Hoja de Datos del Display LED LTS-10804KF - Altura de Dígito 1.0 Pulgada - Color Amarillo-Naranja - Corriente Directa 25mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-10804KF es un display alfanumérico de un dígito y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Su función principal es representar visualmente dígitos (0-9) y algunas letras utilizando segmentos LED controlados individualmente. El dispositivo utiliza la avanzada tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) cultivada sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) para producir su característica emisión de luz amarillo-naranja. Esta elección de material es clave para su rendimiento, ofreciendo mayor eficiencia y mejor estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas como el Fosfuro de Galio estándar. El display presenta una placa frontal negra con marcas de segmentos blancas, lo que mejora significativamente el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación, haciéndolo adecuado tanto para aplicaciones de interior como de exterior donde la visibilidad es crítica.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El LTS-10804KF ofrece varias ventajas distintivas que lo posicionan bien en el mercado de la electrónica industrial y de consumo. Su bajo requerimiento de potencia es un beneficio principal, permitiendo la integración en dispositivos alimentados por batería o sensibles a la energía sin comprometer el brillo. La alta intensidad luminosa, categorizada para consistencia, garantiza una apariencia uniforme entre lotes de producción, lo cual es vital para displays multi-dígito en instrumentos y paneles. La fiabilidad de estado sólido de los LED se traduce en una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones, superando a los displays tradicionales incandescentes o de fluorescencia al vacío. El amplio ángulo de visión garantiza la legibilidad desde varias posiciones, esencial para medidores de panel, equipos de prueba e indicadores de estado. El paquete libre de plomo asegura el cumplimiento de regulaciones ambientales globales como RoHS. Esta combinación de características hace que el display sea ideal para mercados objetivo que incluyen paneles de control industrial, cuadros de mando automotrices (para accesorios del mercado de reposición), instrumentación médica, equipos de prueba y medición, y electrodomésticos donde se requiere una visualización numérica duradera, clara y eficiente.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Una comprensión exhaustiva de las especificaciones eléctricas y ópticas es crucial para un diseño e integración exitosos del circuito.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. La disipación de potencia máxima por segmento es de 134 mW. La corriente directa pico por segmento está clasificada en 60 mA, pero esto solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Para operación continua, la corriente directa máxima por segmento es de 25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente a 0.33 mA/°C a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esta reducción es crítica para la gestión térmica; exceder la corriente continua a una temperatura dada puede provocar sobrecalentamiento, depreciación acelerada del lumen y eventual falla. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica desde -35°C hasta +105°C, lo que indica un rendimiento robusto en entornos hostiles. La condición de soldadura especifica una temperatura máxima de 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento, proporcionando pautas claras para los procesos de ensamblaje de PCB.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos medidos a Ta=25°C. La intensidad luminosa promedio (Iv) por segmento varía desde 420 μcd (mínimo) hasta 1400 μcd (típico) a una corriente directa (If) de 1 mA. Este alto brillo a baja corriente es una característica distintiva de la tecnología AlInGaP. La longitud de onda de emisión pico (λp) es de 611 nm, y la longitud de onda dominante (λd) es de 605 nm, definiendo el punto de color amarillo-naranja. El ancho medio espectral (Δλ) es de 17 nm, lo que indica un ancho de banda espectral relativamente estrecho que contribuye a la pureza del color. El voltaje directo (Vf) por segmento tiene un rango típico de 4.20V a 5.20V a If=20mA. Notablemente, el punto decimal (DP) tiene un voltaje directo más bajo, mostrado entre paréntesis como 2.1V a 2.6V, lo que debe tenerse en cuenta en el circuito de accionamiento, probablemente indicando que utiliza una tecnología de chip diferente (posiblemente GaP estándar). La corriente inversa (Ir) se especifica como un máximo de 100 μA a un voltaje inverso (Vr) de 10V para los segmentos y 5V para el DP. Este parámetro es solo para fines de prueba, y el dispositivo no debe operarse bajo polarización inversa. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos en un área de luz similar es de 2:1 máximo a If=10mA, asegurando una uniformidad aceptable. La diafonía entre segmentos se especifica en menos del 1.0%, minimizando la iluminación no deseada de segmentos adyacentes.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica que existe un sistema de clasificación, aunque aquí no se detallan códigos de clasificación específicos. En la práctica, los fabricantes a menudo clasifican los LED en grupos basados en parámetros clave como la intensidad luminosa y el voltaje directo para garantizar la consistencia dentro de una sola ejecución de producción o pedido. Los diseñadores deben consultar al fabricante para obtener información detallada de clasificación si su aplicación requiere una coincidencia de intensidad precisa entre múltiples displays. El rango de intensidad típico proporcionado (420-1400 μcd) da una indicación de la posible dispersión.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el PDF hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas", los gráficos específicos no están incluidos en el contenido proporcionado. Típicamente, tales curvas para un display LED incluirían:Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V): Este gráfico muestra la relación no lineal entre corriente y voltaje. El voltaje de rodilla es donde el LED comienza a emitir luz significativamente. La curva ayuda a seleccionar la resistencia limitadora de corriente apropiada o a diseñar controladores de corriente constante.Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva L-I): Esto muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Generalmente es lineal en un rango pero se saturará a corrientes altas debido a efectos térmicos.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demuestra la reducción en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, destacando la importancia de la gestión térmica.Distribución Espectral de Potencia: Un gráfico que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando el pico en ~611 nm y la forma definida por el ancho medio de 17 nm.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones y Tolerancias del Paquete

El display tiene una altura de dígito de 1.0 pulgada (25.4 mm). Todas las dimensiones primarias tienen una tolerancia de ±0.25 mm (0.01"). Las notas mecánicas clave incluyen límites en materiales extraños o burbujas dentro de un segmento (≤20 mils), curvatura del reflector (≤1% de su longitud) y contaminación de tinta en la superficie (≤20 mils). La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.40 mm. El diámetro de orificio de PCB recomendado para los pines es de 1.00 mm, lo cual es importante para garantizar un ajuste mecánico adecuado y la fiabilidad de la soldadura durante la soldadura por ola o por reflujo.

5.2 Configuración de Pines y Polaridad

El LTS-10804KF es un display de ánodo común. El diagrama de circuito interno muestra todos los ánodos de segmento conectados juntos a los pines de ánodo común (pin 4 y pin 11). Cada cátodo de segmento (A-G y DP) tiene su propio pin dedicado. Para iluminar un segmento, el pin de ánodo común correspondiente debe conectarse a un voltaje positivo (a través de una resistencia limitadora de corriente o un controlador), y el pin del cátodo del segmento debe ponerse a bajo nivel (conectado a tierra). Los pines 3, 7, 10 y 13 se indican como "Sin Conexión" (N/C). La asignación de pines es: 1:E, 2:D, 3:N/C, 4:Ánodo Común, 5:C, 6:DP, 7:N/C, 8:B, 9:A, 10:N/C, 11:Ánodo Común, 12:F, 13:N/C, 14:G.

6. Pautas de Soldadura y Ensamblaje

Los valores máximos absolutos especifican la condición de soldadura: la temperatura del cuerpo del componente no debe exceder su clasificación máxima durante el ensamblaje, con una pauta de 260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento. Esto es típico para soldadura por ola. Para soldadura por reflujo, sería aplicable un perfil estándar libre de plomo con una temperatura pico alrededor de 260°C, pero el tiempo de exposición por encima del líquido debe controlarse. Los diseñadores deben asegurarse de que el diseño de la PCB proporcione un alivio térmico adecuado para evitar el sobrecalentamiento de los chips LED a través de las patillas. Antes de soldar, los componentes deben almacenarse dentro del rango especificado de -35°C a +105°C en condiciones secas para prevenir la absorción de humedad, lo que podría causar "efecto palomita de maíz" durante el reflujo.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El display requiere resistencias limitadoras de corriente externas para cada segmento o un CI controlador de LED dedicado. Para un diseño multiplexado simple con un microcontrolador, los pines de ánodo común se conmutarían a través de transistores PNP o controladores de lado alto, mientras que los cátodos de segmento se conectarían a pines del microcontrolador o a un registro de desplazamiento con capacidad de sumidero de corriente. El diferente voltaje directo del punto decimal (DP) requiere un cálculo separado de la resistencia limitadora de corriente. Se recomienda un controlador de corriente constante para aplicaciones que requieren un control de brillo preciso y estabilidad sobre la temperatura.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente: Utilice siempre resistencias en serie o controladores de corriente constante. Calcule los valores de las resistencias basándose en el voltaje de alimentación, el voltaje directo del LED (use Vf máximo para un diseño seguro) y la corriente directa deseada (manténgase muy por debajo del máximo continuo de 25mA, por ejemplo, 10-15mA para un buen brillo y longevidad).
• Gestión Térmica: Aunque la disipación de potencia es baja por segmento, los displays multi-dígito o las altas temperaturas ambientales requieren atención. Asegure un flujo de aire adecuado y considere la curva de reducción. Evite colocar el display cerca de otras fuentes de calor.
• Ángulo de Visión: El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero para una legibilidad óptima, posicione el display perpendicularmente a la línea principal de visión del usuario.
• Protección contra ESD: Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas. Implemente procedimientos estándar de manejo de ESD durante el ensamblaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los displays LED rojos GaAsP más antiguos o los verdes GaP estándar, la tecnología AlInGaP en el LTS-10804KF ofrece una eficacia luminosa superior, lo que significa una salida más brillante para la misma corriente, o una salida equivalente a menor potencia. El color amarillo-naranja proporciona una excelente visibilidad y a menudo se percibe subjetivamente como más brillante que el rojo. En comparación con los displays de matriz de puntos, un dispositivo de siete segmentos es más simple de accionar y decodificar, requiriendo menos pines de E/S para un solo dígito, haciéndolo rentable para aplicaciones que solo necesitan mostrar números. Su principal compensación es la limitación a caracteres alfanuméricos en lugar de gráficos completos.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué se enumeran dos rangos diferentes de voltaje directo (para segmentos y DP)?

R: Es probable que el punto decimal utilice un material semiconductor diferente (por ejemplo, GaP estándar para rojo) con un intervalo de banda más bajo, lo que resulta en un voltaje directo más bajo. Esto debe considerarse al diseñar el circuito de accionamiento.

P: ¿Puedo accionar este display con una fuente de alimentación de 5V?

R: Sí, pero se necesita un cálculo cuidadoso de la resistencia limitadora de corriente. Para un segmento con Vf(máx)=5.2V a 20mA, una fuente de 5V es insuficiente para superar el voltaje directo. Debe operar a una corriente más baja (donde Vf es menor, ver curvas típicas) o usar un voltaje de alimentación mayor que el Vf máximo, como 6V o 12V, con una resistencia apropiada.

P: ¿Qué significa "relación de coincidencia de intensidad luminosa 2:1"?

R: Significa que la intensidad medida del segmento más tenue en comparación con el segmento más brillante en un área similar (por ejemplo, todos los segmentos "A") no será peor que una relación de 1:2. El segmento más brillante no será más del doble de brillante que el más tenue bajo las mismas condiciones de prueba.

10. Ejemplo de Aplicación Práctica

Caso: Diseño de una Lectura Digital para Voltímetro

Un diseñador está creando un voltímetro DC de 3 dígitos. Selecciona tres displays LTS-10804KF. El microcontrolador tiene E/S limitadas, por lo que utiliza un esquema de multiplexación. Los tres pines de ánodo común (uno por dígito) se conectan al colector de tres transistores PNP, cuyos emisores están unidos a un riel de 12V. El microcontrolador acciona las bases de los transistores a través de resistencias para encender cada dígito secuencialmente. Los cátodos de segmento (A-G) de los tres displays se conectan en paralelo a las salidas de un solo CI decodificador/controlador BCD a 7 segmentos (por ejemplo, 74HC4511). Este controlador sume corriente para los segmentos activos. Se colocan resistencias limitadoras de corriente separadas entre las salidas del controlador y los cátodos del display. El punto decimal para el dígito medio (para mostrar décimas de voltio) es accionado directamente por un pin del microcontrolador con su propia resistencia dedicada, calculada para el Vf más bajo del DP. La multiplexación es lo suficientemente rápida (por ejemplo, 100Hz por dígito) para parecer continua al ojo humano. Este diseño minimiza el recuento de componentes mientras proporciona una lectura clara y brillante.

11. Principio de Funcionamiento

Un display LED de siete segmentos es un conjunto de diodos emisores de luz dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada uno de los siete segmentos (etiquetados de A a G) es un LED separado o una combinación en serie/paralelo de chips LED. Se utiliza un LED adicional para el punto decimal (DP). En una configuración de ánodo común como el LTS-10804KF, los ánodos de todos los segmentos están conectados juntos a uno o más pines comunes. El cátodo de cada segmento se saca a un pin individual. La luz se emite cuando se aplica una polarización directa: el ánodo común se establece a un voltaje positivo en relación con el cátodo del segmento objetivo, haciendo que la corriente fluya a través del LED(s) de ese segmento y produzca fotones mediante electroluminiscencia en el material semiconductor AlInGaP. Al energizar selectivamente diferentes combinaciones de segmentos, se pueden formar los números 0-9 y algunas letras.

12. Tendencias Tecnológicas

El uso de AlInGaP representa una tecnología madura y eficiente para LED ámbar, naranja y rojo. Las tendencias actuales en tecnología de displays incluyen un cambio hacia soluciones de mayor densidad y color completo como OLED y micro-LED para gráficos complejos. Sin embargo, para indicaciones numéricas y alfanuméricas simples, de bajo costo, alta fiabilidad y alto brillo, los displays LED segmentados siguen siendo muy relevantes, especialmente en aplicaciones industriales, automotrices y de exterior. Los desarrollos futuros pueden centrarse en mayores ganancias de eficiencia, ángulos de visión aún más amplios, integración de controladores o controladores a bordo (displays inteligentes) y miniaturización manteniendo o aumentando la altura del dígito para la visibilidad. La tendencia hacia IoT y dispositivos inteligentes también puede ver estos displays utilizados en más aplicaciones conectadas, aunque su función principal como una interfaz hombre-máquina robusta permanece constante.