Hoja de Datos del Display LED LTS-4817SW-P - Altura de Dígito 0.39 Pulgadas - Segmentos Blancos - Voltaje Directo 3.2V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4817SW-P es un módulo de display LED alfanumérico de un solo dígito y montaje superficial. Está diseñado con una altura de dígito de 0.39 pulgadas (10.0 mm), lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una indicación numérica o alfanumérica limitada, compacta y de alta legibilidad. El dispositivo utiliza tecnología de semiconductor InGaN (Nitruro de Galio e Indio) para producir luz blanca, ofreciendo una alternativa moderna a los LEDs blancos tradicionales filtrados o convertidos por fósforo. Su cara gris con segmentos blancos proporciona un excelente contraste para una legibilidad óptima.

1.1 Características Clave y Posicionamiento

Este display está diseñado para fiabilidad y rendimiento en electrónica de consumo, instrumentación industrial, cuadros de mando automotrices y paneles de control de electrodomésticos. Sus ventajas principales incluyen un diseño de segmento continuo y uniforme que elimina huecos para una apariencia limpia, y un amplio ángulo de visión que garantiza la visibilidad desde varias posiciones. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa y voltaje directo, permitiendo una mayor consistencia de brillo y color en la producción por lotes. Al ser un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS, es adecuado para mercados globales con estrictas regulaciones ambientales.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

El rendimiento del LTS-4817SW-P está definido por un conjunto exhaustivo de parámetros eléctricos y ópticos críticos para su integración en el diseño.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La disipación de potencia máxima por segmento es de 35 mW. La corriente directa de pico es de 50 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). La corriente directa continua por segmento se reduce desde 10 mA a 25°C a una tasa de 0.11 mA/°C, lo que significa que la corriente permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica de -35°C a +105°C, indicando robustez para entornos hostiles. La condición de soldadura se especifica como 260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Bajo condiciones típicas de prueba (Ta=25°C, IF=5mA), los parámetros clave son: La intensidad luminosa promedio por chip varía desde un mínimo de 71 mcd hasta un máximo de 165 mcd. El voltaje directo por chip (VF) varía de 2.7V a 3.2V. La corriente inversa (IR) es un máximo de 100 µA a VR=5V, pero esta es solo una condición de prueba; el dispositivo no está diseñado para operación en polarización inversa continua. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos es de 2:1 o mejor, asegurando un brillo uniforme. Se proporcionan las coordenadas de cromaticidad (x, y) según el estándar CIE 1931, con valores típicos alrededor de x=0.294, y=0.286, definiendo el punto blanco. Se especifica una diafonía ≤ 2.5%, que se refiere a la fuga de luz no deseada entre segmentos adyacentes.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia, los LEDs utilizados en este display se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (VF)

Los LEDs se agrupan en lotes (3, 4, 5, 6, 7) según su voltaje directo a 5mA. Cada lote tiene un rango de 0.1V (ej., Lote 3: 2.70-2.80V, Lote 4: 2.80-2.90V). Se permite una tolerancia de ±0.1V dentro de cada lote. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes para aplicaciones sensibles a la caída de voltaje o al diseño de la fuente de alimentación.

3.2 Clasificación por Intensidad Luminosa (IV)

El brillo se categoriza en lotes etiquetados Q11, Q12, Q21, Q22, R11, R12, R21. Cada lote cubre un rango específico de mcd a 5mA (ej., Q11: 71.0-81.0 mcd, R21: 146.0-165.0 mcd). Se aplica una tolerancia de ±15% a cada lote. Este sistema permite igualar el brillo del display entre múltiples unidades o dígitos.

3.3 Clasificación por Tono (Cromaticidad)

El color de la luz blanca se controla mediante lotes de tono (S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). Cada lote se define por un área cuadrilátera en el diagrama de cromaticidad CIE 1931, especificando el rango permitido de coordenadas x e y. Se mantiene una tolerancia de ±0.01. Esto minimiza las diferencias de color visibles entre segmentos o displays.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque el documento hace referencia a datos gráficos específicos, las curvas típicas para tales dispositivos incluyen la relación entre la corriente directa (IF) y el voltaje directo (VF), que es exponencial. La relación entre la corriente directa (IF) y la intensidad luminosa (IV) es generalmente lineal dentro del rango de operación. El efecto de la temperatura ambiente (Ta) sobre la intensidad luminosa muestra un coeficiente negativo; el brillo disminuye a medida que aumenta la temperatura. Comprender estas curvas es vital para el diseño del circuito de excitación y la gestión térmica, a fin de mantener una salida óptica consistente durante la vida útil del producto.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete

El dispositivo se ajusta a una huella SMD específica. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el espaciado y tamaño de las patillas (pines). Las tolerancias son típicamente de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Notas de calidad adicionales abordan límites para material extraño, contaminación por tinta, burbujas en el segmento, curvatura del reflector y rebabas en los pines, aspectos cruciales para el rendimiento del ensamblaje y la apariencia final.

5.2 Diagrama de Pines y Circuito

El display tiene una configuración de ánodo común. El diagrama del circuito interno muestra diez pines: dos son pines de ánodo común (pines 3 y 8), y los ocho restantes son cátodos para los segmentos A, B, C, D, E, F, G y el punto decimal (DP). El pin 1 se indica como "Sin Conexión". Esta configuración requiere un controlador de tipo sumidero de corriente; los ánodos se conectan a una fuente positiva (a través de resistencias limitadoras de corriente), y los segmentos individuales se iluminan conectando sus correspondientes pines de cátodo a tierra.

5.3 Patrón de Soldadura Recomendado

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) para el diseño de PCB. Este patrón asegura la formación adecuada de la unión de soldadura durante el reflow, proporciona suficiente resistencia mecánica y evita puentes de soldadura. Adherirse a este patrón es crítico para un ensamblaje superficial confiable.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

6.1 Parámetros de Soldadura por Reflow

El dispositivo puede soportar un máximo de dos ciclos de reflow, requiriendo un período de enfriamiento a temperatura ambiente entre ciclos. El perfil de reflow recomendado tiene una zona de precalentamiento de 120-150°C durante un máximo de 120 segundos, y una temperatura máxima que no exceda los 260°C. Para reparación manual, la temperatura del soldador no debe superar los 300°C, con un tiempo de contacto limitado a un máximo de 3 segundos. Exceder estas condiciones puede dañar el paquete plástico o los chips LED.

6.2 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

El chip InGaN es sensible a las descargas electrostáticas. Las precauciones obligatorias incluyen el uso de pulseras o guanti antiestáticos conectados a tierra por parte del personal. Todos los puestos de trabajo, equipos e instalaciones de almacenamiento deben estar correctamente conectados a tierra. Se recomienda el uso de ionizadores para neutralizar la carga estática que pueda acumularse en el paquete plástico durante la manipulación. No observar los controles ESD puede provocar fallos latentes o catastróficos del dispositivo.

7. Información de Embalaje y Pedido

7.1 Embalaje en Cinta y Carrete

Los componentes se suministran en cinta portadora con relieve enrollada en carretes, adecuada para máquinas pick-and-place automáticas. Se especifican las dimensiones detalladas del carrete (diámetro, ancho del núcleo, etc.) y de la cinta portadora (tamaño del bolsillo, paso, detalles de los agujeros de arrastre). Las tolerancias clave incluyen una tolerancia acumulativa de ±0.20 mm sobre 10 agujeros de arrastre y un límite de comba (deformación) de 1 mm sobre 250 mm de cinta portadora.

8. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Un circuito de excitación típico implica conectar los pines de ánodo común a una fuente de voltaje positivo (ej., 5V) a través de una resistencia limitadora de corriente. El valor de esta resistencia se calcula en base al voltaje de alimentación, el voltaje directo del segmento LED (VF) y la corriente directa deseada (IF). Para multiplexar múltiples dígitos, se puede usar un transistor o un CI controlador dedicado para conmutar los ánodos comunes, mientras que los cátodos de los segmentos son excitados por un registro de desplazamiento o un expansor de puertos.

8.2 Control de Brillo y Corriente

Dado que la intensidad luminosa es aproximadamente proporcional a la corriente directa, el brillo puede controlarse mediante PWM (Modulación por Ancho de Pulso) de la corriente de excitación. Esto es más efectivo y eficiente que el atenuado analógico mediante voltaje variable. La curva de reducción de corriente continua debe respetarse en aplicaciones de alta temperatura para evitar sobrecalentamiento y depreciación acelerada del lumen.

8.3 Gestión Térmica

Aunque la disipación de potencia por segmento es baja, debe considerarse el calor combinado de múltiples segmentos iluminados en un paquete pequeño. Un área adecuada de cobre en el PCB alrededor de las almohadillas puede actuar como disipador de calor. Asegurar un buen flujo de aire en el gabinete del producto final ayuda a mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros, preservando la longevidad y la estabilidad del color.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs filtrados de GaP o GaAsP, el LED blanco InGaN ofrece mayor brillo, mejor eficiencia y un punto de color blanco más moderno. La configuración de ánodo común es común y está soportada por muchos CI controladores estándar. El tamaño de 0.39 pulgadas ocupa un nicho entre los indicadores más pequeños y los displays de múltiples dígitos más grandes. La clasificación detallada por intensidad, voltaje y tono proporciona un nivel de consistencia esencial para productos de grado profesional donde la uniformidad visual es crítica.

10. Preguntas Frecuentes (FAQ)

10.1 ¿Cuál es el propósito de los dos pines de ánodo común?

Los dos pines (3 y 8) están conectados internamente. Proporcionar dos pines ayuda a distribuir la corriente total del ánodo, reduce la densidad de corriente en las patillas del paquete y puede ayudar en el diseño del PCB para simetría y fiabilidad.

10.2 ¿Puedo excitar este display con un microcontrolador de 3.3V?

Sí, pero se necesita un diseño cuidadoso. El VF típico es de 2.7-3.2V. Con una alimentación de 3.3V, el margen de voltaje para la resistencia limitadora es muy pequeño (0.1-0.6V). Esto requiere un valor de resistencia muy pequeño, haciendo que la corriente sea sensible a las variaciones en VF y en el voltaje de alimentación. Generalmente se recomienda una alimentación de 5V para una operación más estable, o se debe usar un controlador LED de corriente constante dedicado.

10.3 ¿Cómo interpreto los códigos de lote de tono (ej., S3-2)?

El código de lote corresponde a una región específica en el diagrama de cromaticidad CIE definido en la hoja de datos. Los diseñadores pueden especificar un lote requerido o un rango de lotes al realizar el pedido para garantizar la coincidencia de color en una producción. Para la mayoría de las aplicaciones generales, cualquier lote blanco estándar es aceptable.

11. Caso de Estudio de Diseño Práctico

Considere diseñar un display de temporizador digital usando cuatro dígitos LTS-4817SW-P. El diseño implicaría crear un PCB con cuatro huellas idénticas según el patrón de soldadura recomendado. Un microcontrolador multiplexaría los dígitos, energizando el ánodo común de un dígito a la vez mientras envía el patrón de segmentos para ese dígito. Las resistencias limitadoras de corriente se colocarían en las líneas de ánodo común. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible. Los códigos de lote para intensidad y tono deben especificarse al proveedor para garantizar que los cuatro dígitos se vean idénticos. La protección ESD durante el ensamblaje y manipulación es obligatoria.

12. Principio Tecnológico

El LTS-4817SW-P utiliza chips LED basados en InGaN. El InGaN es un material semiconductor capaz de emitir luz en el espectro del azul al ultravioleta. Para producir luz blanca, es probable que el dispositivo emplee un chip InGaN emisor de azul combinado con un recubrimiento de fósforo. El fósforo absorbe una porción de la luz azul y la re-emite como luz amarilla. La mezcla de la luz azul restante y la luz amarilla emitida es percibida por el ojo humano como blanca. Este es un método común y eficiente para crear LEDs blancos.

13. Tendencias de la Industria

La tendencia en displays e indicadores SMD continúa hacia una mayor eficiencia (más lúmenes por vatio), permitiendo un menor consumo de energía o un mayor brillo. También hay un impulso hacia la miniaturización manteniendo o mejorando la legibilidad. La consistencia del color y una clasificación más estricta son cada vez más importantes para la electrónica de consumo de gama alta. Además, la integración del circuito de control directamente con el paquete del display es una tendencia creciente, simplificando el diseño del sistema para los usuarios finales.