Hoja de Datos del Display LED LTC-4624JF - Dígito de 0.4 Pulgadas - AlInGaP Amarillo Naranja - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-4624JF es un módulo de display LED de alto rendimiento, de tres dígitos y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren una lectura numérica clara. Su función principal es representar visualmente datos numéricos con gran nitidez y fiabilidad. 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 tecnologías más antiguas como el GaAsP estándar. El mercado objetivo incluye instrumentación industrial, equipos de prueba y medición, sistemas punto de venta (TPV), cuadros de mandos automotrices (para displays secundarios o de posventa) y cualquier sistema embebido donde se requiera un display numérico compacto, brillante y de fácil interfaz.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. El dispositivo utiliza chips AlInGaP sobre un sustrato de GaAs no transparente, emitiendo en el espectro amarillo-naranja. LaIntensidad Luminosa Media (Iv)se especifica desde un mínimo de 200 µcd hasta un valor típico de 650 µcd con una corriente de prueba estándar de 1mA. Este alto brillo, combinado con una cara gris y segmentos blancos, garantiza un excelente contraste y apariencia de los caracteres. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es típicamente de 611 nm, con unaLongitud de Onda Dominante (λd)de 605 nm, situando firmemente la salida en la región amarillo-naranja. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es de aproximadamente 17 nm, lo que indica una emisión de color relativamente pura. UnRatio de Coincidencia de Intensidad Luminosade 2:1 (máx.) garantiza una uniformidad razonable en el brillo de los segmentos a lo largo del display.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de funcionamiento para un uso fiable. LaTensión Directa por Segmento (VF)tiene un valor típico de 2.6V con una corriente directa (IF) de 20mA, con un máximo de 2.6V. LaTensión Inversa por Segmentotiene una especificación máxima de 5V. LaCorriente Directa Continua por Segmentoes de 25 mA a 25°C, con un factor de reducción de 0.33 mA/°C para temperaturas ambiente superiores a 25°C. Para operación pulsada, se permite unaCorriente Directa Picode 90 mA bajo condiciones específicas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms). LaCorriente Inversa por Segmento (IR)es un máximo de 100 µA a la tensión inversa total de 5V.

2.3 Especificaciones Térmicas y Límites Absolutos

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. LaDisipación de Potencia por Segmentono debe exceder los 70 mW. El dispositivo está clasificado para unRango de Temperatura de Operaciónde -35°C a +85°C, con un idénticoRango de Temperatura de Almacenamiento. Para el montaje, la temperatura máxima deSoldaduraes de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm por debajo del plano de asiento del componente. Respetar estos límites es crucial para la fiabilidad a largo plazo.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo estáCategorizado por Intensidad Luminosa. Esto significa que los LED se clasifican (se "binean") en función de su salida de luz medida en una condición de prueba estándar (probablemente IF=1mA). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes con niveles de brillo consistentes para su aplicación, evitando variaciones notables en la intensidad del display entre diferentes unidades o lotes de producción. Aunque el documento no detalla códigos de "bin" específicos, esta práctica garantiza que se cumple una intensidad luminosa mínima de 200 µcd.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye una sección paraCurvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas. Aunque las curvas específicas no se detallan en el texto proporcionado, dichos gráficos suelen ilustrar la relación entre la corriente directa (IF) y la tensión directa (VF), la relación entre la intensidad luminosa (Iv) y la corriente directa (IF), y cómo varía la intensidad luminosa con la temperatura ambiente. Estas curvas son invaluables para que los diseñadores optimicen la corriente de excitación para el brillo deseado, gestionando al mismo tiempo la disipación de potencia y comprendiendo el rendimiento en condiciones de temperatura no estándar.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

El dispositivo presenta una altura de dígito de 0.4 pulgadas (10.0 mm). Las dimensiones del paquete se proporcionan en un dibujo detallado con todas las medidas en milímetros. Las tolerancias son generalmente de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Esta información es crítica para el diseño de la huella en el PCB y para garantizar un ajuste adecuado dentro de la carcasa del producto final.

5.2 Diagrama de Pines y Conexiones

El LTC-4624JF es un display deánodo común multiplexado. Tiene 15 pines, aunque no todos se utilizan. El diagrama de circuito interno y la tabla de conexión de pines muestran cómo están dispuestos los tres pines de ánodo común (para el Dígito 1, Dígito 2 y Dígito 3) y los 14 cátodos de segmento (A, B, C, D, E, F, G, DP, y tres LED separados L1, L2, L3). Existe un pin de ánodo común dedicado (pin 14) para los LED separados (L1, L2, L3). Este diseño multiplexado permite controlar 3 dígitos e indicadores adicionales con un número reducido de pines de E/S del microcontrolador.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz clave proporcionada es el límite de temperatura de soldadura: un máximo de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Este es un parámetro estándar de soldadura por reflujo. Es crucial seguir el perfil de reflujo recomendado para procesos de soldadura sin plomo para evitar daños térmicos en los chips LED o en el encapsulado plástico. El dispositivo debe almacenarse dentro de su rango de temperatura especificado (-35°C a +85°C) en un ambiente seco antes de su uso.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

Como display de ánodo común multiplexado, requiere un circuito excitador externo. Típicamente, los pines de ánodo común se conectan al colector (o drenador) de transistores PNP (o MOSFETs de canal P) que son conmutados por un microcontrolador. Los pines de cátodo de segmento se conectan a resistencias limitadoras de corriente y luego a las salidas de un CI excitador-sumidero (como un registro de desplazamiento 74HC595 o un driver LED dedicado) o directamente a pines del microcontrolador con suficiente capacidad de sumidero de corriente. La multiplexación se logra habilitando secuencialmente el ánodo común de un dígito a la vez mientras se presentan los datos de segmento para ese dígito, ciclando a través de todos los dígitos lo suficientemente rápido como para crear una imagen persistente (típicamente >60 Hz).

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Esencial para evitar superar la corriente directa continua máxima (25mA/segmento). Las resistencias deben calcularse en función de la tensión de alimentación, la tensión directa del LED (VF) y la corriente deseada.
• Frecuencia de Multiplexación:Debe ser lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible. Una frecuencia de refresco de 100-200 Hz por dígito es común.
• Corriente Pico:En una configuración multiplexada, la corriente instantánea por segmento durante su breve tiempo de encendido será mayor que la corriente media. Asegúrese de que la corriente pico no exceda la especificación de 90mA para el ciclo de trabajo elegido.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones donde el display puede verse desde posiciones descentradas.
• Protección contra ESD:Los LED son sensibles a las descargas electrostáticas. Manipúlelos con las precauciones ESD apropiadas durante el montaje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTC-4624JF es su uso de la tecnologíaAlInGaP. En comparación con los LED rojos tradicionales de GaAsP, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que significa una salida más brillante para la misma corriente de excitación, o el mismo brillo con menor potencia. También proporciona una mejor saturación de color y estabilidad frente a la temperatura y a lo largo de la vida útil. El diseño de cara gris/segmentos blancos mejora el contraste. Su altura de dígito de 0.4 pulgadas ofrece un buen equilibrio entre tamaño y legibilidad, situándose entre displays más pequeños de 0.3 pulgadas y más grandes de 0.5 o 0.56 pulgadas.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es el propósito de los LED separados L1, L2, L3?

R: Son indicadores LED individuales, separados de los dígitos de siete segmentos. Se pueden utilizar como indicadores de estado, dos puntos en un display de reloj u otras funciones simbólicas, proporcionando funcionalidad adicional más allá de los números.

P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia limitadora de corriente?

R: Use la Ley de Ohm: R = (V_alimentación - VF) / I_deseada. Para una alimentación de 5V, una VF de 2.6V y una corriente deseada de 15mA: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ohmios. Use el valor estándar más cercano (por ejemplo, 150 o 180 Ohmios).

P: ¿Puedo excitar este display sin multiplexar?

R: Técnicamente sí, conectando todos los ánodos comunes juntos y excitando cada cátodo de segmento de forma independiente. Sin embargo, esto requeriría 11 líneas de excitación (8 segmentos + DP + 3 LED) en lugar del recuento reducido del esquema multiplexado, haciéndolo ineficiente para el uso de pines del microcontrolador.

P: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" para mi diseño?

R: Garantiza la consistencia del brillo. Para aplicaciones críticas donde la apariencia uniforme es vital, puede solicitar al fabricante un código de "bin" más estricto si está disponible. Para la mayoría de las aplicaciones, la categorización estándar es suficiente.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseño de una Lectura de Voltímetro Simple de 3 Dígitos.Un microcontrolador con un ADC mide una tensión. El firmware convierte la lectura a tres dígitos BCD. Una interrupción de temporizador activa una rutina de multiplexación a 150 Hz. La rutina: 1) Apaga todos los excitadores de ánodo de dígito. 2) Envía el patrón de segmentos para el Dígito 1 al CI excitador de cátodos. 3) Habilita el transistor para el ánodo del Dígito 1. 4) Espera un breve tiempo. 5) Repite para los Dígitos 2 y 3. Los LED separados (L1, L2, L3) podrían usarse para indicar el rango de medición (por ejemplo, mV, V, Auto-rango). El alto brillo y contraste garantizan la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación en un entorno de laboratorio o campo.

11. Introducción al Principio Tecnológico

La tecnología central es elLED AlInGaP. El AlInGaP es un compuesto semiconductor III-V donde el Aluminio, Indio, Galio y Fósforo se combinan en proporciones específicas para crear un material de banda prohibida directa que emite luz en el espectro del rojo al amarillo-verde. El "sustrato de GaAs no transparente" mencionado significa que el sustrato de crecimiento absorbe parte de la luz generada, pero la capa activa de AlInGaP en sí es altamente eficiente. 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. La composición específica determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, que en este caso es amarillo-naranja.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien tecnologías de display más nuevas como OLED y LCD de alta resolución dominan la electrónica de consumo, los displays LED de siete segmentos siguen siendo muy relevantes en contextos industriales, comerciales y embebidos debido a su extrema simplicidad, robustez, alto brillo, amplio rango de temperatura de operación y bajo coste para aplicaciones exclusivamente numéricas. La tendencia dentro de este segmento es hacia materiales de mayor eficiencia (como AlInGaP reemplazando a GaAsP), tamaños de paquete más pequeños, tensiones de operación más bajas e integración de circuitos excitadores. Sin embargo, la arquitectura fundamental multiplexada y de ánodo común de módulos como el LTC-4624JF ha demostrado ser duraderamente efectiva durante décadas debido a su simplicidad eléctrica y conceptual.