Hoja de Datos del Display LED LTS-3861JE - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Rojo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3861JE es un módulo de display de siete segmentos y un solo dígito de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Su componente principal es un material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), responsable de su característica emisión roja brillante. El dispositivo presenta una cara gris claro con marcas de segmento blancas, proporcionando un excelente contraste para una mejor legibilidad. Con una altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm), ofrece una solución de visualización compacta pero fácilmente legible, adecuada para una amplia gama de equipos electrónicos.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El display está diseñado para ser fiable y eficiente. Sus ventajas clave incluyen bajo consumo de energía, alta luminosidad y un amplio ángulo de visión, garantizando un rendimiento consistente desde diversas perspectivas. Utiliza tecnología LED de estado sólido, que ofrece una longevidad y resistencia a golpes superior en comparación con tecnologías de visualización más antiguas como las incandescentes o de fluorescencia al vacío. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente en aplicaciones de múltiples dígitos. Sus mercados principales incluyen paneles de control industrial, equipos de prueba y medida, electrodomésticos e instrumentación donde se requiere una indicación numérica clara y fiable.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

El rendimiento del LTS-3861JE está definido por un conjunto de parámetros eléctricos y ópticos medidos en condiciones estándar (Ta=25°C). Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para el funcionamiento normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un solo segmento iluminado.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA. Esta es la corriente pulsada máxima permitida, típicamente especificada bajo condiciones como un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms, utilizada para multiplexación o sobreexcitación breve.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a una tasa de 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede dañar la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos en condiciones normales de funcionamiento.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 320 μcd (mín) hasta 800 μcd (típ) a una corriente directa (I_F) de 1 mA. Esto mide el brillo percibido por el ojo humano.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):Típicamente 632 nm a I_F=20mA. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es mayor.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Típicamente 624 nm a I_F=20mA. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):Típicamente 20 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):Típicamente 2.6 V (máx 2.6V) a I_F=20mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):Máximo 100 μA a una tensión inversa (V_R) de 5V.
• Relación de Emparejamiento de Intensidad Luminosa (I_V-m):Máximo 2:1. Esto especifica la variación máxima de brillo permitida entre diferentes segmentos del mismo dispositivo a I_F=1mA, asegurando una apariencia uniforme.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LTS-3861JE emplea un sistema de categorización por intensidad luminosa. Esto significa que los dispositivos son probados y clasificados en lotes específicos (bins) según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (típicamente 1mA o 20mA). Esto permite a los diseñadores seleccionar displays con niveles de brillo consistentes, lo cual es crítico para displays de múltiples dígitos donde una iluminación desigual sería visualmente molesta. Aunque los códigos de lote específicos no se detallan en esta hoja de datos, esta práctica asegura que todos los segmentos dentro de un display y a través de múltiples displays en un sistema tengan un rendimiento muy similar.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas/ópticas. Estos gráficos son esenciales para entender el comportamiento del dispositivo más allá de los datos puntuales de las tablas.

4.1 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación entre la corriente que fluye a través del LED y la tensión a través del mismo. Es no lineal, exhibiendo una tensión umbral (alrededor de 2V para el rojo AlInGaP) por debajo de la cual fluye muy poca corriente. Por encima de este umbral, la corriente aumenta rápidamente con un pequeño aumento de tensión. Esta característica hace necesario el uso de una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante en serie con el LED para prevenir la fuga térmica y su destrucción.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo la salida de luz (en milicandelas o microcandelas) varía con la corriente de excitación. Generalmente, la intensidad luminosa aumenta con la corriente, pero la relación puede no ser perfectamente lineal, especialmente a corrientes más altas donde la eficiencia puede disminuir debido a efectos de calentamiento.

4.3 Dependencia de la Temperatura

Aunque no se grafica explícitamente aquí, la reducción de la corriente directa continua (0.28 mA/°C) indica una fuerte dependencia de la temperatura. La tensión directa del LED típicamente disminuye al aumentar la temperatura, mientras que la eficiencia luminosa también disminuye. Una gestión térmica adecuada en la aplicación es vital para mantener el rendimiento y la longevidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LTS-3861JE viene en un encapsulado estándar de 10 pines para un solo dígito. Todas las dimensiones críticas, como la altura total, anchura, tamaño de la ventana del dígito y espaciado de pines, se proporcionan en un dibujo detallado. Las tolerancias para estas dimensiones son típicamente ±0.25 mm (0.01 pulgada) a menos que se especifique lo contrario. Esta información es crucial para el diseño de la huella en la PCB y para asegurar un ajuste adecuado dentro de la carcasa del producto final.

5.2 Conexión de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de ánodo común. Esto significa que los ánodos (terminales positivos) de todos los segmentos LED están conectados internamente a pines comunes (Pin 1 y Pin 6). Los cátodos (terminales negativos) de cada segmento (A, B, C, D, E, F, G y el Punto Decimal DP) salen a pines individuales (Pines 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10). Para iluminar un segmento, el/los pin(es) de ánodo común deben conectarse a una fuente de tensión superior a la tensión directa del LED, y el pin de cátodo correspondiente debe conectarse a tierra (o a una tensión más baja) a través de una resistencia limitadora de corriente.

5.3 Diagrama de Circuito Interno

La hoja de datos incluye un diagrama de circuito interno que confirma visualmente la arquitectura de ánodo común. Muestra la interconexión de los diez pines con los ánodos y cátodos de los siete segmentos principales (A-G) y el punto decimal (DP). Este diagrama es una referencia invaluable para la resolución de problemas y la comprensión del diseño eléctrico.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El valor máximo absoluto para soldadura está claramente establecido: una temperatura máxima de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm por debajo del cuerpo del encapsulado. Esto es compatible con perfiles estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Es crítico adherirse a estos límites para prevenir daños a los chips LED internos, los alambres de unión (wire bonds) o el material plástico del encapsulado. Una exposición prolongada a alta temperatura puede causar amarillamiento de la lente, delaminación o un aumento de la tensión directa. Las condiciones de almacenamiento recomendadas están dentro del rango de temperatura especificado de -35°C a +105°C en un ambiente seco para prevenir la absorción de humedad.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El método de excitación más común para un display de ánodo común como el LTS-3861JE es la multiplexación, especialmente cuando se usan múltiples dígitos. Un microcontrolador activa secuencialmente el ánodo común de cada dígito mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito en las líneas de cátodo. Esto reduce significativamente el número de pines de E/S requeridos. Cada línea de cátodo debe tener una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor de la resistencia se calcula usando la fórmula: R = (V_suministro- V_F) / I_F, donde V_Fes la tensión directa del LED (ej., 2.6V) e I_Fes la corriente directa deseada (ej., 10-20 mA).

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente o un driver de corriente constante. Conectar el LED directamente a una fuente de tensión causará un flujo de corriente excesivo y una falla inmediata.
• Disipación de Calor:Aunque la disipación de potencia es baja por segmento, en aplicaciones multiplexadas con altas corrientes de pico, asegúrese de respetar la potencia promedio y la reducción por temperatura.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero considere la dirección principal de visión durante el diseño mecánico para maximizar el contraste y la legibilidad.
• Protección contra ESD:Los LEDs AlInGaP pueden ser sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Implemente precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.

8. Comparación Técnica

En comparación con tecnologías de LED rojo más antiguas como el Fosfuro de Arsénico de Galio (GaAsP), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en displays más brillantes a la misma corriente, o un brillo similar con menor potencia. También proporciona una mejor pureza de color (un rojo más saturado) y estabilidad frente a la temperatura y el tiempo. En comparación con displays de punto o matriz de puntos, el formato de siete segmentos está optimizado para la visualización numérica y de caracteres alfanuméricos limitados con una complejidad mínima del driver.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de los dos pines de ánodo común (Pin 1 y Pin 6)?

R: Están conectados internamente. Tener dos pines ayuda a distribuir la corriente total del ánodo (que puede ser la suma de las corrientes de múltiples segmentos encendidos) y mejora la estabilidad mecánica en la PCB.

P: ¿Puedo excitar este display con un microcontrolador de 3.3V sin un cambiador de nivel?

R: Posiblemente, pero debe verificar la tensión directa. Con una V_Ftípica de 2.6V, la caída de tensión en una resistencia limitadora sería de solo 0.7V (3.3V - 2.6V). Para una corriente de 10mA, esto requiere una resistencia muy pequeña (70 ohmios). Pequeñas variaciones en V_Fo en la tensión de suministro pueden causar grandes cambios en la corriente. Un suministro de 5V es más típico y proporciona un mejor margen para un control de corriente estable.

P: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" para mi diseño?

R: Significa que puede pedir dispositivos del mismo lote (bin) de intensidad para asegurar un brillo uniforme en todos los dígitos de su producto. Si la uniformidad no es crítica, puede recibir displays de un rango más amplio de lotes.

10. Caso de Uso Práctico

Caso: Diseño de un Display para Multímetro Digital:Un diseñador está creando un multímetro de 3.5 dígitos. Usaría cuatro displays LTS-3861JE (tres dígitos completos y uno para el dígito "medio", que típicamente solo muestra los segmentos '1' y posiblemente otros). El microcontrolador multiplexaría los displays. El alto brillo y contraste aseguran la legibilidad en diversas condiciones de iluminación. El bajo consumo de energía está alineado con el objetivo de maximizar la duración de la batería en un instrumento portátil. La categorización por intensidad luminosa es crítica aquí para evitar que un dígito aparezca notablemente más tenue o más brillante que los demás, lo que degradaría la apariencia profesional y la legibilidad del instrumento.

11. Principio de Funcionamiento

El LTS-3861JE se basa en el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. El material activo es AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de barrera de la unión, los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un semiconductor de banda prohibida directa como el AlInGaP, esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo aproximadamente a 624-632 nm. El sustrato de GaAs no transparente ayuda a reflejar la luz hacia arriba, mejorando la eficiencia general de extracción de luz desde la parte superior del dispositivo.

12. Tendencias Tecnológicas

La tecnología AlInGaP representa una solución madura y altamente eficiente para LEDs rojos, naranjas y amarillos. Las tendencias actuales en tecnología de visualización para tales indicadores incluyen un impulso continuo hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio) para permitir sistemas de menor potencia. También hay un desarrollo continuo en el encapsulado para permitir factores de forma aún más pequeños o diferentes características de visión. Aunque no es directamente aplicable a este display segmentado, la industria LED en general está viendo la integración de la electrónica del driver directamente con el chip LED (ej., en COB - Chip-on-Board o paquetes integrados IC-LED), lo que simplifica el diseño del sistema. Para displays de siete segmentos, la tecnología central AlInGaP sigue siendo la opción dominante para aplicaciones de alto brillo en rojo debido a su fiabilidad y rendimiento probados.