Hoja de Datos del Display LED LTS-5325CTB-P - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Color Azul - Tensión Directa 3.8V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-5325CTB-P es un dispositivo de montaje superficial (SMD) diseñado como un display alfanumérico de un solo dígito. Su función principal es proporcionar una indicación numérica o alfanumérica limitada, clara y brillante, en equipos electrónicos. La tecnología central se basa en chips LED azules de InGaN (Nitruro de Galio e Indio) crecidos sobre un sustrato de zafiro, conocido por producir luz azul eficiente y brillante. El dispositivo presenta una cara gris para alto contraste y segmentos blancos para difusión de la luz, lo que resulta en una apariencia de carácter excelente.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Tamaño del Dígito:Cuenta con una gran altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.22 mm), lo que garantiza una excelente visibilidad a distancia.
• Calidad de los Segmentos:Ofrece segmentos continuos y uniformes para una salida visual consistente y profesional, sin huecos o irregularidades.
• Eficiencia Energética:Diseñado con un bajo requerimiento de potencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético.
• Rendimiento Óptico:Proporciona un alto brillo y una alta relación de contraste, asegurando la legibilidad incluso en entornos bien iluminados.
• Ángulo de Visión:Ofrece un amplio ángulo de visión, permitiendo que la pantalla se lea claramente desde varias posiciones.
• Fiabilidad:Se beneficia de la fiabilidad del estado sólido sin partes móviles, lo que conduce a una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones.
• Control de Calidad:Los dispositivos se categorizan ("binned") por intensidad luminosa, asegurando niveles de brillo consistentes dentro de un rango especificado para un pedido dado.
• Cumplimiento Ambiental:El encapsulado está libre de plomo y se fabrica de acuerdo con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Configuración del Dispositivo

Este es un display de cátodo común. El número de parte específico LTS-5325CTB-P denota un display azul (B) con un punto decimal (DP) en el lado derecho. La configuración de cátodo común simplifica el diseño del circuito cuando se utilizan microcontroladores o CI controladores que sumideran corriente.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los límites operativos y las características de rendimiento del dispositivo bajo condiciones definidas.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos son límites de estrés que no deben excederse bajo ninguna circunstancia, ya que hacerlo puede causar daños permanentes al dispositivo. La operación siempre debe mantenerse dentro de las condiciones operativas recomendadas detalladas más adelante.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Esta es la potencia eléctrica total (corriente * voltaje) que puede convertirse de forma segura en luz y calor dentro de un segmento.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:30 mA máximo, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). Esta especificación es para pulsos breves de alta corriente, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente en 0.28 mA por cada aumento de 1°C en la temperatura ambiente (Ta) por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente: 25 mA - [0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 16.8 mA = 8.2 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo puede almacenarse u operarse dentro de este rango completo.
• Temperatura de Soldadura:Resiste la soldadura con cautín a 260°C durante 3 segundos, con la punta del cautín posicionada al menos 1/16 de pulgada (≈1.6 mm) por debajo del plano de asiento del encapsulado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros definen el rendimiento típico del dispositivo cuando se opera dentro de sus condiciones recomendadas (Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 8600 µcd (mínimo) hasta 28500 µcd (típico) cuando se excita con una corriente directa (I_F) de 10 mA. Este amplio rango indica que el dispositivo está categorizado; los grados de intensidad específicos se especificarían en la información de pedido.
• Tensión Directa por Chip (V_F):Típicamente 3.8V, con un máximo de 3.8V, a I_F=5 mA. Esta es la caída de tensión a través del LED cuando está iluminado. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de excitación pueda proporcionar este voltaje.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):468 nm. Esta es la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta, situándose claramente en la región azul del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):470 nm. Esta es la longitud de onda única que el ojo humano percibe para representar el color de la luz, muy cercana a la longitud de onda de pico.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):25 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática (color puro). 25 nm es típico para un LED azul estándar.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 µA a una tensión inversa (V_R) de 5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; el dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:Máximo 2:1 para segmentos dentro de la misma "área de luz similar". Esto significa que el segmento más brillante no debe ser más del doble de brillante que el segmento más tenue en un grupo emparejado, asegurando uniformidad.
• Diafonía:Especificada como ≤ 2.5%. Esto se refiere a la fuga de luz no deseada o a la interferencia eléctrica entre segmentos adyacentes.

2.3 Protección contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Los LED son altamente sensibles a las descargas electrostáticas. La hoja de datos recomienda encarecidamente implementar medidas de control ESD durante el manejo y el montaje para prevenir daños latentes o catastróficos:

• El personal debe usar pulseras antiestáticas conectadas a tierra o guantes antiestáticos.
• Todos los puestos de trabajo, equipos e instalaciones de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra.
• Se recomienda un ionizador (soplador de iones) para neutralizar las cargas estáticas que pueden acumularse en la superficie del encapsulado plástico debido a la fricción durante el manejo, especialmente para los tipos no difusos (N/D).

3. Explicación del Sistema de Categorización

La hoja de datos establece explícitamente que los dispositivos están "categorizados por intensidad luminosa". Esto implica que existe un sistema de categorización, aunque los códigos de categoría específicos no se detallan en este extracto. Típicamente, dicho sistema implica:

• Categorización por Intensidad Luminosa:Los LED de un lote de producción se prueban y clasifican en diferentes grupos (categorías) según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (ej., 10 mA). Esto asegura que los clientes reciban LED con brillo consistente dentro de un rango predefinido (ej., 8600-12000 µcd, 12000-18000 µcd, etc.). El amplio rango de MÍN a TÍP (8600 a 28500 µcd) en la tabla de características respalda esta práctica.
• Categorización por Tensión Directa:Aunque no se menciona explícitamente aquí, es una práctica común también categorizar los LED por tensión directa (V_F) para asegurar una distribución uniforme de corriente cuando múltiples LED están conectados en paralelo.
• Categorización por Longitud de Onda:Para aplicaciones críticas en color, los LED también pueden categorizarse por longitud de onda dominante o de pico para asegurar la consistencia del color. La especificación ajustada (λ_d= 470 nm) sugiere un proceso controlado, pero aún puede ocurrir categorización para grados premium.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye una sección para "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Aunque las curvas específicas no se proporcionan en el texto, estas típicamente incluyen las siguientes, que son críticas para el diseño:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Típicamente es no lineal, saturándose a corrientes más altas.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Ilustra la relación entre voltaje y corriente, crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente o controladores de corriente constante.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Esto es vital para la gestión térmica en la aplicación.
• Distribución Espectral de Potencia:Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida en cada longitud de onda, confirmando el color azul y el ancho espectral.

Los diseñadores deben consultar estas curvas para optimizar la corriente de excitación para el brillo deseado, comprender los requisitos de voltaje y planificar los efectos térmicos.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo se ajusta a una huella SMD específica. Las notas dimensionales clave incluyen:

• Todas las dimensiones están en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario.
• Criterios de calidad para el área del segmento: material extraño ≤ 10 mils, contaminación por tinta ≤ 20 mils, burbujas ≤ 10 mils.
• La flexión del reflector debe ser ≤ 1% de su longitud.
• La rebaba en los pines de plástico no debe exceder 0.14 mm.

Los ingenieros deben utilizar el dibujo dimensional proporcionado (no detallado completamente en el texto) para crear el patrón de pistas de PCB correcto.

5.2 Configuración de Pines y Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 10 pines. El pin 1 está marcado en el diagrama. La asignación de pines es la siguiente:

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

El diagrama de circuito interno muestra que todos los ánodos de segmento son independientes, mientras que los cátodos de todos los segmentos están conectados internamente a dos pines (3 y 8), que deben conectarse juntos en el PCB para formar el cátodo común.

5.3 Patrón Recomendado de Pads de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas de PCB recomendado para garantizar la formación confiable de las juntas de soldadura y el alineamiento adecuado durante la soldadura por reflujo. Este patrón tiene en cuenta las dimensiones del encapsulado y los requisitos de volumen de pasta de soldar.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Instrucciones de Soldadura SMT

Instrucciones críticas para el montaje superficial:

• Soldadura por Reflujo (Método Principal):
  • Precalentamiento: 120–150°C.
  • Tiempo de Precalentamiento: Máximo 120 segundos.
  • Temperatura Pico: Máximo 260°C.
  • Tiempo por Encima del Líquido: Máximo 5 segundos.
• Soldador (Solo para Reparación/Retrabajo):
  • Temperatura del Soldador: Máximo 300°C.
  • Tiempo de Contacto: Máximo 3 segundos por junta.
• Restricción Crucial:El dispositivo puede soportar un máximo de dos ciclos de proceso de reflujo. Después del primer reflujo, la placa debe enfriarse completamente a temperatura ambiente antes de someterse a un segundo proceso de reflujo (ej., para montaje de doble cara).

6.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El display SMD se envía en embalaje a prueba de humedad. Para prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la rápida expansión del vapor durante el reflujo), se exigen las siguientes condiciones de almacenamiento:

• Almacenamiento:Las bolsas sin abrir deben almacenarse a ≤ 30°C y ≤ 60% de Humedad Relativa.
• Tiempo de Exposición:Una vez que se abre la bolsa sellada, comienza la absorción de humedad. Los componentes tienen un "tiempo de vida útil en planta" limitado en condiciones ambientales.
• Secado (Baking):Si los componentes han estado expuestos a la humedad ambiental más allá de su límite seguro, deben secarse antes del reflujo para eliminar la humedad. El secado debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico.
  • Componentes en carrete: 60°C durante ≥ 48 horas.
  • Componentes sueltos (a granel): 100°C durante ≥ 4 horas o 125°C durante ≥ 2 horas.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

El dispositivo se suministra en carrete de cinta para montaje automatizado pick-and-place.

• Cinta Portadora:Hecha de aleación de poliestireno negro conductor. Las dimensiones se ajustan a los estándares EIA-481-D.
• Dimensiones de la Cinta:Incluye dimensiones específicas de los bolsillos para sujetar el componente de forma segura. La comba (deformación) se controla dentro de 1 mm sobre una longitud de 250 mm.
• Información del Carrete:
  • Longitud de embalaje estándar por carrete de 22 pulgadas: 44.5 metros.
  • Cantidad de componentes por carrete de 13 pulgadas: 700 piezas.
  • Cantidad mínima de pedido para restos/finales de carrete: 200 piezas.
• Cinta de Arranque y de Cola:El carrete incluye una cinta de arranque (mínimo 400 mm) y una de cola (mínimo 40 mm) para la alimentación de la máquina.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros digitales, osciloscopios, fuentes de alimentación, donde se necesita una lectura numérica clara.
• Electrónica de Consumo:Amplificadores de audio, displays de electrodomésticos (microondas, hornos), equipos de fitness.
• Controles Industriales:Medidores de panel, indicadores de proceso, displays de temporizadores.
• Mercado de Accesorios Automotrices:Instrumentos y displays donde se requiere alto brillo.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación de Corriente:Siempre utilice un controlador de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente en serie con cada ánodo de segmento. Calcule el valor de la resistencia en función del voltaje de alimentación (V_cc), la tensión directa típica del LED (V_F~ 3.8V), y la corriente directa deseada (I_F, ej., 10-20 mA para un buen brillo manteniéndose dentro de los límites). Ejemplo: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja por segmento, asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si se iluminan múltiples segmentos simultáneamente durante períodos prolongados, especialmente en altas temperaturas ambientales. Recuerde la regla de reducción de corriente.
• Interfaz con Microcontrolador:Para displays de cátodo común, los pines del microcontrolador típicamente sumideran corriente (actúan como interruptores a tierra). Use pines GPIO configurados como drenador abierto/salida baja o CI controladores de LED dedicados con suficiente capacidad de sumidero de corriente. Asegúrese de que la corriente total suministrada por la fuente de alimentación esté dentro de sus especificaciones.
• Protección ESD en el Circuito:En la aplicación final, considere agregar diodos de supresión de tensión transitoria (TVS) u otra protección en las líneas conectadas al display, especialmente si están expuestas a interfaces de usuario o conectores externos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no hay una comparación directa con otros modelos en la hoja de datos, los diferenciadores clave del LTS-5325CTB-P basados en sus especificaciones son:

• vs. Displays Más Pequeños (ej., 0.3 pulgadas):Ofrece una visibilidad superior a distancia debido a su mayor altura de dígito de 0.56 pulgadas.
• vs. Displays LED de Agujero Pasante:El encapsulado SMD permite el montaje automatizado, reduce el espacio en el PCB y permite productos finales de perfil más bajo.
• vs. LED de Brillo Estándar:La alta intensidad luminosa típica (hasta 28500 µcd a 10mA) lo hace adecuado para aplicaciones que requieren alto brillo.
• vs. LED No Categorizados:La categorización por intensidad luminosa proporciona a los diseñadores un brillo más predecible y uniforme en todos los segmentos y múltiples unidades, lo cual es crítico para equipos de apariencia profesional.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

1. P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico (468 nm) y la longitud de onda dominante (470 nm)?
   R: La longitud de onda de pico es donde la salida de luz física es más fuerte. La longitud de onda dominante es la única longitud de onda que el ojo humano percibe como el color. A menudo están cerca, como aquí, pero pueden diferir para algunos colores. Ambas confirman un LED azul.
2. P: ¿Puedo excitar este display con una fuente de 5V y una resistencia?
   R: Sí. Con una fuente de 5V (V_cc) y una V_Ftípica de 3.8V, necesita una resistencia limitadora de corriente. Para I_F=10 mA: R = (5V - 3.8V) / 0.01A = 120 Ω. Use el siguiente valor estándar, ej., 120 Ω o 150 Ω. Siempre verifique el brillo real y la disipación de potencia.
3. P: ¿Por qué hay dos pines de cátodo común (3 y 8)?
   R: Esto es para manejo de corriente y flexibilidad en el diseño del PCB. La corriente total del cátodo es la suma de las corrientes de todos los segmentos iluminados. Tener dos pines divide esta corriente, reduciendo la densidad de corriente por pin y mejorando la fiabilidad. AMBOS pines DEBEN conectarse a tierra en su PCB.
4. P: El máximo de ciclos de reflujo es dos. ¿Qué pasa si necesito retrabajar una placa por tercera vez?
   R: Está fuertemente desaconsejado. Un tercer reflujo expone el encapsulado plástico y las uniones internas a un estrés térmico excesivo, aumentando significativamente el riesgo de fallo. Para retrabajo, use un soldador con extremo cuidado (máx. 300°C por 3 seg) solo en la junta específica que necesita reparación, evitando calentar todo el componente.
5. P: ¿Cómo interpreto la relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1?
   R: Esto significa que dentro de una sola unidad de display, el segmento más brillante no debe ser más del doble de brillante que el segmento más tenue cuando se excitan bajo condiciones idénticas. Esto asegura la uniformidad visual del carácter mostrado.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura de Voltímetro Digital Simple

Un diseñador está creando un voltímetro DC de 0-30V usando un microcontrolador con un ADC. Se elige el LTS-5325CTB-P por su legibilidad.

1. Diseño del Circuito:Los pines de E/S del microcontrolador se conectan a los ánodos de segmento (A-G, DP) a través de resistencias limitadoras de corriente de 150 Ω (calculadas para un sistema de 5V). Los dos pines de cátodo común se conectan juntos a un solo transistor NPN (ej., 2N3904) que actúa como interruptor de lado bajo, controlado por un pin del microcontrolador. Esto permite multiplexar si es necesario, aunque para un solo dígito, puede estar constantemente encendido.
2. Software:El microcontrolador lee el valor del ADC, lo convierte a voltaje y luego mapea ese valor al patrón correcto de 7 segmentos (0-9). Los datos del segmento se envían a los pines de E/S correspondientes.
3. Diseño del PCB:Se utiliza el patrón de soldadura recomendado de la hoja de datos para la huella. Se añaden alivios térmicos a las conexiones de los pads para facilitar la soldadura. La conexión a tierra para el cátodo común es robusta.
4. Montaje:La placa se monta utilizando un perfil de reflujo sin plomo estándar, asegurando que la temperatura pico no exceda los 260°C. El componente solo se somete a un ciclo de reflujo.
5. Resultado:El producto final muestra una lectura de voltaje azul clara, brillante y uniforme.

12. Introducción al Principio de Operación

El LTS-5325CTB-P opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. El material activo es InGaN (Nitruro de Galio e Indio). Cuando se aplica una tensión directa que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 3.3-3.8V), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa. Cuando estos portadores de carga se recombinan, liberan energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de InGaN determina la energía del bandgap, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, azul (~470 nm). El sustrato de zafiro proporciona una plantilla cristalina para el crecimiento de las capas de InGaN de alta calidad. La cara gris y el material del segmento blanco actúan como difusor y potenciador de contraste, moldeando la luz en segmentos numéricos reconocibles.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Este dispositivo representa una tecnología madura y ampliamente adoptada. El uso de InGaN sobre zafiro para LED azules es un proceso industrial estándar. Las tendencias en tecnología de displays que proporcionan contexto para este componente incluyen:

• Miniaturización:Si bien 0.56 pulgadas es un tamaño común, existe una tendencia hacia dígitos SMD de alto brillo aún más pequeños para dispositivos ultracompactos.
• Mayor Eficiencia:La ciencia de materiales en curso mejora la eficacia luminosa (lúmenes por vatio) de los LED de InGaN, permitiendo un mayor brillo a corrientes más bajas o una carga térmica reducida.
• Integración:Existe una tendencia hacia la integración del display LED con su CI controlador y microcontrolador en módulos de "display inteligente" más completos, simplificando el diseño del producto final.
• Opciones de Color y RGB:Si bien este es un display monocromático azul, la tecnología subyacente de InGaN también es la base para producir LED verdes y, cuando se combina con fósforos, LED blancos. Los displays RGB a todo color que utilizan pequeños LED SMD también son cada vez más comunes para gráficos más complejos.
• Tecnologías Alternativas:Para ciertas aplicaciones, los displays OLED (LED Orgánicos) ofrecen ventajas en delgadez y ángulo de visión, pero pueden tener características de vida útil y brillo diferentes en comparación con LED inorgánicos como este.

El LTS-5325CTB-P sigue siendo una solución robusta, fiable y rentable para aplicaciones que requieren un display numérico simple, brillante y duradero donde se prefiere el montaje SMD.