Hoja de Datos del Display LED LTS-4812SKR-P - Altura de Dígito 0.39 Pulgadas - Rojo Super - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-4812SKR-P es un dispositivo de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones de visualización numérica. Es un display de un solo dígito con una altura de carácter de 0.39 pulgadas (10.0 mm). La tecnología central utiliza capas epitaxiales de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecidas sobre un sustrato de GaAs para producir emisión de luz Rojo Super. El dispositivo presenta una cara gris con segmentos blancos, mejorando el contraste y la legibilidad. Está construido en una configuración de ánodo común, un diseño estándar para simplificar el circuito de excitación en displays de múltiples segmentos.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Tamaño Compacto y Alta Legibilidad:La altura de dígito de 0.39 pulgadas ofrece un buen equilibrio entre la huella del componente y la visibilidad del carácter, siendo adecuado para electrónica de consumo, instrumentación y paneles de control.
• Rendimiento Óptico Superior:El sistema de material AlInGaP proporciona alta intensidad luminosa y excelente pureza de color en el espectro rojo. Los segmentos continuos y uniformes, junto con el amplio ángulo de visión, garantizan una apariencia consistente desde diversas perspectivas.
• Eficiencia Energética:Se caracteriza por un bajo requerimiento de potencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético.
• Fiabilidad Mejorada:Como dispositivo de estado sólido, ofrece alta fiabilidad y una larga vida operativa en comparación con otras tecnologías de visualización como VFDs o bombillas incandescentes.
• Garantía de Calidad:Los dispositivos están categorizados (clasificados) por intensidad luminosa, permitiendo una coincidencia de brillo consistente en displays de múltiples dígitos. El paquete está libre de plomo y cumple con las directivas RoHS.

2. Parámetros y Características Técnicas

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de las especificaciones eléctricas y ópticas críticas para el diseño.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos son límites de estrés que no deben excederse bajo ninguna condición para evitar daños permanentes.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esto limita la potencia continua máxima que cada segmento LED puede manejar.
• Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, ancho de pulso de 0.1ms). Solo para operación pulsada.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta especificación se reduce linealmente a 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 permitida sería aproximadamente: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 3 segundos (punta del soldador a 1/16 de pulgada por debajo del plano de asiento).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (Ta=25°C)

Estos son los parámetros de operación típicos bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):3000 µcd (Típico) a I_F=2mA. El mínimo es 1301 µcd y el máximo es 8600 µcd, reflejando el rango de clasificación.
• Voltaje Directo por Chip (V_F):2.6V (Típico) a I_F=20mA, con un máximo de 2.6V. Se debe calcular una resistencia limitadora de corriente basándose en este V_Fy el voltaje de alimentación.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):639 nm. Esta es la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):631 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el punto de color.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (Máx.) a V_R=5V. Nota: la operación con voltaje inverso es solo para fines de prueba y no para uso continuo.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 (Máx.). En un display de múltiples dígitos, el segmento más brillante no debe ser más del doble de brillante que el segmento más tenue dentro de un área iluminada similar, asegurando uniformidad.
• Diafonía:≤ 2.5%. Esto especifica la iluminación máxima no intencionada de un segmento no excitado cuando un segmento adyacente está alimentado.

2.3 Consideraciones Térmicas

La reducción lineal de la corriente directa con la temperatura es un parámetro de diseño crítico. Exceder el límite de corriente reducido a temperaturas elevadas puede llevar a una depreciación acelerada del lumen y a una reducción de la vida útil. Se recomienda un diseño adecuado de la PCB para la disipación de calor, especialmente cuando se excitan múltiples segmentos o dígitos simultáneamente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

El LTS-4812SKR-P se clasifica en categorías de intensidad luminosa para garantizar consistencia. El código de clasificación (ej., J1, K2, M1) indica el rango mínimo y máximo garantizado de intensidad para ese grupo de dispositivos, medido en microcandelas (µcd) a I_F=2mA con una tolerancia de ±15%.

• Categorías Bajas (J1, J2):1301-2100 µcd. Adecuado para aplicaciones donde un brillo más bajo es aceptable o el ahorro de energía es crítico.
• Categorías de Rango Medio (K1, K2, L1):2101-4300 µcd. Ofrece un equilibrio entre brillo y eficiencia para displays de propósito general.
• Categorías Altas (L2, M1, M2):4301-8600 µcd. Diseñado para aplicaciones de alto brillo o donde se requiere una visibilidad superior en condiciones de alta luz ambiental.

Especificar un código de clasificación durante el pedido es esencial para aplicaciones que requieren una apariencia uniforme en múltiples unidades.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque se hace referencia a gráficos específicos en la hoja de datos, sus implicaciones son estándar para dispositivos LED.

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Muestra la relación exponencial. El V_Ftípico de 2.6V a 20mA es el punto de operación clave para el diseño del controlador.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L):La intensidad luminosa aumenta con la corriente pero no de forma lineal. La eficiencia (lúmenes por vatio) típicamente alcanza su punto máximo a una corriente inferior al límite absoluto máximo.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:La intensidad generalmente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esto subraya la importancia de la gestión térmica para mantener un brillo consistente.
• Distribución Espectral:Un gráfico centrado alrededor de 639 nm (pico) con un ancho medio de 20 nm, confirmando la emisión de banda estrecha Rojo Super.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones y Tolerancias del Paquete

El dispositivo se ajusta a un contorno SMD estándar. Las dimensiones críticas incluyen la longitud, anchura y altura totales, así como el espaciado y tamaño de las patillas. Todas las dimensiones principales tienen una tolerancia de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas de calidad clave incluyen límites de material extraño, contaminación de tinta, burbujas dentro del área del segmento y rebabas de plástico en las patillas.

5.2 Configuración de Pines y Diagrama de Circuito

El display tiene una configuración de 10 pines. Es un dispositivo deánodo común. El diagrama de circuito interno muestra ocho segmentos LED individuales (a, b, c, d, e, f, g, dp) con sus ánodos conectados internamente a dos pines de ánodo común (Pin 3 y Pin 8). Cada cátodo de segmento tiene su propio pin dedicado.

Asignación de Pines:

1: Cátodo E

2: Cátodo D

3: Ánodo Común 1

4: Cátodo C

5: Cátodo DP (Punto Decimal)

6: Cátodo B

7: Cátodo A

8: Ánodo Común 2

9: Cátodo F

10: Cátodo G

Identificación de Polaridad:Los pines de ánodo común deben conectarse al voltaje de alimentación positivo (a través de resistencias limitadoras de corriente apropiadas). Los segmentos individuales se encienden conectando sus pines de cátodo a un voltaje más bajo (típicamente tierra).

5.3 Patrón Recomendado para Pistas de Soldadura

Se proporciona un patrón de pistas para garantizar la formación confiable de juntas de soldadura durante el reflujo. Adherirse a este patrón ayuda a prevenir el efecto "tombstoning", desalineación y filetes de soldadura insuficientes.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Instrucciones para Soldadura por Reflujo

El dispositivo está clasificado para un máximo de dos ciclos de soldadura por reflujo. Se requiere un enfriamiento completo a temperatura ambiente entre ciclos.

• Perfil:Precalentamiento: 120-150°C durante un máximo de 120 segundos. Temperatura pico: 260°C máximo.
• Soldadura Manual (con Soldador):Temperatura máxima de la punta de 300°C durante un máximo de 3 segundos por junta. Esto debe limitarse solo a reparaciones puntuales.

6.2 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.

Requisitos de Secado (Baking):Si los componentes están expuestos a condiciones ambientales más allá de los límites especificados, deben secarse antes del reflujo para prevenir agrietamiento por "popcorn" o delaminación durante el proceso de soldadura a alta temperatura.

• Componentes en carrete: Secar a 60°C durante ≥48 horas.
• Componentes a granel: Secar a 100°C durante ≥4 horas o a 125°C durante ≥2 horas.

Importante:El secado debe realizarse solo una vez para evitar estrés térmico adicional.

7. Especificaciones de Embalaje y Pedido

7.1 Embalaje en Cinta y Carrete

El dispositivo se suministra en cinta portadora embutida enrollada en carretes, adecuada para el montaje automatizado pick-and-place.

• Dimensiones del Carrete:Se proporcionan las dimensiones estándar del carrete (ej., carrete de 13 pulgadas o 22 pulgadas).
• Cinta Portadora:Fabricada en aleación de poliestireno conductor negro. Las dimensiones cumplen con los estándares EIA-481-D. Las especificaciones clave incluyen tolerancia de curvatura y tolerancia acumulativa de paso sobre 10 agujeros de arrastre.
• Cantidades de Empaque:Un carrete de 13 pulgadas típicamente contiene 800 piezas. Un carrete de 22 pulgadas contiene una longitud de cinta de 44.5 metros. La cantidad mínima de pedido para restos es de 200 piezas.
• Orientación:La cinta incluye una sección líder y una final (mínimo 400mm y 40mm, respectivamente) para facilitar la carga en la máquina.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Electrónica de Consumo:Relojes digitales, hornos microondas, displays de acondicionadores de aire, equipos de audio.
• Instrumentación:Medidores de panel, equipos de prueba, lecturas de dispositivos médicos.
• Controles Industriales:Indicadores de control de procesos, displays de temporizadores, lecturas de contadores.
• Mercado de Accesorios Automotrices:Displays auxiliares donde el alto brillo y el amplio ángulo de visión son beneficiosos.

8.2 Consideraciones de Diseño Críticas

1. Limitación de Corriente:Siempre use una resistencia en serie para cada conexión de ánodo común (o cada segmento si se usa un controlador de corriente constante). Calcule el valor de la resistencia basándose en el voltaje de alimentación (V_CC), el voltaje directo típico (V_F~2.6V), y la corriente directa deseada (I_F). Ejemplo: Para V_CC=5V e I_F=10mA, R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω.
2. Multiplexación:Para displays de múltiples dígitos, un esquema de excitación multiplexado es común. Asegúrese de que la corriente pico en este esquema no exceda el límite absoluto máximo (90mA pulsada) y que la corriente promedio respete el límite de corriente continua reducido basado en el ciclo de trabajo y la temperatura.
3. Gestión Térmica:Proporcione un área de cobre adecuada en la PCB conectada a las almohadillas térmicas (si las hay) o a las patillas del dispositivo para actuar como disipador de calor, especialmente en aplicaciones de alto brillo o alta temperatura ambiente.
4. Protección contra ESD:Aunque no se declara explícitamente como sensible, se recomiendan las precauciones estándar de manejo ESD para dispositivos semiconductores durante el montaje.
5. Interfaz Óptica:Considere el diseño de cara gris/segmentos blancos al elegir superposiciones o filtros para mantener un contraste óptimo.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico (639nm) y la longitud de onda dominante (631nm)?

La longitud de onda pico es la medición física del punto de mayor intensidad en el espectro de emisión. La longitud de onda dominante es un valor calculado que representa el color percibido por el ojo humano. Para una fuente monocromática como este LED rojo, están cerca pero no son idénticas debido a la forma de la curva de sensibilidad del ojo.

9.2 ¿Puedo alimentar este display directamente con un pin GPIO de un microcontrolador de 3.3V?

No. Un pin GPIO típico no puede suministrar o absorber suficiente corriente (generalmente 20-25mA máximo por pin, con un límite total del paquete) para excitar múltiples segmentos LED de manera brillante y segura. Además, el voltaje directo del LED (~2.6V) está cerca de 3.3V, dejando poco margen para una resistencia limitadora de corriente. Debe usar un circuito controlador, como un arreglo de transistores o un CI controlador de LED dedicado.

9.3 ¿Por qué el ciclo máximo de reflujo está limitado a dos?

Múltiples ciclos de reflujo someten el paquete de plástico y las conexiones internas de alambres a un estrés térmico repetido, lo que puede potencialmente llevar a fallos mecánicos, mayor absorción de humedad o degradación del material epóxico. El límite garantiza la fiabilidad a largo plazo.

9.4 ¿Cómo selecciono la clasificación de intensidad luminosa apropiada?

Elija basándose en las condiciones de luz ambiental de su aplicación y la legibilidad requerida. Para interiores con luz ambiental baja, las categorías más bajas (J, K) pueden ser suficientes y ser más eficientes energéticamente. Para aplicaciones legibles a la luz del sol o con alta luz ambiental, especifique categorías más altas (L, M). Para displays de múltiples dígitos, especificar el mismo código de clasificación es crucial para la uniformidad.

10. Antecedentes Tecnológicos y Tendencias

10.1 Tecnología LED AlInGaP

El Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) es un material semiconductor diseñado específicamente para la emisión de luz de alta eficiencia en las longitudes de onda roja, naranja y amarilla. Crecido sobre un sustrato de GaAs, ofrece un rendimiento superior en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP, proporcionando mayor brillo, mejor estabilidad térmica y mayor vida útil. La designación "Rojo Super" típicamente indica una composición específica optimizada para una alta eficacia luminosa y un punto de color rojo visualmente saturado.

10.2 Tendencias en Displays LED SMD

La tendencia en componentes de visualización continúa hacia la miniaturización, mayor fiabilidad e integración. Si bien los displays SMD de un solo dígito como el LTS-4812SKR-P siguen siendo vitales para lecturas numéricas segmentadas, hay un crecimiento paralelo en displays SMD de matriz de puntos y módulos de visualización totalmente integrados con controladores embebidos. Las demandas de rangos de temperatura de operación más amplios, menor consumo de energía y compatibilidad con procesos de soldadura sin plomo y de alta temperatura (como los requeridos para la electrónica automotriz) continúan impulsando el desarrollo de componentes.