Hoja de Datos del Display LED LTC-561JG - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Verde AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-561JG es un módulo de display de siete segmentos y tres dígitos de alto rendimiento y bajo consumo. Su aplicación principal es en dispositivos que requieren lecturas numéricas claras y brillantes, como equipos de prueba, paneles de control industrial, instrumentación y electrónica de consumo. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de tecnología de semiconductores avanzada AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED, lo que proporciona una eficiencia luminosa y una pureza de color superiores en comparación con los materiales tradicionales.

El display presenta una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.2 mm), ofreciendo una excelente legibilidad. Está diseñado en una configuración de ánodo común multiplexado, lo que simplifica el circuito de excitación al conectarlo con microcontroladores o controladores de display. Un objetivo clave de diseño fue lograr un rendimiento excelente con corrientes de excitación muy bajas, haciéndolo adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o sensibles al consumo energético. Los segmentos son continuos y uniformes, y el dispositivo está categorizado por intensidad luminosa para garantizar la consistencia entre lotes de producción.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad de este display. Con una corriente de prueba estándar de 1mA por segmento, la intensidad luminosa promedio (Iv) tiene un valor típico de 577 µcd, con un valor mínimo especificado de 200 µcd. Esto garantiza que el display sea suficientemente brillante para la mayoría de las condiciones de iluminación interior. La emisión de luz se caracteriza por una longitud de onda pico (λp) de 571 nm y una longitud de onda dominante (λd) de 572 nm, ubicándolo firmemente en la región del verde puro del espectro visible. El ancho medio espectral (Δλ) es de 15 nm, lo que indica una salida de color relativamente estrecha y bien definida.

2.2 Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos definen los límites de operación y los requisitos de potencia. Las especificaciones absolutas máximas proporcionan los límites para una operación segura: una disipación de potencia máxima de 70 mW por segmento, una corriente directa pico de 60 mA (en condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10), y una corriente directa continua de 25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente 0.33 mA/°C por encima de esa temperatura. La tensión inversa máxima por segmento es de 5V.

Bajo condiciones típicas de operación (Ta=25°C), la tensión directa (Vf) por segmento es de 2.6V con una corriente de excitación de 20mA. Una característica clave destacada en la hoja de datos son las excelentes características del dispositivo a baja corriente; está probado y seleccionado para funcionar correctamente con una corriente de excitación tan baja como 1mA por segmento, lo que reduce significativamente el consumo total de energía del sistema. La corriente inversa (Ir) se especifica con un máximo de 100 µA con la polarización inversa completa de 5V.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -35°C a +105°C y un rango idéntico de temperatura de almacenamiento. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso en entornos hostiles, desde congeladores industriales hasta equipos cerca de fuentes de calor. La hoja de datos también proporciona una guía específica de soldadura: el componente puede someterse a soldadura por ola o por reflujo con la temperatura a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento no excediendo los 260°C durante 3 segundos. Esta información es crítica para el ensamblaje de PCB para prevenir daños térmicos en los chips LED o en el encapsulado plástico.

3. Sistema de Clasificación y Emparejamiento

El LTC-561JG está categorizado por intensidad luminosa. Esto significa que las unidades son probadas y clasificadas en lotes según su salida de luz medida en una condición de prueba estándar (típicamente 1mA). Este proceso de clasificación garantiza que los diseñadores reciban displays con niveles de brillo consistentes, lo cual es vital para displays de múltiples dígitos o productos donde se usan múltiples unidades en paralelo. La hoja de datos especifica una relación de emparejamiento de intensidad luminosa (para área iluminada similar) máxima de 2:1. Esta relación define la variación permitida en el brillo entre los segmentos de un solo dispositivo, asegurando uniformidad visual en el número mostrado.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque las gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado, las curvas típicas para un dispositivo de este tipo incluirían:

• 5.1 Dimensiones FísicasEsta curva muestra la relación no lineal entre la corriente a través del LED y la tensión en sus terminales. Es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Este gráfico muestra cómo aumenta el brillo con la corriente de excitación. Típicamente es sub-lineal, lo que significa que la eficiencia disminuye a corrientes muy altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra la reducción térmica de la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura, la eficiencia luminosa generalmente disminuye.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico estrecho alrededor de 571-572 nm.

Estas curvas permiten a los ingenieros optimizar las condiciones de excitación para una aplicación específica, equilibrando brillo, consumo de energía y longevidad del dispositivo.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

.1 Physical Dimensions

El encapsulado es del tipo estándar de orificio pasante. Todas las dimensiones críticas se proporcionan en milímetros. Las tolerancias para la mayoría de las dimensiones son de ±0.25 mm, asegurando compatibilidad con diseños de PCB y zócalos estándar. Una nota específica menciona una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de +0.4 mm, lo cual es importante para equipos de inserción automatizada.

5.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 12 pines. El diagrama del circuito interno muestra que es un display de ánodo común multiplexado. Los tres dígitos comparten sus cátodos de segmento, y cada dígito tiene su propio pin de ánodo común (pines 12, 9 y 8 para el Dígito 1, 2 y 3 respectivamente). Esto permite al microcontrolador iluminar un dígito a la vez activando su ánodo y derivando corriente a través de los pines de cátodo de segmento apropiados. Las conexiones de los pines son: 1:E, 2:D, 3:DP (Punto Decimal), 4:C, 5:G, 6:NC (Sin Conexión), 7:B, 8:Ánodo Dígito 3, 9:Ánodo Dígito 2, 10:F, 11:A, 12:Ánodo Dígito 1.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

Como se menciona en las especificaciones térmicas, la temperatura máxima de soldadura permitida es de 260°C durante 3 segundos, medida a 1.6 mm por debajo del plano de asiento. Es crucial adherirse a esto para evitar que el encapsulado plástico se deforme o que las conexiones internas de alambre fallen. Para soldadura por reflujo, se recomienda un perfil con una temperatura pico por debajo de 260°C y un tiempo limitado por encima del punto líquido. Para soldadura manual, se debe usar un cautín controlado por temperatura con un tiempo de contacto mínimo. El dispositivo debe almacenarse en su bolsa original con barrera de humedad hasta su uso para prevenir la absorción de humedad, que puede causar el efecto "palomita de maíz" durante el reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El diseño de ánodo común multiplexado requiere un circuito excitador. Esto típicamente implica usar un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un CI excitador de display LED dedicado (como el MAX7219 o TM1637). El excitador habilitará secuencialmente el ánodo de cada dígito (a través de un interruptor transistor) mientras envía el patrón para los segmentos que deben iluminarse en ese dígito. Se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie con cada línea de cátodo de segmento (o integrada en el CI excitador). El valor de esta resistencia se calcula en base a la corriente de segmento deseada y la tensión directa del LED. Por ejemplo, con una fuente de 5V y una corriente deseada de 5mA: R = (Vcc - Vf) / I = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480Ω (se usaría una resistencia estándar de 470Ω).

7.2 Consideraciones de Diseño

• Frecuencia de Refresco:Al multiplexar, la frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible.
• Limitación de Corriente:Siempre use resistencias limitadoras de corriente. Excitar los LEDs directamente desde un pin de un microcontrolador puede dañar tanto el LED como el microcontrolador.
• Secuencia de Alimentación:Evite aplicar tensión inversa o exceder las especificaciones absolutas máximas.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero aún se debe considerar la posición de montaje en relación con la línea de visión típica del usuario.

8. Comparación Técnica y Ventajas

El diferenciador principal del LTC-561JG es su uso de tecnología AlInGaP para la emisión verde. En comparación con tecnologías más antiguas como GaP (Fosfuro de Galio), AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en displays más brillantes para la misma corriente, o brillo equivalente con menor potencia. El "bajo requisito de potencia" y la capacidad de operar hasta 1mA por segmento son resultados directos de esta ventaja material. Además, la construcción de "cara gris y segmentos blancos" mejora la relación de contraste, haciendo que los segmentos verdes iluminados destaquen más claramente contra el fondo, especialmente en condiciones de alta luz ambiental.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la corriente mínima necesaria para ver una visualización visible?

R: El dispositivo está caracterizado hasta 1mA por segmento, lo que producirá una salida visible (mínimo 200 µcd). Para aplicaciones de muy baja potencia, corrientes en el rango de 1-2mA son utilizables.

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

R: Sí. La tensión directa típica es de 2.6V. Con una fuente de 3.3V, hay 0.7V a través de la resistencia limitadora de corriente, lo que es suficiente para una regulación de corriente estable a corrientes bajas o moderadas (ej., 5-10mA).

P: ¿Por qué hay un pin "Sin Conexión" (Pin 6)?

R: Esto es común en encapsulados de display para mantener un recuento de pines y una huella estándar entre diferentes variantes de producto (ej., con o sin puntos decimales, diferentes colores). Proporciona estabilidad mecánica pero no debe conectarse eléctricamente.

P: ¿Cómo logro un brillo uniforme en los tres dígitos?

R: En operación multiplexada, asegúrese de que el tiempo de encendido (ciclo de trabajo) sea igual para cada dígito. Además, utilice la información de clasificación por intensidad luminosa; especificar un lote estrecho a su proveedor ayuda.

10. Estudio de Caso de Diseño y Uso

Escenario: Display para Multímetro Portátil

Un diseñador está creando un multímetro digital de mano. Los requisitos clave son: operación por batería (9V), legibilidad clara en interiores/exteriores y bajo consumo para una vida útil extendida de la batería. El LTC-561JG es un candidato ideal. El diseñador elige excitar cada segmento a 2mA. Usando un CI excitador multiplexado alimentado desde la batería de 9V (reducida a 5V para la lógica), se puede calcular el consumo de corriente promedio para un display completamente iluminado "888". Con 3 dígitos * 7 segmentos = 21 segmentos iluminados, pero debido al multiplexado, solo un dígito está encendido a la vez. La corriente pico por dígito es 7 segmentos * 2mA = 14mA. Con un ciclo de trabajo de 1/3, la corriente promedio es ~4.7mA. Sumando la corriente en reposo del excitador, el total está muy por debajo de 10mA, permitiendo cientos de horas de operación con una batería estándar de 9V. El alto brillo y contraste aseguran la legibilidad en diversas condiciones de iluminación.

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 la tensión de encendido del diodo (aproximadamente 2.05V para este dispositivo AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se recombinan en la región activa. En AlInGaP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones en el rango de longitud de onda verde (alrededor de 572 nm). Cada uno de los siete segmentos (A a G) y el punto decimal (DP) contiene uno o más de estos chips LED. En la configuración de ánodo común, todos los ánodos de los LEDs para un dígito particular están conectados internamente. Para encender un segmento, su cátodo se conecta a una tensión más baja (tierra a través de una resistencia) mientras que el ánodo común de su dígito se conecta a una tensión de alimentación positiva.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays de siete segmentos siguen siendo ubicuos para lecturas numéricas, la tecnología LED subyacente continúa evolucionando. AlInGaP representa un sistema de material maduro y altamente eficiente para LEDs rojos, naranjas, ámbar y verdes. Las tendencias actuales en tecnología de displays incluyen un cambio hacia micro-LEDs basados completamente en silicio y una mayor miniaturización. Sin embargo, para displays de dígitos de tamaño mediano y orificio pasante, AlInGaP ofrece un excelente equilibrio entre rendimiento, fiabilidad y costo. La tendencia hacia un menor consumo de energía en todos los dispositivos electrónicos se alinea perfectamente con la capacidad de este display para operar a corrientes muy bajas. Además, el cumplimiento RoHS (encapsulado sin plomo) mencionado en la hoja de datos refleja el movimiento generalizado de la industria hacia procesos de fabricación respetuosos con el medio ambiente.