Hoja de Datos del Display LED LTS-4812CKS-PM - Dígito de 0.39 Pulgadas - Amarillo - 2.05V Típico - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4812CKS-PM es un dispositivo de montaje superficial (SMD) diseñado como display numérico de un solo dígito. Utiliza tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecida sobre un sustrato de GaAs para producir emisión de luz amarilla. El display presenta una cara gris con segmentos blancos, proporcionando un alto contraste para una visibilidad clara de los caracteres. Su aplicación principal es en dispositivos electrónicos que requieren lecturas numéricas compactas, fiables y brillantes, como paneles de instrumentación, electrónica de consumo y controles industriales.

1.1 Características y Ventajas Principales

• Tamaño Compacto:Presenta una altura de dígito estándar de 0.39 pulgadas (10.0 mm), lo que lo hace adecuado para aplicaciones con espacio limitado.
• Calidad Óptica:Ofrece segmentos uniformes y continuos, excelente apariencia de los caracteres, alto brillo y un amplio ángulo de visión para una legibilidad óptima desde varias posiciones.
• Eficiencia Energética:Diseñado con un bajo requerimiento de potencia, contribuyendo al ahorro energético general del sistema.
• Alta Fiabilidad:Se beneficia de una construcción de estado sólido, garantizando una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones.
• Salida Estandarizada:Los dispositivos se clasifican (binned) por intensidad luminosa y longitud de onda dominante, permitiendo un rendimiento consistente en la producción por lotes.
• Cumplimiento Ambiental:El encapsulado está libre de plomo y cumple con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

2. Análisis Profundo de las Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Los siguientes límites no deben excederse bajo ninguna condición para evitar daños permanentes en el dispositivo. Todos los valores se especifican a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA (en condiciones pulsadas: ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA. Esta especificación se reduce linealmente a 0.28 mA/°C para temperaturas superiores a 25°C.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldadura:Resiste la soldadura con cautín a 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Los parámetros de rendimiento típicos se miden a Ta=25°C. Estos definen el comportamiento operativo estándar del display.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía de 1301 a 5400 µcd a una corriente directa (IF) de 1 mA. A IF=10 mA, se logra una intensidad típica de 30250 µcd.
• Voltaje Directo por Chip (VF):Típicamente 2.05V, con un rango de 1.6V (MÍN) a 2.6V (MÁX) a IF=20 mA.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):588 nm a IF=20 mA.
• Longitud de Onda Dominante (λd):Varía de 582.1 nm a 590 nm a IF=20 mA.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm a IF=20 mA.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):Máximo de 100 µA a un voltaje inverso (VR) de 5V. Nota: Esta es una condición de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación continua en polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:La relación entre el segmento más brillante y el más tenue en un área de luz similar es de 2:1 máximo a IF=1 mA, asegurando una apariencia uniforme.
• Diafonía (Cross Talk):Especificada como ≤ 2.5%, minimizando la iluminación no deseada de segmentos adyacentes.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los dispositivos se clasifican en bins según parámetros medidos.

3.1 Rango de Clasificación por Intensidad Luminosa

Los dispositivos se categorizan en tres bins (J, K, L) según su intensidad luminosa medida a 1 mA. La tolerancia para la asignación del bin es de ±15%.

• Bin J:1301 – 2100 µcd
• Bin K:2101 – 3400 µcd
• Bin L:3401 – 5400 µcd

3.2 Rango de Tono (Longitud de Onda Dominante)

Los dispositivos también se clasifican en cuatro grupos de tono (0, 1, 2, 3) según su longitud de onda dominante, con una tolerancia de ±1 nm.

• Tono 0:582.1 – 584.0 nm
• Tono 1:584.1 – 586.0 nm
• Tono 2:586.1 – 588.0 nm
• Tono 3:588.1 – 590.0 nm

Especificar bins permite a los diseñadores seleccionar componentes con propiedades ópticas estrictamente controladas para aplicaciones que requieren uniformidad de color o brillo entre múltiples displays.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque en la hoja de datos se hace referencia a curvas gráficas específicas, estas típicamente ilustran las siguientes relaciones críticas para el diseño:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Muestra la relación no lineal, esencial para calcular los valores de las resistencias limitadoras de corriente y la disipación de potencia.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, ayudando en la optimización del brillo y los cálculos de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo cual es vital para diseñar sistemas que operen en entornos de temperatura elevada.
• Distribución Espectral:Representa la potencia relativa emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda de pico de 588 nm para este LED amarillo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a un contorno SMD estándar. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros (mm).
• La tolerancia estándar es de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• Se definen criterios de calidad específicos para material extraño, contaminación de tinta, burbujas dentro de los segmentos, curvatura del reflector y rebabas en las patillas de plástico para garantizar una fabricabilidad y apariencia consistentes.

5.2 Configuración de Pines y Diagrama de Circuito

El display tiene una configuración de 10 pines y utiliza una topología de circuito de ánodo común. El diagrama interno muestra las conexiones del ánodo compartidas para los segmentos, mientras que cada segmento (A-G y DP) tiene su propio pin de cátodo. Esta configuración es común para multiplexar múltiples dígitos. La asignación de pines es la siguiente: Los pines 3 y 8 son Ánodos Comunes. Los pines 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10 son cátodos para los segmentos E, D, C, DP, B, A, F, G respectivamente.

5.3 Patrón de Pads de Soldadura Recomendado

Se proporciona un diseño de patrón de pistas (land pattern) para garantizar la formación confiable de juntas de soldadura durante los procesos de reflow. Adherirse a este patrón ayuda a prevenir el efecto "tombstoning", la desalineación y las juntas de soldadura insuficientes.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Instrucciones de Soldadura por Reflow

El dispositivo es adecuado para soldadura por reflow con las siguientes restricciones críticas:

• Ciclos Máximos de Reflow:El componente no debe someterse a soldadura por reflow más de dos veces.
• Requisito de Enfriamiento:El dispositivo debe enfriarse a temperatura ambiente normal entre el primer y el segundo proceso de soldadura.
• Perfil:Un perfil térmico recomendado incluye una etapa de precalentamiento a 120–150°C durante un máximo de 120 segundos, con una temperatura máxima que no exceda los 260°C.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, debe limitarse a una sola vez con una temperatura del cautín que no exceda los 300°C y un tiempo de soldadura máximo de 3 segundos por junta.

7. Empaquetado y Manipulación

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida en carretes para montaje automatizado. Las especificaciones clave incluyen:

• El material de la cinta portadora es aleación de poliestireno conductor negro.
• Las dimensiones cumplen con los estándares EIA-481-D.
• La longitud de empaque es de 44.5 metros por carrete de 22 pulgadas.
• La cantidad de componentes es de 800 piezas por carrete de 13 pulgadas.
• Se define una cantidad mínima de empaque de 200 piezas para lotes restantes.
• El carrete incluye partes líder y final para la alimentación de la máquina.

7.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Como dispositivo de montaje superficial, es sensible a la absorción de humedad.

• Envío:Los dispositivos se envían en empaques a prueba de humedad.
• Almacenamiento:Las bolsas sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa.
• Secado (Baking):Si la bolsa se abre o las piezas se exponen a ambientes húmedos (>60% HR) durante un período prolongado, se requiere secado antes del reflow para evitar el efecto "popcorning" o la delaminación. Las condiciones de secado recomendadas son: 60°C durante ≥48 horas para piezas en carrete, o 100°C durante ≥4 horas / 125°C durante ≥2 horas para piezas a granel.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Al diseñar un circuito de excitación para este display de ánodo común, se debe conectar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada pin de cátodo (segmento). El valor de la resistencia se calcula usando la fórmula R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (típicamente 2.05V) e IF es la corriente directa deseada. Para aplicaciones multiplexadas que excitan múltiples dígitos, se necesitan transistores de conmutación o circuitos integrados excitadores apropiados en el lado del ánodo.

8.2 Selección de Brillo y Corriente

La intensidad luminosa depende en gran medida de la corriente directa. Los diseñadores pueden consultar la curva característica de Iv vs. IF para seleccionar una corriente de operación que cumpla con el brillo requerido, manteniéndose dentro de los valores máximos absolutos para corriente continua y disipación de potencia. Reducir la corriente a altas temperaturas ambiente es crucial para la fiabilidad.

8.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia por segmento es baja, se debe considerar la potencia total del dígito y la densidad en la PCB. Asegurar un área de cobre adecuada en la PCB para los pads del LED puede ayudar a disipar el calor, especialmente cuando se opera a corrientes más altas o en entornos de alta temperatura.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

9.1 ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Pico y Longitud de Onda Dominante?

La longitud de onda de pico (λp) es la longitud de onda a la cual la potencia óptica emitida es máxima (588 nm para este dispositivo). La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de la luz monocromática que coincide con el color percibido de la luz del LED, y es el parámetro utilizado para la clasificación por tono (582.1-590 nm).

9.2 ¿Puedo excitar este display sin resistencias limitadoras de corriente?

No. Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Operarlos directamente desde una fuente de voltaje sin limitación de corriente hará que fluya una corriente excesiva, pudiendo exceder el valor máximo absoluto y destruir los segmentos del LED. Siempre use resistencias en serie o un excitador de corriente constante.

9.3 ¿Por qué el número de ciclos de reflow está limitado a dos?

La limitación se debe al estrés térmico en los materiales del encapsulado, las uniones por alambre internas y el propio chip LED. Múltiples ciclos de alta temperatura pueden degradar los materiales, aumentar el riesgo de delaminación o debilitar las juntas de soldadura, afectando la fiabilidad a largo plazo.

9.4 ¿Cómo interpreto los códigos de bin (ej., J, K, L) al realizar un pedido?

El código de bin especifica el rango garantizado de intensidad luminosa. Para obtener un brillo consistente en todos los dígitos de su producto, debe especificar el bin requerido (ej., Bin L para el mayor brillo) en su orden de compra. El fabricante suministrará piezas de ese bin específico.

10. Introducción a la Tecnología y Principio de Funcionamiento

El LTS-4812CKS-PM se basa en material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecido sobre un sustrato de GaAs (Arseniuro de Galio). Este sistema de material es altamente eficiente para producir luz en las regiones amarilla, naranja y roja del espectro. Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de las capas de AlInGaP determina la energía del bandgap y, por lo tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida. El encapsulado SMD alberga el chip LED, las uniones por alambre y una lente de epoxi moldeada que da forma a la salida de luz y proporciona protección ambiental.