Hoja de Datos del Display LED LTS-3403LJG - Altura de Dígito 0.8 Pulgadas - Verde AlInGaP - 2.6V de Tensión Directa - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3403LJG es un módulo de display de siete segmentos y un solo dígito de alto rendimiento, diseñado para visualizaciones numéricas claras en diversas aplicaciones electrónicas. Su función principal es proporcionar una salida de caracteres digital altamente legible. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED. Este sistema de materiales es conocido por producir emisión de luz de alta eficiencia en el espectro del verde al rojo, ofreciendo un brillo y una pureza de color superiores en comparación con tecnologías más antiguas. El display presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Su bajo consumo de energía y compatibilidad con circuitos integrados estándar lo hacen adecuado para un amplio mercado objetivo, incluyendo electrónica de consumo, instrumentación industrial, equipos de prueba y medida, y sistemas embebidos donde se requiere una indicación numérica fiable y de bajo consumo.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

Las métricas de rendimiento clave se definen bajo condiciones de prueba estándar a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un mínimo de 320 µcd, un valor típico de 900 µcd, y sin máximo declarado, cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1mA. Este parámetro indica el brillo percibido de los segmentos encendidos. La salida de luz está categorizada, lo que significa que los dispositivos se clasifican según su intensidad luminosa medida, garantizando consistencia en los niveles de brillo para los lotes de producción.

Las características de color se definen por la longitud de onda. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es típicamente de 571 nanómetros (nm) a IF=20mA, lo que sitúa la luz emitida firmemente en la región verde del espectro visible. LaLongitud de Onda Dominante (λd)es típicamente de 572 nm, una métrica estrechamente relacionada que describe el color percibido. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es típicamente de 15 nm, lo que indica un ancho de banda espectral relativamente estrecho, lo que contribuye a un color verde puro y saturado. La intensidad luminosa se mide utilizando un sensor y un filtro calibrados según la curva de respuesta fotópica del ojo CIE, asegurando que los valores correspondan a la percepción visual humana.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de operación. LaTensión Directa por Segmento (VF)tiene un valor típico de 2.6V y un máximo de 2.6V cuando IF=10mA. Este es un parámetro crítico para diseñar el circuito limitador de corriente. LaCorriente Inversa por Segmento (IR)es un máximo de 100 µA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V, indicando la corriente de fuga en estado apagado.

LosValores Máximos Absolutosestablecen los límites para una operación segura. La corriente directa continua máxima por segmento es de 25 mA. Se aplica un factor de reducción de 0.33 mA/°C linealmente desde 25°C, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C para evitar daños térmicos. La tensión inversa máxima por segmento es de 5V. Exceder estos valores puede causar daños permanentes al dispositivo.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica se infiere a través de la especificación de reducción para la corriente directa continua. El dispositivo está clasificado para unRango de Temperatura de Operaciónde -35°C a +85°C y un idénticoRango de Temperatura de Almacenamiento. LaTemperatura de Soldaduraespecifica que el dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento durante procesos de soldadura por ola o reflujo. Cumplir con esta guía es crucial para evitar daños en los chips LED internos y las uniones de alambre.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo estácategorizado por intensidad luminosa. Esto significa que durante la fabricación, los displays LED se prueban y clasifican en diferentes lotes según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (típicamente 1mA, según la especificación Iv). Este proceso de clasificación garantiza que los usuarios finales reciban productos con niveles de brillo consistentes, lo cual es vital para aplicaciones donde se usan múltiples dígitos uno al lado del otro para evitar variaciones notables en la intensidad de los segmentos. Si bien el documento no detalla los códigos o rangos específicos de los lotes, la práctica garantiza un nivel mínimo de rendimiento (320 µcd) y agrupa dispositivos con características de salida similares.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el extracto de texto, tales curvas son estándar en la documentación de LEDs. Típicamente incluyen:

• Curva de Corriente Directa (IF) vs. Tensión Directa (VF):Muestra la relación no lineal entre corriente y tensión, esencial para diseñar el circuito de excitación correcto. La tensión de codo suele estar alrededor de la VF declarada de 2.05-2.6V.
• Curva de Intensidad Luminosa (Iv) vs. Corriente Directa (IF):Este gráfico ilustra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Generalmente es lineal en un rango, pero se satura a corrientes más altas debido a límites térmicos y de eficiencia.
• Curva de Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra el efecto de extinción térmica, donde la salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esto refuerza la importancia de la especificación de reducción de corriente.
• Curva de Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra el pico en ~571nm y el ancho medio estrecho, confirmando la emisión de color verde puro.

Estas curvas proporcionan a los diseñadores una comprensión más profunda del comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar, permitiendo un diseño de sistema más robusto y optimizado.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo se proporciona con un detalladodibujo de dimensiones del paquete. Todas las dimensiones se especifican en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25mm a menos que se indique lo contrario. Este dibujo es crítico para el diseño del PCB (Placa de Circuito Impreso), asegurando que la huella y las áreas de exclusión estén correctamente diseñadas. El display está diseñado parafácil montaje en una placa de circuito impreso o zócalo, lo que sugiere que tiene pines adecuados para soldadura de orificio pasante o inserción en un zócalo compatible. La descripción física señala unacara gris y segmentos blancos, que es una característica mecánica clave que afecta la estética y la legibilidad.

6. Conexión de Pines y Circuito Interno

El LTS-3403LJG es un display de tipocátodo común. Esto significa que los cátodos (terminales negativos) de todos los segmentos LED están conectados internamente y salen a pines comunes, mientras que el ánodo (terminal positivo) de cada segmento tiene su propio pin dedicado. La tabla de conexión de pines enumera 17 pines, con varios marcados como \"NO PIN\" (presumiblemente no utilizados o presentes solo mecánicamente). Los pines activos controlan los segmentos de la A a la G, dos puntos decimales (Punto Decimal Izquierdo y Derecho, L.D.P y R.D.P), y cinco conexiones de cátodo común (pines 4, 6, 12, 17, y uno implícito por la descripción de cátodo común). Eldiagrama del circuito internorepresentaría visualmente esta arquitectura de cátodo común, mostrando cómo los múltiples pines de cátodo están internamente unidos para distribuir la corriente y potencialmente ayudar en la disipación de calor.

7. Guías de Soldadura y Ensamblaje

La guía principal proporcionada es laespecificación de temperatura de soldadura: 260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento. Este es un perfil JEDEC estándar para soldadura por ola o reflujo de componentes de orificio pasante. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de ensamblaje cumpla con este límite para evitar choque térmico, que puede agrietar el encapsulado epóxico o dañar el dado semiconductor. El manejo general debe seguir las precauciones estándar ESD (Descarga Electroestática) para dispositivos semiconductores. Las condiciones de almacenamiento están definidas por el rango de temperatura de almacenamiento de -35°C a +85°C.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier aplicación que requiera un solo dígito numérico altamente visible. Usos comunes incluyen: medidores de panel para voltaje, corriente o temperatura; relojes y temporizadores digitales; unidades de marcador; contadores de producción; códigos de indicador de estado en electrodomésticos o equipos industriales; y como parte de displays multidígito más grandes en sistemas donde los dígitos son multiplexados.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use resistencias limitadoras de corriente en serie para cada ánodo de segmento. El valor de la resistencia se calcula en base a la tensión de alimentación (Vcc), la tensión directa del LED (VF, use el máximo de 2.6V para fiabilidad), y la corriente directa deseada (IF, manteniéndose por debajo de 25mA continua). Fórmula: R = (Vcc - VF) / IF.
• Circuitería de Excitación:Como display de cátodo común, los cátodos suelen conectarse a tierra o conmutarse a tierra por un CI controlador (como un decodificador/conductor de 7 segmentos o un pin GPIO de microcontrolador configurado como sumidero). Los ánodos se excitan a nivel alto a través de las resistencias limitadoras de corriente.
• Multiplexación:Para sistemas multidígito que usen displays similares, la multiplexación es una técnica común para controlar muchos segmentos con menos pines de E/S. Esto implica ciclar rápidamente la alimentación al cátodo común de cada dígito mientras se presentan los datos de segmento correspondientes en las líneas de ánodo compartidas. El bajo consumo de energía y la compatibilidad del LTS-3403LJG lo hacen adecuado para aplicaciones multiplexadas.
• Ángulo de Visión:La hoja de datos afirma un amplio ángulo de visión, lo cual debe verificarse en el dibujo mecánico o confirmarse para las necesidades específicas de la aplicación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTS-3403LJG son su uso detecnología AlInGaPy su específicaaltura de dígito de 0.8 pulgadas. En comparación con tecnologías más antiguas como LEDs estándar de GaP o GaAsP, AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en displays más brillantes a la misma corriente o brillo similar a menor potencia. La altura de 0.8 pulgadas (20.32mm) es un tamaño estándar que ofrece un buen equilibrio entre visibilidad y uso de espacio en placa. El diseño de cara gris/segmentos blancos mejora el contraste en comparación con paquetes totalmente negros o verdes. Su configuración de cátodo común es la más común y es ampliamente compatible con CI controladores y bibliotecas de microcontroladores.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es el propósito de tener múltiples pines de cátodo común (ej., pines 4, 6, 12, 17)?

R: Múltiples pines de cátodo ayudan a distribuir la corriente de retorno total de todos los segmentos encendidos, reduciendo la densidad de corriente en cualquier pin y traza de PCB individual. Esto mejora la fiabilidad y puede ayudar en la disipación de calor del chip LED. Están conectados internamente, por lo que eléctricamente son el mismo nodo.

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 5V?

R: No. Siempre debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada segmento. Conectar una fuente de 5V directamente al ánodo (con el cátodo a tierra) intentaría extraer una corriente muy grande, pudiendo destruir el segmento LED y dañar el pin del microcontrolador.

P: ¿Qué significa \"Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (IV-m) de 2:1\"?

R: Esto especifica la relación máxima permitida entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de un solo dispositivo cuando se mide bajo las mismas condiciones (IF=1mA). Una relación de 2:1 significa que el segmento más brillante no será más del doble de brillante que el más tenue, asegurando uniformidad en el dígito.

P: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente apropiada?

R: Use la Ley de Ohm: R = (Valimentación - VF) / IF. Por ejemplo, con una alimentación de 5V (Valimentación), un VF máximo de 2.6V, y una IF deseada de 10mA (0.01A): R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios. Una resistencia estándar de 220 o 270 Ohmios sería adecuada.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Considere diseñar un voltímetro digital simple que muestre 0-9.9V. El sistema usa un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) para medir el voltaje. El firmware del microcontrolador lee el ADC, convierte el valor a dos dígitos BCD (Decimal Codificado en Binario), y excita dos displays LTS-3403LJG en una configuración multiplexada. Un display muestra la decena (0-9) y el otro muestra la unidad y el punto decimal. Los cátodos comunes de cada display se conectan a pines separados del microcontrolador configurados como sumideros de drenaje abierto/salida baja. Los siete ánodos de segmento (A-G) y el ánodo del punto decimal derecho se conectan a otros pines del microcontrolador a través de resistencias limitadoras de corriente individuales de 220 ohmios, compartidas entre ambos displays. El firmware cambia rápidamente qué cátodo de display está conectado a tierra mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito específico. Este enfoque usa solo 8 pines para segmentos + 2 pines para control de dígito = 10 pines de E/S, en lugar de los 16+ pines requeridos para excitación estática. La tecnología AlInGaP asegura que la lectura sea brillante y clara incluso en entornos bien iluminados.

12. Introducción al Principio Técnico

El LTS-3403LJG se basa en latecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP). Este es un semiconductor compuesto III-V donde la energía de la banda prohibida--la diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción--puede ajustarse variando las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. Para la emisión verde, la banda prohibida se diseña para ser aproximadamente 2.2-2.3 electronvoltios (eV). Cuando se aplica una tensión directa que excede la tensión de encendido del diodo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (λ) del fotón emitido es inversamente proporcional a la energía de la banda prohibida (Eg), como se describe en la ecuación λ = hc/Eg (donde h es la constante de Planck y c es la velocidad de la luz). La composición específica resulta en fotones con una longitud de onda alrededor de 571-572 nm, que el ojo humano percibe como luz verde. El sustrato de GaAs no transparente absorbe parte de la luz emitida, pero el diseño y los materiales aún producen alta eficiencia y brillo.

13. Tendencias Tecnológicas

La evolución de los displays de siete segmentos refleja los avances en la tecnología LED. Los primeros displays usaban GaAsP o GaP, que tenían eficiencia y rango de color limitados. AlInGaP, introducido en los años 90, representó un gran salto, ofreciendo alta eficiencia y excelente saturación de color en el espectro rojo-naranja-amarillo-verde. Para el verde puro y azul, la tecnología de Nitruro de Indio y Galio (InGaN) se volvió dominante más tarde y ahora es estándar también para LEDs blancos. Las tendencias actuales en displays numéricos incluyen: un cambio haciapaquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD)para ensamblaje automatizado, aunque los tipos de orificio pasante como este siguen siendo populares para prototipos y ciertas industrias; la integración deCI controladores y controladoresdirectamente en el módulo de display (displays inteligentes); el uso dematrices de mayor densidadpara displays alfanuméricos y de matriz de puntos que reemplazan unidades simples de siete segmentos en muchas aplicaciones; y un enfoque continuo enaumentar la eficiencia (lúmenes por vatio)yreducir las tensiones de operaciónpara cumplir con regulaciones de ahorro de energía y demandas de duración de batería. Si bien existen tecnologías más nuevas, displays basados en AlInGaP como el LTS-3403LJG siguen siendo una solución rentable y altamente confiable para indicación numérica monocromática verde donde sus características de rendimiento específicas son óptimas.