Hoja de Datos del Display LED LTS-6775JD - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-6775JD es un módulo de visualización de siete segmentos y un solo dígito de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Su función principal es representar visualmente los dígitos del 0 al 9, junto con un punto decimal, utilizando segmentos LED individuales. El dispositivo está diseñado para ofrecer fiabilidad y claridad en diversos instrumentos electrónicos y dispositivos de consumo.

El display utiliza tecnología semiconductora avanzada de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para sus elementos emisores de luz. Este sistema de materiales se elige específicamente para producir emisión de luz roja e hiperroja de alta eficiencia. Los chips se fabrican sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente, lo que ayuda a mejorar el contraste al minimizar la dispersión y reflexión interna de la luz. La presentación visual cuenta con una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, proporcionando un excelente fondo para la luz roja emitida, mejorando así la legibilidad general y el atractivo estético.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El LTS-6775JD ofrece varias ventajas distintivas que lo hacen adecuado para una variedad de aplicaciones. Sus características principales incluyen una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), que ofrece un buen equilibrio entre tamaño y visibilidad. Los segmentos están diseñados para ser continuos y uniformes, asegurando una apariencia consistente y profesional cuando se iluminan. El dispositivo requiere poca potencia para funcionar, contribuyendo a un diseño de sistema energéticamente eficiente. Ofrece un alto brillo y un alto contraste, lo cual es crucial para la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación ambiental. Además, proporciona un amplio ángulo de visión, permitiendo que la información mostrada se vea claramente desde diferentes posiciones relativas a la superficie del display.

Esta combinación de características hace que el LTS-6775JD sea ideal para integrarse en una variedad de productos electrónicos. Su mercado objetivo incluye, pero no se limita a, equipos de prueba y medición (por ejemplo, multímetros, frecuencímetros), paneles de control industrial, displays para tableros de automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, hornos microondas, relojes digitales) y dispositivos médicos donde se requiere una indicación numérica clara y fiable. La fiabilidad de estado sólido de los LED garantiza una larga vida operativa con un mantenimiento mínimo.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LTS-6775JD está definido por un conjunto de parámetros eléctricos y ópticos precisos. Comprender estas especificaciones es fundamental para un diseño de circuito adecuado y para garantizar un rendimiento óptimo del display.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es central para la función del display. El parámetro clave es la Intensidad Luminosa Promedio (Iv), que se especifica con un mínimo de 320 µcd, un valor típico de 700 µcd, y sin máximo declarado cuando se alimenta con una corriente directa (IF) de 1 mA. Esta medición se toma utilizando un sensor y un filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo humano fotópico (CIE), asegurando que el valor se correlacione con el brillo percibido. La alta intensidad típica garantiza una buena visibilidad.

Las características de color están definidas por la longitud de onda. La Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) es típicamente de 650 nanómetros (nm), situando la salida en la región hiperroja del espectro. La Longitud de Onda Dominante (λd) se especifica como 639 nm. La diferencia entre la longitud de onda pico y la dominante es normal para los LED y está relacionada con la forma del espectro de emisión. El Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ) es de 20 nm, indicando la pureza espectral o la dispersión de longitudes de onda emitidas alrededor del pico. Se espera un cierto grado de variación en la salida luminosa entre segmentos; esto se cuantifica mediante la Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (IV-m), que se especifica como máximo 2:1. Esto significa que el segmento más brillante no será más del doble de brillante que el más tenue bajo las mismas condiciones de alimentación, asegurando uniformidad.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen la interfaz entre el display y el circuito de excitación. La Tensión Directa por Segmento (VF) es típicamente de 2.1 Voltios y tiene un máximo de 2.6 Voltios cuando se aplica una corriente directa (IF) de 10 mA. Esta tensión es relativamente baja, lo que simplifica el diseño de la fuente de alimentación. La Corriente Inversa por Segmento (IR) se especifica con un máximo de 100 µA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5 V, indicando el nivel de fuga cuando el LED está polarizado incorrectamente.

2.3 Límites Absolutos Máximos y Consideraciones Térmicas

Estos límites definen los umbrales más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No son condiciones de operación normal. La Disipación de Potencia Máxima por Segmento es de 70 mW. La Corriente Directa Pico por Segmento es de 90 mA, pero esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms) para gestionar el calor. La Corriente Directa Continua por Segmento se reduce desde 25 mA a 25°C hasta 0 mA a 100°C, con un factor de reducción lineal de 0.33 mA/°C. Esta reducción es crucial para la fiabilidad, ya que evita que la temperatura de unión exceda los límites seguros. La Tensión Inversa Máxima por Segmento es de 5 V. El dispositivo está clasificado para un Rango de Temperatura de Operación de -35°C a +85°C y el mismo rango para almacenamiento. La temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C durante más de 3 segundos, medida a 1.6 mm por debajo del plano de asiento, para evitar daños durante el ensamblaje.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos proporcionada indica que los dispositivos están "Categorizados por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de clasificación o selección basado en la salida de luz medida. En la fabricación típica de LED, los dispositivos de un lote de producción se prueban y agrupan en diferentes "bins" según parámetros clave como la intensidad luminosa, la tensión directa y, a veces, la longitud de onda dominante. Aunque los códigos o rangos específicos de los bins no se detallan en este documento, esta práctica asegura que los clientes puedan seleccionar piezas con un rendimiento consistente para una aplicación dada. Para el LTS-6775JD, el criterio principal de clasificación parece ser la intensidad luminosa, garantizando un nivel mínimo de brillo como se especifica en la tabla de características eléctricas/ópticas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las gráficas específicas no se reproducen en el texto, la hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Estas curvas son esenciales para trabajos de diseño detallado. Típicamente, dicha hoja de datos incluiría:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Esta gráfica muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Suele ser no lineal, con la eficiencia a menudo cayendo a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Esto muestra la característica I-V del diodo, crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura ambiente (y, en consecuencia, la de unión). Comprender esta reducción es vital para aplicaciones que operan en entornos calurosos.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor del pico de 650 nm, con un ancho definido por la especificación de medio ancho de 20 nm.

Los diseñadores deben consultar estas curvas para optimizar la corriente de excitación para el brillo deseado manteniendo la eficiencia y la longevidad, y para tener en cuenta los cambios de rendimiento en el rango de temperatura de operación previsto.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTS-6775JD viene en un paquete estándar de display LED. El dibujo de Dimensiones del Paquete proporciona las medidas físicas críticas para el diseño de la huella en PCB y la integración en la carcasa. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Las dimensiones clave incluyen la altura, anchura y profundidad total del paquete, el espaciado entre los pines, el diámetro y posición del dígito en la cara frontal, y la distancia desde el plano de asiento. Una interpretación precisa de este dibujo es necesaria para crear un diseño de PCB correcto y asegurar que el display encaje adecuadamente en el ensamblaje final del producto.

5.1 Configuración de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 10 pines (el Pin 10 se indica como "Sin Conexión"). Está configurado como un display deÁnodo Común. Esto significa que los ánodos (terminales positivos) de múltiples segmentos LED están conectados internamente. En este dispositivo específico, el diagrama de circuito interno y la tabla de conexión de pines muestran cómo están dispuestos los ánodos y cátodos para los siete segmentos (A, B, C, D, E, F, G), el punto decimal (DP) y los signos más/menos. Los nodos de ánodo común están conectados a los pines 2, 4, 7 y 8 para diferentes grupos de segmentos. Los cátodos de cada segmento individual están conectados a sus respectivos pines. Para iluminar un segmento, su pin de cátodo correspondiente debe ponerse a nivel bajo (conectado a tierra o a un sumidero de corriente) mientras que el pin de ánodo común apropiado se pone a nivel alto (conectado a la alimentación positiva a través de una resistencia limitadora de corriente). La tabla de pinout es la referencia definitiva para diseñar el circuito de excitación.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado durante el ensamblaje es crítico para la fiabilidad. La guía clave proporcionada es para el proceso de soldadura: la temperatura máxima permitida de soldadura es de 260°C, y esta temperatura no debe aplicarse durante más de 3 segundos. Esta medición se toma en un punto a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del dispositivo en el PCB. Esta especificación está diseñada para prevenir daños térmicos en los chips LED, las conexiones internas por alambre y el material del paquete plástico. Para soldadura por ola o por reflujo, todo el perfil térmico (precalentamiento, estabilización, reflujo, enfriamiento) debe controlarse para mantenerse dentro de estos límites. La soldadura manual con un cautín requiere una técnica cuidadosa para evitar sobrecalentamiento localizado. El rango de temperatura de almacenamiento es de -35°C a +85°C; los dispositivos deben mantenerse en un entorno seco y seguro contra descargas electrostáticas antes de su uso.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LTS-6775JD, al ser un display de ánodo común, es típicamente excitado por un microcontrolador o un CI controlador de display dedicado (como un decodificador/conductor BCD a 7 segmentos). Los pines de ánodo común se conectan al riel positivo de alimentación (Vcc), cada uno a través de una resistencia limitadora de corriente si no se usa multiplexación. Si se multiplexan múltiples dígitos, los ánodos comunes se conmutan mediante transistores. Los pines de cátodo para cada segmento se conectan a las salidas del controlador, que sumen corriente a tierra. El valor de la resistencia limitadora de corriente se calcula usando la fórmula: R = (Vcc - VF) / IF, donde VF es la tensión directa del segmento (usar el valor máximo para el peor caso de diseño, por ejemplo, 2.6V) e IF es la corriente directa deseada (por ejemplo, 10 mA para brillo típico). Para una alimentación de 5V: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Una resistencia estándar de 220 o 270 Ohmios sería adecuada.

7.2 Consideraciones y Notas de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre utilice resistencias limitadoras de corriente externas. Excitar los LED directamente desde una fuente de tensión o un pin de microcontrolador sin una resistencia causará un flujo de corriente excesivo, llevando a un fallo inmediato o a una vida útil significativamente reducida.
• Multiplexación:Para controlar múltiples dígitos con menos pines de E/S, se utiliza la multiplexación. Esto implica ciclar rápidamente la alimentación al ánodo común de cada dígito mientras se presentan los datos de segmento correspondientes en las líneas de cátodo compartidas. La persistencia de la visión hace que todos los dígitos parezcan encendidos simultáneamente. La corriente pico durante el corto tiempo de ENCENDIDO puede ser mayor que la clasificación en DC, pero la corriente promedio no debe exceder la clasificación de corriente directa continua, considerando el ciclo de trabajo.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero para una legibilidad óptima, el display debe orientarse de modo que la dirección principal de visión sea aproximadamente perpendicular a su cara frontal.
• Protección contra ESD:Aunque no se establece explícitamente, los LED son sensibles a las descargas electrostáticas (ESD). Deben observarse las precauciones estándar de manejo de ESD durante el ensamblaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como las incandescentes o los displays fluorescentes de vacío (VFD), el LTS-6775JD ofrece ventajas significativas: menor consumo de energía, mayor fiabilidad (sin filamento que se queme), tiempo de respuesta más rápido y mejor resistencia a golpes/vibraciones. Dentro del segmento de displays LED, el uso de tecnología AlInGaP para el rojo hiperintenso ofrece mayor eficiencia y potencialmente mejor estabilidad de color en el tiempo y con la temperatura en comparación con los LED rojos más antiguos de GaAsP o GaP. La altura de dígito de 0.56 pulgadas lo sitúa en una categoría de tamaño común, compitiendo con otros displays similares principalmente en especificaciones como brillo (intensidad luminosa), tensión directa (que afecta el diseño de la fuente de alimentación), ángulo de visión y calidad/fiabilidad general del paquete.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de los cátodos de "signo más" y "signo menos" (pines 9 y 1)?
R: Estos son segmentos LED dedicados para mostrar un símbolo "+" o "-", típicamente utilizados para indicar polaridad (por ejemplo, para una lectura de voltímetro) o el signo de un valor numérico. Se controlan de forma independiente de los segmentos principales del dígito.

P: ¿Puedo excitar este display con un sistema de microcontrolador de 3.3V?
R: Sí, pero debe recalcular la resistencia limitadora de corriente. Usando la VF típica de 2.1V y un IF objetivo de 10 mA: R = (3.3V - 2.1V) / 0.01A = 120 Ohmios. La tensión de alimentación más baja proporciona menos margen, por lo que la consistencia del brillo podría ser más sensible a las variaciones en VF.

P: La corriente continua máxima es de 25 mA a 25°C. ¿Puedo operarlo a 20 mA para mayor brillo?
R: Aunque es posible, operar cerca del límite absoluto máximo reduce el margen de diseño y puede afectar la fiabilidad a largo plazo, especialmente si la temperatura ambiente es alta. Es generalmente una mejor práctica operar en o por debajo de la condición de prueba típica de 10 mA para un equilibrio entre brillo, eficiencia y vida útil.

P: ¿Qué significa "Ánodo Común" para mi diseño de circuito?
R: Significa que usted suministra tensión al pin(s) común y sume corriente desde los pines de segmento para encenderlos. Su circuito controlador (microcontrolador, CI controlador) debe configurarse para sumir corriente (proporcionar un nivel lógico bajo o conexión a tierra) para activar un segmento.

10. Principios de Operación

El principio fundamental detrás del LTS-6775JD es la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor, específicamente utilizando materiales AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede la tensión de encendido del diodo (aproximadamente 2.1V), 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, una porción significativa de este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, hiperroja alrededor de 650 nm. Cada uno de los siete segmentos (A-G) y el punto decimal es un LED separado o un grupo de chips LED, cableados internamente según el diagrama de circuito. Al aplicar potencia selectivamente a estos segmentos individuales, se forma el patrón para un dígito específico (0-9) o carácter.