Hoja de Datos del Display LED LTS-4730AJD de 0.4 Pulgadas en Rojo Hiperintenso - Altura de Dígito 10.16mm - Tensión Directa 2.6V - Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4730AJD es un módulo de visualización compacto, de un dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Su función principal es representar visualmente los dígitos del 0 al 9 y algunas letras utilizando segmentos LED direccionables individualmente. El dispositivo está fabricado con tecnología de semiconductores de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), específicamente en color rojo hiperintenso, lo que ofrece ventajas distintivas en visibilidad y eficiencia para ciertas condiciones de iluminación en comparación con los LED rojos estándar.

El mercado principal para este componente incluye paneles de control industrial, instrumentación, equipos de prueba y medida, electrodomésticos y cualquier sistema embebido donde se necesite un indicador numérico simple, fiable y de bajo consumo. Su diseño prioriza la legibilidad y la longevidad en diversos entornos operativos.

1.1 Ventajas y Características Principales

La hoja de datos destaca varias características clave que definen la propuesta de valor del producto:

• Altura del Dígito:Cuenta con una altura de carácter de 0.4 pulgadas (10.16 mm), ofreciendo un buen equilibrio entre tamaño y legibilidad para aplicaciones montadas en panel.
• Calidad Óptica:Ofrece segmentos uniformes y continuos, excelente apariencia de los caracteres, alto brillo, alto contraste y un amplio ángulo de visión. Estos atributos garantizan que el número mostrado sea claro y legible desde diversas perspectivas.
• Eficiencia y Fiabilidad:Diseñado para bajo consumo y ofrece fiabilidad de estado sólido, lo que significa que no tiene partes móviles y es altamente resistente a golpes y vibraciones.
• Uniformidad:La intensidad luminosa está categorizada (binned), permitiendo a los diseñadores seleccionar componentes con niveles de brillo coincidentes para displays de múltiples dígitos, asegurando una apariencia uniforme.
• Estética:El dispositivo tiene una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste cuando los LED están apagados y proporciona una apariencia neutra y profesional.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo de los parámetros críticos definidos en la hoja de datos.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son condiciones de funcionamiento normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que cada segmento LED individual puede manejar de forma continua.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA, pero solo en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto es útil para multiplexado o sobreexcitación breve para aumentar el brillo.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente por encima de 25°C a una tasa de 0.33 mA/°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA. Esta reducción es crucial para la gestión térmica.
• 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 +85°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esta es una guía estándar para procesos de soldadura por ola o de reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (a T_A=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):200-650 µcd (microcandelas) a una corriente directa (I_F) de 1 mA. El amplio rango indica el proceso de binning; los diseñadores pueden especificar una intensidad mínima.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm (nanómetros). Esta es la longitud de onda a la que el LED emite la mayor potencia óptica, definiendo su color rojo hiperintenso.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Este parámetro describe la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Un valor de 20 nm es típico para LED rojos de AlInGaP.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, que puede diferir ligeramente de la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):2.1V (Mín), 2.6V (Típ) a I_F=20 mA. Esto es crítico para diseñar el circuito limitador de corriente. La caída de tensión en cada segmento debe tenerse en cuenta en el diseño de la fuente de alimentación.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA (Máx) a V_R=5V. Esta es la pequeña corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx). Esto especifica la relación máxima permitida entre los segmentos más brillantes y más tenues dentro de un solo dispositivo, asegurando uniformidad visual.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos establece explícitamente que los dispositivos están"categorizados por intensidad luminosa."Esto se refiere a un proceso de binning o clasificación posterior a la fabricación.

• Binning por Intensidad Luminosa:Debido a las variaciones naturales en el proceso de fabricación de semiconductores, los LED se prueban y clasifican en diferentes bins según su salida de luz medida a una corriente estándar (ej., 1mA). El LTS-4730AJD está disponible con una intensidad mínima de 200 µcd y típicamente hasta 650 µcd. Para aplicaciones que requieren brillo consistente en múltiples dígitos, es esencial especificar piezas del mismo bin de intensidad o de bins adyacentes.
• Binning por Longitud de Onda/Color:Aunque no se detalla explícitamente con múltiples códigos, la especificación de "Rojo Hiperintenso" y las longitudes de onda dominante/de pico dadas (639nm, 650nm) implican un punto de color estrictamente controlado. Para este producto, el binning principal parece centrarse en la intensidad luminosa.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas." Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, podemos inferir su contenido estándar e importancia.

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico mostraría cómo aumenta la salida de luz con la corriente directa. Típicamente es no lineal, con la eficiencia cayendo a corrientes muy altas debido al calentamiento. El punto de prueba de 20mA es una condición de operación común.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Esta curva muestra la relación entre tensión y corriente para la unión del LED. Es de naturaleza exponencial. La V_Fespecificada de 2.6V a 20mA es un punto en esta curva.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva es vital para entender el rendimiento en entornos de temperatura elevada y se alinea con la especificación de reducción de corriente.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico a 650nm y el ancho medio de 20nm, confirmando las características del color rojo hiperintenso.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones y Dibujo del Paquete

El dispositivo tiene una huella estándar de paquete DIP (Dual In-line Package) de orificio pasante. El dibujo dimensional proporciona todas las medidas críticas para el diseño del PCB (Placa de Circuito Impreso), incluyendo:

• Altura, ancho y profundidad totales.
• Espaciado de pines (ej., el espaciado estándar de fila de 0.1 pulgada / 2.54mm es típico).
• Posición y tamaño de la ventana del dígito.
• Plano de asiento y dimensiones de las patillas.
• Las tolerancias se especifican como ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario, lo cual es estándar para este tipo de componente.

5.2 Conexión de Pines y Diagrama de Circuito Interno

El display tiene una configuración de ánodo común. El diagrama de circuito interno muestra que los segmentos son LED individuales. La tabla de pinout es esencial para un cableado correcto:

• Pines de Ánodo Común:Los pines 1 y 3 están conectados juntos como el ánodo para los segmentos G, H y J (los segmentos verticales del lado derecho y el segmento horizontal central). El pin 14 es el ánodo para los segmentos B, C y el Punto Decimal (D.P.).
• Pines de Cátodo:Los pines 7 (H & J), 8 (G), 9 (D.P.), 10 (C) y 11 (B) son los cátodos para segmentos individuales o pares de segmentos. Para iluminar un segmento, su cátodo correspondiente debe conectarse a un voltaje más bajo (tierra) mientras que el ánodo común relevante se alimenta con un voltaje positivo a través de una resistencia limitadora de corriente.
• Pines Sin Conexión:Los pines 2, 4, 5, 6, 12 y 13 están marcados como "NO PIN" o "NO CONNECTION", lo que significa que están físicamente presentes para estabilidad mecánica pero no tienen función eléctrica.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz clave proporcionada es la especificación de temperatura de soldadura: un máximo de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esto es crítico para prevenir daños térmicos en los chips LED, la lente de epoxi y las conexiones internas.

• Proceso:Este parámetro es adecuado tanto para procesos de soldadura por ola como de reflujo, aunque se debe tener cuidado para asegurar que todo el perfil de montaje se mantenga dentro de los límites.
• Soldadura Manual:Si es necesaria la soldadura manual, se debe usar un soldador con control de temperatura y minimizar el tiempo de contacto con los pines.
• Almacenamiento:Aunque no se especifica, se deben observar las precauciones estándar contra ESD (Descarga Electroestática). Se recomienda almacenar los componentes en bolsas antiestáticas en un ambiente fresco y seco.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Conducir un display de siete segmentos de ánodo común como el LTS-4730AJD típicamente implica usar un microcontrolador o un CI controlador de display dedicado (ej., registro de desplazamiento 74HC595 con resistencias limitadoras, o un MAX7219). El circuito debe:

1. Proporcionar un voltaje positivo a los pines de ánodo común (1/3 y 14).
2. Surtir corriente a través de los pines de cátodo individuales hacia tierra mediante resistencias limitadoras. El valor de la resistencia se calcula usando la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Para una fuente de 5V y una I_Fobjetivo de 10mA con V_F=2.6V: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use resistencias limitadoras de corriente externas para cada segmento o línea de cátodo común. Confiar en el límite de corriente del pin del microcontrolador no es seguro ni fiable.
• Multiplexado:Para displays de múltiples dígitos, se utiliza una técnica de multiplexado donde los dígitos se iluminan uno a la vez rápidamente. La especificación de corriente de pico (90mA a 1/10 de ciclo) permite corrientes más altas breves para compensar el ciclo de trabajo reducido, manteniendo el brillo percibido.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero considere el gabinete final. La cara gris proporciona un buen contraste cuando está apagado.
• Gestión Térmica:Adherirse a la curva de reducción de corriente para entornos de alta temperatura. Asegurar una ventilación adecuada si se usan múltiples displays.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores principales del LTS-4730AJD son su uso detecnología AlInGaPyrojo hiperintenso color.

• vs. LED Rojos Estándar GaAsP/GaP:Los LED de AlInGaP generalmente ofrecen mayor eficiencia, mejor brillo y longitud de onda más estable con la temperatura y la corriente de conducción. El rojo hiperintenso (650nm) es más profundo y saturado que el rojo estándar (~630nm), lo que puede ser ventajoso para ciertos indicadores o en condiciones de alta luz ambiental.
• vs. Displays Más Grandes/Pequeños:El dígito de 0.4 pulgadas es un tamaño común, ofreciendo un buen compromiso. Dígitos más pequeños ahorran espacio pero son más difíciles de leer a distancia; dígitos más grandes son más visibles pero consumen más área de panel y potencia.
• vs. Displays de Baja Eficiencia:El "bajo consumo" y el alto brillo indican una buena eficacia luminosa, haciéndolo adecuado para dispositivos alimentados por batería o aplicaciones donde la generación de calor es una preocupación.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico (650nm) y la dominante (639nm)?
R: La longitud de onda de pico es el pico físico de la salida espectral. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda que el ojo humano percibe como el color, calculada a partir del espectro completo. Ambas se usan para especificar el color, siendo la dominante a menudo más relevante para aplicaciones visuales.

P: ¿Puedo conducir este display directamente desde un pin de microcontrolador de 5V?
R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada cátodo de segmento. Un pin de microcontrolador configurado como salida baja puede surtir la corriente, pero la resistencia es obligatoria para establecer la corriente correcta y proteger tanto al LED como al microcontrolador.

P: La corriente continua máxima es 25mA, pero la condición de prueba para V_Fes 20mA. ¿Cuál debo usar para el diseño?
R: 20mA es una condición de prueba estándar y un punto de operación común y fiable que proporciona buen brillo mientras se mantiene muy por debajo del máximo absoluto de 25mA, permitiendo un margen de seguridad. Puede diseñar para 10-20mA dependiendo de sus requisitos de brillo y potencia.

P: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" para mi pedido?
R: Significa que los LED se clasifican por brillo después de la producción. Al realizar un pedido, puede especificar un bin de intensidad luminosa mínima (ej., "400 µcd min") para asegurar que todos los displays en su proyecto tengan un brillo similar. Consulte al distribuidor o fabricante por los códigos de bin disponibles.

10. Ejemplo de Caso de Uso Práctico

Escenario: Diseñando una lectura simple de voltímetro digital.
Un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) mide un voltaje. El firmware convierte este valor a un número decimal. Para mostrarlo en el LTS-4730AJD, el microcontrolador haría:

1. Usar una tabla de búsqueda para determinar qué segmentos (a-g, dp) necesitan encenderse para cada dígito del 0 al 9.
2. Emplear una rutina de multiplexado si se usan múltiples dígitos. Para un solo dígito, simplemente pondría los pines de cátodo correctos a nivel bajo mientras mantiene los pines de ánodo común a nivel alto a través de un interruptor transistor, con resistencias limitadoras de corriente apropiadas en cada línea de cátodo.
3. El color rojo hiperintenso proporciona visibilidad clara. El bajo consumo es beneficioso si el medidor es portátil. El amplio ángulo de visión permite ver la lectura desde un lado.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTS-4730AJD está basado enmaterial semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)crecido sobre un sustrato no transparente de GaAs (Arseniuro de Galio). Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n de este material, los electrones y huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida. Para este dispositivo, la composición está ajustada para producir luz en la región "rojo hiperintenso" del espectro (~650nm). El sustrato no transparente ayuda a mejorar el contraste absorbiendo la luz dispersa. Cada segmento del dígito es un chip LED separado o una porción de un chip, cableado internamente a los pines correspondientes.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays de siete segmentos siguen siendo fundamentales, las tendencias en tecnología de indicadores incluyen:

• Integración:Movimiento hacia displays con CI controladores integrados (interfaz I2C, SPI) para simplificar el diseño del microcontrolador y reducir el número de componentes.
• Materiales:Desarrollo continuo en materiales LED como InGaN (para azul/verde/blanco) y AlInGaP mejorado para mayor eficiencia y gamas de color más amplias.
• Factores de Forma:Mayor adopción de paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) para montaje automatizado, aunque displays de orificio pasante como este siguen siendo populares para prototipos, reparaciones y ciertas aplicaciones industriales.
• Alternativas:Para información más compleja, los módulos OLED o TFT LCD se están volviendo más competitivos en costo, pero para lecturas numéricas simples, brillantes, de bajo consumo y altamente fiables, los displays LED de siete segmentos como el LTS-4730AJD continúan siendo una solución robusta y óptima.