Hoja de Datos del Display LED LTS-10804JD-02J - Altura de Dígito 1.0 Pulgada - Rojo Hiper (650nm) - Corriente Directa 25mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-10804JD-02J es un display alfanumérico de un dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y de alta visibilidad. Su función principal es convertir señales eléctricas en caracteres numéricos visibles (0-9) y algunas letras. El dispositivo utiliza tecnología avanzada de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) cultivada sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) para producir su característica emisión Rojo Hiper. Esta tecnología ofrece ventajas en eficiencia e intensidad luminosa en comparación con materiales LED más antiguos. El display presenta una placa frontal gris con difusores de segmento blancos, proporcionando un alto contraste para una legibilidad óptima bajo diversas condiciones de iluminación. Se clasifica como un dispositivo de bajo consumo, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o sensibles a la potencia donde minimizar el consumo de energía es crítico.

1.1 Características y Ventajas Principales

El display incorpora varias características clave que definen su rendimiento y ámbito de aplicación:

• Altura de Dígito de 1.0 Pulgada (25.4 mm):Este gran tamaño de carácter garantiza una excelente visibilidad a distancia, haciéndolo ideal para medidores de panel, instrumentación y displays de control industrial.
• Segmentos Continuos y Uniformes:Los segmentos están diseñados para emitir luz de manera uniforme en toda su superficie, eliminando puntos calientes y creando una apariencia profesional y consistente.
• Bajo Requerimiento de Potencia:Operando a una corriente directa típica de 20mA por segmento, consume una potencia mínima, extendiendo la vida útil de la batería en dispositivos portátiles.
• Alto Brillo y Alto Contraste:La combinación de LEDs AlInGaP brillantes y un diseño de cara gris/segmento blanco ofrece una luminancia y relaciones de contraste superiores, asegurando legibilidad tanto en entornos oscuros como muy iluminados.
• Amplio Ángulo de Visión:El diseño óptico permite un reconocimiento claro de los caracteres desde un amplio rango de ángulos, mejorando la usabilidad.
• Clasificado por Intensidad Luminosa:Las unidades son clasificadas o probadas para garantizar niveles consistentes de salida de luz, lo cual es crucial para aplicaciones que utilizan múltiples displays donde se requiere uniformidad.
• Paquete Libre de Plomo (Conforme a RoHS):La construcción cumple con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas, haciéndolo adecuado para su uso en productos vendidos en mercados con estrictas regulaciones ambientales.

1.2 Identificación y Configuración del Dispositivo

El número de parte LTS-10804JD-02J proporciona información específica sobre el dispositivo. Denota una configuración de Ánodo Común, lo que significa que los ánodos de todos los segmentos LED están conectados internamente y sacados a pines comunes. Esta configuración simplifica el multiplexado en displays de múltiples dígitos. El "Rt. Hand Decimal" indica la inclusión de un segmento de punto decimal (DP) en el lado derecho. El uso de chips AlInGaP Rojo Hiper resulta en una longitud de onda dominante de aproximadamente 639nm, que se encuentra en la porción rojo profundo del espectro visible.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las características eléctricas y ópticas del dispositivo según se definen en la hoja de datos.

2.1 Clasificaciones Absolutas Máximas

Estas clasificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No están destinadas para operación normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Exceder este límite puede causar sobrecalentamiento y degradación acelerada del chip LED.
• Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esta clasificación es relevante para aplicaciones de destello breve y alta intensidad.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería aproximadamente: 25 mA - [0.33 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 5.2 mA.
• Voltaje Inverso por Segmento:5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa mayor que este puede causar ruptura de la unión.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo puede soportar estas temperaturas extremas sin daño permanente, aunque el rendimiento en los extremos de temperatura estará fuera de los parámetros típicos especificados.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ta=25°C)

Estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):2000-3300 ucd (microcandelas) a IF=1mA. Esta es una medida del brillo percibido por el ojo humano. El amplio rango indica una dispersión típica; para un emparejamiento preciso, consulte la información de clasificación.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λp):650 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la salida de potencia espectral es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λd):639 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que mejor coincide con el color de la luz emitida, que es un rojo profundo y saturado.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica la pureza espectral; un ancho más estrecho significa una salida más monocromática (color puro).
• Voltaje Directo por Chip (VF):2.10V a 2.60V a IF=20mA. Esta es la caída de voltaje a través del LED durante la operación. Los diseños de circuito deben tener en cuenta este rango para garantizar una conducción de corriente consistente.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):Máximo 100 µA a VR=5V. Esta es una especificación de corriente de fuga solo para fines de prueba; el dispositivo no está destinado a operación continua en polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para segmentos en un área de luz similar. Esto significa que el segmento más tenue no será menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante bajo las mismas condiciones, asegurando uniformidad del carácter.
• Diafonía (Cross Talk):La especificación es menor al 2.50%. Esto se refiere a la emisión de luz no deseada de un segmento que se supone que está apagado, causada por fuga eléctrica u óptica de segmentos adyacentes encendidos.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

3.1 Dimensiones y Tolerancias del Paquete

El contorno físico del display es crítico para el diseño de PCB y la integración mecánica. Las notas dimensionales clave de la hoja de datos incluyen:

• Todas las dimensiones principales tienen una tolerancia de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario.
• La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es ±0.4 mm, lo que debe considerarse para la ubicación de los orificios en la PCB.
• El diámetro de orificio de PCB recomendado para los pines es de 1.40 mm para garantizar un ajuste adecuado para la soldadura.
• Los criterios de control de calidad están definidos para defectos visuales: material extraño en un segmento (≤10 mils), burbujas en el material del segmento (≤10 mils), curvatura del reflector (≤1% de la longitud) y contaminación de tinta en la superficie (≤20 mils).

3.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 14 pines. El diagrama de circuito interno muestra una estructura de Ánodo Común. La asignación de pines es la siguiente:

• Pines 4 y 11: ÁNODO COMÚN (CA). Estos están conectados internamente.
• Cátodos de Segmento: Pin 1 (E), Pin 2 (D), Pin 5 (C), Pin 6 (DP), Pin 8 (B), Pin 9 (A), Pin 12 (F), Pin 14 (G).
• Sin Conexión (NC): Pines 3, 7, 10, 13. Estos pines están físicamente presentes pero no tienen conexión eléctrica interna.

Esta asignación de pines es estándar para muchos displays de un dígito y ánodo común, lo que ayuda en la portabilidad del diseño. Los dos pines de ánodo común (4 y 11) permiten un enrutamiento de PCB más flexible y pueden ayudar a equilibrar la distribución de corriente.

4. Guías de Soldadura y Ensamblaje

4.1 Perfil y Condiciones de Soldadura

Una soldadura adecuada es esencial para prevenir daños térmicos. La hoja de datos especifica dos métodos:

• Soldadura Automática (por Ola):El dispositivo puede ser sometido a temperatura de soldadura a 1/16 de pulgada (≈1.6mm) por debajo del plano de asiento durante un máximo de 5 segundos a 260°C. La temperatura del cuerpo del dispositivo en sí no debe exceder su clasificación de temperatura máxima durante este proceso.
• Soldadura Manual:Para soldadura manual, la punta del cautín debe aplicarse a 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento durante un máximo de 5 segundos a 350°C ±30°C. El tiempo más corto a una temperatura más alta requiere una habilidad cuidadosa del operador para evitar sobrecalentamiento.

El riesgo principal es el calor excesivo que viaja por el marco de conexión y daña el paquete epóxico o las uniones de alambre internas que conectan el chip LED a los pines.

5. Fiabilidad y Pruebas Ambientales

El dispositivo se somete a una serie de pruebas estandarizadas para garantizar un rendimiento y durabilidad a largo plazo. Las condiciones de prueba hacen referencia a estándares militares (MIL-STD), industriales japoneses (JIS) e internos establecidos.

• Vida Útil de Operación (RTOL):1000 horas de operación continua a corriente máxima nominal a temperatura ambiente. El rendimiento se verifica a intervalos (0, 168, 500, 800, 1000 horas) para monitorear la degradación.
• Pruebas de Estrés Ambiental:Estas incluyen Almacenamiento a Alta Temperatura/Humedad (65°C, 90-95% HR, 500h), Almacenamiento a Alta Temperatura (105°C, 1000h), Almacenamiento a Baja Temperatura (-35°C, 1000h), Ciclado de Temperatura (30 ciclos entre -35°C y 105°C) y Choque Térmico (30 ciclos entre -35°C y 105°C).
• Pruebas de Soldabilidad:Resistencia a la Soldadura (260°C por 10s) y Soldabilidad (245°C por 5s) verifican que los pines puedan soportar los procesos de ensamblaje y formar uniones de soldadura adecuadas.

Estas pruebas simulan años de operación en campo y condiciones de almacenamiento severas, proporcionando confianza en la robustez del componente.

6. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Debido a su gran tamaño de dígito, alto contraste y bajo consumo de energía, el LTS-10804JD-02J es muy adecuado para:

• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros digitales, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación.
• Controles Industriales:Displays de variables de proceso (temperatura, presión, flujo), lecturas de temporizadores, displays de contadores.
• Electrónica de Consumo:Relojes de estilo vintage, displays de equipos de audio (ej., nivel de salida de amplificador), paneles de control de electrodomésticos.
• Mercado Secundario Automotriz:Calibradores y lecturas donde se requiere alta visibilidad.

6.2 Consideraciones de Diseño Críticas

La hoja de datos incluye advertencias cruciales para el ingeniero de diseño:

• Corriente de Conducción y Temperatura:Exceder la corriente directa continua recomendada o la temperatura de operación conducirá a una degradación acelerada de la salida de luz (depreciación de lúmenes) y puede causar fallo prematuro. La curva de reducción de corriente vs. temperatura debe seguirse estrictamente.
• Protección del Circuito:El circuito de conducción debe incorporar protección contra voltajes inversos y transitorios de voltaje que pueden ocurrir durante las secuencias de encendido o apagado. Una simple resistencia en serie es insuficiente para la protección contra transitorios; pueden necesitarse diodos o circuitos más complejos.
• Conducción de Corriente Constante:Para un brillo consistente y para mitigar los efectos de la variación del voltaje directo (VF) de una unidad a otra y con la temperatura, se recomienda encarecidamente un controlador de corriente constante en lugar de una simple resistencia limitadora de corriente. Esto asegura que cada segmento reciba la corriente prevista independientemente de los cambios en VF.
• Rango de Voltaje Directo:La fuente de alimentación o el circuito controlador deben diseñarse para acomodar el rango completo de VF (2.10V a 2.60V a 20mA) para garantizar que la corriente de conducción objetivo pueda entregarse bajo todas las condiciones. Si se usa una fuente de voltaje con una resistencia en serie, el voltaje de alimentación debe ser lo suficientemente alto para superar el VF máximo más la caída en la resistencia.

7. Análisis de Curvas de Rendimiento y Comparación Técnica

7.1 Interpretación de las Curvas Típicas

Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las hojas de datos típicas para tales dispositivos incluyen:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (I_Vvs. I_F):Esta curva es típicamente lineal a corrientes bajas pero puede mostrar saturación o comportamiento sub-lineal a corrientes más altas, enfatizando la necesidad de operar dentro del rango especificado para la eficiencia.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa (V_Fvs. I_F):Esto muestra la relación exponencial característica de un diodo. La curva se desplaza con la temperatura; V_Fdisminuye a medida que aumenta la temperatura para una corriente dada.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs. T_a):La salida de luz generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta curva es crítica para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad de luz a través de longitudes de onda, centrado alrededor de 650nm con un ancho medio típico de 20nm, confirmando el color Rojo Hiper.

7.2 Diferenciación de Otras Tecnologías

En comparación con otras tecnologías comunes de display de siete segmentos:

• vs. LEDs Rojos Estándar GaAsP/GaP:AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor (más salida de luz por mA de corriente) y un mejor rendimiento a alta temperatura, lo que resulta en displays más brillantes con menor consumo de energía o mayor vida útil.
• vs. LCDs:Los LEDs son emisivos (producen su propia luz), lo que los hace claramente visibles en la oscuridad sin retroiluminación. También tienen un ángulo de visión mucho más amplio y un tiempo de respuesta más rápido. Sin embargo, generalmente consumen más energía que los LCDs reflectivos.
• vs. VFDs (Displays Fluorescentes al Vacío):Los LEDs son de estado sólido, más robustos, requieren voltajes de operación más bajos y tienen una vida útil operativa más larga. Los VFDs pueden ofrecer una estética diferente (a menudo azul-verdosa) y ángulos de visión muy amplios.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar este display con una fuente de 5V y una resistencia?

R: Sí, pero se necesita un cálculo cuidadoso. Para una corriente de segmento de 20mA y un V_Ftípico de 2.4V, el valor de la resistencia en serie sería R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohmios. Debe usar el V_Fmáximo (2.6V) para asegurar que haya suficiente voltaje disponible para alcanzar 20mA en las peores condiciones: R_min = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. Una resistencia de 120 ohmios proporcionaría al menos 20mA. Sin embargo, el brillo variará con V_F.

P: ¿Por qué hay dos pines de ánodo común (4 y 11)?

R: Están conectados internamente. Tener dos pines proporciona estabilidad mecánica, permite un enrutamiento de PCB de doble cara para reducir la resistencia de traza y ayuda en la disipación de calor desde la conexión de ánodo común, que lleva la suma de las corrientes de todos los segmentos encendidos.

P: ¿Cuál es el propósito de las conexiones "Sin Pin"?

R: Son marcadores de posición para mantener una huella estándar de paquete DIP (Dual In-line Package) de 14 pines. Esto permite que el display sea físicamente compatible con zócalos y diseños de PCB diseñados para otros dispositivos de 14 pines o displays con diferentes configuraciones internas (ej., cátodo común).

P: ¿Cómo controlo el punto decimal?

R: El punto decimal (DP) es simplemente otro segmento LED, controlado por su propio cátodo (Pin 6). Para encenderlo, conectaría los ánodos comunes (Pines 4/11) a un voltaje positivo y derivaría corriente desde el Pin 6 a tierra a través de una resistencia limitadora de corriente o un controlador apropiado, al igual que cualquier otro segmento (A-G).