Hoja de Datos del Display LED LTS-4301KD - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Color Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4301KD es un módulo de visualización numérico de un dígito de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras, brillantes y fiables. Su función principal es representar visualmente un solo dígito decimal (0-9) junto con un punto decimal, utilizando tecnología semiconductora avanzada para un rendimiento óptimo.

Posicionamiento Central:Este dispositivo se posiciona como una solución premium de alta luminosidad para paneles de control industrial, instrumentación, equipos de prueba y electrodomésticos, donde una excelente legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación es primordial. Está dirigido a aplicaciones que exigen fiabilidad a largo plazo y un rendimiento óptico consistente.

Ventajas Clave:Las principales ventajas de este display provienen del uso del material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips emisores de luz. Esta tecnología ofrece un rendimiento superior en comparación con tecnologías más antiguas como el GaAsP estándar, particularmente en términos de eficiencia luminosa, pureza del color y rendimiento a altas temperaturas. El dispositivo está clasificado (binned) por intensidad luminosa, garantizando uniformidad entre los lotes de producción.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función del dispositivo. Los parámetros clave se miden bajo condiciones de prueba específicas (típicamente a una temperatura ambiente Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Esta es la medida de la potencia de salida de luz percibida por el ojo humano. La hoja de datos especifica un mínimo de 200 μcd, un valor típico de 650 μcd y un máximo bajo una corriente directa (I_F) de 1mA. A una corriente de accionamiento mayor de 10mA, la intensidad típica aumenta significativamente a 9750 μcd. Esta relación no lineal entre corriente y brillo es típica de los LED y se detalla en las curvas características.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):Este parámetro define la longitud de onda específica a la que el LED emite la mayor potencia óptica. Para el LTS-4301KD, esta es de 650 nanómetros (nm), que se encuentra dentro de la porción rojo intenso del espectro visible, clasificada como \"Rojo Hiperintenso\".
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):A 639 nm, esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano, que puede diferir ligeramente de la longitud de onda pico debido a la forma del espectro de emisión. Confirma el punto de color rojo.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Este valor de 20 nm indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un ancho medio más estrecho sugiere un color más monocromático y puro.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Se especifica una relación máxima de 2:1 para los segmentos dentro del mismo dispositivo bajo condiciones de accionamiento idénticas (I_F=1mA). Esto garantiza una uniformidad visual en todos los segmentos del dígito, evitando que algunos segmentos parezcan más brillantes que otros.

2.2 Características Eléctricas

Comprender el comportamiento eléctrico es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la longevidad del dispositivo.

• Tensión Directa por Segmento (V_F):La caída de tensión a través de un segmento iluminado cuando se acciona con la corriente especificada. El valor típico es 2.6V a I_F=20mA, con un mínimo de 2.1V. Este parámetro es vital para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):Se especifica un máximo de 100 μA cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5V. Esto indica el nivel de corriente de fuga cuando el LED está polarizado en inversa, que debe ser mínimo.
• Corriente Directa Continua por Segmento:La corriente continua máxima que se puede aplicar de forma continua a un solo segmento sin riesgo de daño es de 25 mA.
• Corriente Directa Pico por Segmento:Para operación pulsada (a 1kHz, ciclo de trabajo del 10%), se permite una corriente pico mayor de 90 mA. Esto permite esquemas de multiplexación o sobreexcitación breve para aumentar el brillo.

2.3 Valores Máximos Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estos valores definen los límites operativos más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. No son condiciones para operación normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:La potencia máxima que puede disipar un solo segmento es de 70 mW. Exceder este límite conlleva el riesgo de sobrecalentamiento y degradación.
• Derating de Corriente Directa:La hoja de datos especifica un factor de derating de 0.28 mA/°C a partir de 25°C. Esto significa que por cada grado Celsius por encima de 25°C, la corriente directa continua máxima permitida debe reducirse en 0.28 mA para mantenerse dentro de los límites térmicos seguros. Este es un parámetro crítico para entornos de alta temperatura.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo está clasificado para operar desde -35°C hasta +105°C y puede almacenarse dentro del mismo rango. Este amplio rango lo hace adecuado para entornos hostiles.
• Tensión Inversa por Segmento:Aplicar más de 5V en polarización inversa puede causar ruptura y dañar el LED.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está \"CLASIFICADO POR INTENSIDAD LUMINOSA\". Este es un proceso de control de calidad y clasificación.

Después de la fabricación, los displays individuales se prueban y clasifican en diferentes \"bins\" o grupos según su intensidad luminosa medida (típicamente a una corriente de prueba estándar como 1mA o 10mA). Los dispositivos dentro del mismo bin tendrán niveles de brillo muy similares. Esto garantiza que cuando se usan múltiples displays en un producto (por ejemplo, un panel de varios dígitos), todos los dígitos tendrán una apariencia consistente, evitando variaciones de brillo notables de un dígito a otro. Si bien la hoja de datos no enumera los códigos de bin específicos o los rangos de intensidad, esta práctica garantiza que los valores mínimos y típicos especificados se cumplan con alta consistencia.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a \"Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas\". Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para tal dispositivo típicamente incluirían:

• Curva de Corriente Directa (I_F) vs. Tensión Directa (V_F):Esto muestra la relación exponencial típica de un diodo. La tensión de \"rodilla\" está alrededor del valor típico V_Fde 2.6V. Los diseñadores usan esto para establecer tensiones de accionamiento apropiadas.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (I_F):Esta curva demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Generalmente es lineal en un rango pero se saturará a corrientes muy altas. Los puntos de datos (200 μcd @1mA, 9750 μcd @10mA) indican una respuesta altamente eficiente y superlineal.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. El factor de derating (0.28 mA/°C) está directamente relacionado con la pendiente de esta característica. La tecnología AlInGaP generalmente tiene un mejor rendimiento a alta temperatura que los materiales más antiguos, pero la salida de luz aún disminuye con el calor.
• Curva de Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra un pico a 650 nm (λ_p) y un ancho de 20 nm (Δλ) a la mitad de la intensidad máxima.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTS-4301KD utiliza un paquete LED estándar de un dígito con pines de montaje pasante para montarse en una placa de circuito impreso (PCB).

• Altura del Dígito:0.4 pulgadas (10.16 mm), lo que define el tamaño físico del número mostrado.
• Apariencia del Paquete:El dispositivo presenta una cara gris (el fondo de la pantalla) con segmentos blancos. Esta combinación de colores proporciona un alto contraste cuando los segmentos rojos están iluminados.
• Configuración de Pines:El dispositivo tiene 10 pines en un paquete de doble línea. El diagrama de circuito interno y la tabla de conexión de pines muestran que es de tipoCátodo Común. Esto significa que todos los cátodos (terminales negativos) de los segmentos LED individuales (A-G y DP) están conectados internamente a dos pines comunes (pin 3 y pin 8). Cada ánodo de segmento (terminal positivo) tiene su propio pin dedicado. Esta configuración es común y simplifica la multiplexación en displays de varios dígitos.
• Dimensiones y Tolerancias:Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros. Las tolerancias generales son de ±0.25mm, con una tolerancia específica de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4mm para tener en cuenta las variaciones durante el proceso de conformado de las patillas.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos proporciona condiciones de soldadura específicas para prevenir daños térmicos durante el montaje.

• Soldadura por Ola o Manual:La condición recomendada es soldar a 260°C durante un máximo de 3 segundos, con la condición de que la punta del soldador debe estar al menos a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del cuerpo del paquete. Esto evita que el calor excesivo viaje por las patillas y dañe el dado semiconductor interno y las uniones por alambre.
• Precauciones Térmicas Generales:La temperatura de la unidad durante todo el proceso de montaje no debe exceder la temperatura máxima especificada en la sección de Valores Máximos Absolutos. Se debe evitar la exposición prolongada a altas temperaturas, incluso por debajo de la temperatura de soldadura.
• Condiciones de Almacenamiento:Los dispositivos deben almacenarse en sus bolsas originales barrera de humedad, en un entorno dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado (-35°C a +105°C) y con baja humedad para prevenir la oxidación de las patillas.

7. Sugerencias de Aplicación

Escenarios de Aplicación Típicos:

• Instrumentación Industrial:Medidores de panel, controladores de procesos, displays de temporizadores.
• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros digitales, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación.
• Electrodomésticos:Hornos microondas, lavadoras, displays de equipos de audio.
• Mercado de Accesorios Automotrices:Calibradores e indicadores (donde las especificaciones ambientales sean adecuadas).

Consideraciones de Diseño:

• Limitación de Corriente:SIEMPRE use una resistencia limitadora de corriente en serie para cada segmento o un circuito de accionamiento de corriente constante. El valor de la resistencia se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V, V_Ftípica de 2.6V, y una I_Fdeseada de 10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios.
• Multiplexación:Para displays de varios dígitos, una configuración de cátodo común es ideal para la multiplexación. Al habilitar secuencialmente el cátodo común de un dígito mientras se accionan los ánodos para los segmentos deseados, se pueden controlar muchos dígitos con menos pines de E/S. La especificación de corriente pico (90mA @ 10% de ciclo) permite esto.
• Ángulo de Visión:La hoja de datos afirma un \"amplio ángulo de visión\", lo que es beneficioso para aplicaciones donde la pantalla puede verse desde un costado.
• Gestión Térmica:En aplicaciones de alta temperatura ambiente o cuando se acciona a corrientes altas, considere el factor de derating de corriente. Asegure un espaciado adecuado en el PCB para la disipación de calor.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El principal diferenciador del LTS-4301KD es su uso de la tecnologíaAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)para los chips LED, en comparación con displays más antiguos que usan GaAsP o GaP rojo estándar.

• vs. LED Rojos Tradicionales GaAsP/GaP:AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que significa una salida más brillante a la misma corriente de accionamiento. También proporciona una mejor saturación de color (un rojo más profundo y puro a 650nm vs. ~630nm para el rojo estándar) y una estabilidad de rendimiento superior con la temperatura y el tiempo.
• vs. Otros Colores/Tamaños:Dentro de la gama de un fabricante, este dispositivo de 0.4\" en Rojo Hiperintenso se compararía con otras alturas de dígito (por ejemplo, 0.3\\

  Terminología de especificaciones LED

  Explicación completa de términos técnicos LED

  Rendimiento fotoeléctrico

  Término	Unidad/Representación	Explicación simple	Por qué es importante
  Eficacia luminosa	lm/W (lúmenes por vatio)	Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética.	Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad.
  Flujo luminoso	lm (lúmenes)	Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo".	Determina si la luz es lo suficientemente brillante.
  Ángulo de visión	° (grados), por ejemplo, 120°	Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz.	Afecta el rango de iluminación y uniformidad.
  CCT (Temperatura de color)	K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K	Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos.	Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados.
  CRI / Ra	Sin unidad, 0–100	Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno.	Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos.
  SDCM	Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos"	Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente.	Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs.
  Longitud de onda dominante	nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo)	Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados.	Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes.
  Distribución espectral	Curva longitud de onda vs intensidad	Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda.	Afecta la representación del color y calidad.

  Parámetros eléctricos

  Término	Símbolo	Explicación simple	Consideraciones de diseño
  Voltaje directo	Vf	Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio".	El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie.
  Corriente directa	If	Valor de corriente para operación normal de LED.	Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil.
  Corriente de pulso máxima	Ifp	Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello.	El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños.
  Voltaje inverso	Vr	Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura.	El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje.
  Resistencia térmica	Rth (°C/W)	Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor.	Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte.
  Inmunidad ESD	V (HBM), por ejemplo, 1000V	Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable.	Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles.

  Gestión térmica y confiabilidad

  Término	Métrica clave	Explicación simple	Impacto
  Temperatura de unión	Tj (°C)	Temperatura de operación real dentro del chip LED.	Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color.
  Depreciación de lúmenes	L70 / L80 (horas)	Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial.	Define directamente la "vida de servicio" del LED.
  Mantenimiento de lúmenes	% (por ejemplo, 70%)	Porcentaje de brillo retenido después del tiempo.	Indica retención de brillo durante uso a largo plazo.
  Cambio de color	Δu′v′ o elipse MacAdam	Grado de cambio de color durante el uso.	Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación.
  Envejecimiento térmico	Degradación de material	Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo.	Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto.

  Embalaje y materiales

  Término	Tipos comunes	Explicación simple	Características y aplicaciones
  Tipo de paquete	EMC, PPA, Cerámica	Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica.	EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga.
  Estructura del chip	Frontal, Flip Chip	Disposición de electrodos del chip.	Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia.
  Revestimiento de fósforo	YAG, Silicato, Nitruro	Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco.	Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI.
  Lente/Óptica	Plana, Microlente, TIR	Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz.	Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz.

  Control de calidad y clasificación

  Término	Contenido de clasificación	Explicación simple	Propósito
  Clasificación de flujo luminoso	Código por ejemplo 2G, 2H	Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes.	Asegura brillo uniforme en el mismo lote.
  Clasificación de voltaje	Código por ejemplo 6W, 6X	Agrupado por rango de voltaje directo.	Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema.
  Clasificación de color	Elipse MacAdam de 5 pasos	Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho.	Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio.
  Clasificación CCT	2700K, 3000K etc.	Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente.	Satisface diferentes requisitos CCT de escena.

  Pruebas y certificación

  Término	Estándar/Prueba	Explicación simple	Significado
  LM-80	Prueba de mantenimiento de lúmenes	Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo.	Se usa para estimar vida LED (con TM-21).
  TM-21	Estándar de estimación de vida	Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80.	Proporciona predicción científica de vida.
  IESNA	Sociedad de Ingeniería de Iluminación	Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos.	Base de prueba reconocida por la industria.
  RoHS / REACH	Certificación ambiental	Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio).	Requisito de acceso al mercado internacionalmente.
  ENERGY STAR / DLC	Certificación de eficiencia energética	Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación.	Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad.