Hoja de Datos del Display LED LTC-5836KR-07 - Altura de Dígito 0.52 Pulgadas - Color Rojo Súper - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-5836KR-07 es un módulo de display LED de alto rendimiento, de tres dígitos y siete segmentos. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas claras y brillantes en diversos dispositivos electrónicos e instrumentación. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de la avanzada tecnología de semiconductores AS-AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecida sobre un sustrato de GaAs, que ofrece una eficiencia luminosa y una pureza de color superiores en el espectro rojo. Esto se traduce en una excelente uniformidad de segmentos, alto brillo y alto contraste, haciendo que la visualización sea fácilmente legible incluso en condiciones de iluminación adversas. El dispositivo está diseñado con una configuración de ánodo común y presenta una cara gris con segmentos blancos, mejorando aún más el contraste y el atractivo visual. Está clasificado (binned) por intensidad luminosa para garantizar un rendimiento consistente entre unidades, dirigido a aplicaciones que requieren una indicación numérica de estado sólido fiable, como paneles de control industrial, equipos de prueba, electrodomésticos y cuadros de mandos de automóviles, donde el bajo consumo de energía, los amplios ángulos de visión y la fiabilidad a largo plazo son críticos.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

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, la intensidad luminosa media por segmento oscila entre un mínimo de 320 µcd y un valor típico de 1050 µcd. Este alto nivel de brillo garantiza una buena visibilidad. El dispositivo emite luz en la región del Rojo Súper, con una longitud de onda de emisión pico (λp) de 639 nm y una longitud de onda dominante (λd) de 631 nm cuando se polariza con 20mA. La anchura media a mitad de altura espectral (Δλ) es de 20 nm, lo que indica una emisión de color relativamente estrecha y pura. Un parámetro clave para displays multisegmento es la relación de coincidencia de intensidad luminosa, especificada con un máximo de 2:1. Esto significa que la diferencia de brillo entre el segmento más brillante y el más tenue en condiciones idénticas no superará un factor de dos, asegurando una apariencia uniforme en todos los dígitos y segmentos.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites de funcionamiento y los requisitos de potencia. La tensión directa (VF) por segmento es típicamente de 2.6V con un máximo de 2.6V cuando se aplica una corriente directa (IF) de 20mA. La corriente inversa (IR) es muy baja, con un máximo de 100 µA a una tensión inversa (VR) de 5V, lo que indica buenas características de diodo. Los valores máximos absolutos establecen los límites operativos: la corriente directa continua por segmento es de 25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente en 0.28 mA/°C a medida que aumenta la temperatura. La corriente directa de pico puede alcanzar los 90 mA en condiciones pulsadas (1 kHz, ciclo de trabajo del 10%). La disipación de potencia máxima por segmento es de 70 mW. Los rangos de temperatura de funcionamiento y almacenamiento se especifican desde -35°C hasta +105°C, destacando su robustez para entornos industriales.

2.3 Características Térmicas

Aunque no se detallan explícitamente parámetros de resistencia térmica, la gestión térmica del dispositivo se infiere a través de sus especificaciones de reducción de potencia. La reducción lineal de la corriente directa continua a partir de 25°C (0.28 mA/°C) es una instrucción directa para el diseño térmico. Exceder la temperatura máxima de unión, intrínsecamente ligada a estos valores, puede provocar una degradación acelerada o fallo. El límite de temperatura de soldadura especificado de 260°C durante un máximo de 3 segundos durante el montaje es otra consideración térmica crítica para evitar daños en los chips LED o la integridad del encapsulado.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está "CLASIFICADO POR INTENSIDAD LUMINOSA". Este es un proceso de control de calidad y clasificación. Durante la fabricación, las ligeras variaciones en el crecimiento epitaxial y el procesamiento del chip conducen a variaciones en la salida de luz de los segmentos LED individuales. El proceso de clasificación implica medir la intensidad luminosa de cada unidad con una corriente de prueba definida (típicamente 1mA o 20mA) y clasificarlas en rangos de intensidad específicos o "bins". Al comprar dispositivos del mismo bin o de un bin especificado, los diseñadores aseguran que todos los dígitos en un display multidígito tengan un brillo casi idéntico, manteniendo una apariencia uniforme y profesional. La hoja de datos proporciona el rango de intensidad (Mín. 320 µcd, Típ. 1050 µcd), que define los posibles bins disponibles.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a las "CURVAS TÍPICAS DE CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS / ÓPTICAS" en la página final. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V): Este gráfico muestra la relación exponencial, ayudando a los diseñadores a seleccionar las resistencias limitadoras de corriente apropiadas.Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L): Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, a menudo volviéndose sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos térmicos.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demuestra la disminución de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, lo cual es crucial para aplicaciones que operan en un amplio rango de temperaturas.Distribución Espectral de Potencia Relativa: Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de las longitudes de onda, centrada alrededor del pico de 639 nm, confirmando la pureza del color.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo presenta un formato de encapsulado dual en línea (DIP) estándar adecuado para montaje en PCB con orificios pasantes. Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm. La altura del dígito es una especificación mecánica clave, indicada como 0.52 pulgadas (13.2 mm). El diagrama de conexión de pines es esencial para el diseño del PCB. Es un dispositivo de 30 pines con una disposición específica para tres dígitos de ánodo común. El diagrama de circuito interno muestra que cada dígito tiene una configuración de ánodo común, lo que significa que todos los ánodos de los segmentos (A-G, DP) de un solo dígito están conectados internamente a un pin común. Los cátodos de cada segmento se sacan a pines individuales. Esta configuración se suele controlar mediante multiplexación, donde el ánodo común de cada dígito se alimenta secuencialmente a alta frecuencia, mientras que los cátodos de los segmentos apropiados se conectan a tierra para iluminar el patrón deseado.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos proporciona un parámetro crítico para el proceso de montaje: la temperatura máxima de soldadura permitida. Especifica que el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida en un punto a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del encapsulado. Esta es una directriz estándar para la soldadura por ola o soldadura manual de componentes con orificios pasantes. Exceder este perfil tiempo-temperatura puede causar estrés térmico en el encapsulado de epoxi, pudiendo provocar grietas, delaminación o daños en los enlaces internos de alambre y el dado semiconductor. También se implica un manejo adecuado para evitar descargas electrostáticas (ESD), ya que los LED son generalmente sensibles a picos de tensión.

7. Información de Embalaje y Pedido

El código de pedido principal esLTC-5836KR-07. El desglose del número de pieza se puede inferir: 'LTC' probablemente denota la familia de productos, '5836' es el modelo específico, 'K' puede indicar el color (Rojo Súper), 'R' podría denotar la colocación del punto decimal a la derecha, y '-07' podría ser un código de revisión o variante. El dispositivo se suministra típicamente en tubos o bandejas antiestáticas para proteger los pines y prevenir daños por ESD durante el envío y manejo. El embalaje incluiría etiquetas que especifican el número de pieza, la cantidad, el código de lote y, potencialmente, el código del bin de intensidad luminosa.

8. Recomendaciones de Aplicación

Escenarios de Aplicación Típicos:Este display es ideal para cualquier aplicación que requiera una lectura numérica multidígito clara. Esto incluye multímetros digitales, contadores de frecuencia, temporizadores de procesos, básculas, cuadros de instrumentos de automóviles (por ejemplo, reloj, cuentakilómetros), dispositivos médicos y electrodomésticos como hornos o microondas. Su amplio rango de temperatura de funcionamiento lo hace adecuado para entornos industriales.

Consideraciones de Diseño: 1. Circuito de Control:Utilice un circuito controlador de multiplexación para controlar eficientemente los tres dígitos. Esto requiere pines GPIO de microcontrolador o un CI controlador de display dedicado (como un MAX7219 o HT16K33) capaz de sumiderar la corriente de segmento y suministrar la corriente de dígito. 2.Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada cátodo de segmento (o integradas en el controlador) para establecer la corriente directa deseada (por ejemplo, 10-20 mA para brillo completo). El valor de la resistencia se calcula usando R = (Vcc - VF) / IF. 3.Disipación de Potencia:Asegúrese de que la potencia calculada por segmento (VF * IF) no exceda los 70 mW, especialmente a altas temperaturas ambiente. 4.Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión permite posiciones de montaje flexibles, pero el contraste óptimo se logra cuando se visualiza de frente.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

La ventaja diferenciadora clave del LTC-5836KR-07 es su uso de la tecnologíaAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)para la emisión roja. En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto significa que produce más luz (mayor brillo) para la misma cantidad de corriente eléctrica, o puede lograr el mismo brillo con una corriente más baja, lo que conduce a un menor consumo de energía y menos generación de calor. Además, los LED AlInGaP generalmente tienen una mejor retención del rendimiento a temperaturas elevadas y ofrecen una saturación y pureza de color superiores, lo que resulta en un color rojo más vibrante y consistente. El diseño de cara gris/segmentos blancos es otra característica que mejora el contraste en comparación con los displays con caras negras o segmentos difusos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de la clasificación por intensidad luminosa?

R: La clasificación garantiza la uniformidad visual en todos los segmentos y dígitos en un display de múltiples unidades. Sin clasificación, un dígito podría aparecer notablemente más brillante o más tenue que sus vecinos, lo que es visualmente molesto y poco profesional.

P: ¿Cómo controlo este display de tres dígitos con un microcontrolador que tiene pines limitados?

R: Debes usar multiplexación. Un microcontrolador necesitaría al menos 11 pines de E/S (7 segmentos + punto decimal + 3 comunes de dígito) si se controla directamente, pero es más eficiente usar un CI controlador de LED con interfaz serie dedicado. Este CI maneja la multiplexación y el control de corriente, requiriendo solo 2-3 pines del microcontrolador (por ejemplo, SPI o I2C).

P: ¿Por qué se reduce la corriente directa con la temperatura?

R: A medida que aumenta la temperatura de unión del LED, su capacidad para disipar calor disminuye. Para evitar que la temperatura de unión exceda su límite máximo seguro (lo que causaría un fallo rápido), la corriente continua máxima permitida debe reducirse. El factor de reducción (0.28 mA/°C) proporciona la pauta para esta reducción.

P: ¿Puedo usar este display en una aplicación exterior?

R: El rango de temperatura de funcionamiento (-35°C a +105°C) sugiere que puede manejar entornos hostiles. Sin embargo, para uso exterior directo, considere factores adicionales no cubiertos en la hoja de datos: el encapsulado no es inherentemente impermeable, y la exposición prolongada a la luz solar UV puede degradar el epoxi plástico con el tiempo, pudiendo causar decoloración. Sería aconsejable una cubierta protectora o un recubrimiento conformado.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura Digital para una Fuente de Alimentación de Banco

Un diseñador está construyendo una fuente de alimentación de banco variable y necesita un display de voltaje claro de 3 dígitos (por ejemplo, 0.0V a 30.0V). Se selecciona el LTC-5836KR-07 por su brillo, legibilidad y punto decimal a la derecha (perfecto para mostrar décimas de voltio). El diseño utiliza un microcontrolador con un ADC para medir el voltaje de salida. El microcontrolador se comunica vía I2C con un chip controlador de LED. El chip controlador maneja la multiplexación de los tres dígitos: alterna la alimentación al ánodo común del Dígito 1, Dígito 2 y Dígito 3 en sucesión rápida. Simultáneamente, conecta a tierra los cátodos de los segmentos que necesitan iluminarse para el dígito actualmente alimentado. La frecuencia de refresco se establece lo suficientemente alta (por ejemplo, >100 Hz) para eliminar el parpadeo visible. Se colocan resistencias limitadoras de corriente en las salidas de segmento del controlador para establecer la corriente directa a 15 mA por segmento, proporcionando un buen equilibrio entre brillo y consumo de energía. La cara gris proporciona un excelente contraste contra el panel metálico de la fuente de alimentación.

12. Introducción al Principio Técnico

El principio de funcionamiento fundamental se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Las capas epitaxiales de AlInGaP están diseñadas para tener una energía de banda prohibida específica. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral de la unión (aproximadamente 2.0V), los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan en la región activa, liberan energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda (color) de esta luz está directamente determinada por la energía de banda prohibida del material AlInGaP, que está sintonizada para producir luz roja alrededor de 639 nm. El formato de siete segmentos es un patrón estandarizado donde los segmentos LED individuales (etiquetados de A a G) pueden iluminarse selectivamente para formar cualquier dígito numérico del 0 al 9. La configuración de ánodo común simplifica el circuito de control para displays multiplexados.

13. Tendencias y Avances Tecnológicos

Si bien los displays LED discretos de siete segmentos siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas, la tendencia más amplia en la tecnología de visualización se mueve hacia soluciones integradas. Estas incluyen:Displays de Matriz de Puntos y Alfanuméricos:Ofrecen más flexibilidad para mostrar letras, símbolos y caracteres personalizados.Displays OLED y Micro-LED:Proporcionan mayor resolución, mejor contraste y factores de forma más delgados, aunque a menudo a un costo más alto y con diferentes requisitos de control.Displays con Controlador Integrado:Módulos que combinan la matriz LED con el CI controlador/driver en la misma PCB, simplificando el diseño de la interfaz (a menudo solo una conexión serie). Para el nicho específico de lecturas numéricas de alto brillo, robustas y simples, los displays basados en AlInGaP como el LTC-5836KR-07 continúan ofreciendo un equilibrio óptimo de rendimiento, fiabilidad y costo. Los desarrollos futuros pueden centrarse en una eficiencia aún mayor, rangos de temperatura más amplios y alternativas de encapsulado de montaje superficial a los diseños con orificios pasantes.