Hoja de Datos del Display LED LTS-2807SKG-P - Altura de Dígito 0.2 Pulgadas - Verde AlInGaP - Voltaje Directo 2.4V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-2807SKG-P es un display numérico compacto y de alto rendimiento de un solo dígito, diseñado para aplicaciones modernas de montaje superficial. Cuenta con una altura de dígito de 0.2 pulgadas (5.08 mm), lo que lo hace ideal para dispositivos donde el espacio es limitado pero la legibilidad es esencial. El display utiliza la avanzada tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una luz verde brillante. Este sistema de materiales se cultiva sobre un sustrato de GaAs no transparente, lo que contribuye a un alto contraste al minimizar la dispersión y reflexión interna de la luz. El dispositivo tiene una apariencia distintiva con una cara gris y segmentos blancos, mejorando la definición del carácter. Está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un encapsulado sin plomo conforme a las directivas RoHS, alineándose con los estándares ambientales globales para componentes electrónicos.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Tamaño Compacto con Alta Legibilidad:La altura de dígito de 0.2 pulgadas proporciona una lectura numérica clara en una huella mínima, ideal para electrónica de consumo, instrumentación y paneles de control.
• Rendimiento Óptico Superior:La tecnología de chip AlInGaP ofrece alto brillo y excelente contraste. Los segmentos continuos y uniformes aseguran una apariencia de carácter consistente y agradable, sin huecos o puntos oscuros.
• Eficiencia Energética:Diseñado para un bajo consumo de energía, es adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético.
• Ángulo de Visión Amplio:El display ofrece un amplio ángulo de visión, asegurando que la lectura numérica permanezca visible desde varias perspectivas, lo cual es crítico para interfaces de usuario.
• Alta Fiabilidad:Como dispositivo de estado sólido, ofrece una larga vida operativa, resistencia a golpes y vibraciones, y un rendimiento consistente en el tiempo en comparación con displays mecánicos.
• Garantía de Calidad:Los dispositivos están categorizados (binned) en función de la intensidad luminosa, permitiendo a los diseñadores seleccionar componentes con niveles de brillo consistentes para una apariencia uniforme del panel.

1.2 Configuración del Dispositivo

El LTS-2807SKG-P está configurado como un display de ánodo común. Esto significa que los ánodos de todos los segmentos LED están conectados internamente a pines comunes (Pin 3 y Pin 8). Los segmentos individuales (A, B, C, D, E, F, G y el punto decimal DP) se controlan aplicando una señal de tierra (nivel bajo) a sus respectivos pines de cátodo. El número de parte específico denota un display verde AlInGaP de ánodo común con punto decimal a la derecha. Esta configuración es común y simplifica el circuito de excitación, ya que se puede aplicar un voltaje constante al ánodo común mientras se multiplexan las señales de cátodo para iluminar diferentes segmentos.

2. Parámetros y Características Técnicas

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de las especificaciones eléctricas y ópticas del dispositivo, fundamentales para el diseño del circuito y la integración del sistema.

2.1 Valores Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites para uso normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada del chip LED.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Este valor es para pulsos breves de alta corriente, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a una tasa de 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería aproximadamente 25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo puede soportar estas temperaturas extremas durante el almacenamiento no operativo y dentro de su entorno operativo especificado.
• Temperatura de Soldadura:Los terminales pueden someterse a soldadura con cautín a 260°C durante un máximo de 3 segundos, medidos a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del encapsulado.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. Los diseñadores deben usar estos valores como guía para condiciones normales de operación.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Esta es la medida clave del brillo.
  • El valor típico es 700 µcd (microcandelas) a una corriente directa (I_F) de 1 mA.
  • A 10 mA, la intensidad típica aumenta significativamente a 8400 µcd. La relación entre corriente y salida de luz es generalmente lineal dentro del rango de operación.
  • Se aplica una tolerancia de ±15%, lo que significa que la intensidad real puede variar entre piezas.
• Características de Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):574 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia de la luz emitida es máxima.
  • Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esto indica la pureza espectral; un ancho más estrecho significa un color verde más monocromático (puro).
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d):571 nm (típico, con una tolerancia de ±1 nm). Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano y es crucial para la especificación del color.
• Voltaje Directo por Chip (V_F):2.4 V típico (2.0 V mínimo, tolerancia ±0.1V) a I_F=20 mA. Este parámetro es vital para seleccionar la resistencia limitadora de corriente o el driver de corriente constante apropiado. La caída de voltaje es relativamente consistente entre segmentos debido al uso de chips LED idénticos.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 100 µA a un voltaje inverso (V_R) de 5V. Esta prueba es solo para caracterización; el dispositivo no está diseñado para operar bajo polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:Máximo 2:1 entre dos segmentos cualesquiera dentro del mismo dígito cuando se excitan a 1 mA. Esto asegura uniformidad visual.
• Diafonía:Especificada como ≤ 2.5%. Esto se refiere a la iluminación no deseada de un segmento cuando se excita un segmento adyacente, causada por fugas ópticas o eléctricas internas.

2.3 Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien no se detallan gráficos específicos en el texto proporcionado, las curvas típicas para tal dispositivo incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente. El voltaje de rodilla está alrededor de 2.0-2.4V, después del cual la corriente aumenta rápidamente con pequeños incrementos de voltaje.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_Vvs. I_F):Una relación generalmente lineal, confirmando que la salida de luz es directamente proporcional a la corriente de excitación dentro del área de operación segura.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Los LEDs AlInGaP típicamente tienen un buen rendimiento a alta temperatura en comparación con otras tecnologías, pero la salida aún disminuye con el calor.
• Distribución Espectral:Una curva en forma de campana centrada alrededor de 574 nm (pico) con un ancho definido por el ancho medio de 15 nm, confirmando la emisión de color verde.

3. Información Mecánica y del Encapsulado

3.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo es un encapsulado de montaje superficial. 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.
• Los controles de calidad críticos incluyen límites de material extraño dentro de los segmentos (≤10 mils), contaminación por tinta en la superficie (≥20 mils aceptable), burbujas en segmentos (≤10 mils) y flexión del encapsulado (≤1% de la longitud del reflector).
• Debido al pequeño tamaño del encapsulado, el número de parte marcado en el dispositivo se abrevia a "2807SKG-P"; se omite el prefijo "LTS".

3.2 Configuración de Pines y Diagrama de Circuito

El display tiene una configuración de 10 pines. El diagrama de circuito interno muestra una estructura de ánodo común. La asignación de pines es la siguiente:

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

Los pines 3 y 8 están conectados internamente. Este diseño de doble ánodo ayuda en la distribución de corriente total, reduce la densidad de corriente en un solo pin/traza de PCB y puede mejorar la disipación térmica del encapsulado. La identificación correcta de la polaridad es crucial durante el diseño de PCB y el montaje para prevenir daños.

3.3 Patrón de Soldadura Recomendado (Footprint)

Se proporciona un patrón de pistas (footprint) recomendado para el diseño de PCB. Adherirse a este patrón asegura la formación adecuada de la junta de soldadura, estabilidad mecánica y alineación durante el proceso de soldadura por reflujo. El patrón típicamente incluye tamaños y espaciados de pads que tienen en cuenta el volumen de pasta de soldar y el alivio térmico.

4. Montaje, Manipulación y Fiabilidad

4.1 Instrucciones de Soldadura SMT

El dispositivo está diseñado para soldadura por reflujo. Se deben controlar parámetros críticos para prevenir daños térmicos.

• Perfil de Reflujo:Se permite un máximo de dos ciclos de reflujo. Se requiere un período de enfriamiento a temperatura ambiente normal entre ciclos.
  • Precalentamiento: 120–150°C durante un máximo de 120 segundos.
  • Temperatura Pico: 260°C máximo.
  • Tiempo por encima del líquido: 5 segundos máximo a temperatura pico.
• Soldadura Manual:Si es necesario, se puede usar un cautín una sola vez, con una temperatura de punta que no exceda los 300°C y un tiempo de contacto limitado a un máximo de 3 segundos.

4.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Como la mayoría de los componentes SMD con encapsulado plástico, este display es sensible a la absorción de humedad, lo que puede causar "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado) durante el reflujo.

• Almacenamiento:Las bolsas a prueba de humedad sin abrir deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa.
• Horneado:Si la bolsa se abre o las piezas se exponen a ambientes húmedos más allá de los límites especificados, deben hornearse antes del reflujo para eliminar la humedad.
  • Piezas en carrete: Hornear a 60°C durante ≥48 horas.
  • Piezas sueltas (a granel): Hornear a 100°C durante ≥4 horas o 125°C durante ≥2 horas.
• Importante:El horneado debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico adicional en el encapsulado.

4.3 Especificación de Embalaje

El dispositivo se suministra en cinta y carrete para montaje automatizado.

• Dimensiones del Carrete:Proporcionadas para compatibilidad con equipos estándar de pick-and-place (por ejemplo, carretes de 13 pulgadas o 22 pulgadas).
• Cinta Portadora:Fabricada de aleación de poliestireno negro conductor. Las dimensiones se ajustan a los estándares EIA-481-D. Las especificaciones clave incluyen una tolerancia acumulativa de paso de 10 agujeros de piñón de ±0.20 mm y una comba dentro de 1 mm sobre 250 mm.
• Cantidades de Embalaje:Un carrete estándar de 13 pulgadas contiene 1000 piezas. Un carrete de 22 pulgadas contiene 56.5 metros de cinta. La cantidad mínima de pedido para carretes restantes es de 250 piezas.
• Cinta de Guía/Cola:Incluye secciones mínimas de 400mm de guía y 40mm de cola para facilitar la carga en la máquina.

5. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

5.1 Ámbito de Aplicación y Advertencias

El display está destinado a equipos electrónicos ordinarios en aplicaciones de oficina, comunicaciones y domésticas. No está diseñado ni calificado para sistemas críticos para la seguridad (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, control de transporte) donde una falla podría poner en peligro la vida o la salud. Para tales aplicaciones, la consulta con el fabricante es obligatoria.

5.2 Diseño del Circuito de Excitación

Un diseño adecuado es esencial para la fiabilidad y el rendimiento.

• Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie o un driver de corriente constante para limitar la corriente directa al valor continuo recomendado (por ejemplo, 10-20 mA para brillo típico). Exceder los valores máximos conduce a una degradación severa de la salida de luz y a un fallo prematuro.
• Gestión Térmica:La corriente directa debe reducirse a medida que aumenta la temperatura ambiente, como se especifica en los Valores Absolutos Máximos. Asegure un área de cobre de PCB adecuada u otra disipación de calor si opera en ambientes de alta temperatura.
• Protección contra Voltaje Inverso:El circuito de excitación debe incorporar protección (por ejemplo, un diodo en serie o en paralelo) para evitar la aplicación de voltaje inverso a través de los segmentos LED, lo que puede dañarlos.
• Multiplexación:Para aplicaciones de múltiples dígitos, este display de ánodo común es muy adecuado para la excitación multiplexada. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible.

5.3 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica de Consumo:Relojes digitales, displays de hornos microondas, lecturas de equipos de audio.
• Instrumentación:Medidores de panel, equipos de prueba, dispositivos de medición portátiles.
• Controles Industriales:Indicadores de control de procesos, displays de temporizadores, lecturas de contadores.
• Mercado Secundario Automotriz:Displays interiores no críticos (por ejemplo, para sistemas de audio).

6. Comparativa y Diferenciación Técnica

En comparación con otros displays de un solo dígito, el LTS-2807SKG-P ofrece ventajas específicas:

• vs. Displays Rojos Antiguos GaAsP/GaP:La tecnología AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor (más salida de luz por mA), mejor rendimiento a alta temperatura y un color verde más saturado.
• vs. Displays Azules/Blancos InGaN:El LED verde AlInGaP típicamente tiene un voltaje directo más bajo (~2.4V vs. ~3.2V+ para InGaN), simplificando potencialmente el diseño de la fuente de alimentación en sistemas de bajo voltaje.
• vs. Displays de Dígitos Más Grandes:El tamaño de 0.2 pulgadas ofrece un equilibrio entre legibilidad y ahorro de espacio en la placa, ubicándose entre dígitos más pequeños de 0.15 pulgadas y más grandes de 0.3 o 0.5 pulgadas.
• vs. Displays No Categorizados:La categorización por intensidad luminosa es un diferenciador clave para aplicaciones que requieren brillo uniforme del panel, reduciendo la necesidad de calibración manual o ajuste de corriente por dígito.

7. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es el propósito de los dos pines de ánodo común (3 y 8)?

R1: Están conectados internamente. Tener dos pines ayuda a distribuir la corriente total del ánodo, reduce la densidad de corriente en un solo pin/traza de PCB y puede mejorar la disipación térmica del encapsulado.

P2: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de microcontrolador de 5V?

R2: No. Debes usar una resistencia limitadora de corriente. Para una fuente de 5V y un V_Ftípico de 2.4V, si quieres 10 mA a través de un segmento, el valor de la resistencia sería R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohmios. Una resistencia de 270 Ohmios es un valor estándar cercano a este cálculo.

P3: ¿Por qué hay un límite en el número de ciclos de reflujo?

R3: Múltiples ciclos de reflujo someten el encapsulado plástico y las uniones de alambre internas a estrés térmico repetido, lo que puede provocar delaminación, agrietamiento o fallo de la unión, comprometiendo la fiabilidad.

P4: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" en la práctica?

R4: El fabricante prueba y clasifica los displays en diferentes lotes de brillo (por ejemplo, un lote de alto brillo y un lote estándar). Al realizar un pedido, puedes especificar un código de lote para asegurar que todos los displays en tu lote tengan un brillo muy similar, evitando variaciones notables en la pantalla de tu producto.

8. Caso de Estudio de Diseño

Escenario:Diseñando un temporizador digital compacto para un electrodoméstico de cocina.

Requisitos:Lectura clara de 1 dígito (0-9), bajo consumo de energía, operación confiable hasta 60°C de temperatura ambiente y compatibilidad con montaje automatizado.

Solución:El LTS-2807SKG-P es una opción ideal.

1. Diseño del Circuito:Un microcontrolador con suficientes pines de E/S excita el display en una configuración estática (no multiplexada) por simplicidad. Se coloca una resistencia limitadora de corriente en la línea del ánodo común. La corriente directa se establece en 8 mA (reducida desde 25 mA considerando los 60°C ambiente, usando el factor de reducción de 0.28 mA/°C). Esto proporciona brillo adecuado mientras asegura fiabilidad a largo plazo.
2. Diseño de PCB:Se utiliza el patrón de soldadura recomendado. Se añaden conexiones de alivio térmico a los pads del ánodo para facilitar la soldadura mientras se mantiene una buena ruta térmica a un plano de tierra para la disipación de calor.
3. Montaje:Los componentes se colocan usando una máquina pick-and-place desde la cinta y carrete proporcionados. Se utiliza un perfil de reflujo sin plomo estándar con una temperatura pico de 245°C, muy dentro del límite especificado de 260°C.
4. Resultado:El producto final presenta un display numérico brillante, uniforme y confiable que cumple con todos los requisitos de tamaño, rendimiento y fabricabilidad.

9. Tendencias Tecnológicas y de Mercado

Tecnología AlInGaP:Este sistema de materiales, introducido en los años 90, revolucionó los LEDs rojos, naranjas y amarillos de alto brillo y posteriormente los LEDs verdes eficientes. Sigue siendo la tecnología dominante para LEDs verdes de alto rendimiento en el rango de 560-590 nm debido a su eficiencia superior y estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas.

Dirección del Mercado:La tendencia para componentes indicadores y displays SMD continúa hacia:

• Miniaturización:Encapsulados aún más pequeños con brillo mantenido o mejorado.
• Mayor Eficiencia:Más lúmenes por vatio, reduciendo el consumo de energía y la carga térmica.
• Fiabilidad Mejorada:Materiales de encapsulado y procesos de fabricación mejorados para una mayor vida útil en entornos exigentes.
• Integración:Combinar el display LED con ICs drivers o microcontroladores en módulos multi-chip (MCMs) o soluciones de sistema en encapsulado (SiP) para simplificar el diseño del producto final.

El LTS-2807SKG-P representa un producto maduro y bien optimizado dentro de este panorama en evolución, ofreciendo un equilibrio probado de tamaño, rendimiento y costo para una amplia gama de aplicaciones.