónicos ordinarios, incluyendo equipos de oficina, dispositivos de comunicación y aplicaciones domésticas. Ejemplos incluyen multímetros digitales, radios despertador, temporizadores de electrodomésticos, lecturas de sensores industriales y medidores de panel.

8.2 Consideraciones y Precauciones de Diseño

Diseño del Circuito Excitador:Se recomienda encarecidamente la excitación por corriente constante sobre la de tensión constante para garantizar una intensidad luminosa y longevidad consistentes, ya que la tensión directa del LED tiene tolerancias y varía con la temperatura. El circuito debe diseñarse para acomodar el rango completo de VF (2.1V a 2.6V típico). La protección contra tensiones inversas y picos transitorios durante el encendido/apagado es esencial para prevenir daños por migración de metal y aumento de la corriente de fuga.

Selección de Corriente:La corriente de operación debe elegirse considerando la temperatura ambiente máxima, utilizando la especificación de reducción de corriente. Exceder los valores nominales causa una degradación severa de la luz o fallo.

Ensamblaje Óptico:Si se utiliza un panel frontal o una cubierta, no debe presionar directamente contra la película de patrón del display, ya que esto puede causar su desplazamiento. Para ensamblajes de múltiples dígitos, se recomienda usar displays del mismo lote de intensidad luminosa para evitar brillo desigual (desigualdad de tono).

Ambiental:Evite exponer el display a cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien no se proporciona una comparación directa con otros modelos, los diferenciadores clave del LSHD-7801 dentro de su categoría (dígito único de 0.3 pulgadas) incluyen el uso de tecnologías específicas de chips LED verdes (GaP y AlInGaP) para su color, su clasificación explícita para uniformidad de intensidad luminosa, su amplio rango de temperatura de operación (-35°C a +105°C) y su cumplimiento con los requisitos libres de plomo/RoHS. El alto brillo típico (1600 ucd a 10mA) y el bajo requerimiento de potencia también son ventajas competitivas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico (λp) y la longitud de onda dominante (λd)?

R: La longitud de onda pico es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La longitud de onda dominante es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido de la salida del LED. Para los LEDs verdes, a menudo están cerca, como se ve aquí (565 nm vs. 569 nm).

P: ¿Por qué se recomienda la excitación por corriente constante?

R: El brillo del LED es principalmente una función de la corriente, no de la tensión. La tensión directa (VF) varía de una unidad a otra y disminuye al aumentar la temperatura. Una fuente de corriente constante garantiza que se mantenga la salida de luz deseada independientemente de estas variaciones de VF, proporcionando un rendimiento estable y protegiendo al LED de sobrecorriente si VF cae.

P: ¿Puedo excitarlo con una fuente de 5V y una resistencia?

R: Sí, este es un método común. El valor de la resistencia en serie R se calcula como R = (Vsuministro - VF) / IF. Usando VF típico=2.6V e IF=10mA con una fuente de 5V: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios. Debe asegurarse de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente (P = IF^2 * R). Este método proporciona una corriente constante aproximada si Vsuministro es estable y mucho mayor que la variación en VF.

P: ¿Qué significa "ánodo común"?

R: Significa que los ánodos (lados positivos) de todos los LEDs de segmento individuales están conectados internamente a uno o más pines (pines 1 y 6 en este caso). Para encender un segmento, su pin de cátodo correspondiente debe conectarse a una tensión más baja (tierra) mientras el pin de ánodo común se mantiene a una tensión positiva.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñar una lectura simple de voltímetro de 3 dígitos.

Se utilizarían tres displays LSHD-7801. Un microcontrolador con suficientes pines de E/S controlaría los segmentos. Típicamente se emplea una técnica de multiplexación para minimizar el número de pines: los ánodos comunes de cada dígito son excitados secuencialmente por el microcontrolador, mientras que las líneas de cátodo para todos los segmentos se comparten. Esto crea la ilusión de que todos los dígitos están encendidos simultáneamente si la conmutación es lo suficientemente rápida. El diseño debe incluir resistencias limitadoras de corriente en cada línea de cátodo (o usar un CI driver de corriente constante). El software debe calcular los patrones de segmento correctos para 0-9 y gestionar la temporización de multiplexación. Las consideraciones térmicas implican asegurar que el diseño del PCB permita cierta disipación de calor, especialmente si se excita a corrientes más altas en un recinto cálido.

12. Introducción al Principio

El principio de operación se basa en la electroluminiscencia en materiales semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de encendido del diodo a través del chip LED (GaP o AlInGaP), los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). La energía de la banda prohibida del material semiconductor específico determina la longitud de onda (color) de la luz emitida. En un display de 7 segmentos, múltiples chips LED individuales están dispuestos en un patrón y empaquetados detrás de una máscara con las formas de los segmentos. Aplicando corriente selectivamente a diferentes combinaciones de estos chips, se pueden formar números y algunas letras.

13. Tendencias de Desarrollo

Las tendencias en displays LED de un dígito como el LSHD-7801 se centran en varias áreas:Mayor Eficiencia:Desarrollar materiales y estructuras de chips que entreguen mayor intensidad luminosa (brillo) a corrientes de excitación más bajas, reduciendo el consumo de energía y la generación de calor.Miniaturización:Si bien 0.3 pulgadas es un tamaño estándar, hay trabajo continuo para mantener o mejorar la legibilidad en factores de forma aún más pequeños.Confiabilidad y Vida Útil Mejoradas:Mejorar los materiales del paquete y los diseños de chips para soportar temperaturas de operación más altas y condiciones ambientales más severas, extendiendo la vida operativa.Integración:Avanzar hacia displays con circuitos excitadores integrados o funcionalidades inteligentes para simplificar el diseño del sistema para los usuarios finales.Opciones de Color y Rendimiento:Ampliar la gama de colores disponibles y mejorar la consistencia y saturación del color a través de materiales semiconductores avanzados como tecnologías más nuevas de conversión por fósforo o emisión directa.