Hoja de Datos del Display LED LTC-7500KG - Altura de Dígito 0.72 Pulgadas - Verde AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-7500KG es un módulo de display LED de alto rendimiento, de siete segmentos y tres dígitos. Su función principal es proporcionar lecturas numéricas claras y brillantes en una amplia gama de equipos electrónicos. La tecnología central se basa en chips LED de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) crecidos sobre un sustrato de GaAs, conocido por producir luz verde de alta eficiencia. El dispositivo presenta una cara negra con segmentos blancos, ofreciendo un excelente contraste para una legibilidad óptima bajo diversas condiciones de iluminación.

1.1 Características Clave y Ventajas Principales

El display está diseñado con varias ventajas clave que lo hacen adecuado para aplicaciones exigentes. La altura de dígito de 0.72 pulgadas (18.4 mm) proporciona un carácter grande y fácilmente legible. Los segmentos son continuos y uniformes, garantizando una apariencia consistente en todos los dígitos y segmentos. Opera con requisitos de potencia bajos, contribuyendo a diseños energéticamente eficientes. La combinación de alto brillo y alto contraste, junto con un amplio ángulo de visión, asegura que el display sea visible desde múltiples posiciones. Además, ofrece fiabilidad de estado sólido y está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo el emparejamiento de brillo en configuraciones multi-display. El encapsulado está libre de plomo y cumple con las directivas RoHS.

1.2 Descripción del Dispositivo y Mercado Objetivo

Este dispositivo es específicamente un display de cátodo común multiplexado con un punto decimal a la derecha. El diseño multiplexado reduce el número de pines de control necesarios, simplificando el circuito de interfaz. Su mercado objetivo incluye un amplio espectro de equipos electrónicos ordinarios donde se requiere una indicación numérica fiable. Esto abarca equipos de automatización de oficinas, dispositivos de comunicación, paneles de control industrial, instrumentación, electrodomésticos y electrónica de consumo. El diseño prioriza la claridad, la fiabilidad y la facilidad de integración.

2. Parámetros Técnicos e Interpretación Objetiva

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de las características eléctricas, ópticas y térmicas del display LTC-7500KG, basándose únicamente en los datos proporcionados en la hoja de especificaciones.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Los límites absolutos máximos definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Estas no son condiciones de operación.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW. Esta es la potencia máxima que puede disipar de forma segura un solo segmento LED sin riesgo de sobrecalentamiento.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA. Esta corriente solo es permisible bajo condiciones pulsadas con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. Se utiliza para lograr un brillo instantáneo muy alto, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a una tasa de 0.28 mA/°C a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente continua máxima permitida sería aproximadamente 25 mA - (0.28 mA/°C * 60°C) = 8.2 mA.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. El dispositivo puede almacenarse u operarse dentro de este rango completo.
• Condición de Soldadura:El dispositivo puede soportar soldadura por ola o reflujo donde la temperatura de soldadura en un punto 1/16 de pulgada (≈1.6mm) por debajo del plano de asiento no exceda los 260°C durante 3 segundos. La temperatura del cuerpo del componente en sí no debe exceder la calificación de temperatura máxima durante el ensamblaje.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba estándar (Ta=25°C) y representan el rendimiento típico.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Este es el parámetro clave de brillo. A una corriente directa (I_F) de 1 mA, la intensidad es típicamente de 1050 µcd (microcandelas), con un mínimo de 500 µcd. A 10 mA, la intensidad típica aumenta significativamente a 11550 µcd. Los diseñadores deben seleccionar la corriente de excitación en función del brillo requerido y las consideraciones térmicas.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):571 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la que la intensidad de la luz emitida es más alta.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):15 nm (típico). Esto indica la pureza espectral; un valor más pequeño significa una luz más monocromática.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):572 nm (típico). Esta es la longitud de onda percibida por el ojo humano, definiendo el color verde.
• Tensión Directa por Chip (V_F):2.6 V (típico), con un mínimo de 2.05 V, a I_F=20 mA. El diseño del circuito debe tener en cuenta esta caída de tensión y su variación de chip a chip.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):Máximo 100 µA a una tensión inversa (V_R) de 5V. Este parámetro es solo para fines de prueba; está prohibida la operación continua en polarización inversa.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo (para área de luz similar). Esto significa que la diferencia de brillo entre dos segmentos cualesquiera bajo la misma condición de excitación (I_F=1mA) no debe exceder un factor de dos.
• Diafonía:≤ 2.5%. Esto especifica la cantidad máxima de luz no deseada de un segmento no energizado cuando un segmento adyacente está encendido, a menudo debido a la reflexión óptica interna.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo está \"categorizado por intensidad luminosa.\" Esto implica que existe un sistema de binning, aunque los códigos de bin específicos no se enumeran en el extracto proporcionado. En la fabricación de LEDs, el binning es el proceso de clasificar los LEDs en función de parámetros medidos como la intensidad luminosa (brillo), la tensión directa (V_F), y la longitud de onda dominante (color).

• Binning por Intensidad Luminosa:Los LEDs se agrupan en bins según su salida de luz a una corriente de prueba estándar. Esto asegura la consistencia en el brillo entre múltiples displays utilizados en el mismo producto. La relación de coincidencia de intensidad 2:1 de la hoja de datos es una garantía de rendimiento que se basa en este binning.
• Binning por Tensión Directa:Los LEDs también pueden ser binned por su V_F. Usar LEDs del mismo bin de V_F en un circuito multiplexado o excitado en paralelo ayuda a garantizar una distribución de corriente uniforme y un brillo consistente.
• Binning por Longitud de Onda/Color:Para LEDs de color como este tipo verde AlInGaP, el binning por longitud de onda dominante (λ_d) asegura un tono consistente. La nota de precaución que recomienda el uso de \"display LED del mismo BIN\" para ensamblajes de múltiples unidades aborda directamente la necesidad de evitar \"problemas de desigualdad de tono.\"

Los diseñadores deben consultar al fabricante para obtener información específica de códigos de bin al realizar pedidos para aplicaciones que requieran un emparejamiento estricto de color o brillo.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque el extracto del PDF hace referencia a \"Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas\" en la página 7/10, los gráficos específicos no están incluidos en el contenido de texto. Típicamente, tales curvas para un display LED incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico mostraría cómo aumenta la salida de luz con la corriente de excitación. Suele ser no lineal, con la eficiencia a menudo cayendo a corrientes muy altas.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Esto muestra la característica I-V del diodo, crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Esta curva demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión. Es crítica para diseñar sistemas que operen en un amplio rango de temperaturas.
• Distribución Espectral:Un gráfico que traza la intensidad de luz frente a la longitud de onda, mostrando el pico en ~571nm y el ancho espectral.

Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar y para optimizar el circuito de excitación para rendimiento, eficiencia y longevidad.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado y Dibujo

El LTC-7500KG es un encapsulado de doble línea de 30 pines. Las dimensiones clave del dibujo incluyen:

• Ancho total del encapsulado: Aproximadamente 45.72 mm.
• Altura del dígito: 18.4 mm (0.72 pulgadas).
• Espaciado de pines (pitch): 2.54 mm (0.1 pulgadas), un pitch DIP estándar.
• Espaciado entre filas: 10.16 mm (2.54 mm * 4).
• Diámetro del pin: 0.45 mm. El diámetro de orificio de PCB recomendado es de 0.9 mm para permitir una fácil inserción y soldadura.

Las tolerancias para la mayoría de las dimensiones son de ±0.25 mm. Notas específicas abordan variaciones de fabricación permitidas como el desplazamiento de la punta del pin (±0.4 mm), material extraño en los segmentos, contaminación por tinta, burbujas y flexión del reflector.

5.2 Conexión de Pines e Identificación de Polaridad

El dispositivo utiliza una configuración de cátodo común multiplexado. Hay tres pines de cátodo común, uno para cada dígito (Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3). Los ánodos para cada segmento (A-G y DP) de los tres dígitos se sacan a pines individuales. Esta estructura permite que el microcontrolador ilumine un dígito a la vez poniendo su cátodo común a nivel bajo mientras aplica una señal alta a los ánodos de los segmentos deseados. Al ciclar rápidamente a través de los dígitos (multiplexación), los tres dígitos parecen estar continuamente encendidos. La tabla de pinout proporciona el mapeo específico para los 30 pines. El Pin 1 se identifica en el dibujo, estableciendo la orientación.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

El manejo y ensamblaje adecuados son críticos para la fiabilidad.

• Soldadura:El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos en un punto 1.6mm por debajo del plano de asiento. Deben utilizarse perfiles de soldadura por reflujo u ola sin plomo estándar compatibles con este requisito.
• Estrés Mecánico:Evite el uso de herramientas o métodos de ensamblaje inadecuados que apliquen fuerza anormal al cuerpo del display, ya que esto puede causar daño físico.
• Aplicación de Película de Patrón:Si se aplica una película decorativa al frente, utiliza adhesivo sensible a la presión. No se recomienda dejar que este lado de la película esté en contacto estrecho con un panel frontal/cubierta, ya que una fuerza externa puede hacer que la película se desplace.

7. Condiciones de Almacenamiento

Para prevenir la degradación, especialmente la oxidación de los pines, los displays LED deben almacenarse en su embalaje original bajo las siguientes condiciones:

• Temperatura:5°C a 30°C.
• Humedad Relativa:Por debajo del 60% HR.

El almacenamiento fuera de estas especificaciones puede comprometer la soldabilidad y el rendimiento a largo plazo.

8. Recomendaciones de Aplicación y Consideraciones de Diseño

Basándose en la sección \"Precauciones\", se deben seguir varias pautas críticas de diseño y aplicación.

8.1 Diseño del Circuito

• Método de Excitación:Se recomienda encarecidamente la excitación por corriente constante sobre la excitación por tensión constante. Esto asegura una intensidad luminosa consistente independientemente de las variaciones en la tensión directa (V_F) de los chips LED individuales.
• Limitación de Corriente:El circuito debe diseñarse para suministrar la corriente de excitación prevista en todo el rango posible de V_F(2.05V a 2.6V típico).
• Corriente de Operación Segura:La corriente de excitación continua elegida debe reducirse en función de la temperatura ambiente máxima esperada en la aplicación, utilizando el factor de reducción de 0.28 mA/°C desde 25°C.
• Protección:El circuito de excitación debe incluir protección contra tensiones inversas y picos de tensión transitorios durante el encendido o apagado. La polarización inversa puede causar migración de metales, aumentando la corriente de fuga o causando cortocircuitos.

8.2 Gestión Térmica y Ambiental

• Gestión Térmica:Exceder la corriente de operación o temperatura recomendada conducirá a una degradación severa de la salida de luz o a un fallo prematuro. Puede ser necesaria una ventilación o disipación de calor adecuada en entornos de alta temperatura.
• Condensación:Evite cambios rápidos en la temperatura ambiente, especialmente en entornos de alta humedad, ya que esto puede causar la formación de condensación en el display, lo que podría conducir a problemas eléctricos u ópticos.

8.3 Pruebas y Emparejamiento

• Pruebas Mecánicas:Si el producto final que incorpora este display debe pasar pruebas de caída o vibración, las condiciones de prueba deben compartirse con el proveedor para evaluación y recomendaciones antes de la finalización del diseño.
• Emparejamiento de Displays:Para aplicaciones que utilizan dos o más displays en un conjunto (por ejemplo, un panel de múltiples dígitos), se recomienda utilizar displays del mismo lote de fabricación (bin) para evitar diferencias notables en brillo o tono.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no se proporciona una comparación directa con otros modelos en la hoja de datos, los diferenciadores clave del LTC-7500KG pueden inferirse de sus especificaciones:

• Tecnología:El uso de AlInGaP sobre sustrato de GaAs para luz verde ofrece alta eficiencia y buena estabilidad térmica en comparación con tecnologías más antiguas.
• Encapsulado:La altura de dígito de 0.72 pulgadas en un encapsulado DIP de 30 pines estándar ofrece un equilibrio entre tamaño y legibilidad, encajando bien en muchos factores de forma de productos existentes.
• Rendimiento Óptico:La combinación de alto brillo típico (11550 µcd @10mA), alto contraste (cara negra/segmentos blancos) y amplio ángulo de visión es un paquete sólido para interfaces de usuario.
• Cumplimiento:El encapsulado libre de plomo y compatible con RoHS cumple con las regulaciones ambientales modernas.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No. La tensión directa típica es de 2.6V, y siempre se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie para establecer la corriente correcta. Excitarlo directamente desde un pin de 5V probablemente excedería la corriente máxima absoluta y destruiría el LED.

P: ¿Por qué la corriente de pico (60mA) es mucho más alta que la corriente continua (25mA)?

R: Los LEDs pueden manejar pulsos cortos de alta corriente porque el calor generado no tiene tiempo de elevar la temperatura de unión a un nivel peligroso. El ciclo de trabajo de 1/10 y el ancho de pulso de 0.1ms aseguran que la potencia promedio permanezca dentro de límites seguros. Esto se utiliza para aplicaciones que requieren un brillo de pico muy alto.

P: ¿Qué significa \"cátodo común\" para mi circuito de excitación?

R: En un display de cátodo común, todos los cátodos (lados negativos) de los LEDs para un dígito están conectados entre sí. Para encender un segmento, se aplica una tensión positiva (a través de una resistencia) a su ánodo y se conecta el cátodo común del dígito correspondiente a tierra. Esto es lo opuesto a un display de ánodo común.

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

R: Use multiplexación. Encienda solo un dígito a la vez activando su cátodo común. Ilumine los segmentos deseados en ese dígito. Cicle rápidamente a través de los tres dígitos (por ejemplo, a 100Hz o más rápido). La persistencia de la visión hace que todos los dígitos parezcan encendidos constantemente. Asegúrese de que la corriente de pico durante el breve tiempo de encendido de cada dígito proporcione el brillo promedio deseado.

11. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Diseñando un display de temporizador digital.

Un diseñador está creando un temporizador de cuenta regresiva que muestra minutos y segundos (MM:SS). Necesitarían dos unidades LTC-7500KG. El microcontrolador (por ejemplo, un ARM Cortex-M o PIC) tendría 6 líneas de control de cátodo común (una por dígito) y 8 líneas de control de segmentos (7 segmentos + punto decimal). El firmware implementaría una rutina de multiplexación. La corriente de excitación se establecería mediante resistencias limitadoras o, preferiblemente, un IC excitador de corriente constante. El valor de la corriente se elegiría en función del brillo requerido y la temperatura ambiente máxima dentro de la carcasa del temporizador. Para garantizar la consistencia visual, el diseñador especificaría al proveedor que ambos displays deben ser del mismo bin de intensidad y longitud de onda.

12. Introducción al Principio de Operación

El LTC-7500KG opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones de la capa n de AlInGaP se recombinan con los huecos de la capa p, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica del semiconductor AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, verde (~572 nm). Cada dígito está compuesto por siete segmentos LED en forma de barra (A a G) y un punto decimal (DP). Al energizar selectivamente estos segmentos, se puede formar cualquier dígito numérico del 0 al 9. El esquema de multiplexación comparte electrónicamente las líneas de excitación de segmentos en todos los dígitos, reduciendo significativamente el número requerido de pines I/O del microcontrolador.

13. Tendencias Tecnológicas

La tecnología de displays LED continúa evolucionando. Si bien el LTC-7500KG utiliza tecnología AlInGaP madura y fiable, las tendencias más amplias de la industria incluyen:

• Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar los lúmenes por vatio (eficacia) de todos los colores LED, reduciendo el consumo de energía para la misma salida de luz.
• Miniaturización:Existe una tendencia hacia pitches de píxel más pequeños y displays de mayor densidad, aunque para aplicaciones de dígitos grandes como esta, la legibilidad sigue siendo primordial.
• Integración:Algunos displays modernos integran los ICs excitadores directamente en el encapsulado del módulo, simplificando el circuito externo. El LTC-7500KG representa un enfoque tradicional y discreto que ofrece la máxima flexibilidad de diseño.
• Opciones de Color:Si bien este es un display monocromático verde, existe una amplia disponibilidad de displays de siete segmentos en otros colores (rojo, amarillo, azul, blanco) que utilizan diferentes materiales semiconductores como InGaN para azul/blanco.

El LTC-7500KG ocupa un nicho bien establecido para aplicaciones que requieren una indicación numérica robusta, altamente legible y fiable sin el costo y la complejidad de un display gráfico completo.