Hoja de Datos del Display LED LTC-4624JD - Altura de Dígito 0.4 Pulgadas - Rojo Hiperintenso - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-4624JD es un módulo de visualización numérico compacto y de alto rendimiento de tres dígitos, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras y brillantes. Su función principal es representar visualmente números del 0 al 9 en cada uno de sus tres dígitos utilizando segmentos LED direccionables individualmente.

Este dispositivo pertenece a la categoría de displays de siete segmentos multiplexados de ánodo común. Utiliza tecnología semiconductora avanzada de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para sus elementos emisores de luz, específicamente en color Rojo Hiperintenso. El display presenta una placa frontal gris con marcas de segmentos blancas, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. El objetivo principal de diseño es ofrecer una solución confiable, de bajo consumo y visualmente uniforme para paneles de instrumentos, electrónica de consumo, controles industriales y otros sistemas embebidos donde la presentación de datos numéricos es crítica.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Tamaño del Dígito:Cuenta con una altura de carácter de 0.40 pulgadas (10.0 mm), lo que lo hace adecuado para distancias de visualización medias.
• Calidad Óptica:Proporciona una emisión de luz continua y uniforme en cada segmento, eliminando puntos oscuros y garantizando una apariencia de carácter consistente.
• Eficiencia:Construido con tecnología AlInGaP, requiere una corriente de excitación relativamente baja para lograr un alto brillo, contribuyendo a un menor consumo general de energía del sistema.
• Rendimiento Visual:Diseñado para alto brillo y alto contraste contra su fondo gris, resultando en una excelente legibilidad. También ofrece un amplio ángulo de visión, haciendo el display legible desde varias posiciones.
• Fiabilidad:Como dispositivo de estado sólido, ofrece alta fiabilidad, larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones en comparación con displays mecánicos.
• Conformidad:El producto está construido como un paquete sin plomo, cumpliendo con las directivas ambientales RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas).

1.2 Identificación del Dispositivo

El número de parte LTC-4624JD especifica un dispositivo con LEDs AlInGaP Rojo Hiperintenso en una configuración multiplexada de ánodo común, incorporando un punto decimal a la derecha. Esta convención de nomenclatura permite una identificación clara de la tecnología, color, configuración eléctrica y características especiales.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente al dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un solo segmento LED.
• Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA. Esto solo está permitido en condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1ms) para evitar sobrecalentamiento.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Este valor nominal se reduce linealmente a 0.33 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C, lo que significa que la corriente continua segura disminuye en entornos más calurosos.
• Tensión Inversa por Segmento:5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar ruptura.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:Resiste un máximo de 260°C durante hasta 3 segundos a una distancia de 1.6mm por debajo del plano de asiento durante el ensamblaje.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos bajo condiciones de prueba especificadas (Ta=25°C).

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Varía de 200 a 650 µcd a una corriente directa (I_F) de 1 mA. Esto indica la potencia de salida de luz percibida por el ojo humano.
• Tensión Directa por Segmento (V_F):Típicamente 2.6V, con un máximo de 2.6V a I_F=20mA. Los diseñadores deben asegurar que el circuito de excitación pueda proporcionar suficiente voltaje en este rango.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):650 nm. Esta es la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta, definiendo su color Rojo Hiperintenso.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Esta es la percepción monocromática del color por el ojo humano.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm. Este parámetro describe la dispersión del espectro emitido alrededor de la longitud de onda pico.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):Máximo 100 µA a una tensión inversa (V_R) de 5V.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo. Esto asegura que la variación de brillo entre segmentos dentro del mismo display esté controlada, proporcionando una apariencia uniforme.

3. Información Mecánica y del Paquete

3.1 Dimensiones del Paquete

El LTC-4624JD viene en un formato estándar DIP (Dual In-line Package) de orificio pasante. Todas las dimensiones críticas para el diseño de la huella en PCB (Placa de Circuito Impreso) y los recortes del panel se proporcionan en el dibujo mecánico detallado. Todas las dimensiones están en milímetros con tolerancias estándar de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. Los diseñadores deben consultar este dibujo para el espaciado preciso de los orificios de montaje, la posición de la ventana de segmentos y el espaciado de pines para garantizar un ajuste mecánico adecuado.

3.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El display tiene una configuración de 15 pines (con varios pines marcados como \"Sin Pin\"). Utiliza un esquema multiplexado de ánodo común.

• Ánodos Comunes:Los pines 1 (Dígito 1), 5 (Dígito 2), 7 (Dígito 3) y 14 (Común para LEDs L1, L2, L3) son los terminales de alimentación positiva para los dígitos y los LEDs indicadores.
• Cátodos de Segmento:Los pines 2 (E), 3 (C, L3), 4 (D), 6 (DP), 8 (G), 11 (B, L2), 12 (A, L1) y 15 (F) son los terminales negativos para los segmentos individuales y el punto decimal derecho (DP). Los segmentos A-G forman el dígito principal, mientras que L1-L3 son LEDs indicadores separados.
• Diagrama del Circuito:El esquema interno muestra que los segmentos de cada dígito comparten una conexión de ánodo común. Para iluminar un segmento específico en un dígito específico, su pin cátodo correspondiente debe ser llevado a bajo (a tierra) mientras que el pin de ánodo común de su dígito es llevado a alto. Esta técnica de multiplexación reduce el número total de pines de excitación requeridos.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye curvas características típicas que son esenciales para un análisis de diseño detallado.

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V):Esta curva muestra la relación no lineal entre el voltaje aplicado a través de un LED y la corriente resultante. Es crucial para diseñar el aspecto de limitación de corriente del circuito de excitación, ya que los LEDs son dispositivos excitados por corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Este gráfico ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de excitación. Típicamente es lineal en un rango pero se satura a corrientes más altas. Los diseñadores usan esto para seleccionar un punto de operación que equilibre brillo con eficiencia y vida útil.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Destaca la importancia de la gestión térmica, especialmente en aplicaciones de alta temperatura o alta corriente.
• Distribución Espectral:Una gráfica que muestra la intensidad relativa de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor del pico de 650 nm. Esto define las características de color precisas de la emisión Rojo Hiperintenso.

5. Pautas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

5.1 Diseño del Circuito de Excitación

• Excitación de Corriente Constante:Muy recomendada sobre la excitación de voltaje constante. Los LEDs son sensibles a la corriente; una fuente de corriente constante asegura un brillo consistente y protege contra la fuga térmica, incluso cuando la tensión directa varía entre unidades o con la temperatura.
• Margen de Tensión:El circuito excitador debe diseñarse para acomodar el rango completo de la tensión directa del LED (V_F), desde el mínimo hasta el máximo, para garantizar que se entregue la corriente objetivo bajo todas las condiciones.
• Limitación de Corriente:La corriente de operación segura debe seleccionarse en función de la temperatura ambiente máxima esperada, aplicando el factor de reducción de 0.33 mA/°C por encima de 25°C.
• Protección contra Polarización Inversa:El circuito debe incorporar protección (por ejemplo, diodos en paralelo con los pines del display) para evitar la aplicación de tensión inversa o picos de voltaje durante los ciclos de encendido, lo que puede causar migración de metal y falla del dispositivo.
• Implementación de Multiplexación:Dado que es un display multiplexado de ánodo común, un microcontrolador o un CI excitador dedicado debe activar secuencialmente el ánodo de cada dígito mientras presenta los datos de segmento para ese dígito en las líneas de cátodo. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >60 Hz).

5.2 Gestión Térmica y Ambiental

• Evitar Sobreesfuerzo:Exceder la corriente de excitación recomendada o la temperatura de operación acelerará la degradación de la salida de luz (depreciación de lúmenes) y puede conducir a una falla catastrófica prematura.
• Prevención de Condensación:Evite someter el display a cambios rápidos de temperatura, especialmente en ambientes húmedos, ya que la condensación que se forma en la superficie del LED puede causar problemas eléctricos u ópticos.
• Manejo Mecánico:No aplique fuerza anormal al cuerpo del display durante el ensamblaje. Utilice herramientas y métodos apropiados para evitar agrietar la lente de epoxi o dañar las uniones de alambre internas.

5.3 Notas de Ensamblaje e Integración

• Películas de Filtro/Superpuestas:Si se utiliza una película adhesiva sensible a la presión (para filtros de color o patrones), asegúrese de que no entre en contacto forzoso con el panel frontal, ya que esto puede hacer que la película se desplace de su posición prevista.
• Clasificación para Conjuntos de Múltiples Displays:Cuando se utilicen dos o más displays en un mismo ensamblaje (por ejemplo, un panel de múltiples dígitos), se recomienda encarecidamente obtener displays del mismo lote de producción para evitar diferencias notables en el tono o brillo entre unidades.
• Pruebas de Fiabilidad:Si el producto final que incorpora este display debe someterse a pruebas específicas de caída o vibración, las condiciones de prueba deben evaluarse de antemano para garantizar la compatibilidad.

6. Almacenamiento y Manejo

El almacenamiento adecuado es crítico para mantener la soldabilidad y el rendimiento.

• Condiciones de Almacenamiento Estándar:Para el display de orificio pasante en su embalaje original, el entorno recomendado es de 5°C a 30°C con una humedad relativa inferior al 60% HR.
• Sensibilidad a la Humedad:Si el producto no se almacena en una bolsa barrera de humedad o la bolsa ha estado abierta durante más de 6 meses, se recomienda hornear los componentes a 60°C durante 48 horas antes de su uso. El ensamblaje debe completarse dentro de una semana después del horneado.
• Gestión de Inventario:Para prevenir la oxidación de los pines, se sugiere mantener niveles bajos de inventario y utilizar los componentes lo antes posible. El almacenamiento prolongado en condiciones no ideales puede requerir el re-estañado de los terminales antes de soldar.

7. Escenarios de Aplicación Típicos

El LTC-4624JD es muy adecuado para una variedad de aplicaciones que requieren indicación numérica clara y confiable:

• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros digitales, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación, donde su brillo y legibilidad son clave.
• Controles Industriales:Temporizadores de procesos, displays de contadores, lecturas de temperatura en paneles de control de maquinaria.
• Electrónica de Consumo:Equipos de audio (displays de nivel de amplificador), relojes de modelos antiguos y controles de electrodomésticos.
• Mercado Secundario Automotriz:Calibradores y herramientas de diagnóstico (aunque no para sistemas de seguridad automotriz primarios sin consulta previa).
• Sistemas Embebidos y Prototipado:Kits educativos y proyectos de aficionados debido a su interfaz de multiplexación sencilla.

8. Preguntas Frecuentes (FAQ)

8.1 ¿Cuál es la diferencia entre ánodo común y cátodo común?

En un display de ánodo común, todos los ánodos (lados positivos) de los LEDs para un dígito están conectados entre sí. Se enciende un segmento aplicando un voltaje bajo (tierra) a su cátodo. En un display de cátodo común, los cátodos son comunes y se aplica un voltaje alto al ánodo para encender un segmento. El LTC-4624JD es de tipo ánodo común.

8.2 ¿Cómo calculo el valor de la resistencia limitadora de corriente?

Para una excitación de voltaje constante (no recomendada como método principal), use la Ley de Ohm: R = (V_suministro- V_F) / I_F. Use el V_Fmáximo de la hoja de datos (2.6V) y su I_Fdeseada (por ejemplo, 20mA). Si V_suministro=5V, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Un circuito excitador de corriente constante es una solución más robusta.

8.3 ¿Por qué se usa la multiplexación?

La multiplexación reduce significativamente el número de pines de E/S de microcontrolador o canales de CI excitador requeridos. Un display de 3 dígitos y 7 segmentos no multiplexado necesitaría 3*7=21 pines. Esta versión multiplexada requiere solo 3 (ánodos de dígito) + 8 (cátodos de segmento) = 11 pines, con algunos compartidos para indicadores.

8.4 ¿Qué significa \"Rojo Hiperintenso\"?

Rojo Hiperintenso se refiere a un tono específico y profundo de luz roja emitida por LEDs AlInGaP con una longitud de onda dominante alrededor de 639-650 nm. A menudo es más brillante y eficiente que los LEDs rojos estándar y se elige por su alta visibilidad y contraste.

9. Antecedentes Tecnológicos y Tendencias

9.1 Tecnología AlInGaP

El Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) es un material semiconductor diseñado específicamente para la emisión de luz de alta eficiencia en los rangos de longitud de onda rojo, naranja y amarillo. Crecido sobre un sustrato de GaAs no transparente, ofrece una eficacia luminosa y estabilidad térmica superiores en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP, lo que resulta en el alto brillo y fiabilidad vistos en el LTC-4624JD.

9.2 Contexto de la Tecnología de Displays

Si bien los displays LED de siete segmentos como el LTC-4624JD siguen siendo un elemento básico para lecturas numéricas dedicadas debido a su simplicidad, brillo y bajo costo, son parte de un ecosistema más amplio. Los displays LED de matriz de puntos ofrecen capacidad alfanumérica y gráfica. Para información compleja, a menudo se utilizan LCDs (Pantallas de Cristal Líquido) y OLEDs (Diodos Emisores de Luz Orgánicos). La elección depende de los requisitos específicos de ángulo de visión, brillo, consumo de energía, complejidad de la información y costo.