Hoja de Datos del Display LED LTS-3861JG - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Verde (AlInGaP) - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-3861JG es un módulo de visualización alfanumérica compacto, de un solo dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren una indicación numérica clara, brillante y de bajo consumo energético. Su función principal es proporcionar una lectura digital altamente legible. La tecnología central utiliza material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips del diodo emisor de luz (LED). El AlInGaP es reconocido por su alta eficiencia y excelente rendimiento luminoso en el espectro de longitudes de onda del ámbar al verde. Este dispositivo específico emite una luz verde, ofreciendo un buen equilibrio entre visibilidad y comodidad visual. El display presenta una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, lo que mejora el contraste y la legibilidad cuando los segmentos están iluminados o apagados. Se clasifica en función de la intensidad luminosa, permitiendo un agrupamiento (binning) y una consistencia en el brillo entre lotes de producción. El dispositivo está construido en una configuración de ánodo común, simplificando el diseño de circuitos para aplicaciones de multiplexación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. La intensidad luminosa promedio (Iv) se especifica con un valor típico de 800 µcd a una corriente directa (IF) de 1 mA, con un mínimo de 320 µcd. Este parámetro define el brillo percibido. La longitud de onda dominante (λd) es de 572 nm, situando la emisión firmemente en la región verde del espectro visible. La longitud de onda de emisión pico (λp) es de 571 nm, y el ancho medio espectral (Δλ) es de 15 nm, lo que indica un color relativamente puro con una dispersión espectral mínima. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos se especifica con un máximo de 2:1, garantizando un brillo uniforme en todo el dígito para una apariencia consistente.

2.2 Características Eléctricas y Térmicas

Los parámetros eléctricos definen los límites de operación y los requisitos de potencia. Los valores máximos absolutos son críticos para una operación confiable: la disipación de potencia por segmento no debe exceder los 70 mW. La corriente directa continua por segmento está clasificada en 25 mA a 25°C, con un factor de reducción (derating) de 0.33 mA/°C para temperaturas ambiente superiores a 25°C. Se permite una corriente directa pico de 60 mA bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). La tensión directa (VF) por segmento tiene un valor típico de 2.6 V a IF=20 mA, con un máximo de 2.6 V. La tensión inversa nominal es de 5 V, y la corriente inversa (IR) es un máximo de 100 µA a VR=5V. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación y almacenamiento de -35°C a +85°C.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está "categorizado por intensidad luminosa". Esto implica un proceso de agrupamiento o clasificación posterior a la fabricación. Los LED naturalmente tienen variaciones en su salida debido a diferencias microscópicas en la epitaxia del semiconductor. Para garantizar consistencia para el usuario final, los fabricantes miden la intensidad luminosa de cada unidad y las clasifican en diferentes grupos o categorías basadas en rangos de intensidad predefinidos (por ejemplo, grupo de alto brillo, grupo estándar). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con niveles de brillo mínimo garantizados para su aplicación, evitando discrepancias de brillo notorias cuando se usan múltiples displays en paralelo. Aunque los códigos de grupo específicos no se detallan en este documento, esta práctica asegura un rendimiento predecible.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque el extracto de la hoja de datos proporcionado hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas", los gráficos específicos no están incluidos en el texto. Típicamente, dichas curvas para un display LED incluirían varios gráficos clave. La curva de Corriente Directa vs. Tensión Directa (I-V) muestra la relación no lineal, crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, mostrando a menudo una región de linealidad antes de la caída de eficiencia. La curva de Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente es vital para comprender la reducción de brillo a altas temperaturas, informando decisiones de gestión térmica. La curva de Distribución Espectral de Potencia confirmaría visualmente las longitudes de onda dominante y pico, mostrando la banda de emisión estrecha característica de los LED AlInGaP.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTS-3861JG se presenta con un dibujo detallado de las dimensiones del paquete (referenciado pero no detallado completamente en el texto). Las especificaciones mecánicas clave incluyen una altura de dígito de 0.3 pulgadas (7.62 mm). Las dimensiones generales del paquete, el espaciado de los pines y el plano de asiento se definen en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. La construcción física aloja los chips LED AlInGaP sobre un sustrato no transparente de Arseniuro de Galio (GaAs) dentro de un encapsulado plástico. La cara gris con segmentos blancos proporciona la apariencia cuando no está iluminado. La configuración de pines está claramente definida para el paquete de 10 pines.

6. Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 10 pines. Los pines 1 y 6 están conectados al ÁNODO COMÚN. Este diseño de doble ánodo ayuda en la distribución de corriente y puede facilitar el diseño del PCB. Los pines restantes son cátodos individuales para cada segmento: Pin 2 (Cátodo F), Pin 3 (Cátodo G), Pin 4 (Cátodo E), Pin 5 (Cátodo D), Pin 7 (Cátodo D.P. para el punto decimal), Pin 8 (Cátodo C), Pin 9 (Cátodo B) y Pin 10 (Cátodo A). El diagrama del circuito interno (referenciado) mostraría estos diez pines conectados a los ánodos y cátodos de los ocho LED (siete segmentos más un punto decimal) dispuestos en una matriz de ánodo común. Comprender este diseño es esencial para diseñar el circuito de excitación correcto, típicamente involucrando un microcontrolador con drivers de segmento o un CI driver de display dedicado.

7. Pautas de Soldadura y Montaje

Los valores máximos absolutos incluyen una especificación crítica de soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Esta es una restricción estándar del perfil de soldadura por reflujo. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de montaje del PCB, ya sea por ola o reflujo, cumpla con este límite para evitar daños a los chips LED internos, las conexiones por alambre (wire bonds) o el encapsulado plástico. La exposición prolongada a altas temperaturas puede causar amarillamiento del plástico, degradación del epoxi o fallo de las uniones semiconductoras. También se implica, aunque no se establece explícitamente, un manejo adecuado para evitar descargas electrostáticas (ESD), ya que los LED son generalmente sensibles a picos de tensión.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTS-3861JG es adecuado para una amplia gama de dispositivos de bajo consumo, portátiles y alimentados por red que requieren la visualización de un solo dígito numérico. Aplicaciones comunes incluyen: paneles de instrumentos (voltímetros, amperímetros, temporizadores), electrodomésticos (microondas, hornos, cafeteras), electrónica de consumo (equipos de audio, cargadores), controles industriales (visualizadores de consigna, unidades contadoras) y dispositivos médicos. Su bajo requisito de corriente lo hace ideal para equipos operados por baterías.

8.2 Consideraciones de Diseño

Al integrar este display, se deben considerar varios factores.Limitación de Corriente:Se requieren resistencias limitadoras de corriente externas para cada cátodo de segmento (o un driver de corriente constante) para establecer la corriente directa a un valor seguro (por ejemplo, 10-20 mA para brillo completo, 1-5 mA para menor potencia). El valor de la resistencia se calcula usando R = (Tensión de Alimentación - VF) / IF.Multiplexación:Para sistemas de múltiples dígitos, este display de ánodo común se multiplexa fácilmente. Un microcontrolador habilitaría secuencialmente el ánodo común de cada dígito a través de un interruptor transistor, mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito a las líneas de cátodo común.Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero considere la orientación final de montaje.Gestión Térmica:Aunque es de baja potencia, asegúrese de que la temperatura ambiente se mantenga dentro de las especificaciones, especialmente si está encerrado.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Las ventajas diferenciadoras clave del LTS-3861JG provienen de su tecnología AlInGaP en comparación con tecnologías más antiguas como los LED verdes estándar de GaP (Fosfuro de Galio). El AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en un mayor brillo para la misma corriente de excitación, o un brillo equivalente a menor corriente, extendiendo la vida útil de la batería. La pureza del color (ancho espectral estrecho) también es superior. En comparación con displays de dígitos más grandes, el tamaño de 0.3 pulgadas ofrece una huella compacta. El diseño de ánodo común es más común y a menudo más fácil de conectar con puertos estándar de microcontrolador configurados como sumideros de corriente. La categorización por intensidad luminosa proporciona una ventaja sobre las piezas no agrupadas al garantizar la consistencia del brillo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar para una fuente de 5V y 10 mA por segmento?

R: Usando el VF típico de 2.6V: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Una resistencia estándar de 220 Ohmios o 270 Ohmios sería adecuada.

P: ¿Puedo excitarlo directamente desde un pin de un microcontrolador?

R: No se recomienda suministrar/absorber la corriente completa del segmento (hasta 25 mA) directamente desde la mayoría de los pines de un MCU, que a menudo están limitados a 20 mA como máximo absoluto por pin y menos para operación continua. Utilice un transistor o un CI driver dedicado (por ejemplo, un registro de desplazamiento 74HC595 con resistencias limitadoras, o un driver LED de corriente constante).

P: ¿Por qué hay dos pines de ánodo común (1 y 6)?

R: Esto ayuda en el diseño del PCB al proporcionar dos puntos de conexión para el ánodo común, permitiendo una mejor distribución de potencia y un enrutamiento más fácil de las pistas, especialmente cuando el display se coloca sobre otros componentes.

P: ¿Cómo afecta la temperatura al brillo?

R: La intensidad luminosa del LED típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. La reducción de la corriente continua (0.33 mA/°C por encima de 25°C) es un indicador. Para un control preciso del brillo en función de la temperatura, puede ser necesaria retroalimentación o compensación.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un temporizador digital simple usando un microcontrolador. El LTS-3861JG mostraría el dígito de los segundos (0-9). Los puertos de E/S del MCU se configurarían: un pin para controlar un transistor PNP que conmuta el ánodo común a Vcc, y otros 7 pines (cada uno con una resistencia en serie de 220 ohmios) conectados a los cátodos A-G. El firmware contendría una tabla de búsqueda que convierte los números 0-9 al patrón de 7 segmentos correspondiente (por ejemplo, '0' = 0b00111111). Habilitaría el ánodo, enviaría el patrón, esperaría el intervalo de multiplexación y luego deshabilitaría el ánodo. Este enfoque minimiza el uso de pines. El bajo consumo permite que el temporizador funcione durante períodos prolongados con una batería pequeña. El alto contraste y el amplio ángulo de visión aseguran que la hora sea legible desde varias posiciones.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTS-3861JG se basa en tecnología de iluminación de estado sólido. Cada segmento contiene uno o más chips LED AlInGaP. Un LED es un diodo semiconductor. Cuando está polarizado en directa (tensión positiva en el ánodo respecto al cátodo), 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 el AlInGaP, esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz) con una longitud de onda determinada por la energía de banda prohibida del material semiconductor. La composición específica de la aleación de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo está diseñada para producir luz verde alrededor de 572 nm. El sustrato no transparente de GaAs absorbe cualquier luz emitida hacia abajo, mejorando el contraste. La luz luego se moldea y emite a través de la lente epoxi del encapsulado, formando la forma reconocible del segmento.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien el AlInGaP fue un avance significativo para los LED rojos, naranjas, ámbar y verdes, el panorama para los emisores verdes ha evolucionado. Para luz verde de muy alta eficiencia, los LED basados en Nitruro de Indio y Galio (InGaN) son ahora dominantes, especialmente en el espectro del verde puro al azul. Sin embargo, el AlInGaP sigue siendo altamente competitivo en la región ámbar-verde debido a su excelente rendimiento y estabilidad. La tendencia en displays es hacia mayor densidad, capacidad a todo color e integración. Los displays de siete segmentos de un solo dígito como el LTS-3861JG representan una solución madura y rentable para aplicaciones donde solo se requiere información numérica. Sus ventajas son la simplicidad, robustez, bajo costo y extrema facilidad de interfaz en comparación con módulos más complejos de matriz de puntos o OLED/LCD gráficos. Siguen siendo ampliamente utilizados en aplicaciones donde estos atributos son primordiales sobre la capacidad gráfica.