Hoja de Datos del Display LED LTS-2806CKR-P - Altura de Dígito 0.28 Pulgadas - Rojo Super - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-2806CKR-P es un dispositivo de montaje superficial (SMD) diseñado como un display numérico de un solo dígito. Su función principal es proporcionar una indicación numérica clara y fiable en un encapsulado compacto y moderno, adecuado para procesos de ensamblaje automatizado. La característica definitoria de este componente es el uso de material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips emisores de luz, que se cultivan sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs). Esta tecnología de material se elige específicamente para producir luz de alta eficiencia en el espectro del rojo al ámbar-naranja. El diseño visual presenta una placa frontal de color gris con filtros de segmento blancos, una combinación pensada para mejorar el contraste y la legibilidad cuando los segmentos están iluminados.

1.1 Características Clave y Aplicaciones Objetivo

Este display está diseñado para integrarse en equipos electrónicos de consumo e industriales donde el espacio, la eficiencia energética y la fiabilidad son consideraciones clave. Su altura de dígito de 0.28 pulgadas (7.0 mm) ofrece un equilibrio entre visibilidad y ahorro de espacio en la placa. El diseño de segmento continuo y uniforme garantiza una apariencia de carácter consistente y profesional. Las ventajas clave incluyen bajo consumo de energía, alto brillo, excelente contraste y un amplio ángulo de visión, lo que lo hace adecuado para una variedad de aplicaciones de lectura. Está categorizado por intensidad luminosa, lo que permite emparejar el brillo en aplicaciones de múltiples dígitos, y se suministra en un encapsulado sin plomo conforme a las directivas RoHS. Las aplicaciones típicas incluyen paneles de instrumentación, electrodomésticos, equipos de comunicación, dispositivos de automatización de oficina y varios paneles de control donde se requiere un solo dígito numérico.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

El rendimiento del LTS-2806CKR-P está definido por un conjunto de valores máximos absolutos y características eléctricas/ópticas estándar. Comprender estos parámetros es crítico para un diseño de circuito fiable y una operación a largo plazo.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No están destinados para operación normal. La disipación de potencia máxima por segmento es de 70 mW. La corriente directa de pico por segmento está clasificada en 90 mA, pero esto solo es permisible bajo condiciones específicas de pulso: un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms. La corriente directa continua por segmento se reduce linealmente desde 25 mA a 25°C. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación y almacenamiento de -35°C a +105°C. Para soldadura manual, la punta del soldador debe mantenerse a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento durante un máximo de 3 segundos a 260°C.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C) y representan el rendimiento típico. La intensidad luminosa promedio (Iv) es una métrica principal. A una corriente directa (If) de 1 mA, la intensidad mínima es de 201 µcd, con un valor típico de 650 µcd. A 10 mA, la intensidad típica aumenta significativamente a 8250 µcd. La tensión directa (Vf) por chip es típicamente de 2.6V a una corriente de prueba de 20 mA, con un máximo de 2.6V. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 639 nm, y la longitud de onda dominante (λd) es de 631 nm, ambas medidas a 20 mA, situando la salida firmemente en la región del color rojo super. El ancho medio espectral (Δλ) es de 20 nm. La corriente inversa (Ir) por segmento es un máximo de 100 µA a una tensión inversa (Vr) de 5V. Es crucial notar que esta condición de tensión inversa es solo para fines de prueba y el dispositivo no debe operarse continuamente bajo polarización inversa. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos se especifica como 2:1 máximo cuando se excita a 1 mA.

3. Clasificación y Emparejamiento de Rendimiento

La hoja de datos indica que el LTS-2806CKR-P está "categorizado por intensidad luminosa". Esto se refiere a un proceso de clasificación (binning) donde las unidades fabricadas se clasifican según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar. Esto permite a los diseñadores seleccionar displays del mismo lote de intensidad o de lotes adyacentes para garantizar un brillo uniforme en todos los dígitos de un display de múltiples dígitos, evitando variaciones notables en la luminosidad de los segmentos. Aunque los códigos de lote específicos no se detallan en este extracto, esta característica es esencial para aplicaciones que requieren una apariencia visual consistente.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, la hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Estas curvas son invaluables para los ingenieros de diseño. Típicamente incluyen la relación entre la corriente directa (If) y la tensión directa (Vf), mostrando el comportamiento de conducción del diodo. Más importante aún, incluyen curvas que grafican la intensidad luminosa (Iv) frente a la corriente directa (If), que es no lineal. Esta curva ayuda a los diseñadores a seleccionar la corriente de excitación óptima para lograr el brillo deseado mientras gestionan el consumo de energía y el calor. Otra curva crítica representaría la variación de la intensidad luminosa con la temperatura ambiente (Ta), mostrando cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura. Esto es vital para diseñar sistemas que operen en entornos de temperatura elevada, asegurando que se incluya un margen de brillo suficiente.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Tolerancias del Encapsulado

El LTS-2806CKR-P se suministra en un encapsulado de montaje superficial. Todas las dimensiones críticas se proporcionan en milímetros. Las tolerancias generales son de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. La hoja de datos también incluye criterios específicos de calidad visual y mecánica: el material extraño en un segmento debe ser ≤10 mils, la contaminación por tinta en la superficie ≤20 mils, las burbujas dentro de un segmento ≤10 mils, la flexión del reflector debe ser ≤1% de su longitud, y las rebabas de los pines de plástico no deben exceder 0.1 mm. Estos criterios aseguran una calidad física consistente y una colocación fiable durante el ensamblaje.

5.2 Circuito Interno y Configuración de Pines

El dispositivo tiene un diagrama de circuito interno que muestra una configuración de ánodo común. Esto significa que los ánodos de todos los segmentos LED están conectados internamente. El display tiene 12 pines en total. La tabla de conexión de pines es esencial para el diseño del PCB: el Pin 4 y el Pin 9 son ambas conexiones de Ánodo Común. Los cátodos para los segmentos A, B, C, D, E, F, G y DP (punto decimal) están conectados a los pines 8, 7, 5, 2, 3, 10, 12 y 6 respectivamente. Los pines 1 y 11 están marcados como "Sin Conexión" (N/C). Esta asignación de pines debe seguirse con precisión para garantizar la iluminación correcta de los segmentos.

6. Guías de Soldadura, Ensamblaje y Manipulación

6.1 Instrucciones de Soldadura SMT

El dispositivo está diseñado para procesos de soldadura por reflujo. Una instrucción crítica es que el número de ciclos del proceso de reflujo debe ser menor a dos. Además, el dispositivo debe dejarse enfriar a temperatura ambiente normal entre el primer y el segundo proceso de soldadura si se requiere una segunda pasada. El perfil de reflujo recomendado incluye una etapa de precalentamiento a 120–150°C, con un tiempo de precalentamiento máximo de 120 segundos. La temperatura máxima durante el reflujo no debe exceder los 260°C. Para soldadura manual con cautín, la temperatura máxima de la punta es de 300°C, con un tiempo de soldadura que no exceda los 3 segundos por unión.

6.2 Patrón de Soldadura Recomendado

Se proporciona una recomendación de patrón de soldadura (huella) para el diseño del PCB. Adherirse a este patrón es crucial para lograr uniones de soldadura fiables, una alineación adecuada y minimizar el estrés en el componente durante los ciclos térmicos. El patrón define el tamaño, la forma y el espaciado de las almohadillas de cobre en el PCB que corresponden a los terminales del dispositivo.

6.3 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

Los displays SMD se envían en embalaje a prueba de humedad. Deben almacenarse a 30°C o menos y al 60% de humedad relativa (HR) o menos. Una vez que se abre el paquete sellado original, los componentes comienzan a absorber humedad de la atmósfera. Si las piezas no se almacenan en un entorno seco controlado (por ejemplo, una cámara seca) después de abrirlas, deben someterse a un proceso de horneado antes de ser sometidas a soldadura por reflujo para prevenir el "efecto palomita de maíz" o la delaminación interna causada por la rápida expansión del vapor. Se especifican las condiciones de horneado: 60°C durante ≥48 horas si aún están en la bobina, o 100°C durante ≥4 horas o 125°C durante ≥2 horas si están a granel. El horneado solo debe realizarse una vez.

7. Especificaciones de Embalaje y Pedido

El dispositivo se suministra en cinta y bobina para ensamblaje automatizado pick-and-place. Se proporcionan las dimensiones de la bobina de embalaje y del portador (cinta), especificándose el material del portador como aleación de poliestireno conductor negro. Las dimensiones del portador cumplen con los estándares EIA-481. Una bobina estándar de 22 pulgadas contiene 38.5 metros de cinta, que sostiene 1000 piezas del componente. Se especifica una cantidad mínima de embalaje de 250 piezas para pedidos restantes. La cinta incluye secciones de cabecera y cola (mínimo 400mm y 40mm respectivamente) para facilitar la alimentación de la máquina.

8. Consideraciones y Precauciones de Diseño de Aplicación

La hoja de datos incluye importantes precauciones de aplicación. El display está destinado a equipos electrónicos ordinarios. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde una falla podría poner en peligro la vida o la salud (aviación, sistemas médicos, etc.), se requiere consultar con el fabricante antes de su uso. Los diseñadores deben adherirse a los valores máximos absolutos. Exceder la corriente de excitación recomendada o la temperatura de operación puede llevar a una degradación severa de la salida de luz o a una falla prematura. El circuito de excitación debe incluir protección contra tensiones inversas y picos de tensión transitorios durante el encendido o apagado. Se recomienda la excitación por corriente constante sobre la excitación por tensión constante para garantizar una intensidad luminosa consistente independientemente de las variaciones de tensión directa (Vf) entre LEDs individuales o con la temperatura. El diseño del circuito debe tener en cuenta todo el rango especificado de Vf para garantizar que siempre se suministre la corriente de excitación prevista. Se deben considerar una disipación de calor adecuada y un diseño de placa para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, especialmente cuando se opera a corrientes más altas o en entornos cálidos.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTS-2806CKR-P se diferencia por su combinación específica de atributos. El uso de tecnología AlInGaP para los chips rojos generalmente ofrece mayor eficiencia y mejor rendimiento a temperaturas elevadas en comparación con tecnologías más antiguas como el GaAsP estándar. La altura de dígito de 0.28 pulgadas ocupa un nicho entre displays más pequeños y menos visibles y otros más grandes y con mayor consumo de energía. La configuración de ánodo común es un diferenciador clave; muchos circuitos integrados excitadores están diseñados para multiplexación de ánodo común, haciendo que este display sea compatible con una amplia gama de excitadores de display estándar. Su categorización por intensidad luminosa es una ventaja significativa para diseños de múltiples dígitos sobre piezas no clasificadas, asegurando consistencia visual.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar este display con una fuente de 5V y una simple resistencia?

R: Sí, pero se necesita un cálculo cuidadoso. Usando una fuente de 5V con una Vf típica de 2.6V por segmento, quedan 2.4V para caer en la resistencia limitadora de corriente. Para una corriente deseada de 10 mA, el valor de la resistencia sería R = V/I = 2.4V / 0.01A = 240 Ω. Sin embargo, debes usar una resistencia por cátodo de segmento (o por ánodo común si se multiplexa) y tener en cuenta la Vf máxima de 2.6V en tu cálculo para asegurar que la corriente nunca exceda la clasificación máxima.

P: ¿Por qué se recomienda la excitación por corriente constante?

R: El brillo de un LED es principalmente una función de la corriente, no de la tensión. La tensión directa (Vf) tiene un coeficiente de temperatura negativo y puede variar de una unidad a otra. Una fuente de tensión constante con una resistencia en serie proporciona una corriente constante aproximada, pero puede variar con los cambios en Vf. Un excitador de corriente constante dedicado proporciona una corriente estable independientemente de estas variaciones, asegurando un brillo consistente y una vida útil más larga.

P: ¿Qué significa "ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms" para la clasificación de corriente de pico?

R: Esta clasificación permite un pulso breve de alta corriente para lograr brillo extra para multiplexación o efectos de estroboscopio. Puedes pulsar un segmento con 90 mA, pero el pulso en sí no debe ser más ancho de 0.1 milisegundos, y la corriente promedio en el tiempo debe respetar el ciclo de trabajo de 1/10 (es decir, el segmento solo está encendido el 10% del tiempo). La corriente promedio en este escenario sería de 9 mA (90 mA * 0.1), que también debe estar dentro de los límites de reducción de corriente continua para la temperatura del dispositivo.

11. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando una lectura de temperatura de un dígito para un termostato.El LTS-2806CKR-P es un candidato ideal. El diseñador selecciona una corriente de excitación de 5 mA por segmento para equilibrar brillo y consumo de energía para un dispositivo alimentado por batería. Se elige un microcontrolador con pines excitadores de display de segmentos integrados. Dado que el display es de ánodo común, el excitador del microcontrolador se configura en consecuencia. El diseño del PCB sigue estrictamente el patrón de soldadura recomendado. El display se almacena en una cámara seca después de abrir la bobina. Durante el ensamblaje, se utiliza una sola pasada de reflujo. El producto final exhibe un número rojo claro, uniformemente brillante y fácilmente legible en condiciones típicas de iluminación interior, con un bajo consumo general de energía que contribuye a una mayor duración de la batería.

12. Introducción al Principio Tecnológico

El principio central de emisión de luz se basa en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones del material tipo n y los huecos del material tipo p se inyectan en la región de la unión. Cuando un electrón se recombina con un hueco, cae a un estado de energía más bajo, liberando la diferencia de energía como un fotón (luz). La longitud de onda específica (color) de esta luz está determinada por el intervalo de banda (bandgap) del material semiconductor. El LTS-2806CKR-P utiliza AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), un semiconductor compuesto cuyo intervalo de banda puede ajustarse modificando las proporciones de sus elementos constituyentes para emitir luz eficiente en la región espectral del rojo al ámbar. El sustrato de GaAs proporciona la plantilla cristalina para cultivar las capas epitaxiales de AlInGaP.

13. Tendencias y Contexto de la Industria

La tendencia en componentes de display como el LTS-2806CKR-P es hacia una mayor eficiencia, encapsulados más pequeños y una mayor integración. Si bien los displays de segmentos discretos siguen siendo vitales para aplicaciones específicas, existe una tendencia paralela hacia displays de matriz de puntos integrados y OLEDs que ofrecen más flexibilidad para mostrar caracteres y gráficos. Sin embargo, para indicación numérica simple, de alto brillo y bajo costo, los displays de segmentos SMD que utilizan materiales semiconductores avanzados como AlInGaP e InGaN (para azul/verde/blanco) continúan siendo ampliamente utilizados. Las demandas de menor consumo de energía, rangos de temperatura de operación más amplios y una fiabilidad mejorada impulsan innovaciones en materiales y encapsulado. El cambio hacia una fabricación sin plomo y conforme a RoHS, como se ve en este componente, es un requisito estándar de la industria impulsado por regulaciones ambientales.