Hoja de Datos del Display LED LSHD-5601 - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Segmentos Verdes - Voltaje Directo 2.6V - Disipación de Potencia 75mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LSHD-5601 es un módulo de visualización LED de un dígito, de siete segmentos más punto decimal. Cuenta con una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y de tamaño mediano. El dispositivo utiliza chips LED verdes, específicamente tecnologías de epi GaP sobre sustrato de GaP y AlInGaP sobre un sustrato de GaAs no transparente, para producir su característica iluminación verde de los segmentos contra un fondo de cara gris. Esta combinación proporciona un alto contraste para una mejor legibilidad.

1.1 Características Principales y Ventajas

• Altura del Dígito:Tamaño estándar de 0.56 pulgadas (14.22 mm).
• Uniformidad de los Segmentos:Diseñado para una excelente consistencia en la intensidad luminosa en todos los segmentos.
• Eficiencia Energética:Diseñado para un bajo requerimiento de potencia, mejorando la eficiencia energética en las aplicaciones finales.
• Rendimiento Óptico:Ofrece alto brillo y alto contraste para una visibilidad clara.
• Ángulo de Visión:Proporciona un amplio ángulo de visión, asegurando la legibilidad desde varias posiciones.
• Fiabilidad:Se beneficia de la fiabilidad inherente de estado sólido de la tecnología LED.
• Clasificación (Binning):Las unidades se clasifican por intensidad luminosa para garantizar la consistencia del rendimiento.
• Cumplimiento Ambiental:Paquete libre de plomo conforme a las directivas RoHS.

1.2 Configuración del Dispositivo

El LSHD-5601 está configurado como una pantalla de ánodo común. El número de pieza específico denota una pantalla verde con un punto decimal a la derecha. Esta configuración simplifica el diseño del circuito cuando se utilizan sistemas de alimentación de voltaje positivo común.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Estas clasificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de estos límites.

• Disipación de Potencia Promedio por Punto:75 mW. Esta es la potencia continua máxima que un solo segmento (punto) puede manejar.
• Corriente Directa Pico por Segmento:60 mA. Esto está permitido bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para esquemas de multiplexación.
• Corriente Directa Promedio por Punto:25 mA. La corriente continua máxima recomendada para una operación confiable.
• Derivación de Corriente Directa:0.28 mA/°C. Por encima de 25°C, la corriente continua máxima permitida debe reducirse por este factor para gestionar el estrés térmico.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Condición de Soldadura:260°C durante 3 segundos, a una distancia de 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):800 (Mín), 2400 (Típ) μcd a I_F=10 mA. Esto indica la salida de luz. El valor típico es bastante brillante para una pantalla de este tamaño.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):565 nm (Típ) a I_F=20 mA. La longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta, en la región verde del espectro.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):30 nm (Típ). Una medida de la pureza espectral; un valor más pequeño indica una luz más monocromática.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):569 nm (Típ). La longitud de onda única percibida por el ojo humano, que define el color.
• Voltaje Directo por Segmento (V_F):2.1 (Mín), 2.6 (Típ) V a I_F=20 mA. La caída de voltaje a través de un segmento LED cuando conduce. El diseño del circuito debe tener en cuenta el valor máximo.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 μA (Máx) a V_R=5V. La pequeña corriente de fuga cuando se aplica un voltaje inverso. Nota: No se permite la operación continua en polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 (Máx). La relación máxima permitida entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de un solo dígito, asegurando una apariencia uniforme.

Notas de Medición:La intensidad luminosa se mide utilizando un sensor-filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo fotópico CIE. La diafonía entre segmentos se especifica como ≤ 2.5%.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos establece explícitamente que las pantallas estánclasificadas por intensidad luminosa. Este es un proceso crítico de control de calidad y emparejamiento.

• Propósito:Agrupar pantallas con salida de luz similar (en μcd). Esto asegura que cuando se usan múltiples pantallas una al lado de la otra en una aplicación (por ejemplo, un contador de varios dígitos), su brillo parezca uniforme para el usuario.
• Consejo de Aplicación:La sección dePrecaucionesrecomienda enfáticamente elegir pantallas del mismo lote de intensidad al ensamblar dos o más unidades para una aplicación específica, para evitar problemas de desigualdad de tono y brillo.
• Otros Parámetros:Aunque no se mencionan explícitamente para la clasificación, el voltaje directo (V_F) y la longitud de onda dominante (λ_d) también son parámetros comunes de clasificación en la industria LED para garantizar la consistencia eléctrica y de color. Los diseñadores deben consultar los códigos de clasificación específicos del fabricante para aplicaciones críticas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

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

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación entre la corriente directa (I_F) y el voltaje directo (V_F). Demuestra la característica exponencial de encendido del diodo LED. Los diseñadores la usan para seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas o diseñar controladores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_Vvs. I_F):Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal dentro del rango de operación. Esto ayuda a ajustar el brillo.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs. T_a):Ilustra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esto es crucial para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, mostrando el pico en ~565nm y el ancho medio espectral de ~30nm, confirmando la emisión de color verde.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

La pantalla tiene una configuración de paquete dual en línea de 10 pines estándar. Notas dimensionales clave:

• Todas las dimensiones están en milímetros.
• La tolerancia general es 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 para tener en cuenta las variaciones de colocación.

5.2 Diagrama de Circuito Interno y Conexión de Pines

El diagrama interno muestra una configuración de ánodo común. Todos los ánodos de segmento (A-G, DP) están conectados internamente a uno de los dos pines de ánodo común (Pin 3 y Pin 8), que también están conectados entre sí. Cada cátodo de segmento tiene su propio pin dedicado.

Pinout:

1. Cátodo E
2. Cátodo D
3. Ánodo Común
4. Cátodo C
5. Cátodo DP (Punto Decimal)
6. Cátodo B
7. Cátodo A
8. Ánodo Común
9. Cátodo F
10. Cátodo G

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura

Condición de soldadura recomendada: 260°C durante 3 segundos, con la punta del soldador posicionada al menos a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del cuerpo de la pantalla para evitar daños térmicos al plástico y a los LEDs.

6.2 Precauciones de Aplicación (Consideraciones Críticas de Diseño)

• Diseño del Circuito de Conducción:Serecomiendala conducción de corriente constante para un rendimiento y longevidad consistentes. El circuito debe diseñarse para acomodar el rango completo de V_F(2.1V a 2.6V) para asegurar que siempre se entregue la corriente de conducción prevista.
• Corriente y Temperatura:Exceder la corriente de conducción recomendada o la temperatura de operación puede causar una degradación severa de la salida de luz o un fallo prematuro. La corriente de operación segura debe reducirse para altas temperaturas ambientales.
• Protección:El circuito de conducción debe incluir protección contra voltajes inversos y picos de voltaje transitorios durante el encendido/apagado.Se debe evitar absolutamente la polarización inversaya que puede causar migración de metales, aumentando la fuga o causando cortocircuitos.
• Manipulación Mecánica:Evite usar herramientas o métodos inadecuados que apliquen fuerza anormal al cuerpo de la pantalla.
• Condensación:Evite cambios rápidos de temperatura ambiente en entornos húmedos para prevenir la condensación en la pantalla.
• Adhesión de Filtro/Superposición:Si se adhiere una película con patrón con adhesivo sensible a la presión, evite que presione directamente contra un panel frontal/cubierta, ya que la fuerza externa puede desplazarla.

7. Condiciones de Almacenamiento

El almacenamiento adecuado es esencial para prevenir la oxidación de los pines.

• Para Displays LED (Through-Hole):Almacenar en el embalaje original. Condiciones recomendadas: Temperatura de 5°C a 30°C, Humedad inferior al 60% HR. Se desaconseja el almacenamiento a largo plazo de grandes inventarios.
• Para Displays LED SMD (Guía General):
  • En bolsa sellada:5°C a 30°C, <60% HR.
  • Bolsa abierta:5°C a 30°C, <60% HR, usar dentro de 168 horas (Nivel MSL 3).
  • Si se desempaqueta por más de 168 horas, hornear a 60°C durante 24 horas antes de soldar.
• Vida Útil General:Se recomienda usar los displays dentro de los 12 meses posteriores a la fecha de envío y no deben exponerse a entornos de alta humedad o gases corrosivos.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Mercado Objetivo y Aplicaciones Típicas

Este display está destinado aequipos electrónicos ordinariosincluyendo:

• Equipos de oficina (calculadoras, relojes de escritorio).
• Equipos de comunicación.
• Electrodomésticos (microondas, hornos, temporizadores de lavadoras).
• Paneles de control industrial (contadores simples, temporizadores).
• Equipos de prueba y medición.

Nota Importante:Para aplicaciones donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (aviación, médicas, sistemas de seguridad), es obligatoria la consulta previa con el fabricante. El fabricante no asume responsabilidad por daños resultantes del incumplimiento de las clasificaciones e instrucciones.

8.2 Consideraciones de Diseño y Mejores Prácticas

1. Limitación de Corriente:Siempre use resistencias en serie o un controlador de corriente constante para establecer la corriente del segmento. Calcule los valores de las resistencias en función del voltaje de alimentación y el V_Fmáximo a la corriente deseada.
2. Multiplexación:Para aplicaciones de varios dígitos, la multiplexación es común. Asegúrese de que la corriente pico en el esquema de multiplexación no exceda la clasificación de 60mA, y que la corriente promedio permanezca dentro del límite de 25mA.
3. Gestión Térmica:En espacios cerrados o altas temperaturas ambientales, considere el factor de reducción de corriente (0.28 mA/°C). Proporcione ventilación adecuada si es necesario.
4. Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión permite una colocación flexible en la carcasa del producto final.
5. Clasificación para Uso de Múltiples Dígitos:Como se ha enfatizado repetidamente, obtenga displays del mismo lote de intensidad luminosa para una apariencia uniforme en matrices de varios dígitos.

9. Comparación y Posicionamiento Técnico

Aunque una comparación directa con otros modelos no está en la hoja de datos, los diferenciadores clave del LSHD-5601 se pueden inferir:

• vs. Displays Más Pequeños (ej., 0.3\"):Ofrece mejor visibilidad a distancia debido a su mayor altura de dígito de 0.56\".
• vs. Displays Rojos o Amarillos:Los LEDs verdes a menudo ofrecen una apariencia subjetivamente más brillante para el ojo humano y pueden tener diferentes características de voltaje directo (V_F~2.6V vs. ~1.8-2.2V para muchos LEDs rojos).
• vs. Displays de Cátodo Común:La configuración de ánodo común es ventajosa para sistemas donde el microcontrolador absorbe corriente (activa pines en BAJO) para activar segmentos, lo cual es una configuración común.
• Ventajas:Alto brillo, excelente uniformidad (mediante clasificación), amplio ángulo de visión y cumplimiento RoHS son sus puntos fuertes principales.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

1. P: ¿Cuál es el propósito de los dos pines de ánodo común (3 y 8)?
   R: Están conectados internamente. Tener dos pines proporciona estabilidad mecánica, mejor distribución de corriente y permite flexibilidad en el diseño del PCB (enrutar la energía desde cualquier lado).
2. P: ¿Puedo alimentar esta pantalla con una fuente de 5V?
   R: Sí, pero DEBE usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento. Para una corriente objetivo de 10mA y un V_Ftípico de 2.6V, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. Siempre calcule para el peor caso (V_Fmínimo) para evitar exceder el límite de corriente.
3. P: ¿Por qué la polarización inversa es tan peligrosa para este LED?
   R: Aplicar un voltaje inverso (incluso los 5V usados para la prueba de I_R) puede causar electromigración de átomos de metal dentro de la unión semiconductor, lo que lleva a un aumento de la fuga o un cortocircuito permanente. La hoja de datos prohíbe explícitamente la operación inversa continua.
4. P: ¿Cómo logro diferentes niveles de brillo?
   R: El brillo se controla principalmente por la corriente directa (I_F). Usar PWM (Modulación por Ancho de Pulso) en un controlador de corriente constante es el método más efectivo para atenuar, ya que mantiene la consistencia del color a diferencia de la reducción analógica de voltaje/corriente.

11. Ejemplo de Caso de Uso Práctico

Escenario: Diseñar un temporizador ascendente simple de 4 dígitos para un dispositivo de laboratorio.

1. Selección de Componentes:Se seleccionan cuatro displays LSHD-5601 por su claridad y tamaño.
2. Diseño del Circuito:Se elige un microcontrolador con suficientes pines de E/S. El diseño utiliza una configuración de ánodo común, por lo que los pines del puerto del microcontrolador se conectan a los cátodos de segmento (a través de resistencias limitadoras de corriente). Los pines de ánodo común de cada dígito se conectan a un transistor PNP (o un MOSFET de canal N) controlado por un pin separado del microcontrolador para la multiplexación.
3. Cálculo de Corriente:Para un diseño multiplexado con 4 dígitos (ciclo de trabajo 1/4), para lograr una corriente de segmento promedio de 10mA, la corriente pico durante su intervalo de tiempo activo sería de 40mA. Esto está dentro de la clasificación pico de 60mA. Las resistencias se calculan en consecuencia: R = (V_{alimentación}- V_{F_máx}- V_{CE_sat}) / I_pico.
4. Clasificación (Binning):Los cuatro displays se solicitan especificando el mismo código de lote de intensidad luminosa para garantizar un brillo uniforme en todo el temporizador.
5. Software:El firmware del microcontrolador recorre cíclicamente cada dígito, encendiendo el transistor correspondiente e iluminando los segmentos requeridos para ese dígito con el tiempo calculado para lograr el ciclo de trabajo deseado y evitar el parpadeo.

12. Introducción al Principio de Operación

El LSHD-5601 se basa en la tecnología deDiodo Emisor de Luz (LED). Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de encendido del diodo (aproximadamente 2.1-2.6V para estos LEDs verdes) a través de un segmento, los electrones y huecos se recombinan en la región activa del semiconductor (la unión p-n hecha de materiales GaP o AlInGaP). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material semiconductor determina la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde (~569 nm). Los siete segmentos (A-G) y el punto decimal (DP) son chips LED individuales dispuestos espacialmente para formar un carácter numérico. Conectarlos eléctricamente en una configuración de ánodo común permite un control eficiente a través de un microcontrolador.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays LED discretos de siete segmentos como el LSHD-5601 siguen siendo vitales para aplicaciones específicas que requieren lecturas numéricas simples, confiables y altamente visibles, las tendencias más amplias de la industria son evidentes:

• Integración:Existe un movimiento hacia módulos integrados de varios dígitos o displays de matriz de puntos controlados mediante interfaces serie (I2C, SPI), reduciendo el número de E/S del microcontrolador y componentes del controlador.
• Materiales Avanzados:El uso de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para LEDs verdes y rojos, como se menciona en esta hoja de datos, representa un avance sobre la tecnología GaP más antigua, ofreciendo mayor eficiencia y brillo.
• Cambio de Aplicación:Para información alfanumérica o gráfica compleja, las LCD, OLED y TFT son más comunes. Sin embargo, los displays de segmentos LED conservan fuertes ventajas en entornos que requieren alto brillo, amplio rango de temperatura de operación, larga vida útil y simplicidad—asegurando su relevancia continua en los mercados industrial, de electrodomésticos e instrumentación.
• Embalaje:El paquete libre de plomo y compatible con RoHS del LSHD-5601 refleja la tendencia regulatoria ambiental global que afecta a todos los componentes electrónicos.