Hoja de Datos del Display LED LTS-4301JG - Dígito de 0.4 Pulgadas - Verde AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4301JG es un módulo de visualización numérica compacto y de alto rendimiento para un solo dígito, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras, brillantes y fiables. Su función principal es representar visualmente los dígitos del 0 al 9 y algunos caracteres alfanuméricos limitados utilizando sus siete segmentos controlables individualmente y un punto decimal. El dispositivo está diseñado para integrarse en una amplia gama de equipos electrónicos donde el espacio es limitado pero la legibilidad es primordial.

El display utiliza tecnología semiconductora avanzada de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para sus elementos emisores de luz. Este sistema de materiales es reconocido por producir emisión de luz de alta eficiencia en el espectro rojo, naranja, ámbar y verde-amarillo. En este dispositivo específico, está sintonizado para producir un color verde distintivo. El uso de AlInGaP sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente contribuye al alto contraste del display, ya que el sustrato ayuda a prevenir la dispersión interna de la luz, haciendo que la "cara gris" apagada aparezca oscura y los "segmentos blancos" encendidos aparezcan brillantes y vívidos.

El mercado objetivo de este componente es amplio, abarcando paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, electrodomésticos, cuadros de mando automotrices (para displays secundarios), dispositivos médicos y terminales punto de venta. Su propuesta de valor clave radica en ofrecer un paquete de rendimiento visual superior—caracterizado por alto brillo, excelente contraste y amplios ángulos de visión—mientras mantiene la fiabilidad del estado sólido y un consumo de energía relativamente bajo en comparación con tecnologías de visualización más antiguas como los displays fluorescentes de vacío (VFD) o las bombillas incandescentes.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)se especifica con un valor típico de 850 µcd (microcandelas) a una corriente directa (I_F) de 1 mA. El mínimo es de 320 µcd, y no se especifica un máximo en la tabla, lo que indica una especificación orientada a un objetivo. Este parámetro define el brillo percibido de un segmento en condiciones de operación estándar. La medición se realiza utilizando un sensor y un filtro calibrados según la función de luminosidad fotópica CIE, que imita la sensibilidad espectral del ojo humano bajo condiciones de iluminación normales, asegurando que el valor reportado se correlacione directamente con la percepción visual.

Las características de color están definidas por parámetros de longitud de onda. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λ_p)es de 571 nm, que es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima. LaLongitud de Onda Dominante (λ_d)es de 572 nm; esta es la longitud de onda única de luz monocromática que más se aproxima al color percibido de la salida del LED. La proximidad de estos dos valores (571 nm vs. 572 nm) indica un color verde espectralmente puro con un desplazamiento mínimo entre el pico físico y el tono percibido. ElAncho Medio de Línea Espectral (Δλ)es de 15 nm, representando el ancho de banda sobre el cual la intensidad de la luz emitida es al menos la mitad de su valor pico. Un ancho medio más estrecho generalmente indica un color más saturado y puro.

Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m)se especifica como máximo 2:1. Este es un parámetro crítico para la uniformidad del display, asegurando que la diferencia de brillo entre el segmento más tenue y el más brillante dentro de un solo dígito no exceda un factor de dos cuando se accionan en condiciones idénticas. Esta relación es vital para lograr un carácter numérico consistente y de apariencia profesional.

2.2 Características Eléctricas

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de operación para un uso confiable. LaTensión Directa por Segmento (V_F)tiene un valor típico de 2.6V y un máximo de 2.6V a I_F=20 mA. El mínimo se indica como 2.05V. Esta tensión directa es característica de la tecnología AlInGaP y es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente, típicamente resistencias, para cada segmento.

LaCorriente Inversa por Segmento (I_R)es un máximo de 100 µA a una Tensión Inversa (V_R) de 5V. Este parámetro indica el nivel de corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente, que generalmente es muy bajo para dispositivos de estado sólido.

LosValores Máximos Absolutos
- establecen los límites estrictos para la supervivencia del dispositivo. Las clasificaciones clave incluyen:Corriente Directa Continua por Segmento:
- 25 mA (degradada linealmente desde 25°C).Corriente Directa Pico por Segmento:
- 60 mA (permitida en condiciones pulsadas: ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms).Disipación de Potencia por Segmento:
- 70 mW.Tensión Inversa por Segmento:
5 V.

Operar o exceder estos límites conlleva el riesgo de dañar permanentemente los chips LED.

2.3 Características Térmicas y AmbientalesEl dispositivo está clasificado para unRango de Temperatura de Operaciónde -35°C a +85°C. Este amplio rango lo hace adecuado para aplicaciones en entornos hostiles, desde condiciones exteriores de congelación hasta entornos industriales calurosos. ElRango de Temperatura de Almacenamiento

es idéntico (-35°C a +85°C).Un parámetro crítico de montaje es la especificación deTemperatura de Soldadura

: el dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una referencia estándar para procesos de soldadura por ola o de reflujo, guiando a los fabricantes en la configuración del perfil térmico para evitar dañar el encapsulado plástico o las conexiones internas de alambre.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)La hoja de datos indica explícitamente que el dispositivo estáCategorizado por Intensidad Luminosa

. Esto significa que el fabricante emplea un proceso de clasificación o "binning". En la fabricación de LEDs, existen variaciones naturales en la salida debido a ligeras diferencias en el crecimiento epitaxial y el procesamiento del chip. Para garantizar la consistencia a los clientes, los LEDs se prueban después de la producción y se clasifican en diferentes "bins" según parámetros clave.

Para el LTS-4301JG, el criterio principal de clasificación es la intensidad luminosa a una corriente de prueba fija (probablemente 1 mA o 20 mA). Los dispositivos se agrupan de modo que todas las unidades dentro de un pedido o lote específico tengan intensidades luminosas dentro de un rango definido (por ejemplo, el rango de 320-850 µcd mencionado en las especificaciones puede representar un bin estándar, o podrían existir sub-bins más estrechos). Esto permite a los diseñadores seleccionar displays con un brillo mínimo garantizado, asegurando una apariencia uniforme en todos los dígitos de una instalación multidígito. Aunque no se detalla en esta breve hoja de datos, otros parámetros comunes de clasificación para LEDs de color pueden incluir la longitud de onda dominante (para garantizar la consistencia del color) y la tensión directa.

4. Análisis de Curvas de RendimientoLa hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas

. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el fragmento de texto, las curvas estándar para un dispositivo de este tipo suelen incluir:Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):

Este gráfico mostraría cómo aumenta la salida de luz con la corriente de accionamiento. Para los LEDs, esta relación es generalmente lineal en un rango significativo, pero se satura a corrientes muy altas debido a efectos térmicos y a la caída de eficiencia. La curva permite a los diseñadores elegir una corriente de operación que proporcione el brillo deseado sin sobrecargar excesivamente el dispositivo o reducir su vida útil.Tensión Directa vs. Corriente Directa:

Esta curva muestra la relación exponencial típica de un diodo. Es esencial para determinar los requisitos de la fuente de alimentación y para calcular la caída de tensión necesaria en una resistencia limitadora de corriente en serie.Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:

La salida de luz de un LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva cuantifica esa degradación, mostrando el porcentaje de salida de luz que permanece a temperaturas elevadas (por ejemplo, a 85°C). Esto es crítico para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura para asegurar que el display permanezca suficientemente brillante.Curva de Distribución Espectral:

Este sería un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando la curva en forma de campana centrada alrededor de 571-572 nm con un ancho medio de 15 nm. Confirma visualmente la pureza del color de la luz emitida.

5. Información Mecánica y de EmpaquetadoEl LTS-4301JG viene en un encapsulado LED estándar de siete segmentos para un solo dígito. Se hace referencia alDibujo de Dimensiones del Empaquetado

, con todas las dimensiones proporcionadas en milímetros y tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. La huella física y la disposición de segmentos siguen patrones estándar de la industria para facilitar el reemplazo y el diseño de PCB.LaConexión de Pinesestá claramente definida para la configuración de 10 pines. Es un diseño deCátodo Común

, lo que significa que los cátodos (terminales negativos) de todos los segmentos y el punto decimal están conectados internamente y salen a dos pines comunes (Pin 3 y Pin 8). Cada ánodo de segmento (terminal positivo) tiene su propio pin dedicado (Pines 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). El Pin 6 es específicamente para el ánodo del Punto Decimal (D.P.). Esta configuración de cátodo común es ampliamente utilizada y simplifica el circuito de accionamiento, especialmente cuando se utilizan técnicas de multiplexación con puertos de E/S de microcontroladores.ElDiagrama de Circuito Interno

representa visualmente esta configuración eléctrica, mostrando los ocho LEDs individuales (segmentos A-G más DP) con sus ánodos separados y sus cátodos unidos a los pines comunes.

6. Directrices de Soldadura y MontajeComo se mencionó en las características térmicas, la directriz clave es el límite de temperatura de soldadura:260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (1.6mm) por debajo del plano de asiento

. Este es un parámetro crítico para los ingenieros de procesos que configuran hornos de soldadura por reflujo o máquinas de soldadura por ola. El perfil térmico debe diseñarse de modo que la temperatura en las patillas del dispositivo no exceda este límite durante más tiempo del especificado para evitar grietas en el encapsulado, delaminación o daños en la unión interna del chip y las conexiones de alambre.

Deben observarse las precauciones estándar contra ESD (Descarga Electroestática) durante el manejo y montaje, ya que los chips LED son sensibles a la electricidad estática. Se recomienda almacenar y manipular los dispositivos en empaques antiestáticos y utilizar estaciones de trabajo conectadas a tierra.

Para la limpieza después de la soldadura, deben utilizarse procesos estándar compatibles con el material plástico del dispositivo (probablemente epoxi o similar). El alcohol isopropílico o limpiadores electrónicos dedicados son típicamente seguros, pero debe verificarse la compatibilidad si se utilizan disolventes agresivos.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos_{El método de accionamiento más común para un display de cátodo común como el LTS-4301JG es utilizar un microcontrolador. Cada pin de ánodo de segmento se conecta a un pin de salida del microcontrolador a través de una resistencia limitadora de corriente. El valor de esta resistencia (R}limit_{) se calcula usando la Ley de Ohm: R}limit_{= (V}alimentación_F- V_F) / I_F. Para una alimentación de 5V, una V_Fde 2.6V, y una I

deseada de 10 mA, la resistencia sería (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ohmios. Los dos pines de cátodo común se conectan juntos y luego a un pin del microcontrolador configurado como una salida establecida en un nivel lógico BAJO (0V) para habilitar el display. Para accionar múltiples dígitos, se utiliza multiplexación: las líneas de segmentos de todos los dígitos se conectan en paralelo, y el cátodo común de cada dígito se controla individualmente, encendiendo solo un dígito a la vez en sucesión rápida. Esto ahorra una cantidad significativa de pines de E/S.

Para accionamiento de corriente constante o aplicaciones de mayor rendimiento, se pueden utilizar circuitos integrados de accionamiento de LED dedicados (como el MAX7219 o TM1637). Estos chips manejan la multiplexación, la regulación de corriente y, a veces, incluso la decodificación de dígitos internamente, simplificando enormemente el diseño de software y hardware.

7.2 Consideraciones de DiseñoLimitación de Corriente:

Nunca conecte un LED directamente a una fuente de voltaje sin un mecanismo limitador de corriente (resistencia o controlador de corriente constante). La tensión directa no es un umbral fijo, sino una característica del flujo de corriente; sin limitación, la corriente aumentará de manera destructiva.Control de Brillo:

El brillo se puede controlar de dos formas principales: 1) Ajustando la corriente directa (a través del valor de la resistencia limitadora en un esquema de accionamiento por voltaje). 2) Utilizando Modulación por Ancho de Pulso (PWM) en las líneas de segmentos o cátodo común. El PWM es más eficiente y proporciona un rango de atenuación más amplio y lineal.Ángulo de Visión:

La hoja de datos afirma un "Amplio Ángulo de Visión". Para una legibilidad óptima, el display debe montarse de modo que la dirección de visión principal sea aproximadamente perpendicular a la cara del display. El amplio ángulo proporciona flexibilidad para la visualización fuera del eje.Disipación de Calor:

Aunque la disipación de potencia por segmento es baja (70 mW máx.), en una aplicación multiplexada donde múltiples segmentos están encendidos simultáneamente, la potencia total en el encapsulado puede sumarse. Asegure una ventilación adecuada si el display está encerrado, especialmente en entornos de alta temperatura ambiente.

8. Comparación Técnica y Ventajas
- En comparación con tecnologías de siete segmentos más antiguas, el LTS-4301JG ofrece ventajas distintivas:vs. Displays Incandescentes/Con Lámparas:
- Consumo de energía mucho menor, vida útil mucho más larga (decenas de miles de horas vs. cientos/miles), mayor resistencia a golpes y vibraciones, y operación más fría.vs. Displays Fluorescentes de Vacío (VFDs):
- Menor tensión de operación (2-5V vs. decenas de voltios para VFDs), electrónica de accionamiento más simple, sin necesidad de una fuente de alimentación para el filamento y, típicamente, mejor rendimiento en entornos de alta humedad. Los VFDs pueden ofrecer ángulos de visión más amplios y un color diferente (a menudo azul-verde), pero los LEDs son generalmente más robustos.vs. Pantallas de Cristal Líquido (LCDs):

Los LEDs son emisivos y, por lo tanto, autoluminiscentes, proporcionando una excelente visibilidad en condiciones de poca luz y sin luz sin necesidad de retroiluminación. Tienen un tiempo de respuesta mucho más rápido y un rango de temperatura de operación más amplio. Los LCDs, sin embargo, consumen significativamente menos energía en modos de visualización estática y pueden mostrar gráficos más complejos.El uso de la tecnologíaAlInGaP

específicamente, en comparación con los LEDs verdes de GaP (Fosfuro de Galio) más antiguos, proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en displays más brillantes para la misma corriente de entrada, o el mismo brillo con menor potencia. El color también es más saturado y visualmente atractivo.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)
P: ¿Cuál es el propósito de tener dos pines de cátodo común (Pin 3 y Pin 8)?

R: Esto es principalmente por simetría mecánica y eléctrica en el encapsulado de doble línea. Ayuda a equilibrar la distribución de corriente si se encienden múltiples segmentos simultáneamente y proporciona flexibilidad en el enrutamiento de la PCB. Internamente, estos dos pines están conectados, por lo que puede usar uno solo o ambos unidos.
P: ¿Puedo accionar este display con un sistema de microcontrolador de 3.3V?_{R: Sí, pero debe recalcular la resistencia limitadora de corriente. Con una V}alimentación_Fde 3.3V y una V

de 2.6V, la tensión a través de la resistencia es solo de 0.7V. Para una corriente de 10 mA, necesitaría una resistencia de 70 Ohmios (0.7V / 0.01A). Asegúrese de que el pin de salida del microcontrolador pueda suministrar/absorber la corriente requerida.
P: La intensidad luminosa se da en µcd. ¿Qué tan brillante es eso en la práctica?

R: 850 µcd (0.85 mcd) es un brillo estándar para un LED indicador pequeño. Para un display de siete segmentos visto en interiores bajo luz ambiente normal, esto proporciona caracteres claros y fácilmente legibles. Para aplicaciones legibles a la luz del sol, se requeriría un brillo mucho mayor (decenas de mcd por segmento).
P: ¿Qué significa "Rt. Hand Decimal" en la descripción?

R: Indica que el punto decimal está posicionado en el lado derecho del dígito, que es la ubicación estándar y más común para displays numéricos.

10. Principios de Funcionamiento_FEl principio de funcionamiento fundamental se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. El chip de AlInGaP consiste en capas de materiales semiconductores tipo p y tipo n. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de barrera de la unión (aproximadamente la V

), los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, una porción significativa de estas recombinaciones libera energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica (color) de la luz emitida está determinada por la energía de la banda prohibida del material semiconductor, que se diseña durante el proceso de crecimiento del cristal ajustando las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo.

El formato de siete segmentos es una forma simple y eficiente de representar dígitos numéricos utilizando un número mínimo de elementos controlados independientemente (siete segmentos más un punto decimal). Iluminando combinaciones específicas de estos segmentos, se pueden formar los diez dígitos decimales (0-9) y algunas letras (como A, C, E, F, H, L, P, etc.).

11. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays LED discretos de siete segmentos como el LTS-4301JG siguen siendo muy relevantes para lecturas numéricas dedicadas debido a su simplicidad, robustez y rentabilidad, las tendencias más amplias de la tecnología de visualización están impactando su espacio de aplicación.Integración:

Existe una tendencia hacia módulos de visualización integrados que incluyen los dígitos LED, el CI controlador y, a veces, un microcontrolador en un solo paquete, comunicándose a través de interfaces seriales (I2C, SPI). Esto reduce el número de componentes y la complejidad del diseño para el usuario final.Evolución de Materiales:

La tecnología AlInGaP es madura y excelente para colores rojo-ámbar-amarillo-verde. Para verde puro y azul-verde, la tecnología de Nitruro de Galio e Indio (InGaN) a menudo ofrece mayor eficiencia. Los futuros displays pueden utilizar LEDs avanzados convertidos por fósforo o matrices de micro-LED para un rendimiento aún mejor.Cambio de Aplicación: