Hoja de Datos del Display LED LTS-5325CKR-P - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Rojo Súper - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-5325CKR-P es un dispositivo de montaje superficial (SMD) diseñado como display numérico de un solo dígito. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas claras y de alta visibilidad en diversas aplicaciones electrónicas. La tecnología central utiliza capas epitaxiales de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecidas sobre un sustrato de GaAs para producir una emisión Rojo Súper. Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y excelente brillo con corrientes de excitación relativamente bajas. El dispositivo presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diferentes condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa, garantizando consistencia en los niveles de brillo entre lotes de producción, y está construido con materiales libres de plomo cumpliendo con las directivas RoHS.

1.1 Características y Ventajas Clave

El display ofrece varias ventajas distintivas para su integración en diseños electrónicos modernos:

• Altura de Dígito de 0.56 Pulgadas (14.22 mm):Proporciona un tamaño de carácter adecuado para aplicaciones que requieren visibilidad clara desde una distancia moderada.
• Segmentos Continuos y Uniformes:Garantiza una apariencia consistente y sin interrupciones de los caracteres iluminados, contribuyendo a un aspecto profesional.
• Bajo Requerimiento de Potencia:La tecnología AlInGaP permite una alta eficiencia luminosa, logrando una salida brillante mientras minimiza el consumo de energía.
• Alto Brillo y Alto Contraste:La combinación de la brillante emisión Rojo Súper contra una cara gris ofrece relaciones de contraste superiores, mejorando la legibilidad.
• Amplio Ángulo de Visión:El encapsulado SMD y el diseño óptico proporcionan un amplio ángulo de visión, haciendo el display efectivo desde varias perspectivas.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Como dispositivo basado en LED, ofrece una larga vida operativa, resistencia a golpes y tolerancia a vibraciones en comparación con displays mecánicos.
• Intensidad Luminosa Categorizada:Las piezas son clasificadas por intensidad, permitiendo a los diseñadores seleccionar componentes para un brillo consistente en sus aplicaciones.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos y ópticos del dispositivo según se definen en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se recomienda operar fuera de estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un solo segmento LED.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA. Esto es permisible solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• 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 (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima 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. Este amplio rango hace que el dispositivo sea adecuado para entornos industriales y automotrices.
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6mm) por debajo del plano de asiento.

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

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

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía desde 501 µcd (mín) hasta 18000 µcd (típ) dependiendo de la corriente de excitación. A una corriente de prueba estándar de 1mA, la intensidad típica es 1700 µcd. A 10mA, alcanza 18000 µcd, demostrando alta eficiencia.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):639 nm (típica). Esto define la longitud de onda a la cual la salida espectral es más fuerte, ubicándola en la región rojo-anaranjada del espectro visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):631 nm (típica). Esta es la percepción monocromática del color por el ojo humano, ligeramente más corta que la longitud de onda de pico.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (típico). Esto indica la pureza espectral; un ancho más estrecho significa un color más monocromático.
• Tensión Directa por Chip (V_F):2.0V (mín), 2.6V (típ) a I_F=20mA. Este parámetro es crucial para diseñar el circuito de excitación y calcular la disipación de potencia.
• Corriente Inversa (I_R):100 µA (máx) a V_R=5V. La hoja de datos señala explícitamente que la tensión inversa es solo para fines de prueba y el dispositivo no debe operarse bajo polarización inversa continua.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 (máx). Esto especifica la relación máxima permitida entre el segmento más brillante y el más tenue dentro de un mismo dispositivo, asegurando una apariencia uniforme.
• Diafonía:≤ 2.5%. Esto se refiere a la iluminación no deseada de un segmento no seleccionado debido a fugas eléctricas o acoplamiento óptico.

2.3 Explicación del Sistema de Clasificación

La hoja de datos indica que el dispositivo está \"categorizado por intensidad luminosa.\" Esto implica un proceso de clasificación donde las unidades fabricadas se ordenan según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (probablemente 1mA o 10mA). Los diseñadores pueden especificar un código de clasificación para asegurar que todos los displays en un ensamblado tengan un brillo coincidente, evitando iluminación desigual. Los rangos y etiquetas específicos del código de clasificación no se detallan en este extracto, pero típicamente serían parte de la información de pedido.

3. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los gráficos específicos no se reproducen en texto, la hoja de datos incluye curvas típicas. Basándose en el comportamiento estándar de los LED y los parámetros proporcionados, estas curvas típicamente ilustrarían:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Mostraría la relación exponencial, con la tensión de rodilla alrededor de 2.0-2.6V. La curva ayuda a seleccionar los valores de las resistencias limitadoras de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demostraría que la salida de luz aumenta con la corriente pero puede comenzar a saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y caída de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Mostraría la salida disminuyendo a medida que aumenta la temperatura, una consideración clave para aplicaciones de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Graficaría la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando un pico alrededor de 639nm con un ancho medio de ~20nm.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo está alojado en un encapsulado SMD. Las notas dimensionales clave incluyen: todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25mm. Se señalan controles de calidad específicos, como límites en material extraño (≤10 mil), contaminación por tinta (≤20 mils), burbujas en segmentos (≤10 mil), curvatura (≤1% de la longitud del reflector) y rebabas en pines de plástico (máx. 0.14mm).

4.2 Conexión de Pines y Diagrama de Circuito

El display tiene una configuración de cátodo común con dos pines de cátodo común (Pin 3 y Pin 8). Esta configuración es a menudo preferida en esquemas de excitación multiplexada. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1 (Ánodo E), Pin 2 (Ánodo D), Pin 3 (Cátodo Común), Pin 4 (Ánodo C), Pin 5 (Ánodo DP - Punto Decimal), Pin 6 (Ánodo B), Pin 7 (Ánodo A), Pin 8 (Cátodo Común), Pin 9 (Ánodo F), Pin 10 (Ánodo G). El diagrama de circuito interno muestra los diez segmentos LED individuales (a, b, c, d, e, f, g, y el punto decimal derecho DP) con sus ánodos conectados a los pines respectivos y sus cátodos unidos a los pines de cátodo común.

4.3 Patrón de Soldadura Recomendado

Se proporciona un patrón de soldadura (huella) para el diseño de PCB. Adherirse a este patrón es esencial para la formación confiable de juntas de soldadura, la alineación adecuada y la gestión térmica durante el reflow.

5. Guías de Soldadura y Ensamblaje

5.1 Instrucciones de Soldadura SMT

Se proporcionan instrucciones críticas para prevenir daños durante el ensamblaje:

• Soldadura por Reflow (Máximo 2 veces):Se recomienda una etapa de precalentamiento de 120-150°C durante un máximo de 120 segundos. La temperatura máxima durante el reflow no debe exceder los 260°C. Es obligatorio un proceso de enfriamiento a temperatura normal entre el primer y segundo proceso de soldadura si es necesario un segundo reflow.
• Soldadura Manual (con Cautín):Si es requerida, la temperatura de la punta del cautín no debe exceder los 300°C, y el tiempo de contacto debe limitarse a un máximo de 3 segundos.
• Importancia de los Límites:Exceder la temperatura, el tiempo o el número de ciclos de reflow puede dañar el encapsulado plástico, degradar el epoxi del LED o causar fallos en las uniones de alambre internas.

5.2 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El dispositivo se envía en un embalaje a prueba de humedad. Debe almacenarse a ≤30°C y ≤60% de Humedad Relativa (HR). Una vez abierta la bolsa sellada, los componentes comienzan a absorber humedad de la atmósfera. Si no se usan inmediatamente y están expuestos a condiciones ambientales más allá de los límites especificados, deben ser secados (baked) antes del reflow para prevenir el \"efecto palomita\" o la delaminación causada por la rápida expansión del vapor durante la soldadura. Las condiciones de secado se especifican: 60°C durante ≥48 horas cuando está en carrete, o 100°C durante ≥4 horas / 125°C durante ≥2 horas cuando está a granel. El secado debe realizarse solo una vez.

6. Embalaje e Información de Pedido

6.1 Especificaciones de Embalaje

El dispositivo se suministra en cinta portadora con relieve y carretes, compatible con equipos automáticos pick-and-place. Los detalles clave del embalaje incluyen:

• Cinta Portadora:Hecha de aleación de poliestireno negro conductor. Las dimensiones cumplen con los estándares EIA-481-D. La curvatura está dentro de 1mm sobre 250mm. El grosor es de 0.30±0.05mm.
• Información del Carrete:Un carrete de 22 pulgadas contiene 44.5 metros de cinta. Un carrete de 13 pulgadas contiene 700 piezas del componente.
• Cantidad Mínima de Pedido (MOQ):La cantidad mínima de embalaje para restos/finales de carrete es de 200 piezas.
• Cinta de Inicio/Final:El carrete incluye una cinta de inicio (mínimo 400mm) y una cinta final (mínimo 40mm) para la alimentación de la máquina.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTS-5325CKR-P es muy adecuado para aplicaciones que requieren un display numérico compacto, fiable y brillante. Ejemplos incluyen:

• Paneles de control industrial e instrumentación (por ejemplo, temporizadores, contadores, displays de temperatura).
• Electrodomésticos de consumo (por ejemplo, hornos microondas, lavadoras, controles de aire acondicionado).
• Accesorios automotrices del mercado de reposición (por ejemplo, monitores de voltaje, indicadores de RPM).
• Lecturas de dispositivos médicos.
• Equipos de prueba y medición.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Utilice drivers de corriente constante o resistencias limitadoras de corriente apropiadas para cada ánodo de segmento. La configuración de cátodo común simplifica la multiplexación. Calcule los valores de las resistencias basándose en la tensión de alimentación (V_CC), la tensión directa típica (V_F~2.6V), y la corriente de segmento deseada (I_F). Por ejemplo, con una alimentación de 5V: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5V - 2.6V) / 0.01A = 240Ω para una excitación de 10mA.
• Gestión Térmica:Observe la curva de reducción de corriente. En entornos de alta temperatura ambiente, reduzca la corriente de excitación en consecuencia para mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia y asegurar la fiabilidad a largo plazo.
• Diseño de PCB:Siga el patrón de soldadura recomendado. Asegure un ancho de traza adecuado para la corriente del segmento. Considere la ubicación relativa a otros componentes generadores de calor.
• Integración Óptica:El diseño de cara gris/segmento blanco ofrece buen contraste. Para difusión adicional o filtrado de color, asegúrese de que cualquier material superpuesto tenga alta transmisión en la longitud de onda dominante (~631nm).

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos estándar de GaP, el LTS-5325CKR-P basado en AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante a la misma corriente o un brillo equivalente con menor potencia. En comparación con algunas pantallas LCD retroiluminadas por LED blancos, este display de segmentos LED directo ofrece ángulos de visión más amplios, mayor contraste y mejor rendimiento en luz ambiental brillante. Su encapsulado SMD proporciona mayor robustez mecánica y un ensamblaje automático más fácil que los displays LED de montaje pasante.

9. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de pico (639nm) y la longitud de onda dominante (631nm)?

R1: La longitud de onda de pico es el punto físico de máxima emisión espectral. La longitud de onda dominante es el \"color\" perceptual visto por el ojo humano, calculado a partir del espectro completo. A menudo difieren ligeramente.

P2: ¿Puedo excitar este display directamente con un pin GPIO de un microcontrolador de 3.3V?

R2: No directamente. El pin GPIO debe suministrar corriente a través de una resistencia limitadora. Con una alimentación de 3.3V y una V_Fde 2.6V, la caída de tensión en la resistencia es solo de 0.7V. Para lograr una corriente de 10mA, necesitaría una resistencia de 70Ω (R = 0.7V / 0.01A). Sin embargo, asegúrese de que el pin del microcontrolador pueda suministrar 10mA de forma continua de manera segura.

P3: ¿Por qué es importante la especificación de corriente inversa si no debo aplicar tensión inversa?

R3: Es un parámetro de prueba de calidad y fuga. Una corriente inversa alta puede indicar un defecto en la unión del chip LED. La especificación asegura la integridad del dispositivo.

P4: ¿Cómo interpreto la relación de coincidencia de intensidad luminosa \"2:1\"?

R4: Significa que dentro de un mismo dispositivo, la intensidad medida del segmento más brillante no debe ser más del doble de la intensidad del segmento más tenue cuando se prueba en condiciones idénticas (I_F=1mA). Esto asegura uniformidad visual.

10. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñando un display simple de temporizador digital.

El temporizador necesita mostrar minutos y segundos (cuatro dígitos). Se usarían cuatro displays LTS-5325CKR-P. Se emplearía un microcontrolador con suficientes pines de E/S en un esquema de excitación multiplexada. Todos los ánodos de segmento para la misma letra de segmento (por ejemplo, todos los segmentos \"A\") a través de los cuatro dígitos se conectarían juntos y serían excitados por un solo pin del microcontrolador a través de una resistencia limitadora. El cátodo común de cada dígito se conectaría a un pin separado del microcontrolador actuando como un interruptor de selección de dígito. El microcontrolador ciclaría rápidamente iluminando un dígito a la vez (por ejemplo, durante 2.5ms cada uno en un ciclo total de 10ms), confiando en la persistencia de la visión para que todos los dígitos parezcan encendidos simultáneamente. Este método reduce drásticamente el número de pines de excitación requeridos de 40 (4 dígitos * 10 pines) a 14 (7 ánodos de segmento + 1 DP + 4 cátodos comunes + 2 no utilizados). El diseño debe asegurar que la corriente de pico por segmento durante su breve tiempo de encendido no exceda el límite absoluto máximo, mientras que la corriente promedio proporciona el brillo deseado.

11. Principio de Funcionamiento

El dispositivo opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial de barrera de la unión, los electrones de la capa n de AlInGaP se recombinan con los huecos de la capa p. Este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía de la banda prohibida, que a su vez define la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, Rojo Súper. La luz se emite desde la región activa, moldeada por la copa reflectora del encapsulado y la lente de epoxi para formar los segmentos visibles.

12. Tendencias Tecnológicas

La tecnología AlInGaP representa una solución madura y altamente eficiente para LED rojos, naranjas y amarillos. Las tendencias actuales en tecnología de displays incluyen el desarrollo de materiales aún más eficientes, como aquellos basados en nitruro de galio (GaN) para una cobertura espectral más amplia, y la integración de micro-LED para displays de visión directa de ultra alta resolución. Para displays de un solo dígito y pequeños displays alfanuméricos, la tendencia continúa hacia la miniaturización, mayor brillo, menor consumo de energía y una mejor compatibilidad con los procesos de reflow sin plomo y de alta temperatura requeridos para el cumplimiento de RoHS y las líneas de ensamblaje SMT modernas. El uso de plásticos avanzados y materiales de encapsulación también mejora la fiabilidad a largo plazo y la resistencia a factores ambientales como la humedad y la exposición a los rayos UV.