Hoja de Datos del Display LED LTS-315AJD - Altura de Dígito 0.3 Pulgadas - Color Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-315AJD es un display compacto y de alto rendimiento de siete segmentos y un solo dígito, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Su función principal es proporcionar un carácter numérico altamente legible y brillante en un factor de forma reducido. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de tecnología semiconductor avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Galio, Indio y Aluminio) para los chips LED, que ofrece una eficiencia y pureza de color superiores en comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs estándar de GaAsP. Esto lo hace especialmente adecuado para instrumentos portátiles, electrónica de consumo, paneles de control industrial y equipos de prueba donde el consumo de energía, la legibilidad y la fiabilidad son críticos. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, asegurando niveles de brillo consistentes entre lotes de producción.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico se define mediante varios parámetros clave medidos a una temperatura ambiente estándar de 25°C. LaIntensidad Luminosa Promedio (Iv)tiene un valor típico de 600 µcd a una corriente directa (IF) de 1mA, con un rango especificado desde 200 µcd (mín.) hacia arriba. Este parámetro indica el brillo percibido de los segmentos encendidos. La luz emitida se caracteriza como rojo hiperintenso. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es típicamente de 650 nm, mientras que laLongitud de Onda Dominante (λd)se especifica en 639 nm a IF=20mA. La diferencia entre la longitud de onda pico y la dominante está relacionada con la forma del espectro de emisión. LaAnchura Media del Espectro (Δλ)es de 20 nm, lo que indica una banda relativamente estrecha de luz emitida, lo que contribuye al color rojo saturado. La intensidad luminosa se mide utilizando un sensor y un filtro que aproximan la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, asegurando que los valores se correlacionen con la visión humana.

2.2 Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos definen las condiciones de operación y los límites. LaTensión Directa por Segmento (VF)oscila entre 2.1V y 2.6V a una corriente de prueba de 20mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando conduce. LaCorriente Inversa por Segmento (IR)es un máximo de 100 µA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V, indicando la fuga del dispositivo en estado apagado. Se especifica unaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (Iv-m)de 2:1, lo que significa que el brillo del segmento más tenue en relación con el más brillante en un solo dispositivo no excederá esta relación a IF=1mA, asegurando una apariencia uniforme.

2.3 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. LaCorriente Directa Continua por Segmentoes de 25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente a 0.33 mA/°C a medida que aumenta la temperatura. LaCorriente Directa Pico por Segmentoes de 90 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). LaDisipación de Potencia por Segmentono debe exceder los 70 mW. La máximaTensión Inversaes de 5V. El dispositivo puede operar y almacenarse dentro de unRango de Temperaturade -35°C a +85°C. La temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C durante un máximo de 3 segundos a una distancia de 1.6mm por debajo del plano de asiento durante el montaje.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de clasificación o "binning" basado en la salida de luz medida. Aunque los códigos de clasificación específicos no se detallan en este documento, la práctica típica consiste en probar cada unidad con una corriente estándar (por ejemplo, 1mA o 20mA) y agruparlas en lotes con rangos definidos de intensidad luminosa mínima y máxima. Esto garantiza que los clientes reciban displays con niveles de brillo consistentes para una corriente de excitación dada, lo cual es crucial para displays multi-dígito o productos donde se usan múltiples unidades en paralelo. Los diseñadores deben consultar al fabricante para conocer la estructura de clasificación específica y los grados de intensidad disponibles.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas", las cuales son esenciales para un diseño detallado. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el extracto de texto, las curvas típicas para tales dispositivos incluirían:Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V): Muestra la relación no lineal, ayudando a determinar la resistencia en serie requerida para una tensión de alimentación dada.Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-Iv): Indica cómo aumenta el brillo con la corriente, mostrando a menudo una relación casi lineal dentro del rango de operación antes de que la eficiencia caiga a corrientes muy altas.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es crítico para aplicaciones de alta temperatura o alta corriente.Distribución Espectral: Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, confirmando los valores de longitud de onda pico y dominante y la forma del espectro de emisión.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El LTS-315AJD presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad. El encapsulado es un paquete dual en línea (DIP) estándar de 14 pines. Laaltura del dígitoes de 0.3 pulgadas (7.62 mm). Se hace referencia a un dibujo detallado con dimensiones en la hoja de datos (PÁGINA 2 de 5), con todas las dimensiones proporcionadas en milímetros y tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Este dibujo es crítico para el diseño de la huella en el PCB, asegurando un ajuste y alineación adecuados del display en la placa de circuito.

6. Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración decátodo común. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Ánodo F, Pin 2: Ánodo G, Pin 3: Sin Pin, Pin 4: Cátodo Común, Pin 5: Sin Pin, Pin 6: Ánodo E, Pin 7: Ánodo D, Pin 8: Ánodo C, Pin 9: Ánodo RDP (Punto Decimal Derecho), Pin 10: Sin Pin, Pin 11: Sin Pin, Pin 12: Cátodo Común, Pin 13: Ánodo B, Pin 14: Ánodo A. Los pines 4 y 12 están conectados internamente como el cátodo común. El diagrama del circuito interno muestra cada LED de segmento (A-G y DP) con su ánodo conectado al pin respectivo y todos los cátodos unidos a los pines de cátodo común. Esta configuración simplifica el multiplexado al excitar múltiples dígitos.

7. Directrices de Soldadura y Montaje

Cumplir con el perfil de soldadura especificado es crucial para prevenir daños térmicos. La máximatemperatura de soldadurapermitida es de 260°C, y el componente no debe estar sometido a esta temperatura durante más de 3 segundos. El punto de medición es a 1.6mm por debajo del plano de asiento (típicamente la superficie del PCB). Esto se alinea con los perfiles estándar de soldadura por reflujo sin plomo. Se recomienda seguir las directrices estándar IPC para la limpieza y manipulación de dispositivos sensibles a la humedad, aunque la hoja de datos no especifica un nivel de sensibilidad a la humedad (MSL). Siempre se deben observar las precauciones adecuadas contra descargas electrostáticas (ESD) al manipular componentes LED.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier dispositivo que requiera un solo dígito numérico altamente visible. Las aplicaciones comunes incluyen: medidores de panel para voltaje, corriente o temperatura; relojes y temporizadores digitales; marcadores; lecturas de instrumentación en electrodomésticos (por ejemplo, hornos microondas, cafeteras); indicadores de estado en equipos industriales; y dispositivos electrónicos portátiles.

8.2 Consideraciones de Diseño

Limitación de Corriente:Se debe usar una resistencia en serie con cada ánodo de segmento (o en la ruta del cátodo común) para limitar la corriente directa a un valor seguro, típicamente entre 5mA y 20mA dependiendo del brillo requerido y del presupuesto de potencia. El valor de la resistencia se calcula usando R = (Vcc - Vf) / If, donde Vcc es la tensión de alimentación, Vf es la tensión directa del segmento (usar el valor máximo para fiabilidad) e If es la corriente directa deseada.Multiplexado:Para displays multi-dígito, se utiliza un esquema de multiplexado donde los dígitos se iluminan uno a la vez rápidamente. El diseño de cátodo común del LTS-315AJD es muy adecuado para esto. La especificación de corriente pico permite corrientes pulsadas más altas durante el multiplexado para lograr un brillo percibido mayor.Ángulo de Visión:La hoja de datos menciona un amplio ángulo de visión, el cual debe considerarse para la colocación mecánica del display en relación con el usuario.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave del LTS-315AJD es su uso deAlInGaP sobre un sustrato de GaAs no transparente. En comparación con los LEDs rojos tradicionales de GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), la tecnología AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que significa más salida de luz para la misma potencia eléctrica de entrada. Esto resulta en las características de "alto brillo" y "bajo consumo" listadas. El color rojo hiperintenso (longitud de onda dominante ~639nm) también es más saturado y visualmente distintivo que los LEDs rojos estándar. El diseño de cara gris/segmentos blancos mejora el contraste, contribuyendo a una "apariencia de carácter excelente". La categorización por intensidad luminosa proporciona un nivel adicional de control de calidad no siempre presente en displays básicos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar para excitar un segmento con una alimentación de 5V?

R: Usando el Vf máximo de 2.6V y un If objetivo de 15mA: R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 160 ohmios. Una resistencia estándar de 150 o 180 ohmios sería adecuada. Siempre verifique el brillo a la corriente elegida.

P: ¿Puedo conectar los dos pines de cátodo común juntos en el PCB?

R: Sí, los pines 4 y 12 están conectados internamente. Se recomienda conectarlos ambos en el PCB para reducir la resistencia y mejorar la distribución de corriente, especialmente cuando se excitan todos los segmentos simultáneamente.

P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La longitud de onda dominante es la longitud de onda única de luz monocromática que parecería tener el mismo color que la salida del LED para el ojo humano. La longitud de onda dominante es más relevante para la especificación del color.

P: ¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento?

R: A medida que aumenta la temperatura, la tensión directa (Vf) típicamente disminuye ligeramente, mientras que la intensidad luminosa disminuye de manera más significativa. La especificación de corriente continua también se reduce por encima de los 25°C. Diseñe para la temperatura máxima de operación esperada.

11. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un voltímetro simple de un dígito que lea de 0 a 9. Los pines de E/S de un microcontrolador pueden usarse para excitar los ánodos de segmento (A-G) a través de resistencias limitadoras de corriente (por ejemplo, 180 ohmios para un sistema de 5V). El/los pin(es) de cátodo común se conectarían a un pin del microcontrolador configurado como salida de drenador abierto o a través de un transistor NPN para absorber la corriente combinada de los segmentos. El microcontrolador decodificaría el voltaje medido a un patrón de 7 segmentos y lo enviaría. El punto decimal (RDP) se puede usar opcionalmente. El bajo consumo lo hace adecuado para prototipos alimentados por batería. El alto contraste y brillo aseguran la legibilidad en diversas condiciones de iluminación.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El LTS-315AJD se basa en material semiconductor deAlInGaP (Fosfuro de Galio, Indio y Aluminio). Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n de este material, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, en la región del rojo hiperintenso. El uso de unsustrato de GaAs no transparenteayuda a absorber la luz dispersa, mejorando el contraste al prevenir la reflexión interna que podría hacer que los segmentos apagados parezcan débilmente iluminados. La luz se emite desde la superficie superior del chip, a través de una lente de epoxi que da forma al ángulo de visión.

13. Tendencias y Evolución de la Industria

Si bien los displays discretos de siete segmentos siguen siendo vitales para aplicaciones específicas, la tendencia más amplia en la tecnología de displays es hacia la integración y la miniaturización. Esto incluye la proliferación de displays OLED y LCD de matriz de puntos que ofrecen capacidades alfanuméricas y gráficas. Sin embargo, para aplicaciones que requieren extrema simplicidad, robustez, alto brillo a la luz del sol, amplio rango de temperatura y bajo costo, los displays LED de siete segmentos como el LTS-315AJD continúan siendo la opción óptima. Los avances en materiales LED, como el cambio de GaAsP a AlInGaP documentado aquí, mejoran constantemente su eficiencia y fiabilidad. Los desarrollos futuros pueden incluir materiales de aún mayor eficiencia y la integración directa de la electrónica de excitación en el encapsulado del display.