Hoja de Datos del Display LED LTS-4812CKR-PM - Altura de Dígito 0.39 Pulgadas - Color Rojo Súper - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4812CKR-PM es un dispositivo de montaje superficial (SMD) diseñado como display numérico de un solo dígito. Utiliza tecnología avanzada de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecida sobre un sustrato de GaAs para producir una salida de color rojo súper. El display presenta una cara gris con segmentos blancos, ofreciendo un alto contraste para una legibilidad óptima. Su aplicación principal es en electrónica de consumo, instrumentación industrial y paneles de control donde se requiere un indicador numérico compacto, fiable y brillante.

1.1 Características Principales

• Altura del Dígito:0.39 pulgadas (10.0 mm), ofreciendo un tamaño de carácter claro y visible.
• Uniformidad de Segmentos:Emisión de luz continua y uniforme en todos los segmentos para una apariencia consistente.
• Eficiencia Energética:Bajo consumo de potencia, haciéndolo adecuado para dispositivos alimentados por baterías.
• Rendimiento Óptico:Alto brillo y alto contraste aseguran una excelente visibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.
• Ángulo de Visión:Amplio ángulo de visión permite la legibilidad desde diferentes perspectivas.
• Fiabilidad:Construcción de estado sólido asegura una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones.
• Clasificación (Binning):Categorizado por intensidad luminosa, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente en aplicaciones multi-dígito.
• Cumplimiento Ambiental:Encapsulado sin plomo conforme con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Configuración del Dispositivo

Este dispositivo está configurado como un display de ánodo común. El número de parte específico LTS-4812CKR-PM indica una configuración de punto decimal a la derecha. El diseño de ánodo común simplifica el diseño del circuito al interconectar con microcontroladores o CI controladores que suministran corriente.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de estos límites.

• 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 0.1ms).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Este valor se reduce linealmente a 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C.
• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +105°C.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldadura:Resiste soldadura con cautín a 260°C durante 3 segundos, medido 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

El rendimiento típico se mide a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía desde un mínimo de 201 µcd hasta un valor típico de 650 µcd a una corriente directa (IF) de 1 mA. A 10 mA, la intensidad típica es de 8250 µcd.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):639 nm, definiendo el punto de color primario en el espectro rojo súper.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm, indicando la pureza espectral de la luz emitida.
• Longitud de Onda Dominante (λd):631 nm.
• Tensión Directa por Chip (VF):Típicamente 2.6V con un máximo de 2.6V a IF=20mA. El mínimo es 2.0V.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):Máximo 100 µA a una tensión inversa (VR) de 5V. Nota: Esta condición es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa continua.
• Relación de Emparejamiento de Intensidad Luminosa:Máximo 2:1 para segmentos dentro de un área de luz similar a IF=1mA, asegurando brillo uniforme.
• Diafonía (Cross Talk):Especificada como ≤ 2.5%, minimizando la iluminación no deseada de segmentos adyacentes.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La intensidad luminosa del LTS-4812CKR-PM se clasifica en bins para garantizar consistencia. El código de bin (E, F, G, H, J) corresponde a un rango específico de intensidad luminosa medido en microcandelas (µcd). La tolerancia para cada bin es de +/-15%.

• Bin E:201 - 320 µcd
• Bin F:321 - 500 µcd
• Bin G:501 - 800 µcd
• Bin H:801 - 1300 µcd
• Bin J:1301 - 2100 µcd

Este sistema permite a los diseñadores seleccionar componentes con brillo estrechamente emparejado para displays multi-dígito, evitando una iluminación desigual.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a curvas gráficas específicas en la hoja de datos, las relaciones subyacentes son críticas para el diseño.

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):La tecnología AlInGaP exhibe una tensión directa característica típicamente alrededor de 2.6V a 20mA. Los diseñadores deben asegurar que el circuito de excitación pueda proporcionar suficiente tensión, considerando las posibles caídas.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:La intensidad aumenta con la corriente pero no de forma lineal. Operar en el rango recomendado de 10-20mA proporciona brillo y eficiencia óptimos.
• Dependencia de la Temperatura:Como todos los LEDs, la salida luminosa disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. La reducción de la corriente continua (0.28 mA/°C por encima de 25°C) es crucial para la gestión térmica en entornos de alta temperatura.
• Distribución Espectral:El estrecho ancho medio (20nm) alrededor de 639nm indica un color rojo saturado y puro, que es menos susceptible a cambios con la corriente o la temperatura en comparación con otras tecnologías LED.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a una huella estándar SMD. Las notas dimensionales críticas incluyen tolerancias de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Los criterios de control de calidad están definidos para material extraño, contaminación de tinta, burbujas dentro de los segmentos, curvatura del reflector y rebabas en las patillas de plástico (máx. 0.1 mm).

5.2 Conexión de Patillas y Diagrama de Circuito

El display tiene una configuración de 10 patillas. El diagrama de circuito interno muestra una conexión de ánodo común para todos los segmentos. La asignación de patillas es la siguiente: Las patillas 3 y 8 son Ánodos Comunes. Las patillas restantes (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10) son cátodos para los segmentos E, D, C, DP (punto decimal), B, A, F y G respectivamente. La patilla 5 es específicamente para el punto decimal derecho (DP).

5.3 Patrón de Soldadura Recomendado

Se proporciona un diseño de patrón de soldadura para asegurar la formación fiable de juntas de soldadura durante los procesos de reflow, promoviendo una correcta auto-alineación y conexión térmica y eléctrica.

6. Pautas de Soldadura y Montaje

6.1 Instrucciones de Soldadura SMT

El dispositivo está clasificado para un máximo de dos ciclos de soldadura por reflow. Es obligatorio un enfriamiento completo a temperatura normal entre el primer y segundo ciclo.

• Perfil de Soldadura por Reflow:
  • Precalentamiento: 120-150°C
  • Tiempo de Precalentamiento: Máximo 120 segundos
  • Temperatura de Pico: Máximo 260°C
  • Tiempo por encima del líquido: Máximo 5 segundos
• Soldadura Manual (Cautín):Temperatura máxima de la punta de 300°C durante un máximo de 3 segundos por junta.

6.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El encapsulado SMD es sensible a la humedad. Los dispositivos se envían en embalaje a prueba de humedad con desecante. Deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa. Una vez abierta la bolsa sellada, los componentes comienzan a absorber humedad del ambiente.

Requisitos de Horneado (si se exponen):Si los componentes no se almacenan en una cámara seca después de abrir la bolsa, deben hornearse antes del reflow para prevenir el efecto \"palomitas\" o la delaminación interna durante la soldadura.

• En Carrete: 60°C durante ≥48 horas.
• A Granel: 100°C durante ≥4 horas o 125°C durante ≥2 horas.

Importante:El horneado debe realizarse solo una vez para evitar degradar el encapsulado de plástico.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

El dispositivo se suministra en cinta portadora embutida enrollada en carretes, compatible con equipos automáticos pick-and-place.

• Dimensiones del Carrete:Se proporcionan las dimensiones estándar del carrete tanto para el portador de componentes como para el carrete completo (ej., carrete de 13\" o 22\").
• Cinta Portadora:Fabricada en aleación de poliestireno conductor negro. Las dimensiones cumplen con los estándares EIA-481-D. Las especificaciones clave incluyen comba (dentro de 1mm sobre 250mm) y espesor (0.40±0.05mm).
• Cantidades de Embalaje:
  • Componentes por carrete de 13\": 800 unidades.
  • Longitud de embalaje por carrete de 22\": 44.5 metros.
  • Cantidad mínima de pedido para restos: 200 unidades.
• Cinta de Inicio y Final:El carrete incluye una cinta de inicio (mínimo 400mm) y una cinta final (mínimo 40mm) para el manejo de la máquina.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica de Consumo:Relojes digitales, displays de hornos microondas, lecturas de equipos de audio.
• Controles Industriales:Medidores de panel, indicadores de proceso, displays de temporizadores.
• Mercado Secundario Automotriz:Cuadrantes y displays auxiliares (sujeto a calificación adicional para entornos automotrices).
• Dispositivos Médicos:Lecturas numéricas simples en equipos de monitoreo no críticos.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie para cada segmento o un CI controlador LED de corriente constante dedicado. Calcule el valor de la resistencia basándose en la tensión de alimentación (Vcc), la tensión directa del LED (Vf ~2.6V) y la corriente directa deseada (ej., 10-20mA).
• Multiplexación:Para displays multi-dígito, un esquema de excitación multiplexado es común. El diseño de ánodo común es muy adecuado para esto. Asegúrese de que la corriente de pico en operación multiplexada no exceda el límite absoluto máximo, y calcule la corriente promedio para mantenerse dentro del límite continuo.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegure un diseño de PCB adecuado para disipar calor, especialmente en aplicaciones de alta temperatura ambiente o cuando se excita a corrientes más altas. Siga la curva de reducción de corriente por encima de 25°C.
• Protección contra ESD:Deben observarse las precauciones estándar contra ESD durante el manejo y montaje, como con todos los dispositivos semiconductores.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTS-4812CKR-PM se diferencia por el uso de tecnología AlInGaP para el color rojo súper.

• vs. LEDs Rojos Tradicionales GaAsP/GaP:AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa y brillo significativamente mayores al mismo nivel de corriente. También proporciona mejor estabilidad térmica y mayor vida útil.
• vs. LEDs Rojos de Alta Eficiencia:Aunque no es la eficiencia absoluta más alta disponible, proporciona un excelente equilibrio entre rendimiento, costo y fiabilidad para aplicaciones estándar de display numérico.
• Ventaja Clave:La combinación de alto brillo, buen contraste (cara gris/segmentos blancos), amplio ángulo de visión y encapsulado SMD fiable en un tamaño de dígito de 0.39 pulgadas lo convierte en una opción versátil para muchas aplicaciones.

10. Preguntas Frecuentes (FAQs)

10.1 ¿Cuál es el propósito del sistema de clasificación (binning)?

El sistema de binning asegura la uniformidad del brillo entre diferentes lotes de producción y dentro de un display multi-dígito. Al especificar un código de bin (ej., Bin G), se garantiza que todos los segmentos tendrán una intensidad luminosa dentro del rango de 501-800 µcd a 1mA, evitando que un dígito aparezca más brillante o más tenue que otro.

10.2 ¿Puedo excitar este display sin una resistencia limitadora de corriente?

No.Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Conectarlos directamente a una fuente de tensión hará que la corriente aumente incontrolablemente, excediendo rápidamente los límites máximos y destruyendo el LED. Una resistencia en serie o un controlador de corriente constante es obligatorio.

10.3 ¿Por qué hay un límite en el número de ciclos de reflow?

El encapsulado de plástico y los materiales internos pueden absorber humedad. Durante el reflow, esta humedad se convierte en vapor, pudiendo causar grietas internas o delaminación (efecto \"palomitas\"). El límite de dos ciclos, con horneado adecuado si es necesario, se establece para asegurar que la integridad del encapsulado se mantenga dentro de límites seguros.

10.4 ¿Qué significa \"ánodo común\" para mi diseño de circuito?

En un display de ánodo común, todos los ánodos (lados positivos) de los segmentos LED están conectados internamente. Para iluminar un segmento, se conecta su patilla de cátodo a un voltaje bajo (tierra) mientras se aplica un voltaje positivo a la patilla de ánodo común. Esto es conveniente cuando se usan CI controladores que absorben corriente (como muchos controladores multiplexados).

11. Ejemplo Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un display de reloj de 4 dígitos usando el LTS-4812CKR-PM, excitado por un microcontrolador de 5V con un número limitado de pines de E/S.

Solución:Usar un esquema de multiplexación con un CI controlador LED dedicado (ej., un MAX7219 o un registro de desplazamiento multiplexado similar).

1. Conexión:Conectar los cuatro pines de ánodo común (las patillas 3 y 8 de cada dígito unidas) a cuatro salidas separadas del controlador configuradas como fuentes de corriente.
2. Líneas de Segmentos:Conectar todos los cátodos de segmentos correspondientes (A, B, C, D, E, F, G, DP) en paralelo a través de los cuatro dígitos a las salidas de sumidero de segmentos del controlador.
3. Configuración de Corriente:Establecer la corriente constante del controlador a un valor como 15mA por segmento. Esto está dentro del límite continuo y proporciona un buen brillo.
4. Multiplexación:El controlador ciclará rápidamente iluminando cada dígito uno a la vez. Debido a la persistencia de la visión, los cuatro dígitos parecerán estar encendidos simultáneamente. Asegúrese de que la frecuencia de refresco sea lo suficientemente alta (típicamente >100Hz) para evitar parpadeo visible.
5. Resistencias:El controlador de corriente constante elimina la necesidad de resistencias individuales en serie en cada segmento.

Este enfoque minimiza el uso de E/S del microcontrolador mientras proporciona una iluminación estable y uniforme.

12. Principio de Funcionamiento

El LTS-4812CKR-PM es un display de diodos emisores de luz (LED). Cada segmento está compuesto por uno o más chips semiconductores AlInGaP. Cuando se aplica una tensión de polarización directa (que excede la tensión directa del chip, ~2.6V), los electrones y huecos se recombinan en la región activa del semiconductor, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP determina la longitud de onda de la luz emitida, en este caso, en el espectro rojo súper (~639nm de pico). La cara gris y los segmentos blancos actúan como difusor y reflector, respectivamente, para dar forma a la salida de luz en caracteres numéricos reconocibles.

13. Tendencias Tecnológicas

El uso de AlInGaP para LEDs rojos/naranjas/amarillos representa una tecnología madura y estable que ofrece alta eficiencia y fiabilidad. Las tendencias actuales en tecnología de displays se centran en:

• Miniaturización:Alturas de dígito y pasos de píxel aún más pequeños para displays de mayor resolución.
• Mayor Eficiencia:Mejoras continuas en ciencia de materiales para lograr más lúmenes por vatio (lm/W), reduciendo el consumo de energía.
• Integración:Combinar el arreglo LED, el circuito de excitación y, a veces, un microcontrolador en un único módulo de display inteligente.
• Sustratos Flexibles:Investigación en LEDs sobre circuitos flexibles para nuevos factores de forma, aunque esto es más relevante para las tecnologías OLED y micro-LED más nuevas que para los displays segmentados tradicionales.

Para displays numéricos de un solo dígito estándar y rentables, los componentes SMD basados en AlInGaP como el LTS-4812CKR-PM siguen siendo una solución principal y fiable.