Hoja de Datos del Display LED LTS-2807CKD-P - Altura de Dígito 0.2 Pulgadas - Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-2807CKD-P es un dispositivo de montaje superficial (SMD) diseñado como display numérico de un solo dígito. Su función principal es proporcionar una indicación numérica clara y fiable en un encapsulado compacto y moderno, apto para procesos de ensamblaje automatizado. El dispositivo utiliza capas epitaxiales avanzadas de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecidas sobre un sustrato de GaAs para producir su característica emisión roja hiperintensa. Esta tecnología de material se elige por su eficiencia y estabilidad en la producción de luz roja de alta luminosidad. El diseño visual presenta una pantalla frontal gris con marcas de segmentos blancos, una combinación diseñada para maximizar el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación, lo que lo hace adecuado para electrónica de consumo, paneles de instrumentación e interfaces de control industrial donde el espacio es limitado y la legibilidad es crítica.

1.1 Características y Ventajas Clave

El producto se define por varias características clave de rendimiento y fiabilidad que lo diferencian en el mercado de displays de formato pequeño.

• Factor de Forma Compacto:Una altura de dígito de 0.2 pulgadas (5.08 mm) permite la integración en PCBs densamente pobladas sin sacrificar el tamaño numérico.
• Rendimiento Óptico:El display ofrece alta luminosidad y excelente contraste, facilitados por los chips AlInGaP y el diseño gris sobre blanco. Un amplio ángulo de visión garantiza la visibilidad desde varias posiciones.
• Uniformidad de Segmentos:Los segmentos están diseñados para una iluminación continua y uniforme, evitando puntos calientes o áreas oscuras que puedan perjudicar la apariencia del carácter.
• Eficiencia Energética:Tiene un bajo requerimiento de potencia, contribuyendo a un menor consumo energético general del sistema.
• Calidad y Fiabilidad:El dispositivo presenta fiabilidad de estado sólido y está categorizado por intensidad luminosa, lo que significa que las unidades se clasifican para garantizar un brillo consistente. También está construido como un encapsulado sin plomo, cumpliendo con las directivas ambientales RoHS.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

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

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y fallo catastrófico.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). Esto es para destellos breves de alta intensidad.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Este valor se reduce linealmente en 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima sería aproximadamente 25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA.
• Rangos de Temperatura:El rango de temperatura de funcionamiento y almacenamiento es de -35°C a +105°C.
• Tolerancia de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura con cautín a 260°C durante 3 segundos, con la punta del cautín posicionada al menos 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C, que representan el comportamiento esperado en condiciones normales de funcionamiento.

• Intensidad Luminosa (Iv):La salida de luz depende de la corriente. A una corriente directa (I_F) de 1 mA, la intensidad oscila entre 201 y 650 µcd (microcandelas). A 10 mA, el valor típico aumenta a 8250 µcd. Se aplica una tolerancia de ±15% a estas mediciones.
• Características de Longitud de Onda:El dispositivo emite en el espectro rojo hiperintenso. La longitud de onda de emisión pico (λ_p) es de 650 nm. La longitud de onda dominante (λ_d) es de 639 nm con una tolerancia de ±1 nm. El ancho medio de la línea espectral (Δλ) es de 20 nm, lo que indica la dispersión de la longitud de onda de la luz emitida.
• Tensión Directa (V_F):Típicamente 2.6V a I_F=20 mA, con una tolerancia de ±0.1V. El mínimo especificado es 2.05V.
• 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 funcionamiento en polarización inversa continua.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:Una relación máxima de 2:1 para segmentos dentro de un área de luz similar a I_F=1 mA. Esto especifica la variación de brillo máxima permitida entre segmentos.
• Diafonía:Especificada como ≤ 2.5%, refiriéndose a la iluminación no deseada de un segmento no seleccionado cuando se activa un segmento adyacente.

3. Sistema de Clasificación y Gradación

La hoja de datos indica que el producto está "categorizado por intensidad luminosa", lo que implica un proceso de clasificación.

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Los dispositivos se prueban y clasifican en lotes según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (por ejemplo, 1 mA o 10 mA). Esto garantiza que los diseñadores reciban LEDs con niveles de brillo consistentes para una apariencia uniforme del display.
• Clasificación por Longitud de Onda:Aunque no se declara explícitamente como clasificada, la estrecha tolerancia en la longitud de onda dominante (±1 nm) indica un control de proceso estricto, lo que resulta en una salida de color muy consistente en todas las unidades.
• Clasificación por Tensión Directa:La tolerancia especificada de V_Fde ±0.1V sugiere que las piezas probablemente se criban para cumplir este parámetro eléctrico, contribuyendo a un comportamiento consistente del circuito de excitación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF proporcionado hace referencia a curvas típicas pero no las muestra, el análisis estándar para dicho dispositivo incluiría:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Mostraría la relación exponencial entre la tensión directa y la corriente, con la tensión de codo alrededor de 2.0-2.2V para LEDs rojos AlInGaP.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_v-I_F):Se espera que sea casi lineal a corrientes bajas, mostrando potencialmente efectos de saturación a corrientes más altas debido a la caída térmica y de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demostraría la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, un factor crítico para la fiabilidad del diseño.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad frente a la longitud de onda, centrado en 650 nm (pico) con un ancho medio de 20 nm, confirmando el punto de color rojo hiperintenso.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo tiene una huella SMD definida. 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. Se señalan controles de calidad específicos, como límites de material extraño, contaminación por tinta, burbujas dentro del área del segmento y rebabas de pines de plástico. Debido al pequeño tamaño del encapsulado, el marcado de la pieza se abrevia a "2807CKD-P" (se omite el prefijo "LTS").

5.2 Circuito Interno y Pinout

El dispositivo tiene una configuración deánodo común. El diagrama del circuito interno muestra diez pines correspondientes a las siguientes conexiones: Dos pines están dedicados como ánodos comunes (pines 3 y 8). Los pines restantes son cátodos individuales para los segmentos A, B, C, D, E, F, G y el punto decimal (DP). El pin 1 se lista como "Sin Conexión". Esta configuración requiere un driver de suministro de corriente a los pines de ánodo común y un sumidero de corriente a los pines de cátodo individuales para iluminar los segmentos.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Instrucciones de Soldadura SMT

El dispositivo está diseñado para procesos de soldadura por reflujo. Una restricción crítica es que el número de ciclos del proceso de reflujo debe ser menor a dos. Si es necesario un segundo reflujo (por ejemplo, para ensamblaje de doble cara), la placa debe enfriarse a temperatura normal entre el primer y el segundo proceso.

• Perfil de Reflujo (Máx. 2 ciclos):Precalentar a 120-150°C durante un máximo de 120 segundos. La temperatura máxima no debe exceder los 260°C.
• Soldadura Manual (Máx. 1 ciclo):Si se utiliza un cautín, la temperatura de la punta no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos.

6.2 Patrón de Soldadura Recomendado

Se proporciona un patrón de pistas (huella) para el diseño del PCB. Adherirse a este patrón es esencial para la formación confiable de las juntas de soldadura, el alineamiento correcto y la gestión térmica durante el reflujo.

6.3 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Los componentes se envían en embalaje a prueba de humedad. Deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa (HR). Una vez abierta la bolsa sellada, los componentes comienzan a absorber humedad del ambiente. Si no se usan inmediatamente y no se almacenan en un gabinete seco (<10% HR es típico), deben secarse antes de la soldadura por reflujo para prevenir daños por "efecto palomita" o delaminación causados por la rápida expansión del vapor.

• Condiciones de Secado:Si los componentes están en carrete: 60°C durante ≥48 horas. Si los componentes están a granel: 100°C durante ≥4 horas o 125°C durante ≥2 horas. El secado solo debe realizarse una vez.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Especificaciones de Embalaje

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

• Dimensiones del Carrete:Proporcionadas tanto para la cinta portadora de componentes como para el carrete general (por ejemplo, se indican opciones de carrete de 13 y 22 pulgadas).
• Cinta Portadora:Fabricada de aleación de poliestireno conductor negro. Las dimensiones se ajustan a los estándares EIA-481-D. El grosor de la cinta es de 0.30 ±0.05 mm.
• Cantidades de Embalaje:Un carrete estándar de 13" contiene 1000 piezas. Un carrete de 22" contiene una longitud de cinta para 56.5 metros. La cantidad mínima de pedido para carretes restantes es de 250 piezas.
• Cinta de Arranque y Final:El carrete incluye una cinta de arranque (mínimo 400mm) y una cinta final (mínimo 40mm) para la alimentación de la máquina.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Uso Previsto y Limitaciones

El display está diseñado para equipos electrónicos ordinarios en aplicaciones de oficina, comunicaciones y domésticas. No está clasificado para aplicaciones críticas para la seguridad o de alta fiabilidad donde un fallo podría poner en peligro la vida o la salud (por ejemplo, aviación, sistemas médicos) sin consulta previa y posible calificación.

8.2 Reglas de Diseño Críticas

• Protección del Circuito de Excitación:El circuito de excitacióndebeincluir protección contra tensiones inversas y transitorios de tensión, ya que estos pueden dañar instantáneamente las uniones LED.
• Limitación de Corriente:Utilice siempre una resistencia limitadora de corriente en serie o un driver de corriente constante. Nunca conecte el LED directamente a una fuente de tensión. Calcule el valor de la resistencia en función de la tensión de alimentación (V_{alimentación}), la tensión directa del LED (V_F~2.6V), y la corriente directa deseada (I_F). Fórmula: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F.
• Gestión Térmica:Observe las reglas de disipación de potencia y reducción de corriente. Operar a corrientes o temperaturas ambiente por encima de los límites recomendados acelerará la degradación de la salida de luz (depreciación de lúmenes) y puede causar fallos prematuros. Asegure un área de cobre de PCB adecuada o vías térmicas si opera cerca de los valores máximos.
• Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos que utilicen multiplexación, asegúrese de que la corriente de pico en modo pulsado no exceda el valor máximo absoluto de 60 mA, y calcule la corriente promedio para mantenerse dentro del valor de corriente continua.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio), la tecnología AlInGaP en el LTS-2807CKD-P ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de entrada. También suele proporcionar una mejor estabilidad de longitud de onda con la temperatura y a lo largo de la vida útil. En comparación con algunos displays de segmentos blancos que utilizan un filtro de color sobre un LED azul/blanco, el chip monocromático AlInGaP ofrece una saturación de color pura y potencialmente una mayor eficiencia para el color rojo objetivo. Su encapsulado SMD proporciona una mayor robustez mecánica y adecuación para la fabricación automatizada de alto volumen en comparación con los displays LED de orificio pasante.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Qué valor de resistencia debo usar con una alimentación de 5V?

R: Para una tensión directa típica de 2.6V y una corriente deseada de 10 mA, el cálculo es: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (por ejemplo, 240Ω o 220Ω). Verifique siempre la corriente real en el circuito.

P: ¿Puedo excitarlo con 20 mA continuamente?

R: Sí, 20 mA está por debajo del máximo de 25 mA a 25°C. Sin embargo, debe verificar la temperatura ambiente. Si el entorno de funcionamiento está por encima de 25°C, debe reducir la corriente. A 70°C, la corriente máxima sería 25 mA - (0.28 mA/°C * 45°C) ≈ 12.4 mA.

P: ¿Por qué es importante el valor de corriente inversa si no debo operarlo en inversa?

R: Es un indicador de calidad y fuga. Una corriente inversa alta puede señalar una unión defectuosa. El valor también informa el nivel de protección necesario; cualquier evento de polarización inversa que exceda los 5V o cause una corriente superior a 100 µA es dañino.

P: ¿Qué significa "relación de coincidencia de intensidad luminosa 2:1" para mi diseño?

R: Significa que el segmento más tenue en un dígito puede ser no menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante bajo las mismas condiciones de prueba. Esto garantiza uniformidad visual. Para aplicaciones críticas, puede seleccionar de un lote más estricto.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñando una lectura de temperatura de un dígito para un electrodoméstico de consumo.

El LTS-2807CKD-P es una elección ideal. Los pines de puerto del microcontrolador (MCU) pueden sumir corriente (conectarse a los cátodos de segmento). Un solo transistor PNP o un CI driver dedicado puede suministrar corriente al pin de ánodo común. El firmware del MCU implementa un decodificador de 7 segmentos y un temporizador de multiplexación si se usan múltiples dígitos. La pantalla frontal gris/segmentos blancos proporciona un excelente contraste contra el bisel del aparato. El bajo consumo de energía se alinea con los objetivos de eficiencia energética. El diseñador debe asegurarse de que el diseño del PCB incluya el patrón de almohadillas de soldadura recomendado, coloque una resistencia limitadora de corriente en serie con cada cátodo (o use un CI driver de corriente constante), y siga las guías del perfil de reflujo durante la fabricación. Los componentes deben almacenarse en un ambiente seco después de abrir el carrete hasta la fecha de ensamblaje.

12. Principio de Funcionamiento

El dispositivo funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión P-N semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial incorporado de la unión (aproximadamente 2.0-2.2V para AlInGaP), los electrones del material tipo N y los huecos del material tipo P se inyectan a través de la unión. Se recombinan en la región activa (las capas de pozo cuántico de AlInGaP). Una parte de esta energía de recombinación se libera como fotones (luz). La composición específica de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo en las capas epitaxiales determina la energía del bandgap, que define directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo hiperintenso a ~650 nm. La configuración de ánodo común conecta internamente los ánodos de todos los segmentos LED, simplificando el circuito de excitación al requerir solo un nodo de fuente de corriente por dígito.

13. Tendencias Tecnológicas

El uso de AlInGaP para LEDs rojos y ámbar representa una tecnología madura y altamente optimizada. Las tendencias actuales en displays LED se centran en varias áreas: 1)Mayor Eficiencia:La investigación en curso tiene como objetivo reducir la caída de eficiencia a altas corrientes y mejorar la extracción de luz del encapsulado del chip. 2)Miniaturización:Si bien 0.2 pulgadas es estándar, existe demanda de alturas de dígito más pequeñas en dispositivos ultracompactos. 3)Integración:Las tendencias incluyen combinar el display LED con CI drivers y controladores en módulos multichip o soluciones de sistema en encapsulado (SiP) para simplificar el diseño del producto final. 4)Fiabilidad Mejorada:Las mejoras en materiales de encapsulado y técnicas de unión del dado continúan impulsando la vida operativa y la tolerancia a perfiles de reflujo de mayor temperatura requeridos para la soldadura sin plomo.