Hoja de Datos del Display LED LTC-5674JG - Altura de Dígito 0.52 Pulgadas - Color Verde - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-5674JG es un módulo de visualización numérico LED de estado sólido de tres dígitos. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas claras y de alta visibilidad en diversos dispositivos electrónicos e instrumentación. La tecnología central utiliza chips LED de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) montados 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 verde. El dispositivo se caracteriza por una pantalla frontal gris y segmentos blancos, que trabajan en conjunto para mejorar el contraste y la legibilidad bajo diferentes condiciones de iluminación. El display está diseñado para aplicaciones que requieren indicación numérica confiable, duradera y energéticamente eficiente.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El display ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para aplicaciones profesionales e industriales. Su bajo requerimiento de potencia es un beneficio significativo para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético. La excelente apariencia de los caracteres, combinada con su alto brillo y alto contraste, garantiza la legibilidad a distancia y en diversas condiciones de luz ambiental. El amplio ángulo de visión permite la lectura desde posiciones fuera del eje, lo cual es crucial en entornos multiusuario o cuando el display no está directamente frente al usuario. La construcción de estado sólido proporciona una fiabilidad inherente, sin partes móviles y con alta resistencia a golpes y vibraciones. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, lo que significa que las unidades se clasifican y ordenan según su salida de luz, permitiendo a los diseñadores seleccionar componentes para un brillo consistente en toda una línea de productos. Finalmente, el encapsulado libre de plomo asegura el cumplimiento de regulaciones ambientales modernas como RoHS. El mercado objetivo incluye paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, dispositivos médicos, cuadros de mando automotrices (para displays secundarios) y electrodomésticos donde se requiere una presentación clara de datos numéricos.

2. Análisis Profundo e Interpretación Objetiva de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los principales parámetros eléctricos y ópticos especificados en la hoja de datos, explicando su importancia para los ingenieros de diseño.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No están destinados para operación normal.

• Disipación de Potencia por Segmento (70 mW):Esta es la cantidad máxima de potencia eléctrica que puede convertirse en calor (y luz) por un solo segmento sin causar daño. Exceder este límite arriesga un sobrecalentamiento de la unión semiconductora, lo que lleva a una vida útil reducida o a una falla catastrófica. Los diseñadores deben asegurar que el circuito de excitación limite la corriente para mantener la disipación de potencia por debajo de este valor, especialmente a altas temperaturas ambientales.
• Corriente Directa de Pico por Segmento (60 mA @ 1 kHz, ciclo de trabajo 10%):Este límite permite una operación pulsada a corrientes más altas que el límite continuo. El ciclo de trabajo del 10% (encendido el 10% del tiempo, apagado el 90%) y la frecuencia de 1 kHz evitan la acumulación de calor. Esto puede usarse para esquemas de multiplexación o para lograr un brillo momentáneo más alto. Es crítico que la corriente promedio en el tiempo no exceda el límite continuo.
• Corriente Directa Continua por Segmento (25 mA):La corriente DC máxima que puede aplicarse a un segmento indefinidamente bajo condiciones especificadas (presumiblemente a 25°C). Este es el parámetro principal para diseñar controladores de corriente constante. El factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de 25°C es crucial. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 25 mA - 19.8 mA =5.2 mA. Esta severa reducción subraya la importancia de la gestión térmica en entornos de alta temperatura.
• Tensión Inversa por Segmento (5 V):La tensión máxima que puede aplicarse en dirección inversa (cátodo positivo respecto al ánodo) antes de que la unión LED se rompa. Este es un valor relativamente bajo, típico para LEDs, enfatizando la necesidad de protección en circuitos donde puedan ocurrir transitorios de tensión inversa (por ejemplo, durante secuencias de encendido o en cargas inductivas).
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento (-35°C a +85°C):Define los límites de temperatura ambiente para una operación confiable y un almacenamiento no operativo. El rendimiento en los extremos de temperatura se verá afectado (por ejemplo, la intensidad luminosa disminuye a altas temperaturas, la tensión directa aumenta a bajas temperaturas).

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

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

• Intensidad Luminosa Promedio por Segmento (I_V):Esta es la medida clave del brillo.
  • Mín/Típ/Máx: 200 / 577 / 6346 μcd @ I_F=10mA:El amplio rango de 200 a 6346 μcd indica un proceso significativo de clasificación (binning). El valortípicode 577 μcd es el rendimiento mediano esperado. Los diseñadores deben usar el valormínimo(200 μcd) para los cálculos de brillo en el peor de los casos, asegurando la legibilidad bajo todas las condiciones. El alto valor máximo muestra el brillo potencial de las unidades seleccionadas.
  • Nota de Condición de Prueba:La intensidad luminosa se mide utilizando un sensor filtrado para coincidir con la curva de respuesta del ojo fotópico (adaptado al día) CIE (V(λ)). Esto asegura que la medición se correlacione con la percepción humana del brillo, no solo con la potencia radiante bruta.
• Tensión Directa por Segmento (V_F): Típ/Máx: 2.1 / 2.6 V @ I_F=20mA.Esta es la caída de tensión a través del LED durante su operación. El valormáximode 2.6V es crítico para diseñar la fuente de alimentación o el circuito de excitación; debe proporcionar al menos esta tensión para asegurar que todas las unidades se enciendan correctamente. La variación (de 2.1V a 2.6V) se debe a las tolerancias normales de fabricación de semiconductores.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p): Típ: 571 nm @ I_F=20mA.Esta es la longitud de onda a la que el LED emite la mayor potencia óptica. 571 nm está en la región verde-amarilla del espectro visible. Este parámetro está fijado por la composición del material AlInGaP.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d): Típ: 572 nm.Ligeramente diferente de la longitud de onda de pico, esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano como coincidente con el color del LED. Es el principal determinante del color mostrado.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ): Típ: 15 nm.Esto mide la dispersión del espectro emitido. Un valor de 15 nm indica un color verde relativamente puro y de banda estrecha, lo cual es deseable para una alta saturación de color.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R): Máx: 100 μA @ V_R=5V.Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente en su límite máximo. Generalmente es despreciable en el diseño de circuitos.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m): Máx: 2:1 @ I_F=1mA.Este es un parámetro crítico para displays multi-segmento. Garantiza que dentro de un solo dispositivo, el brillo del segmento más tenue no será menor que la mitad del brillo del segmento más brillante (una relación 2:1). Esto asegura una apariencia uniforme de todos los dígitos y segmentos.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está \"categorizado por intensidad luminosa.\" Esto implica un proceso de clasificación (binning) donde las unidades fabricadas son probadas y ordenadas en diferentes grupos (bins) según su salida de luz medida a una corriente de prueba estándar (probablemente 10mA o 20mA).

• Propósito:Proporcionar a los diseñadores niveles de brillo predecibles y consistentes. Al comprar componentes de un bin específico, un ingeniero puede asegurar que todos los displays en una producción tengan un brillo similar, evitando variaciones notables entre unidades en un producto.
• Evidencia en la Hoja de Datos:El rango muy amplio especificado para la Intensidad Luminosa (200 a 6346 μcd) sugiere fuertemente que esta es la dispersión total entre todos los bins. Un código de pedido específico o un sufijo (no detallado en este extracto) típicamente indicaría el grado del bin.
• Implicación de Diseño:Para aplicaciones donde la consistencia del brillo es primordial (por ejemplo, paneles de instrumentación), el diseñador debe especificar el bin requerido al realizar el pedido. Usar una mezcla aleatoria de bins podría llevar a una variación de brillo inaceptable.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF menciona \"Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas,\" los gráficos específicos no están incluidos en el texto. Basándonos en el comportamiento estándar de los LEDs, podemos inferir el contenido probable y su importancia.

4.1 Información Inferida de las Curvas

• Curva de Corriente Directa (I_F) vs. Tensión Directa (V_F):Este gráfico mostraría la relación exponencial típica de un diodo. Ayuda a los diseñadores a entender la resistencia dinámica del LED y la tensión precisa requerida para una corriente de excitación dada, especialmente importante cuando se usa una limitación de corriente simple basada en resistencias.
• Curva de Intensidad Luminosa (I_V) vs. Corriente Directa (I_F):Esto es crucial. Mostraría cómo aumenta el brillo con la corriente. Típicamente es lineal en un rango pero se satura a corrientes muy altas debido a efectos térmicos y a la caída de eficiencia. Esta curva permite a los diseñadores equilibrar entre brillo y consumo de potencia/generación de calor.
• Curva de Intensidad Luminosa (I_V) vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico cuantificaría la reducción del brillo a medida que aumenta la temperatura. Los LEDs AlInGaP generalmente tienen un mejor rendimiento a alta temperatura que tecnologías más antiguas como GaP, pero el brillo aún disminuye. Estos datos son esenciales para diseñar sistemas que operen de manera confiable en todo el rango de temperatura.
• Curva de Intensidad Relativa vs. Longitud de Onda (Espectro):Esto representaría visualmente el pico de emisión estrecho alrededor de 571-572 nm con el ancho medio de 15 nm, confirmando la pureza del color.

Importancia:Estas curvas proporcionan datos de rendimiento dinámico que las tablas estáticas no pueden. Permiten el modelado predictivo del comportamiento del display bajo condiciones de operación reales y no estándar.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Físicas

La hoja de datos incluye un diagrama de \"DIMENSIONES DEL PAQUETE\" (detalles no en el texto). Las características clave de un display típico de tres dígitos de 0.52 pulgadas incluyen la longitud, anchura y altura totales, la altura del dígito (13.2mm), el ancho del segmento y el espaciado entre dígitos. Se definen el plano de asiento y las posiciones de los terminales. Todas las dimensiones tienen una tolerancia de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario, lo cual es estándar para este tipo de componente y debe tenerse en cuenta en el diseño de la huella de PCB y los recortes del panel.

5.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración deánodo común. Esto significa que los ánodos de todos los LEDs para un dígito dado están conectados internamente. La tabla de asignación de pines es esencial:

• Dígitos:Los ánodos comunes para el Dígito 1, 2 y 3 están disponibles en los pines 12, 13, 27, 28, 29 (nota: los pines 13 y 28 son ambos para el Dígito 2; 12 y 29 ambos para el Dígito 1; 27 para el Dígito 3). Esta duplicación proporciona flexibilidad de diseño.
• Segmentos:Los cátodos individuales para los segmentos A a G están en los pines 23, 16, 17, 18, 22, 21, 20 respectivamente.
• Puntos Decimales:Tres pines de cátodo separados para el punto decimal de cada dígito (DP1, DP2, DP3) en los pines 26, 19/10, 24. Los pines 19 y 10 están ambos conectados al DP para el Dígito 2.
• Pines Sin Conexión (NC):Varios pines (1-11, 15, 30) están marcados como \"SIN CONEXIÓN.\" Estos no tienen conexión eléctrica interna y pueden dejarse flotando o usarse para estabilidad mecánica durante la soldadura.
• Diagrama del Circuito Interno:Esto mostraría el ánodo común para cada dígito conectado a su(s) pin(es), con el cátodo de cada LED de segmento conectado a su respectivo pin. Entender esto es vital para diseñar el circuito de excitación multiplexado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos especifica una única condición de soldadura:1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento durante 3 segundos a 260°C.

• Interpretación:Esta es una directriz para soldadura por ola o soldadura manual. Indica que los terminales pueden soportar la inmersión en soldadura a 260°C durante un corto período. La instrucción \"por debajo del plano de asiento\" evita que la soldadura suba demasiado por el terminal, lo que podría causar estrés térmico o mecánico en el paquete.
• Soldadura por Reflujo:La hoja de datos no proporciona un perfil de reflujo. Para el montaje SMT moderno (aunque este parece ser un dispositivo de orificio pasante), un perfil de reflujo sin plomo estándar con una temperatura máxima alrededor de 245-260°C probablemente sería aceptable, pero la temperatura máxima del cuerpo del paquete debe ser monitoreada para mantenerse dentro del límite de temperatura de almacenamiento (85°C).
• Precauciones Generales:
  • Evitar estrés mecánico excesivo en los terminales durante la inserción.
  • Usar fundente apropiado y asegurar una limpieza completa si es requerido para prevenir corrosión.
  • No exceder el tiempo y la temperatura de soldadura especificados para evitar dañar los alambres de unión internos o los chips LED.
• Condiciones de Almacenamiento:Almacenar en el rango especificado de -35°C a +85°C, en un ambiente seco para prevenir la absorción de humedad que podría causar \"efecto palomita\" durante la soldadura.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Paneles de Control Industrial:Para mostrar puntos de ajuste, valores de proceso (temperatura, presión, conteo), lecturas de temporizador.
• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros digitales, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación, osciloscopios (para lecturas secundarias).
• Dispositivos Médicos:Monitores de pacientes (para parámetros no críticos), bombas de infusión, equipos de diagnóstico.
• Displays Secundarios/Postventa Automotriz:Computadoras de viaje, medidores de presión de turbo, monitores de voltaje.
• Electrodomésticos/Equipos Comerciales:Hornos microondas, cafeteras, equipos de fitness, terminales punto de venta.

7.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Limitación de Corriente:Los LEDs son dispositivos controlados por corriente.Siempre usar una resistencia limitadora de corriente o un circuito controlador de corriente constante.Calcular el valor de la resistencia usando la tensión directamáxima(2.6V) y la corriente deseada (≤25 mA reducida por temperatura) a partir de su tensión de alimentación (V_{alimentación}): R = (V_{alimentación}- V_{F_máx}) / I_F.
• Excitación Multiplexada:Para un display de múltiples dígitos con ánodo común, la multiplexación es la técnica de excitación estándar. Un microcontrolador enciende secuencialmente el ánodo común de un dígito a la vez mientras aplica el patrón de cátodo para el número de ese dígito. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible.
  • Cálculo de Corriente:En multiplexación, dado que cada dígito solo está encendido una fracción del tiempo (1/3 para un display de 3 dígitos), la corriente de segmentoinstantáneapuede ser más alta para lograr el mismo brillo promedio. Si se desea una corriente promedio de 10 mA por segmento, y se tienen 3 dígitos multiplexados con ciclo de trabajo igual, se podría usar una corriente instantánea de pico de 30 mA. Esto aún debe respetar el límite decorriente directa de pico(60 mA bajo condiciones pulsadas).
• Gestión Térmica:Considerar la disipación de potencia (70 mW por segmento máximo). Si se excitan múltiples segmentos en un dígito continuamente, el calor puede acumularse. Asegurar un flujo de aire adecuado o disipación de calor si se opera cerca de los límites máximos, especialmente en altas temperaturas ambientales. Recordar la regla de reducción de corriente.
• Ángulo de Visión:Posicionar el display de modo que el eje de visión previsto se alinee con el ángulo de visión óptimo del dispositivo (típicamente perpendicular a la cara).
• Protección contra ESD:Aunque no se establece explícitamente, los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas. Implementar precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Si bien no se proporciona una comparación directa con otros números de parte, podemos resaltar las ventajas inherentes de la tecnología AlInGaP utilizada en este display en comparación con tecnologías más antiguas o alternativas:

• vs. LEDs Verdes Tradicionales de GaP (Fosfuro de Galio):AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en displays mucho más brillantes para la misma corriente de excitación. También generalmente tiene un mejor rendimiento a alta temperatura y estabilidad de color.
• vs. LEDs Azules/Blancos de Alta Luminosidad de GaN (Nitruro de Galio) con Filtros:Para producir luz verde, se podría usar un LED azul GaN con fósforo (haciendo blanco) y un filtro verde, pero esto es inherentemente menos eficiente que un LED verde de emisión directa como AlInGaP, ya que el filtro absorbe la mayor parte de la luz. La emisión directa proporciona un color más puro y mayor eficiencia para el verde monocromático.
• vs. VFD (Display Fluorescente de Vacío) o LCD con Retroiluminación:Este display LED es de estado sólido, más robusto, tiene un rango de temperatura de operación más amplio y requiere electrónica de excitación DC más simple y de menor tensión en comparación con los VFD (que necesitan alta tensión). En comparación con las LCD, ofrece ángulos de visión superiores, brillo y rendimiento en entornos de baja temperatura, aunque consume más potencia para displays multi-segmento y está limitado a emitir luz, no a formar gráficos arbitrarios.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

1. P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?A:No.Un pin de microcontrolador típicamente suministra/absorbe un máximo de 20-25mA y está a 5V (o 3.3V). La tensión directa del LED es de ~2.1-2.6V. Debes usar una resistencia limitadora de corriente. Para una alimentación de 5V y apuntando a 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120Ω. El pin del MCU puede no ser capaz de suministrar 20mA continuamente; usar un transistor o un CI controlador.
2. P: ¿Por qué el rango de intensidad luminosa es tan amplio (200 a 6346 μcd)?R: Esto refleja el proceso declasificación (binning). Las unidades se clasifican después de la producción. Comprarás de un bin específico (por ejemplo, un bin de 1000-2000 μcd) para obtener un brillo consistente. La hoja de datos muestra la dispersión total posible.
3. P: ¿Qué significa \"ánodo común\" para mi diseño de circuito?R: Significa que controlas el display conmutando latensión positiva (ánodo)a cada dígito encendido/apagado, mientras que el microcontrolador o el CI controlador conecta a tierra los pines decátodoapropiados para encender segmentos específicos. Esto es lo opuesto a un display de cátodo común.
4. P: La curva de reducción dice que solo puedo usar 5.2 mA a 85°C. ¿Mi display será demasiado tenue?R: Posiblemente. Debes verificar las curvas de Intensidad Luminosa vs. Corriente y vs. Temperatura. A menor corriente y mayor temperatura, el brillo disminuye significativamente. Para operación a alta temperatura, es posible que necesites seleccionar inicialmente un bin de mayor brillo o aceptar un display más tenue. La gestión térmica para reducir la temperatura de la unión LED es clave.
5. P: ¿Cómo conecto los puntos decimales?R: Son LEDs separados con sus propios cátodos (pines 26, 19/10, 24). Trátalos como un segmento extra (\"DP\"). Para encender el decimal en el Dígito 1, conectarías a tierra el pin 26 mientras se alimenta el ánodo del Dígito 1.

10. Estudio de Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un medidor de temperatura de 3 dígitos para un horno industrial.

1. Requisitos:Rango de display 0-999°C. Operar en ambiente de hasta 70°C. Debe ser claramente legible desde 2 metros de distancia en una fábrica bien iluminada.
2. Selección de Componentes:El LTC-5674JG es adecuado debido a su rango de temperatura (-35 a +85°C) y alto brillo.
3. Cálculo de Brillo:A 70°C ambiente, reducir corriente continua: 25 mA - ((70-25)*0.33) ≈ 25 - 14.85 =10.15 mA máximo continuo.Para multiplexar 3 dígitos, usar un ciclo de trabajo de 1/3. Para lograr un buen brillo promedio, usar una corriente de pico de 25 mA (dentro del límite pulsado de 60mA). Corriente promedio por segmento = 25mA / 3 ≈ 8.3 mA, lo cual es seguro para la temperatura.
4. Circuito de Excitación:Usar un microcontrolador con suficientes pines de E/S. Emplear 3 transistores NPN (o MOSFETs de canal P) para conmutar los 3 pines de ánodo común (Dígitos 1,2,3) a Vcc. Usar resistencias limitadoras de corriente en cada una de las 7 líneas de cátodo de segmento (A-G). Los puntos decimales pueden no usarse. El microcontrolador ejecuta una rutina de multiplexación, encendiendo un transistor de dígito a la vez y enviando el código de 7 segmentos para ese dígito.
5. Consideración Térmica:Montar el display en el panel externo donde exista algo de flujo de aire. Evitar colocarlo directamente junto a una fuente principal de calor en el PCB.
6. Resultado:Un display confiable y brillante que cumple con los requisitos ambientales y de legibilidad.

11. Introducción al Principio Tecnológico

El LTC-5674JG se basa en la tecnología de semiconductores deAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)crecida sobre un sustrato deGaAs (Arseniuro de Galio). Este sistema de materiales tiene un bandgap directo correspondiente a la emisión de luz en las regiones roja, naranja, amarilla y verde del espectro. El color específico (verde de 571-572 nm) se logra controlando con precisión las proporciones de Aluminio, Indio, Galio y Fósforo durante el crecimiento del cristal. Cuando se aplica una tensión directa a través de la unión p-n, los electrones y huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). El sustrato de GaAs no transparente absorbe parte de la luz emitida, pero los diseños modernos de chips y las geometrías de extracción eficientes permiten una alta eficiencia cuántica externa. La \"cara gris y segmentos blancos\" son parte del encapsulado plástico. La cara gris (a menudo gris oscuro o negro) actúa como un fondo de baja reflectancia para mejorar el contraste. Los segmentos blancos son áreas difusoras de luz que se sitúan directamente sobre los pequeños chips LED, distribuyendo uniformemente la luz de fuente puntual a través del área del segmento para crear una apariencia uniforme y luminosa.

Terminología de especificaciones LED

Explicación completa de términos técnicos LED