Hoja de Datos del Display LED LTC-5689KD - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Rojo Hiperintenso (650nm) - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-5689KD es un módulo de display LED de alto rendimiento, de tres dígitos y siete segmentos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras. Cuenta con una altura de dígito de 0.56 pulgadas (14.2 mm), proporcionando una excelente visibilidad. El display utiliza chips LED avanzados de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) en color ROJO HIPERINTENSO, crecidos sobre un sustrato de GaAs. Esta tecnología se elige por su alta eficiencia y superior pureza de color en el espectro rojo. El dispositivo presenta un aspecto de alto contraste con fondo negro y segmentos blancos, mejorando la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS, lo que lo hace adecuado para diseños electrónicos modernos con consideraciones medioambientales.

1.1 Características y Ventajas Clave

El LTC-5689KD ofrece varias ventajas distintivas que lo convierten en una elección fiable para los diseñadores:

• Rendimiento Óptico:Ofrece alto brillo y alto contraste, asegurando que la pantalla sea fácilmente legible. Dispone de un amplio ángulo de visión, haciéndolo adecuado para aplicaciones donde el observador puede no estar directamente frente al display.
• Eficiencia Energética:Tiene un bajo requerimiento de potencia, lo que es beneficioso para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético.
• Estética y Calidad de Construcción:Presenta segmentos uniformes y continuos, contribuyendo a una apariencia de carácter excelente sin interrupciones visuales o huecos en los segmentos encendidos. La construcción de estado sólido asegura una alta fiabilidad y una larga vida operativa.
• Flexibilidad de Diseño:La configuración de ánodo común multiplexado simplifica el circuito de excitación para displays de múltiples dígitos, reduciendo el número de pines de E/S del microcontrolador requeridos.
• Garantía de Calidad:Los dispositivos están categorizados ("binned") por intensidad luminosa, permitiendo un emparejamiento de brillo consistente cuando se usan múltiples displays en un mismo ensamblaje.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar el display bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:90 mA (en condiciones pulsadas: ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms).
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Este valor se reduce linealmente a 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C.
• Condiciones de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura a 260°C durante 3 segundos, medido a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (Iv):Varía desde 320 μcd (mínimo) hasta 1250 μcd (máximo), con un valor típico proporcionado, cuando se excita con una corriente directa (IF) de 1 mA.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λp):650 nm (a IF=20mA). Esto define el punto de color de la emisión ROJO HIPERINTENSO.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (a IF=20mA), indicando la pureza espectral.
• Longitud de Onda Dominante (λd):639 nm (a IF=20mA).
• Tensión Directa por Chip (VF):Típicamente 2.60V, con un rango desde 2.10V hasta 2.60V a IF=20mA. El diseño del circuito debe tener en cuenta esta variación.
• Corriente Inversa por Segmento (IR):Máximo de 100 μA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; está prohibida la operación con polarización inversa continua.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para segmentos dentro de un área luminosa similar a IF=1mA, asegurando uniformidad.
• Diafonía (Cross Talk):La especificación es menor al 1.0%, minimizando la iluminación no deseada de segmentos adyacentes.

3. Información Mecánica y del Paquete

3.1 Dimensiones y Tolerancias del Paquete

El dibujo mecánico proporciona dimensiones críticas para el diseño del PCB y la carcasa. Todas las dimensiones principales están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Las notas clave para el ensamblaje incluyen: el material extraño o burbujas en un segmento no deben exceder los 10 mils; la flexión del reflector debe ser menor al 1% de su longitud; la contaminación por tinta en la superficie debe estar por debajo de 20 mils. La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm. Para una soldadura fiable, se recomienda un diámetro de orificio en el PCB de 1.0 mm.

3.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El display tiene una configuración de 14 pines. Es de tipo ánodo común multiplexado. La asignación de pines es la siguiente: Los pines 1-7 son los cátodos para los segmentos A a G, respectivamente. El pin 8 es el cátodo común para los puntos decimales DP1, DP2 y DP3. Los pines 9, 10 y 11 son los ánodos comunes para los dígitos 3, 2 y 1, respectivamente. El pin 12 es el ánodo común para los puntos decimales DP4 y DP5. Los pines 13 y 14 son los cátodos para DP5 y DP4, respectivamente. El diagrama del circuito interno muestra claramente cómo están interconectados los tres dígitos y los cinco puntos decimales, lo cual es esencial para diseñar la secuencia de excitación multiplexada correcta.

4. Directrices de Aplicación y Consideraciones de Diseño

4.1 Precauciones Críticas de Aplicación

El cumplimiento de estas directrices es crucial para una operación fiable:

• Límites de Operación:Nunca exceda los valores máximos absolutos de corriente, potencia o temperatura, ya que esto causará una degradación severa de la salida de luz o una falla catastrófica.
• Diseño del Circuito de Excitación:Se recomienda encarecidamente la excitación por corriente constante para mantener un brillo y longevidad consistentes. El circuito debe diseñarse para acomodar el rango completo de tensión directa (VF) especificado. La protección contra tensiones inversas y picos transitorios durante el ciclo de encendido es obligatoria para prevenir daños.
• Gestión Térmica:La corriente de excitación debe reducirse en función de la temperatura ambiente máxima en el entorno de aplicación para evitar el sobrecalentamiento.
• Factores Ambientales:Evite cambios rápidos de temperatura en ambientes húmedos para prevenir la condensación en el display. No aplique fuerza mecánica al cuerpo del display durante el ensamblaje.
• Uso con Superposiciones:Si se aplica una película de impresión/patrón con adhesivo sensible a la presión, evite que presione directamente contra un panel frontal, ya que la fuerza externa puede causar su desplazamiento.
• Emparejamiento de Múltiples Displays:Para ensamblajes que usen dos o más displays, seleccione unidades del mismo lote de intensidad luminosa para asegurar una apariencia uniforme.
• Pruebas de Estrés Mecánico:Si el producto final requiere pruebas de caída o vibración, las condiciones deben evaluarse de antemano para asegurar la compatibilidad del display.

4.2 Condiciones de Almacenamiento

Un almacenamiento adecuado preserva la soldabilidad y el rendimiento del display. Las condiciones de almacenamiento recomendadas, mientras el producto está en su embalaje original de barrera de humedad, son una temperatura entre 5°C y 30°C con una humedad relativa inferior al 60% HR. Si no se cumplen estas condiciones, o si la bolsa de barrera se abre durante más de seis meses, los pines pueden oxidarse. En tales casos, puede ser necesario un replateado y una nueva clasificación antes del uso. Se recomienda gestionar el inventario para evitar el almacenamiento a largo plazo y consumir los productos con prontitud.

5. Curvas de Rendimiento y Análisis de Características

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas que son esenciales para un análisis de diseño detallado. Aunque los gráficos específicos no se reproducen en el texto, típicamente incluyen:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Muestra la relación entre la corriente de excitación y la caída de tensión en el chip LED, crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de excitación, ayudando a seleccionar el punto de operación adecuado para el brillo deseado.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, informando las decisiones de diseño térmico.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, confirmando las longitudes de onda de pico y dominante y el ancho medio espectral.

Estas curvas permiten a los ingenieros predecir el rendimiento en condiciones no estándar (diferentes corrientes o temperaturas) y optimizar el diseño para eficiencia y fiabilidad.

6. Escenarios de Aplicación Típicos y Notas de Diseño

El LTC-5689KD está destinado a equipos electrónicos ordinarios, incluidos dispositivos de automatización de oficinas, equipos de comunicación y electrodomésticos. Su display numérico claro lo hace adecuado para:

• Equipos de prueba y medición (multímetros, fuentes de alimentación).
• Paneles de control industrial y temporizadores.
• Electrodomésticos como hornos microondas, receptores de audio o sistemas de control climático.
• Terminales punto de venta y displays informativos.

Nota de Diseño:Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde una falla podría afectar la seguridad (por ejemplo, aviación, dispositivos médicos, controles de transporte), es necesaria una consulta previa a la aplicación para evaluar la idoneidad. El firmware del microcontrolador de excitación debe implementar una rutina de multiplexado correcta que energice secuencialmente los ánodos comunes (pines 9, 10, 11, 12) mientras pone a tierra los cátodos de segmento correspondientes para iluminar los segmentos deseados para cada dígito. El efecto de persistencia retiniana crea la ilusión de que todos los dígitos están continuamente encendidos.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos estándar de GaAsP o GaP, los chips ROJO HIPERINTENSO de AlInGaP en el LTC-5689KD ofrecen una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en un mayor brillo para la misma corriente de excitación. El color es un rojo más profundo y saturado (pico de 650nm) en comparación con el rojo anaranjado de los LED rojos estándar. El diseño de ánodo común multiplexado es un diferenciador clave frente a los displays de excitación estática, ofreciendo una reducción importante en los pines de excitación requeridos (de 26+ para excitación estática a 14 para multiplexado), simplificando el diseño del PCB y reduciendo los requisitos de recursos del microcontrolador, aunque a costa de requerir una rutina de excitación de escaneo dedicada.

8. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: La clasificación asegura consistencia. Cuando se usan múltiples displays uno al lado del otro, seleccionar del mismo lote garantiza una diferencia visible mínima en el brillo entre unidades, creando una apariencia profesional y uniforme.

P: ¿Por qué se recomienda la excitación por corriente constante sobre la de tensión constante?

R: La tensión directa del LED (VF) tiene una tolerancia (por ejemplo, de 2.1V a 2.6V). Una fuente de tensión constante causaría una variación significativa en la corriente (y por tanto en el brillo) de un segmento o display a otro. Una fuente de corriente constante asegura que fluya la misma corriente independientemente de la variación de VF, garantizando un brillo uniforme.

P: ¿Puedo excitar este display directamente con un pin de microcontrolador de 5V?

R: No. Debe usar una resistencia limitadora de corriente o, preferiblemente, un circuito integrado excitador de corriente constante dedicado. Conectar un pin de 5V directamente al cátodo de un segmento (con el ánodo alimentado) probablemente excedería la corriente continua máxima absoluta (25mA) y destruiría el LED. El valor de la resistencia debe calcularse en función de la tensión de alimentación, la VF del LED y la corriente directa deseada (IF).

P: ¿Qué significa "reducción lineal desde 25°C" para la corriente directa continua?

R: Significa que por cada grado Celsius que la temperatura ambiente suba por encima de 25°C, la corriente continua máxima permitida disminuye en 0.28 mA. Por ejemplo, a 50°C (25°C por encima), la corriente máxima sería 25 mA - (25 * 0.28 mA) = 25 mA - 7 mA = 18 mA por segmento.

Terminología de especificaciones LED

Explicación completa de términos técnicos LED

Rendimiento fotoeléctrico

Término	Unidad/Representación	Explicación simple	Por qué es importante
Eficacia luminosa	lm/W (lúmenes por vatio)	Salida de luz por vatio de electricidad, más alto significa más eficiencia energética.	Determina directamente el grado de eficiencia energética y el costo de electricidad.
Flujo luminoso	lm (lúmenes)	Luz total emitida por la fuente, comúnmente llamada "brillo".	Determina si la luz es lo suficientemente brillante.
Ángulo de visión	° (grados), por ejemplo, 120°	Ángulo donde la intensidad de la luz cae a la mitad, determina el ancho del haz.	Afecta el rango de iluminación y uniformidad.
CCT (Temperatura de color)	K (Kelvin), por ejemplo, 2700K/6500K	Calidez/frescura de la luz, valores más bajos amarillentos/cálidos, más altos blanquecinos/fríos.	Determina la atmósfera de iluminación y escenarios adecuados.
CRI / Ra	Sin unidad, 0–100	Capacidad de representar colores de objetos con precisión, Ra≥80 es bueno.	Afecta la autenticidad del color, se usa en lugares de alta demanda como centros comerciales, museos.
SDCM	Pasos de elipse MacAdam, por ejemplo, "5 pasos"	Métrica de consistencia de color, pasos más pequeños significan color más consistente.	Asegura color uniforme en el mismo lote de LEDs.
Longitud de onda dominante	nm (nanómetros), por ejemplo, 620nm (rojo)	Longitud de onda correspondiente al color de LEDs coloreados.	Determina el tono de LEDs monocromáticos rojos, amarillos, verdes.
Distribución espectral	Curva longitud de onda vs intensidad	Muestra distribución de intensidad a través de longitudes de onda.	Afecta la representación del color y calidad.

Parámetros eléctricos

Término	Símbolo	Explicación simple	Consideraciones de diseño
Voltaje directo	Vf	Voltaje mínimo para encender LED, como "umbral de inicio".	El voltaje del controlador debe ser ≥Vf, los voltajes se suman para LEDs en serie.
Corriente directa	If	Valor de corriente para operación normal de LED.	Generalmente accionamiento de corriente constante, la corriente determina brillo y vida útil.
Corriente de pulso máxima	Ifp	Corriente pico tolerable por períodos cortos, se usa para atenuación o destello.	El ancho de pulso y ciclo de trabajo deben controlarse estrictamente para evitar daños.
Voltaje inverso	Vr	Máximo voltaje inverso que LED puede soportar, más allá puede causar ruptura.	El circuito debe prevenir conexión inversa o picos de voltaje.
Resistencia térmica	Rth (°C/W)	Resistencia a la transferencia de calor desde chip a soldadura, más bajo es mejor.	Alta resistencia térmica requiere disipación de calor más fuerte.
Inmunidad ESD	V (HBM), por ejemplo, 1000V	Capacidad de soportar descarga electrostática, más alto significa menos vulnerable.	Se necesitan medidas antiestáticas en producción, especialmente para LEDs sensibles.

Gestión térmica y confiabilidad

Término	Métrica clave	Explicación simple	Impacto
Temperatura de unión	Tj (°C)	Temperatura de operación real dentro del chip LED.	Cada reducción de 10°C puede duplicar la vida útil; demasiado alto causa decaimiento de luz, cambio de color.
Depreciación de lúmenes	L70 / L80 (horas)	Tiempo para que el brillo caiga al 70% u 80% del inicial.	Define directamente la "vida de servicio" del LED.
Mantenimiento de lúmenes	% (por ejemplo, 70%)	Porcentaje de brillo retenido después del tiempo.	Indica retención de brillo durante uso a largo plazo.
Cambio de color	Δu′v′ o elipse MacAdam	Grado de cambio de color durante el uso.	Afecta la consistencia del color en escenas de iluminación.
Envejecimiento térmico	Degradación de material	Deterioro debido a alta temperatura a largo plazo.	Puede causar caída de brillo, cambio de color o falla de circuito abierto.

Embalaje y materiales

Término	Tipos comunes	Explicación simple	Características y aplicaciones
Tipo de paquete	EMC, PPA, Cerámica	Material de alojamiento que protege el chip, proporciona interfaz óptica/térmica.	EMC: buena resistencia al calor, bajo costo; Cerámica: mejor disipación de calor, vida más larga.
Estructura del chip	Frontal, Flip Chip	Disposición de electrodos del chip.	Flip chip: mejor disipación de calor, mayor eficacia, para alta potencia.
Revestimiento de fósforo	YAG, Silicato, Nitruro	Cubre el chip azul, convierte algo a amarillo/rojo, mezcla a blanco.	Diferentes fósforos afectan eficacia, CCT y CRI.
Lente/Óptica	Plana, Microlente, TIR	Estructura óptica en superficie que controla distribución de luz.	Determina el ángulo de visión y curva de distribución de luz.

Control de calidad y clasificación

Término	Contenido de clasificación	Explicación simple	Propósito
Clasificación de flujo luminoso	Código por ejemplo 2G, 2H	Agrupado por brillo, cada grupo tiene valores mín/máx de lúmenes.	Asegura brillo uniforme en el mismo lote.
Clasificación de voltaje	Código por ejemplo 6W, 6X	Agrupado por rango de voltaje directo.	Facilita emparejamiento de controlador, mejora eficiencia del sistema.
Clasificación de color	Elipse MacAdam de 5 pasos	Agrupado por coordenadas de color, asegurando rango estrecho.	Garantiza consistencia de color, evita color desigual dentro del accesorio.
Clasificación CCT	2700K, 3000K etc.	Agrupado por CCT, cada uno tiene rango de coordenadas correspondiente.	Satisface diferentes requisitos CCT de escena.

Pruebas y certificación

Término	Estándar/Prueba	Explicación simple	Significado
LM-80	Prueba de mantenimiento de lúmenes	Iluminación a largo plazo a temperatura constante, registrando decaimiento de brillo.	Se usa para estimar vida LED (con TM-21).
TM-21	Estándar de estimación de vida	Estima vida bajo condiciones reales basado en datos LM-80.	Proporciona predicción científica de vida.
IESNA	Sociedad de Ingeniería de Iluminación	Cubre métodos de prueba ópticos, eléctricos, térmicos.	Base de prueba reconocida por la industria.
RoHS / REACH	Certificación ambiental	Asegura que no haya sustancias nocivas (plomo, mercurio).	Requisito de acceso al mercado internacionalmente.
ENERGY STAR / DLC	Certificación de eficiencia energética	Certificación de eficiencia energética y rendimiento para iluminación.	Usado en adquisiciones gubernamentales, programas de subsidios, mejora competitividad.