Hoja de Datos del Display LED LTC-2621JE - Dígitos de 0.28 Pulgadas - Rojo AlInGaP - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-2621JE es un módulo de visualización numérico compacto y de alto rendimiento para tres dígitos. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas claras y brillantes en una variedad de equipos electrónicos. La tecnología central utiliza chips LED rojos de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), fabricados sobre un sustrato de GaAs no transparente. Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro rojo. El dispositivo presenta una cara gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa, garantizando niveles de brillo consistentes entre lotes de producción.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El display está diseñado para aplicaciones donde el espacio es limitado pero la visibilidad es crítica. Sus ventajas clave provienen de su construcción LED de estado sólido, que ofrece una fiabilidad y longevidad superiores en comparación con otras tecnologías de visualización como VFD o LCD. Los mercados objetivo principales incluyen instrumentación industrial, equipos de prueba y medición, terminales punto de venta (TPV), dispositivos médicos y pantallas de tablero automotriz. Su bajo requerimiento de potencia lo hace adecuado tanto para dispositivos alimentados por red como para dispositivos portátiles a batería.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros técnicos clave listados en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La intensidad luminosa es un parámetro crítico. A una corriente de prueba estándar de 1mA, la intensidad luminosa promedio típica (Iv) es de 900 µcd, con un mínimo de 320 µcd. Esta categorización garantiza un nivel mínimo de brillo. A una corriente de conducción mayor de 10mA, la intensidad típica aumenta significativamente a 12,000 µcd, demostrando la capacidad del dispositivo para aplicaciones de alto brillo. La longitud de onda dominante (λd) se especifica en 624 nm, y la longitud de onda de emisión pico (λp) es de 632 nm a 20mA, ubicándolo firmemente en la región del color rojo. El ancho medio espectral (Δλ) de 20 nm indica un color rojo relativamente puro y saturado. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos está garantizada dentro de una relación de 2:1 a 1mA, asegurando una apariencia uniforme en todo el display.

2.2 Parámetros Eléctricos

El voltaje directo (Vf) por segmento es típicamente de 2.6V con un máximo de 2.6V a una corriente directa (If) de 20mA. Este es un voltaje estándar para LEDs de AlInGaP. La corriente inversa (Ir) se especifica con un máximo de 100 µA cuando se aplica un voltaje inverso (Vr) de 5V, indicando las características de fuga del diodo. Los valores máximos absolutos definen los límites operativos: una corriente directa continua de 25 mA por segmento (reducida linealmente por encima de 25°C a 0.33 mA/°C), una corriente directa pico de 90 mA para operación pulsada (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms), y un voltaje inverso máximo de 5V. La disipación de potencia por segmento está limitada a 70 mW.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -35°C a +85°C, lo que lo hace adecuado para entornos hostiles. El rango de temperatura de almacenamiento es idéntico. Un parámetro crítico de ensamblaje es la temperatura de soldadura: el dispositivo puede soportar un máximo de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Este es un requisito estándar para los procesos de soldadura por reflujo sin plomo.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo está "categorizado por intensidad luminosa". Esto implica un sistema de binning donde las unidades se clasifican y etiquetan según su salida de luz medida a una corriente de prueba específica (probablemente 1mA). Los bins aseguran que los diseñadores reciban LEDs con brillo consistente, lo cual es crucial para displays de múltiples dígitos para evitar iluminación desigual. Aunque la estructura específica del código de bin no se detalla en este extracto, los bins típicos se definen por un rango de valores de intensidad luminosa (ej., Bin A: 320-450 µcd, Bin B: 450-600 µcd, etc.). No se menciona binning de voltaje o longitud de onda para esta pieza específica, lo que sugiere un control estricto de esos parámetros durante la fabricación.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, podemos inferir su contenido estándar y su importancia para el diseño.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva es fundamental. Muestra la relación entre la corriente que fluye a través de un segmento LED y el voltaje a través del mismo. Para LEDs de AlInGaP, la curva exhibe un encendido abrupto aproximadamente a 1.8-2.0V, después de lo cual el voltaje aumenta solo ligeramente con un gran aumento en la corriente. Los diseñadores usan esta curva para seleccionar resistencias limitadoras de corriente apropiadas para su circuito de manejo, asegurando una operación estable y previniendo la fuga térmica.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico muestra cómo escala la salida de luz con la corriente de manejo. Típicamente, es casi lineal a corrientes bajas pero puede mostrar signos de caída de eficiencia (eficacia reducida) a corrientes muy altas debido a efectos térmicos y eléctricos. La curva ayuda a los diseñadores a equilibrar los requisitos de brillo con el consumo de energía y la longevidad del dispositivo.

4.3 Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente

La salida de luz del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Esta curva cuantifica esa relación, mostrando la intensidad luminosa relativa en función de la temperatura ambiente (o de la carcasa). Es crítica para aplicaciones que operan en un amplio rango de temperaturas, ya que informa sobre la compensación de brillo necesaria o la reducción de potencia.

4.4 Distribución Espectral

Un gráfico espectral mostraría la potencia relativa emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor de 632 nm con el ancho medio especificado de 20 nm. Esto confirma el punto de color y su pureza.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones y Dibujo de Contorno

El dispositivo presenta un encapsulado estándar para display LED. La altura del dígito es de 0.28 pulgadas (7.0 mm). Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm (0.01") a menos que se indique lo contrario. El dibujo típicamente mostraría la longitud, anchura y altura total del encapsulado, el espaciado entre dígitos, las dimensiones de los segmentos y el espaciado de las patillas (paso).

5.2 Configuración de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo tiene una configuración de 16 pines, aunque no todas las posiciones están ocupadas (los pines 9, 10, 11, 14 se listan como "Sin Conexión" o "Sin Pin"). Es de tipo multiplexado con ánodo común. Esto significa que los ánodos de los LEDs para cada dígito están conectados internamente (pines 2, 5, 8 para los dígitos 1, 2, 3 respectivamente, y el pin 13 para los dos puntos/indicadores del lado izquierdo L1, L2, L3). Los cátodos para los segmentos individuales (A-G, DP) se comparten entre todos los dígitos. El pin 1 se identifica como el cátodo para el segmento D. La identificación correcta del pin 1 es crucial para la orientación correcta durante el ensamblaje del PCB. El punto decimal derecho (DP) se controla a través de su propio cátodo en el pin 3.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

La directriz clave proporcionada es el perfil máximo de temperatura de soldadura: temperatura pico de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido en un punto a 1.6mm por debajo del plano de asiento del encapsulado. Este es un perfil de reflujo JEDEC estándar para componentes sensibles al estrés térmico. Se recomienda encarecidamente seguir el perfil de reflujo sugerido por el fabricante si se proporciona en una nota de aplicación separada. Se aplican las precauciones generales de manejo: evitar estrés mecánico en las patillas y en la cara de vidrio/epoxi, almacenar en ambientes antiestáticos y controlados de humedad si se especifica, y usar las precauciones ESD adecuadas durante el manejo.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LTC-2621JE requiere un circuito de manejo externo debido a su diseño multiplexado de ánodo común. Una implementación típica utiliza un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un CI controlador de display LED dedicado (como el MAX7219 o similar). El microcontrolador habilitaría secuencialmente el ánodo común de un dígito (poniéndolo en alto) mientras envía el patrón de cátodos para los segmentos deseados de ese dígito. Este proceso se repite rápidamente para los tres dígitos, confiando en la persistencia de la visión para crear una imagen estable y sin parpadeo. Las resistencias limitadoras de corriente son obligatorias en cada línea de cátodo de segmento (o dentro del CI controlador) para establecer la corriente directa, típicamente entre 5-20 mA dependiendo del brillo requerido.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Relación de Multiplexado:Con 3 dígitos, el ciclo de trabajo del multiplexado es 1/3. Para lograr el mismo brillo promedio que un dígito manejado estáticamente, la corriente de pulso pico puede ser hasta tres veces mayor, pero no debe exceder la clasificación máxima absoluta de corriente pico de 90 mA.
• Tasa de Refresco:La frecuencia de escaneo de dígitos debe ser lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible, típicamente por encima de 60 Hz por dígito, resultando en una tasa de refresco total del display >180 Hz.
• Ángulo de Visión:La hoja de datos afirma un amplio ángulo de visión. Para una legibilidad óptima, el display debe montarse perpendicular a la dirección de visión principal.
• Secuencia de Encendido:Asegúrese de que el circuito de manejo no aplique voltajes inversos o sobretensiones de corriente excesivas durante el encendido o apagado.

8. 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 LTC-2621JE ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en un mayor brillo para la misma corriente de manejo o un menor consumo de energía para el mismo brillo. El color es un rojo más saturado y "verdadero" en comparación con el tono rojo anaranjado de muchos LEDs de GaAsP. En comparación con los displays contemporáneos de luz lateral o matriz de puntos, este dispositivo ofrece un formato clásico y altamente legible de 7 segmentos ideal para datos numéricos. Su principal diferenciador es la combinación de un pequeño tamaño de dígito de 0.28" con los beneficios de rendimiento del material AlInGaP.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo manejar este display con un voltaje DC constante sin limitación de corriente?

R: No. Los LEDs son dispositivos controlados por corriente. Aplicar un voltaje constante, especialmente uno cercano o por encima del voltaje directo, hará que la corriente aumente incontrolablemente, pudiendo destruir los segmentos LED. Siempre use una resistencia limitadora de corriente en serie o un controlador de corriente constante.

P: La intensidad luminosa se especifica a 1mA y 10mA. ¿Puedo interpolar para otras corrientes?

R: Aproximadamente, sí. La relación es aproximadamente lineal a corrientes bajas. Sin embargo, para un diseño preciso, especialmente a corrientes más altas, consulte la curva típica de intensidad luminosa vs. corriente directa si está disponible.

P: ¿Cuál es el propósito de los pines "Sin Conexión"?

R: Probablemente son marcadores de posición mecánicos para mantener una huella estándar de DIP (Dual In-line Package) de 16 pines para compatibilidad con zócalos estándar y diseños de PCB, aunque el circuito interno no los utilice.

P: ¿Cómo controlo los indicadores de dos puntos (L1, L2, L3)?

R: Los segmentos de dos puntos comparten un ánodo común en el pin 13. Sus cátodos individuales están conectados a los cátodos de los segmentos A, B y C (pines 15, 12 y 6 respectivamente). Para encender, por ejemplo, L1, habilitaría el ánodo común en el pin 13 mientras pone el cátodo para el segmento A (pin 15) en bajo.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Caso: Diseño de un Display para Multímetro Digital Portátil

Un diseñador está creando un multímetro digital compacto. Los requisitos clave son bajo consumo de energía para la duración de la batería, alto brillo para uso en exteriores y un factor de forma pequeño. El LTC-2621JE es un candidato excelente. El diseñador elige una corriente de manejo de 8 mA por segmento en modo multiplexado. Usando un ciclo de trabajo de 1/3, la corriente de pulso pico es de 24 mA, muy por debajo del límite de 90 mA. Se utiliza un microcontrolador con segmentos de controlador LED incorporados. El diseño de cara gris/segmentos blancos proporciona alto contraste incluso a la luz solar directa. El bajo voltaje directo minimiza la pérdida de potencia en el circuito de manejo. El tamaño de dígito de 0.28" permite un diseño de PCB compacto manteniendo una buena legibilidad. El amplio rango de temperatura de operación asegura un funcionamiento confiable desde un garaje frío hasta un tablero de automóvil caliente.

11. Introducción al Principio de Operación

El LTC-2621JE se basa en la electroluminiscencia de semiconductores. La estructura del chip de AlInGaP forma una unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región activa donde se recombinan. En AlInGaP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones (luz) en el rango de longitud de onda roja (~624-632 nm). El sustrato de GaAs no transparente absorbe cualquier luz emitida hacia abajo, mejorando la eficiencia general de extracción de luz desde la parte superior del chip. La luz pasa a través de una lente de epoxi moldeada en la forma de segmento deseada, que también proporciona protección ambiental.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tecnología AlInGaP representó un avance significativo en el rendimiento de los LEDs visibles, particularmente para los colores rojo, naranja y amarillo, cuando se comercializó en la década de 1990. En gran medida reemplazó a las tecnologías menos eficientes de GaAsP y GaP para aplicaciones de alto rendimiento. La tendencia en los módulos de display ha sido hacia una mayor integración (incorporando el CI controlador en el encapsulado del display), encapsulados de montaje superficial para ensamblaje automatizado, y el desarrollo de displays de matriz de puntos RGB a todo color. Sin embargo, los displays simples, confiables y rentables de 7 segmentos como el LTC-2621JE siguen siendo muy relevantes para aplicaciones donde solo se requiere información numérica, debido a su legibilidad insuperable, simplicidad de interfaz y fiabilidad probada en aplicaciones de campo. El desarrollo continuo en materiales LED, como los micro-LEDs, se centra en una densidad y eficiencia ultra altas, pero para los displays segmentados estándar, AlInGaP e InGaN (para azul/verde) continúan siendo las tecnologías de trabajo.