Hoja de Datos del Display LED LTS-547AKS - Altura de Dígito 0.52 Pulgadas - Color Amarillo - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTS-547AKS es un módulo de visualización numérica de un dígito de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren lecturas numéricas claras, brillantes y fiables. Su función principal es representar visualmente un solo dígito decimal (0-9) junto con un punto decimal. El dispositivo está construido utilizando tecnología semiconductora avanzada AS-AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), específicamente diseñada para emitir una luz amarilla brillante. Este sistema de materiales, cultivado sobre un sustrato de GaAs (Arseniuro de Galio), es conocido por su alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro amarillo-naranja. El display presenta un aspecto distintivo con una placa frontal de color gris y segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Está categorizado por intensidad luminosa, garantizando la consistencia en el brillo entre lotes de producción.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

El LTS-547AKS ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones industriales, comerciales y de consumo. Su bajo requerimiento de potencia es un beneficio significativo, permitiendo la integración en sistemas alimentados por batería o de alta eficiencia energética. El alto brillo y la alta relación de contraste garantizan una excelente visibilidad incluso en entornos muy iluminados. Un amplio ángulo de visión proporciona flexibilidad en el montaje y la posición del usuario. La fiabilidad de estado sólido de la tecnología LED se traduce en una larga vida operativa, resistencia a golpes y un mantenimiento mínimo en comparación con tecnologías de visualización más antiguas como las incandescentes o de fluorescencia de vacío. El dispositivo también se ofrece en un paquete sin plomo, cumpliendo con regulaciones ambientales modernas como RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). Los mercados objetivo típicos incluyen paneles de instrumentación, equipos de prueba y medición, controles industriales, dispositivos médicos, electrodomésticos y displays para tableros de automóviles donde se necesita un indicador numérico único y claro.

2. Interpretación Profunda y Objetiva de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos y ópticos clave especificados en la hoja de datos. Comprender estos parámetros es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar un rendimiento óptimo del display.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La característica óptica principal es laIntensidad Luminosa Promedio (Iv). Medida a una corriente directa (IF) de 1 mA, el valor típico es de 1400 µcd (microcandelas), con un valor mínimo especificado de 500 µcd. Este parámetro define el brillo percibido de cada segmento iluminado. LaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (IV-m)se especifica como un máximo de 2:1. Esta relación indica la variación máxima permitida en el brillo entre los segmentos más brillantes y más tenues dentro de un solo dispositivo, asegurando una apariencia uniforme cuando todos los segmentos están encendidos. Las características de color están definidas por la longitud de onda. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)es típicamente de 588 nm (nanómetros) a IF=20mA. LaLongitud de Onda Dominante (λd), que se correlaciona más estrechamente con el color percibido, tiene un rango de 584 nm a 594 nm. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es típicamente de 15 nm, describiendo la pureza espectral de la luz amarilla emitida.

2.2 Parámetros Eléctricos

El parámetro eléctrico clave es elVoltaje Directo (VF)por segmento. A una corriente directa de 20 mA, el VF típico es de 2.6 Voltios, con un mínimo de 2.05 Voltios. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente y emite luz. Los diseñadores deben asegurarse de que el circuito de accionamiento pueda proporcionar este voltaje. LaCorriente Inversa (IR)se especifica como un máximo de 10 µA a un voltaje inverso (VR) de 5V, indicando la corriente de fuga muy pequeña cuando el LED está polarizado inversamente. Exceder la Clasificación Absoluta Máxima para el voltaje inverso (5V) puede dañar el dispositivo.

2.3 Clasificaciones Absolutas Máximas y Consideraciones Térmicas

Estas clasificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No son para operación normal. LaCorriente Directa Continuapor segmento es de 25 mA a 25°C. Se proporciona un factor de reducción de 0.33 mA/°C, lo que significa que la corriente continua máxima permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente sube por encima de 25°C. Por ejemplo, a 85°C, la corriente máxima sería aproximadamente 25 mA - (0.33 mA/°C * 60°C) = 5.2 mA. LaCorriente Directa Picoes de 60 mA pero solo es permisible bajo condiciones pulsadas (1 kHz, ciclo de trabajo del 25%). LaDisipación de Potenciapor segmento es de 70 mW. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica de -35°C a +85°C, definiendo las condiciones ambientales que el dispositivo puede soportar.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el producto estácategorizado por intensidad luminosa. Esto se refiere a un proceso de clasificación o "binning" realizado durante la fabricación. Debido a las variaciones inherentes en el crecimiento epitaxial del semiconductor y el procesamiento de la oblea, los LED del mismo lote de producción pueden tener ligeras diferencias en parámetros clave como la intensidad luminosa y el voltaje directo. Para garantizar la consistencia para el usuario final, los fabricantes prueban cada dispositivo y los clasifican en diferentes "bins" o categorías según el rendimiento medido. El LTS-547AKS está clasificado específicamente por intensidad luminosa (Iv), lo que significa que los clientes pueden seleccionar dispositivos de un rango de intensidad específico (bin) para garantizar un brillo uniforme en todos los dígitos en una aplicación de display de múltiples dígitos. La hoja de datos proporciona los valores mínimo (500 µcd) y típico (1400 µcd), pero los códigos de bin específicos y sus rangos de intensidad correspondientes normalmente se detallarían en un documento de clasificación separado o estarían disponibles bajo petición.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas de rendimiento típicas para tal dispositivo proporcionarían una visión invaluable para el diseño. Estas curvas representan gráficamente la relación entre parámetros clave.

4.1 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta curva muestra la relación no lineal entre la corriente que fluye a través del LED y el voltaje a través de él. Demuestra el voltaje de "encendido" (alrededor de 2.0-2.1V para AlInGaP) y cómo el voltaje directo aumenta ligeramente con la corriente. Esta información es crítica para diseñar circuitos limitadores de corriente, ya sea usando resistencias simples o controladores de corriente constante.

4.2 Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa

Este gráfico ilustra cómo la salida de luz (en µcd o mcd) aumenta con la corriente directa. Generalmente es lineal en un rango pero puede saturarse a corrientes muy altas. Esto ayuda a los diseñadores a elegir una corriente de operación que proporcione el brillo requerido sin exceder los límites de disipación de potencia o acelerar la depreciación del lumen.

4.3 Características de Temperatura

Las curvas que muestran la variación del voltaje directo y la intensidad luminosa con la temperatura ambiente (Ta) o la temperatura de unión (Tj) son esenciales. Típicamente, el voltaje directo disminuye al aumentar la temperatura (coeficiente de temperatura negativo), mientras que la intensidad luminosa también disminuye al subir la temperatura. Comprender estas tendencias es vital para aplicaciones sujetas a grandes oscilaciones de temperatura para garantizar un rendimiento estable.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTS-547AKS tiene una altura de dígito de 0.52 pulgadas (13.2 mm). Las dimensiones del paquete se proporcionan en un dibujo con todas las medidas en milímetros y una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Este dibujo es crucial para el diseño del PCB (Placa de Circuito Impreso), asegurando que la huella y los patrones de agujeros estén correctamente diseñados. El dispositivo tiene 10 pines en una configuración de paquete de doble línea.

5.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Ánodo E, Pin 2: Ánodo D, Pin 3: Cátodo Común, Pin 4: Ánodo C, Pin 5: Ánodo D.P. (Punto Decimal), Pin 6: Ánodo B, Pin 7: Ánodo A, Pin 8: Cátodo Común, Pin 9: Ánodo F, Pin 10: Ánodo G. El dispositivo utiliza una configuración decátodo común. Esto significa que los cátodos (terminales negativos) de todos los segmentos LED (A-G y DP) están conectados internamente y sacados a dos pines (3 y 8, que están conectados). Para iluminar un segmento específico, su pin de ánodo correspondiente debe ser llevado a un voltaje positivo (a través de una resistencia limitadora de corriente o un controlador) mientras que el/los pin(es) de cátodo común están conectados a tierra. El diagrama del circuito interno mostraría esta conexión de cátodo común para todos los segmentos.

6. Guías de Soldadura y Montaje

La hoja de datos especifica un parámetro crítico de soldadura: latemperatura máxima de soldadura permitida es de 260°C, y esta temperatura solo puede aplicarse durante un máximo de3 segundos. Esta medición se toma en un punto a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente en el PCB. Esta guía es esencial para procesos de soldadura por ola o de reflujo. Exceder estos límites de tiempo/temperatura puede causar daño térmico a los chips LED, al encapsulante epóxico o a las uniones de alambre internas, lo que lleva a fallos inmediatos o a una reducción de la fiabilidad a largo plazo. Se recomienda seguir las guías estándar IPC para el montaje de LED. Para el almacenamiento, el rango especificado es de -35°C a +85°C en un ambiente seco para prevenir la absorción de humedad, que puede causar "efecto palomita" durante la soldadura por reflujo.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTS-547AKS es ideal para cualquier dispositivo que requiera una visualización numérica única y altamente legible. Las aplicaciones comunes incluyen: multímetros digitales y pinzas amperimétricas, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación de banco, temporizadores y contadores de procesos, equipos de monitorización médica (por ejemplo, displays de un solo parámetro), electrodomésticos (microondas, hornos, cafeteras), medidores para automoción del mercado de accesorios (voltaje, temperatura) e indicadores de paneles de control industrial.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Limitación de Corriente:Los LED son dispositivos controlados por corriente. Se debe conectar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada ánodo (o usar un controlador de corriente constante) para establecer la corriente directa al valor deseado (por ejemplo, 10-20 mA para brillo completo). El valor de la resistencia se calcula usando R = (Vcc - Vf) / If, donde Vcc es el voltaje de alimentación, Vf es el voltaje directo del LED e If es la corriente directa deseada.
• Multiplexación:Para accionar múltiples dígitos, a menudo se utiliza una técnica de multiplexación donde los segmentos del mismo tipo entre dígitos se conectan juntos, y el cátodo común de cada dígito se enciende secuencialmente a alta frecuencia. Esto ahorra pines de E/S en un microcontrolador.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión permite un montaje flexible, pero para una legibilidad óptima, considere la línea de visión principal del usuario en relación con la superficie del display.
• Protección contra ESD:Aunque no se establece explícitamente, los LED AlInGaP pueden ser sensibles a la descarga electrostática (ESD). Se deben observar las precauciones estándar de manejo de ESD durante el montaje.

8. Comparación Técnica

En comparación con otras tecnologías de display de un dígito, el LTS-547AKS (AlInGaP Amarillo) ofrece ventajas distintivas. Frente a los antiguosLED rojos GaAsP o GaP, AlInGaP proporciona un brillo y una eficiencia significativamente mayores para colores en el espectro amarillo-naranja-rojo. En comparación con lasLCD de 7 segmentos, ofrece una visibilidad superior en condiciones de poca luz, un rango de temperatura de operación más amplio y no requiere luz de fondo. Frente a losdisplays fluorescentes de vacío (VFD), es más robusto, tiene un voltaje de operación más bajo y consume menos potencia, aunque los VFD pueden ofrecer un color diferente (a menudo azul-verde) y un ángulo de visión muy amplio. La elección del amarillo a menudo se selecciona por su alta eficacia luminosa y su apariencia clara y llamativa, que es diferente de los displays rojos o verdes comunes.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es el propósito de los dos pines de cátodo común (3 y 8)?

R1: Están conectados internamente. Tener dos pines proporciona simetría mecánica, mejor distribución de corriente y una disipación de calor mejorada desde el lado del cátodo de los chips LED. En un diseño de PCB, ambos deben conectarse a tierra.

P2: ¿Puedo accionar este display directamente desde un pin de un microcontrolador de 5V?

R2: No, no directamente. El voltaje directo típico es de 2.6V, y un pin de microcontrolador que emita 5V causaría un flujo de corriente excesivo, destruyendo el segmento LED. Debes usar una resistencia limitadora de corriente en serie. Para una alimentación de 5V y una corriente objetivo de 20 mA, el valor de la resistencia sería aproximadamente (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ohmios. A menudo se usa un valor ligeramente mayor (por ejemplo, 150 Ohmios) por seguridad y longevidad.

P3: ¿Qué significa "categorizado por intensidad luminosa" para mi diseño?

R3: Significa que puedes pedir dispositivos de un bin de brillo específico. Si estás construyendo un producto de múltiples unidades o un display de múltiples dígitos, especificar el mismo código de bin para todos tus displays garantiza que todos tendrán un brillo muy similar, resultando en una apariencia uniforme y profesional. Si mezclas bins, algunos dígitos pueden parecer notablemente más brillantes o más tenues que otros.

P4: ¿Cómo interpreto el factor de reducción para la corriente directa?

R4: El factor de reducción de 0.33 mA/°C significa que por cada grado Celsius que la temperatura ambiente suba por encima de 25°C, debes reducir la corriente directa continua máxima en 0.33 mA. Esto es necesario para evitar que la temperatura de unión del LED exceda su límite seguro, lo que reduciría drásticamente su vida útil. En entornos de alta temperatura, es posible que necesites operar el display a una corriente más baja para mantener la fiabilidad.

10. Caso Práctico de Diseño

Escenario:Diseñar un voltímetro digital simple alimentado por batería para mostrar 0-9.9V.

Implementación:Usar un microcontrolador con un convertidor analógico-digital (ADC) para medir el voltaje. El microcontrolador necesitará al menos 8 pines de E/S para accionar los 7 segmentos y el punto decimal del LTS-547AKS. Se requiere una resistencia limitadora de corriente (por ejemplo, 180-220 Ohmios para un sistema de 3.3V-5V) en cada línea de ánodo. Los dos pines de cátodo común se conectan a tierra. El firmware del microcontrolador leerá el valor del ADC, lo convertirá a un número decimal y encenderá los segmentos correspondientes estableciendo los pines de ánodo apropiados en alto. Para mostrar un lugar de décimas (el "9" en 9.9), se necesitaría un segundo dígito, y se emplearía multiplexación para accionar ambos dígitos desde las mismas 8 líneas de segmentos, usando pines de E/S separados para controlar el cátodo común de cada dígito.

11. Introducción al Principio de Operación

El LTS-547AKS opera bajo el principio deelectroluminiscenciaen un diodo semiconductor. El núcleo de cada segmento es un pequeño chip hecho de capas de AlInGaP cultivadas sobre un sustrato de GaAs. Esta estructura forma una unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el potencial incorporado de la unión (aproximadamente 2.0-2.1V), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan a través de la unión. Cuando estos portadores de carga se recombinan en la región activa del semiconductor, se libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo (~588 nm). La cara gris y los segmentos blancos actúan como un difusor y un potenciador de contraste, respectivamente, dando forma y dirigiendo la luz para una legibilidad óptima.

12. Tendencias Tecnológicas

El desarrollo de tecnologías de visualización está en curso. Para displays numéricos LED discretos como el LTS-547AKS, las tendencias se centran en varias áreas.Mayor Eficiencia:La investigación continua en ciencia de materiales tiene como objetivo mejorar la eficiencia cuántica interna (IQE) y la eficiencia de extracción de luz del AlInGaP y otros semiconductores compuestos, produciendo displays más brillantes a corrientes más bajas, lo que es crítico para dispositivos portátiles.Miniaturización:Si bien 0.52 pulgadas es un tamaño estándar, existe demanda tanto de dígitos más pequeños para dispositivos compactos como de dígitos más grandes y brillantes para visualización a larga distancia.Integración:Existe una tendencia hacia displays con controladores integrados (I2C, SPI) o incluso microcontroladores, simplificando la interfaz para el diseñador del sistema.Opciones de Color:Si bien el amarillo es muy eficiente, los avances en LED azules InGaN y la conversión por fósforo han hecho que los displays RGB a todo color y los displays blancos sean más accesibles, aunque a menudo en un punto de costo/rendimiento diferente. Las ventajas principales de los LED—fiabilidad, longevidad y robustez de estado sólido—aseguran que sigan siendo una opción dominante para muchas aplicaciones de visualización numérica donde estos atributos son primordiales.