Hoja de Datos del Display LED LTC-561JD - Altura de Dígito 0.56 Pulgadas - Rojo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Bajo Consumo - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTC-561JD es un módulo de display LED de alto rendimiento, de tres dígitos y siete segmentos. Su enfoque de diseño principal es permitir lecturas numéricas claras en aplicaciones donde la eficiencia energética es una preocupación crítica. El dispositivo utiliza la avanzada tecnología de chip LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), reconocida por su alta eficiencia luminosa y excelente pureza de color, particularmente en el espectro rojo. Este sistema de material específico, crecido sobre un sustrato de GaAs no transparente, contribuye al alto brillo y contraste del display.

El display presenta una cara gris con marcas de segmento blancas, una combinación elegida para maximizar el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Una innovación clave de este producto es su optimización para operación a baja corriente. Los segmentos son probados y clasificados meticulosamente para garantizar una excelente uniformidad y rendimiento incluso cuando son excitados con corrientes tan bajas como 1 mA por segmento. Esto lo hace excepcionalmente adecuado para dispositivos alimentados por batería, instrumentación portátil y cualquier sistema donde minimizar el consumo de energía es esencial. El encapsulado está libre de plomo, cumpliendo con las directivas ambientales RoHS.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Altura del Dígito:0.56 pulgadas (14.2 mm), ofreciendo una visualización numérica clara y fácilmente legible.
• Excelente Uniformidad de Segmentos:Pruebas rigurosas y clasificación aseguran un brillo y color consistentes en todos los segmentos y dígitos.
• Bajo Requerimiento de Potencia:Específicamente diseñado para operar eficientemente con corrientes de excitación muy bajas, extendiendo la vida útil de la batería.
• Alto Brillo y Contraste:La tecnología AlInGaP y el diseño de cara gris/segmentos blancos ofrecen un rendimiento óptico superior.
• Amplio Ángulo de Visión:Proporciona una visibilidad clara desde una amplia gama de perspectivas.
• Fiabilidad de Estado Sólido:Los LEDs ofrecen una larga vida operativa y alta resistencia a golpes y vibraciones en comparación con otras tecnologías de visualización.
• Clasificado por Intensidad Luminosa:Los productos se categorizan según la salida de luz medida, permitiendo un emparejamiento preciso en aplicaciones con múltiples displays.
• Encapsulado Libre de Plomo:Fabricado cumpliendo con las regulaciones RoHS.

1.2 Identificación y Configuración del Dispositivo

El número de parte LTC-561JD identifica una configuración específica: un display de ánodo común multiplexado con LEDs rojos de alta eficiencia AlInGaP. Incluye un punto decimal (DP) a la derecha para cada dígito. Esta configuración de ánodo común es típica para excitación multiplexada, donde los ánodos (comunes para cada dígito) se conmutan secuencialmente mientras se activan los cátodos del segmento apropiado.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

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 la operación en o bajo estos límites.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y degradación acelerada del chip LED.
• Corriente Directa Pico por Segmento:90 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). Este valor es para picos de corta duración, no para operación continua.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA a 25°C. Esta corriente se reduce linealmente a 0.33 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 - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA. Esta reducción es crucial para la gestión térmica.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Condiciones de Soldadura:La soldadura por ola o por reflujo debe realizarse con el cuerpo del display a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6 mm) por encima de la ola de soldadura o perfil de reflujo, durante un máximo de 3 segundos a 260°C. La temperatura del encapsulado LED en sí no debe exceder su valor máximo durante este proceso.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos a Ta=25°C bajo condiciones de prueba estandarizadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):320 a 700 ucd (microcandelas) a una corriente directa (I_F) de 1 mA. Este amplio rango indica que el dispositivo está clasificado; las unidades específicas caerán en un subconjunto de este rango. La prueba a 1 mA resalta su capacidad de baja corriente.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):656 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es mayor, característica de los LEDs rojo intenso AlInGaP.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):22 nm (típico). Mide la dispersión del espectro emitido; un valor más pequeño indica una luz más monocromática (color puro).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):640 nm (típico). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color. Es ligeramente más corta que la longitud de onda pico.
• Tensión Directa por Chip (V_F):2.1V a 2.6V a I_F=20 mA. Los diseñadores deben asegurar que el circuito de excitación pueda proporcionar suficiente tensión en todo este rango para lograr la corriente deseada. Se especifica una tolerancia de ±0.1V.
• Corriente Inversa por Segmento (I_R):100 µA máximo a una tensión inversa (V_R) de 5V.Importante:Este parámetro es solo para fines de prueba. El dispositivo no está diseñado para operación continua bajo polarización inversa, lo que puede causar daños.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo dentro de una clasificación de salida de luz similar a I_F=10 mA. Esto significa que el segmento más tenue no debe ser menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante dentro de la misma unidad o lote emparejado, asegurando uniformidad visual.
• Diafonía:≤2.5%. Esto se refiere a la iluminación no deseada de un segmento cuando se excita un segmento adyacente, causada por fugas ópticas o eléctricas internas.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

El LTC-561JD emplea un sistema de clasificación principalmente paraIntensidad Luminosa. Como se señala en las características, la intensidad luminosa promedio varía de 320 a 700 ucd. Las unidades son probadas y ordenadas en clasificaciones de intensidad específicas. Esto permite a los diseñadores seleccionar displays con niveles de brillo consistentes, lo cual es especialmente crítico cuando se usan múltiples displays uno al lado del otro en un solo producto para evitar diferencias de brillo notables (desigualdad de tono). La hoja de datos recomienda elegir displays de la misma clasificación para aplicaciones con múltiples unidades. Aunque no se detalla explícitamente para este modelo, la clasificación también puede involucrar la tensión directa (V_F) hasta cierto punto, dada su tolerancia especificada, asegurando un emparejamiento de corriente más fácil en escenarios de excitación multiplexada o en paralelo.

4. Información Mecánica y del Encapsulado

4.1 Dimensiones y Dibujo del Encapsulado

El display tiene una huella estándar de encapsulado dual en línea (DIP). Las dimensiones clave incluyen un tamaño total del módulo de aproximadamente 37.70 mm (largo) x 15.24 mm (ancho). La altura del dígito es de 14.22 mm (0.560 pulgadas). Los pines están en un paso de 2.54 mm (0.100 pulgadas), que es el espaciado estándar para componentes de orificio pasante. El plano de asiento está claramente definido, y el dibujo incluye un ángulo de desmoldeo de 8 grados en los lados. El Pin 1 está típicamente marcado en el encapsulado, y el número de parte, código de fecha y código de clasificación también se indican en la superficie superior.

4.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 12 pines. Utiliza un diseño de ánodo común multiplexado. El diagrama del circuito interno muestra tres pines de ánodo común, uno para cada dígito (Dígito 1, Dígito 2, Dígito 3: pines 12, 9, 8 respectivamente). Los siete cátodos de segmento (A, B, C, D, E, F, G) y el cátodo del punto decimal (DP) son compartidos entre todos los dígitos y conectados a sus respectivos pines. El Pin 6 se señala como \"Sin Conexión\" (N/C). Esta asignación de pines es estándar para excitar el display de manera multiplexada por división de tiempo, donde cada dígito se ilumina en secuencia rápida.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas de rendimiento típicas, que son esenciales para un diseño detallado. Aunque los gráficos específicos no se detallan completamente en el texto proporcionado, las curvas estándar para tal dispositivo típicamente incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Tensión):Muestra la relación entre la corriente directa y la tensión directa, destacando la tensión de encendido (~2V) y la resistencia dinámica del LED.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_Vvs I_F):Esta curva es crucial para determinar la corriente de excitación necesaria para lograr un brillo deseado. Es típicamente lineal en un rango pero puede saturarse a corrientes altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_Vvs T_a):Muestra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Esto informa el diseño térmico y la reducción de corriente.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico a 656 nm y el ancho medio espectral de 22 nm.

Los diseñadores deben consultar los gráficos completos de la hoja de datos para optimizar la eficiencia, el brillo y la longevidad para sus condiciones operativas específicas.

6. Directrices de Soldadura, Ensamblaje y Almacenamiento

6.1 Soldadura

La condición de soldadura recomendada es un máximo de 3 segundos a 260°C, con el cuerpo del display posicionado al menos 1.6 mm por encima del plano de asiento. Esto evita que el calor excesivo viaje por los pines y dañe los chips LED internos y el epoxi. Se pueden usar perfiles de soldadura por ola o por reflujo estándar para componentes de orificio pasante, siempre que no se exceda el límite de temperatura del encapsulado. Evite aplicar fuerza mecánica al cuerpo del display durante el ensamblaje.

6.2 Condiciones de Almacenamiento

Para almacenamiento a largo plazo, el producto debe permanecer en su embalaje original. Las condiciones ambientales recomendadas son una temperatura entre 5°C y 30°C y una humedad relativa inferior al 60% HR. Almacenar fuera de estas condiciones, particularmente en alta humedad, puede provocar la oxidación de los pines estañados, requiriendo potencialmente un re-estañado antes de su uso en procesos de ensamblaje automatizado. Se debe evitar la condensación.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Equipos Portátiles y Alimentados por Batería:Multímetros, probadores de mano, monitores médicos, donde el bajo consumo de corriente es primordial.
• Instrumentación Industrial:Medidores de panel, controladores de procesos, displays de temporizadores.
• Electrónica de Consumo:Electrodomésticos, equipos de audio, displays de equipos de fitness.
• Displays para el Mercado de Accesorios Automotrices:Donde se necesita un amplio rango de temperatura y fiabilidad (sujeto a calificación específica).

7.2 Consideraciones de Diseño Críticas

• Método de Excitación:Se recomienda encarecidamente la excitación por corriente constante sobre la excitación por tensión constante. Asegura una intensidad luminosa consistente independientemente de las variaciones en la tensión directa (V_F) entre segmentos o unidades y con la temperatura.
• Limitación de Corriente:El circuito debe diseñarse para limitar la corriente de cada segmento a un valor seguro, considerando tanto los valores máximos continuos como los pico, y debe tener en cuenta la reducción térmica a altas temperaturas ambientales.
• Circuitería de Multiplexación:Para el diseño de ánodo común, se requiere un CI controlador adecuado (como un controlador LED multiplexor o un microcontrolador con capacidad suficiente de sumidero/fuente de corriente) para habilitar secuencialmente el ánodo de cada dígito mientras se hunde corriente a través de los cátodos del segmento deseado. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta para evitar parpadeo perceptible (típicamente >60 Hz).
• Protección contra Tensión Inversa:El circuito de excitación debe incorporar protección (por ejemplo, diodos en serie o en paralelo) para evitar la aplicación de polarización inversa o transitorios de tensión durante los ciclos de encendido, lo que puede causar migración de metales y fallos.
• Gestión Térmica:Aunque el dispositivo en sí no tiene una almohadilla térmica, asegurar un flujo de aire adecuado y evitar la colocación cerca de otras fuentes de calor en el PCB ayudará a mantener temperaturas de unión más bajas, preservando la salida de luz y la vida útil.
• Interfaz Óptica:Si se usa un panel frontal o un filtro, asegúrese de que haya un pequeño espacio de aire y no deje que presione directamente contra la superficie del display, especialmente si se aplica una película decorativa, ya que esto puede causar que la película se desplace.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

La diferenciación principal del LTC-561JD radica en suoptimización de baja corriente. Muchos displays de siete segmentos estándar se caracterizan a 10 mA o 20 mA. El hecho de que este dispositivo especifique parámetros clave como la intensidad luminosa a 1 mA y garantice el emparejamiento de segmentos a un nivel de excitación tan bajo es una ventaja significativa para diseños sensibles a la potencia. Además, el uso de la tecnologíaAlInGaPofrece mayor eficiencia y potencialmente mejor estabilidad de color con la temperatura y a lo largo de la vida útil en comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico y Galio). Su asignación de pines de ánodo común multiplexado es estándar en la industria, asegurando compatibilidad con una amplia gama de circuitos controladores y microcontroladores.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: No directamente para iluminación constante. La tensión directa es ~2.6V máximo. Se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie. Para multiplexación, necesitará transistores externos para conmutar los ánodos comunes (que pueden estar a corriente más alta) y probablemente bufferizar los cátodos de segmento, ya que los límites de corriente de los pines del microcontrolador a menudo son demasiado bajos para múltiples segmentos.

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

R: Significa que puede pedir piezas de un rango de brillo específico. Si su diseño usa múltiples displays, pedir del mismo código de clasificación asegura que todos tendrán un brillo similar, evitando una apariencia irregular. Para un solo display, cualquier clasificación dentro del rango 320-700 ucd funcionará, pero el brillo variará.

P: La corriente continua máxima es 25mA a 25°C. ¿Qué corriente debo usar para operación normal?

R: Para fiabilidad y longevidad, es una práctica común excitar los LEDs por debajo de su valor máximo absoluto. Una corriente de operación típica podría ser de 10-20 mA, dependiendo del brillo requerido y el entorno térmico. Use la curva I_Vvs. I_Fpara seleccionar la corriente que proporcione su brillo objetivo.

P: ¿Por qué la polarización inversa es tan peligrosa para los LEDs?

R: Los LEDs no están diseñados para bloquear la tensión inversa como los diodos regulares. Aplicar incluso una tensión inversa moderada (como la condición de prueba de 5V) puede causar altas corrientes de fuga y, con el tiempo, conducir a electromigración dentro del chip semiconductor, creando cortocircuitos o aumentando la fuga permanentemente.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Caso: Diseñando un Temporizador Digital de Baja Potencia

Un diseñador está creando un temporizador de cocina a batería que debe funcionar durante meses con un solo juego de pilas AA. Se selecciona el LTC-561JD para su display. El microcontrolador opera a 3.3V. El diseño utiliza un CI controlador LED dedicado con salidas de corriente constante configuradas para 2 mA por segmento. Esta baja corriente es suficiente para el brillo en interiores gracias a la alta eficiencia del display a baja corriente. El controlador maneja la multiplexación, ciclando a través de los tres dígitos a 200 Hz. Los pines de ánodo común son excitados por los controladores de dígito del controlador, y los pines de segmento están conectados a sus sumideros de corriente constante. Se coloca un diodo Schottky en serie con la fuente de alimentación de cada ánodo común para proteger contra polaridad inversa accidental desde el controlador. El consumo de corriente promedio del display se mantiene por debajo de 5 mA, lo que lo hace ideal para una vida útil prolongada de la batería.

11. Introducción al Principio de Operación

Un display LED de siete segmentos es una matriz de diodos emisores de luz dispuestos en un patrón de figura ocho. Cada uno de los siete segmentos (etiquetados de la A a la G) es un LED individual (o una combinación en serie/paralelo de chips LED). Un LED adicional se usa para el punto decimal (DP). En una configuración de ánodo común como el LTC-561JD, los ánodos de todos los LEDs para un solo dígito están conectados juntos a un pin común. Los cátodos de cada tipo de segmento (A, B, C, etc.) están conectados juntos a través de todos los dígitos. Para iluminar un segmento específico en un dígito específico, el ánodo común para ese dígito se conecta a una tensión de alimentación positiva (a través de un circuito limitador de corriente), y el cátodo del segmento deseado se conecta a tierra (o a un sumidero de corriente). Para mostrar números, se iluminan múltiples segmentos simultáneamente. Para controlar múltiples dígitos con menos pines, se usa multiplexación: el controlador cicla rápidamente a través de cada dígito, encendiendo los segmentos apropiados solo para ese dígito durante su intervalo de tiempo. La persistencia de la visión del ojo humano fusiona estos destellos rápidos en un número estable de múltiples dígitos.

12. Tendencias y Avances Tecnológicos

La tendencia en la tecnología de visualización, incluidos los displays LED segmentados, continúa hacia una mayor eficiencia, menor consumo de energía y una integración mejorada. Si bien la tecnología central AlInGaP para rojo/naranja/amarillo es madura, las mejoras en el proceso producen una eficacia ligeramente mayor con el tiempo. Hay un creciente énfasis en la compatibilidad \"drop-in\" y la integración del controlador. Algunos displays más nuevos pueden incorporar resistencias limitadoras de corriente integradas o incluso lógica simple (como decodificadores BCD a 7 segmentos) para simplificar la interfaz con microcontroladores. Además, la demanda de gamas de color más amplias y nuevas aplicaciones (como dispositivos IoT de ultra baja potencia) impulsa displays que mantienen la legibilidad a la luz del sol (alto contraste) u ofrecen corrientes mínimas de operación aún más bajas. Sin embargo, los principios de multiplexación y excitación permanecen fundamentalmente consistentes para esta clase de componente.