Hoja de Datos del Display LED LTS-4801KF - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Color Amarillo-Naranja - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4801KF es un display compacto y de alto rendimiento de siete segmentos y un dígito, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Su función principal es proporcionar una salida numérica visual en dispositivos electrónicos. La ventaja principal de este dispositivo radica en su utilización de la avanzada tecnología de chip LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), que ofrece un brillo y una eficiencia superiores en comparación con los materiales tradicionales. El mercado objetivo incluye paneles de control industrial, instrumentación, equipos de prueba, electrónica de consumo y cualquier sistema embebido que requiera un display numérico fiable y fácil de leer.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es central para la funcionalidad de este display. A una corriente de prueba estándar de 20mA, la intensidad luminosa promedio (Iv) tiene un valor típico de 44.000 µcd (microcandelas), con un valor mínimo especificado de 27.520 µcd. Este alto brillo garantiza una excelente visibilidad. La luz emitida está en el espectro amarillo-naranja. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 611 nm, mientras que la longitud de onda dominante (λd) es típicamente de 605 nm. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es de aproximadamente 17 nm, lo que indica una salida de color relativamente pura y saturada. El display presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que contribuye a un alto contraste para mejorar la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de funcionamiento para un uso confiable. Los valores máximos absolutos son críticos para el diseño:

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo.
• Corriente Directa Pico por Segmento:60 mA máximo (en condiciones pulsadas: ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Esta especificación se reduce linealmente a 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V máximo.
• Tensión Directa por Segmento (Vf):Típicamente 2.6V, con un rango de 2.05V a 2.6V en IF=20mA.
• Corriente Inversa por Segmento (Ir):100 µA máximo en VR=5V.

La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos (para áreas iluminadas similares) se especifica con un máximo de 2:1, asegurando un brillo uniforme en todo el dígito.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento de -35°C a +105°C, y un rango de temperatura de almacenamiento de -35°C a +105°C. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso en entornos hostiles. La reducción de la corriente directa continua es una consideración térmica directa para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que los dispositivos se categorizan por intensidad luminosa. Esto implica un sistema de binning donde las unidades se clasifican y venden según su salida de luz medida. Típicamente, los bins se definen por rangos de intensidad luminosa (por ejemplo, Bin A: 27.520-35.000 µcd, Bin B: 35.001-44.000 µcd). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con requisitos específicos de brillo para su aplicación, asegurando consistencia en las series de producción. Aunque no se detalla explícitamente para la longitud de onda, dicha categorización también es común para la longitud de onda dominante o pico para mantener la consistencia del color.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a datos gráficos específicos ("Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas"), las curvas típicamente incluidas en estas hojas de datos son cruciales para comprender el comportamiento del dispositivo más allá de las especificaciones de un solo punto. Estas generalmente incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente, ayudando a optimizar la corriente de excitación para el brillo y eficiencia deseados.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo disminuye el brillo al aumentar la temperatura, lo cual es crítico para aplicaciones de alta temperatura o alta potencia.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, confirmando las características del color amarillo-naranja.

Los diseñadores deben usar estas curvas para predecir el rendimiento en condiciones no estándar (diferentes corrientes, temperaturas) y para asegurar que el display cumpla con los requisitos de visibilidad durante toda la vida operativa del producto.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTS-4801KF es un componente de orificio pasante con una configuración estándar de 10 pines en una sola fila. La altura del dígito es de 0.4 pulgadas (10.16mm). El dibujo de dimensiones del paquete proporciona todas las medidas mecánicas críticas. Las tolerancias clave incluyen: ±0.25mm (0.01") para la mayoría de las dimensiones y una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de +0.4mm. El diagrama de conexión de pines es esencial para el diseño correcto del PCB:

• Pin 1: Cátodo G
• Pin 2: Cátodo F
• Pin 3: Ánodo Común
• Pin 4: Cátodo E
• Pin 5: Cátodo D
• Pin 6: Cátodo D.P. (Punto Decimal)
• Pin 7: Cátodo C
• Pin 8: Ánodo Común
• Pin 9: Cátodo B
• Pin 10: Cátodo A

El dispositivo utiliza una configuración de ánodo común, lo que significa que todos los ánodos de los segmentos LED están conectados internamente a pines comunes (3 y 8). Para iluminar un segmento, su pin cátodo correspondiente debe ser llevado a bajo (conectado a tierra) mientras el ánodo común se mantiene a un voltaje positivo a través de una resistencia limitadora de corriente.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos especifica las condiciones de soldadura para prevenir daños durante el montaje: el componente puede someterse a soldadura por ola o manual con la condición de que la temperatura de soldadura a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento no exceda los 260°C durante más de 3 segundos. Alternativamente, la temperatura de la propia unidad durante el montaje no debe exceder su calificación de temperatura máxima. Para el montaje moderno, si se utiliza soldadura por reflujo, debe usarse un perfil adecuado para componentes de orificio pasante con límites térmicos similares. Es un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Deben seguirse los procedimientos adecuados de manejo ESD (Descarga Electroestática) durante el almacenamiento y montaje.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El número de pieza es LTS-4801KF. El sufijo "KF" probablemente denota detalles específicos del paquete o del acabado de los terminales. Aunque los detalles exactos de empaquetado (carrete, tubo, bandeja) y cantidades no se especifican en el extracto proporcionado, el empaquetado típico para estos displays es en tubos o bandejas antiestáticas. La revisión de la hoja de datos es C, y la fecha efectiva es 24/06/2010, la cual debe verificarse para las especificaciones actuales.

8. Recomendaciones de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para cualquier dispositivo que requiera un solo dígito numérico. Las aplicaciones comunes incluyen: medidores de panel para voltaje, corriente o temperatura; relojes y temporizadores digitales; marcadores; controles de electrodomésticos (hornos, microondas); indicadores del tablero de instrumentos automotriz (por ejemplo, posición de la marcha); y pantallas de estado de equipos industriales.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada conexión de ánodo común. El valor de la resistencia se calcula usando R = (Vsuministro - Vf) / If, donde Vf es la tensión directa (~2.6V) e If es la corriente directa deseada (máx. 25mA continua). Usando una fuente de 5V, R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios.
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos que usen componentes similares, se puede utilizar multiplexación para controlar varios dígitos con menos pines de E/S. Dado que este es un display de ánodo común, la multiplexación implica habilitar (alimentar) secuencialmente el ánodo común de un dígito a la vez mientras se presentan los datos de segmento para ese dígito en las líneas de cátodo.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones donde el display puede verse desde posiciones fuera del eje.
• Control de Brillo:El brillo puede ajustarse variando la corriente directa (dentro de los límites) o utilizando modulación por ancho de pulso (PWM) en las señales de excitación.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Los diferenciadores clave del LTS-4801KF son su uso de la tecnología AlInGaP y sus elecciones de diseño específicas. En comparación con los displays LED más antiguos de GaAsP o GaP, AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente, o un brillo equivalente con menor potencia. La combinación de cara gris/segmentos blancos está optimizada para un alto contraste. Su altura de dígito de 0.4 pulgadas llena un nicho específico entre displays más pequeños (0.3") y más grandes (0.5", 0.56"). Los dos pines de ánodo común (3 y 8) proporcionan flexibilidad de diseño y pueden ayudar a equilibrar la distribución de corriente.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P: ¿Cuál es la diferencia entre ánodo común y cátodo común?

R: En un display de ánodo común, todos los ánodos están conectados entre sí. Se aplica un voltaje positivo al pin común y se pone a tierra el cátodo del segmento que se desea encender. En un display de cátodo común, todos los cátodos están conectados entre sí. Se pone a tierra el pin común y se aplica un voltaje positivo al ánodo del segmento que se desea encender. El LTS-4801KF es del tipo ánodo común.

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de un microcontrolador?

R: No. Un pin de microcontrolador normalmente no puede suministrar o absorber los 20-25mA requeridos por segmento (y mucho más si varios segmentos se encienden simultáneamente en un ánodo común). Debe utilizar un circuito excitador, como un arreglo de transistores (por ejemplo, ULN2003) para conmutar los ánodos comunes y posiblemente los cátodos de segmento, con resistencias limitadoras de corriente apropiadas.

P: ¿Qué significa "Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1"?

R: Significa que el segmento más tenue en un dígito encendido no será menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante. Esto asegura una uniformidad visual en el número mostrado.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación continua a la corriente continua máxima (25mA/segmento) y altas temperaturas ambiente, es necesaria una consideración cuidadosa del diseño del PCB como disipador de calor debido a la reducción de la disipación de potencia. En la mayoría de las aplicaciones típicas a corrientes más bajas o con multiplexación, no se necesita un disipador de calor adicional.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Considere diseñar un termómetro digital simple que muestre un solo dígito (por ejemplo, las decenas). El microcontrolador lee un sensor de temperatura, procesa los datos y determina qué dígito (0-9) mostrar. Se utiliza un CI excitador como el MAX7219 o un circuito discreto de transistores. El microcontrolador envía un código BCD (Decimal Codificado en Binario) o un mapa directo de segmentos al excitador. El excitador, a su vez, proporciona las señales bajas correctas en los pines cátodo A-G y D.P. mientras suministra potencia al pin de ánodo común. Se coloca una resistencia limitadora de corriente en serie con la conexión del ánodo común. El alto brillo del display AlInGaP asegura que la temperatura sea legible incluso en una habitación bien iluminada.

12. Introducción al Principio Técnico

El LTS-4801KF se basa en la electroluminiscencia de semiconductores. El material AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) es un semiconductor de banda prohibida directa. Cuando se polariza en directa (se aplica un voltaje positivo al ánodo en relación con el cátodo), los electrones y los huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. Esta recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo-naranja (~605-611 nm). El sustrato de GaAs no transparente ayuda a mejorar el contraste al absorber la luz dispersa. Los siete segmentos son chips LED individuales o arreglos de chips conectados a pines cátodo separados pero que comparten conexiones de ánodo común, permitiendo un control independiente para formar caracteres numéricos.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays LED de siete segmentos siguen siendo una solución robusta y rentable para lecturas numéricas, el panorama más amplio de la tecnología de displays ha evolucionado. Las tendencias incluyen un cambio hacia paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) para el montaje automatizado, módulos de múltiples dígitos de mayor densidad y la integración de excitadores y controladores en el paquete del display. Las tecnologías de LED orgánico (OLED) y pantalla de cristal líquido (LCD) avanzada ofrecen alternativas con diferentes compensaciones en consumo de energía, ángulo de visión y personalización. Sin embargo, para aplicaciones que demandan una fiabilidad extrema, operación en un amplio rango de temperaturas, alto brillo y simplicidad, los displays de segmentos LED discretos como el LTS-4801KF continúan siendo una opción preferida. El uso de AlInGaP representa un avance sobre los materiales LED más antiguos, ofreciendo una mejor eficiencia y estabilidad de color.