Hoja de Datos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-747KY - Altura de Dígito 0.7 Pulgadas - AlInGaP Ámbar Amarillo - Voltaje Directo 2.6V - Disipación de Potencia 25mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-747KY es un módulo compacto y de alto rendimiento de display LED de matriz de puntos 5 x 7, diseñado para aplicaciones que requieren una salida clara y legible de caracteres alfanuméricos o símbolos. Su función principal es proporcionar información visual en dispositivos electrónicos. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de tecnología avanzada de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED, lo que ofrece una eficiencia y pureza de color superiores en comparación con tecnologías más antiguas como el GaAsP estándar. El mercado objetivo incluye paneles de control industrial, instrumentación, equipos médicos, electrónica de consumo y cualquier sistema embebido que requiera una pantalla de información confiable y de bajo consumo.

El display presenta una altura de dígito de 0.7 pulgadas (17.22mm), ofreciendo una excelente legibilidad. Se caracteriza por segmentos uniformes y continuos, lo que garantiza una apariencia de carácter consistente y profesional. Los puntos clave destacados en la hoja de datos son su bajo requerimiento de potencia, alto brillo y contraste, amplio ángulo de visión y fiabilidad de estado sólido, lo que se traduce en una larga vida operativa y durabilidad en diversos entornos.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Características Optoelectrónicas

El rendimiento optoelectrónico es fundamental para la funcionalidad del display. Medido a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C, los parámetros clave son:

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Este parámetro define el brillo percibido de cada punto encendido. El valor típico es 3400 µcd (microcandelas) bajo una condición de prueba de I_P=32mA con un ciclo de trabajo de 1/16. El mínimo especificado es 1650 µcd. El uso de un ciclo de trabajo de 1/16 para la medición es estándar en displays multiplexados e indica la corriente pico durante su fracción de tiempo activa.
• Características de Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):595 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima, ubicándola firmemente en la región ámbar-amarilla del espectro visible.
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d):592 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor coincide con el color percibido del LED por el ojo humano, ligeramente inferior a la longitud de onda pico.
  • Ancho Medio Espectral (Δλ):15 nm. Esto indica la pureza espectral o la dispersión de la luz emitida alrededor de la longitud de onda pico. Un valor de 15 nm es relativamente estrecho, contribuyendo a un color ámbar-amarillo saturado y puro.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Máximo 2:1. Este es un parámetro crítico para la uniformidad del display. Especifica que el brillo del punto más tenue en la matriz no será menor a la mitad del brillo del punto más brillante, asegurando una apariencia consistente en todos los segmentos de un carácter.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las especificaciones eléctricas definen los límites y condiciones de operación para un uso seguro y confiable.

• Voltaje Directo por Punto (V_F):Típicamente 2.6V, con un máximo de 2.6V a una corriente directa (I_F) de 20mA. El mínimo es 2.05V. Este voltaje es relativamente bajo, contribuyendo a la afirmación de bajo consumo de energía.
• Corriente Inversa por Punto (I_R):Máximo 100 µA a un voltaje inverso (V_R) de 5V. Esto indica el nivel de corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente.
• Corrientes Nominales:
  • Corriente Directa Pico por Punto:60 mA (máximo absoluto).
  • Corriente Directa Promedio por Punto:13 mA (máximo absoluto a 25°C). Esta especificación se reduce linealmente a 0.17 mA/°C por encima de 25°C, lo que significa que la corriente continua permitida disminuye a medida que aumenta la temperatura para evitar el sobrecalentamiento.
• Disipación de Potencia Promedio por Punto:25 mW (máximo absoluto). Esta es la máxima potencia que cada punto LED individual puede disipar de forma segura como calor.

2.3 Límites Térmicos y Ambientales

Estos parámetros aseguran la robustez del dispositivo en diferentes condiciones de operación.

• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +85°C. Este amplio rango lo hace adecuado para su uso en entornos hostiles, desde frío extremo hasta entornos industriales calientes.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:El dispositivo puede soportar una temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos a una distancia de 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una especificación estándar para procesos de soldadura por ola o reflujo.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

3.1 Dimensiones Físicas

La hoja de datos incluye un dibujo detallado de las dimensiones del paquete. Todas las dimensiones se proporcionan en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25mm a menos que se especifique lo contrario. El tamaño total, el espaciado de pines y las dimensiones de la ventana de segmentos se definen en este dibujo, lo cual es crucial para el diseño del PCB (Placa de Circuito Impreso) y la integración mecánica en la carcasa de un producto.

3.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 12 pines. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1 (Ánodo Columna 1), Pin 2 (Cátodo Fila 3), Pin 3 (Ánodo Columna 2), Pin 4 (Cátodo Fila 5), Pin 5 (Cátodo Fila 6), Pin 6 (Cátodo Fila 7), Pin 7 (Ánodo Columna 4), Pin 8 (Ánodo Columna 5), Pin 9 (Cátodo Fila 4), Pin 10 (Ánodo Columna 3), Pin 11 (Cátodo Fila 2), Pin 12 (Cátodo Fila 1).

Se proporciona un diagrama del circuito interno, que muestra la disposición en matriz de los 35 LEDs (5 columnas x 7 filas). Cada columna tiene una conexión de ánodo común, y cada fila tiene una conexión de cátodo común. Esta estructura de matriz es fundamental para la multiplexación, permitiendo el control de 35 puntos individuales con solo 12 pines, reduciendo significativamente las líneas de E/S del microcontrolador requeridas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas/ópticas. Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para un dispositivo de este tipo incluirían típicamente:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Este gráfico muestra la relación no lineal entre el voltaje aplicado a través del LED y la corriente resultante. Es esencial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa:Esta curva ilustra cómo cambia el brillo del LED con la corriente de accionamiento. Suele ser lineal en un rango pero se satura a corrientes más altas.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico demuestra la reducción térmica de la salida de luz. A medida que aumenta la temperatura, la eficiencia luminosa de un LED generalmente disminuye.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra la curva en forma de campana centrada alrededor de 595 nm con el ancho medio especificado de 15 nm.

Estas curvas son vitales para que los ingenieros optimicen las condiciones de accionamiento para obtener el brillo, la eficiencia y la longevidad deseados bajo temperaturas de operación específicas.

5. Sugerencias de Aplicación

5.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTP-747KY es ideal para aplicaciones que requieren displays compactos, multidígito numéricos o alfanuméricos limitados. Ejemplos incluyen:

• Equipos de Prueba y Medición:Multímetros digitales, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación para mostrar lecturas.
• Controles Industriales:Medidores de panel para temperatura, presión, caudal o visualización de variables de proceso en maquinaria.
• Electrónica de Consumo:Display para equipos de audio (por ejemplo, frecuencia del sintonizador), electrodomésticos de cocina o juguetes electrónicos antiguos.
• Dispositivos Médicos:Pantallas simples de parámetros en monitores o equipos de diagnóstico donde la fiabilidad es primordial.

5.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Accionamiento:Debido a su configuración de matriz, el display debe ser multiplexado. Esto requiere un microcontrolador o un CI controlador dedicado capaz de escanear las columnas y filas a una frecuencia suficientemente alta (típicamente >100Hz) para evitar parpadeo visible. Cada ánodo de columna se activa secuencialmente mientras los cátodos de fila apropiados se ponen a nivel bajo para encender los puntos deseados.
• Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada línea de columna o fila (dependiendo de la topología de accionamiento) para garantizar que la corriente directa por punto no exceda los límites máximos absolutos, especialmente la corriente pico. Los cálculos deben considerar el ciclo de trabajo de multiplexación (por ejemplo, 1/5 para una matriz de 5 columnas).
• Disipación de Potencia:La disipación de potencia total del display debe calcularse en función del número de puntos encendidos simultáneamente, el voltaje directo y la corriente. Asegure una gestión térmica adecuada si opera cerca de los límites máximos o en altas temperaturas ambientales.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones donde el display puede verse desde posiciones fuera del eje.

6. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTP-747KY es su uso de tecnología LED AlInGaP sobre un sustrato de GaAs no transparente. En comparación con los LEDs rojos GaAsP más antiguos, AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que significa una salida más brillante para la misma potencia eléctrica de entrada. El color ámbar-amarillo (592-595 nm) proporciona una excelente visibilidad y a menudo se considera más agradable para la vista que el rojo puro en condiciones de poca luz. La cara gris con puntos blancos mejora el contraste al reducir la luz ambiental reflejada de las áreas no activas del display, mejorando aún más la legibilidad. La categorización por intensidad luminosa (binned) asegura un nivel mínimo de brillo predecible, lo que es una ventaja sobre las piezas no categorizadas donde el brillo puede variar más ampliamente.

7. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué la corriente directa promedio nominal (13mA) es menor que la corriente de condición de prueba (20mA para V_F)?

R: La condición de prueba de 20mA es un punto estándar para medir parámetros como el voltaje directo. La especificación máxima absoluta de 13mA es la corriente continua más alta permitida por punto en condiciones normales de operación para garantizar la fiabilidad a largo plazo y mantenerse dentro de los límites de disipación de potencia. En una aplicación multiplexada, la corriente instantánea durante la fracción de tiempo activa puede ser mayor (por ejemplo, 32mA según la prueba de I_V), pero el promedio durante un ciclo completo no debe exceder los 13mA.

P: ¿Qué significa "Ciclo de Trabajo 1/16" en la condición de prueba de intensidad luminosa?

R: Indica que el display fue accionado en modo multiplexado donde cada punto específico solo está activamente alimentado durante 1/16 del tiempo total del ciclo de escaneo. La intensidad luminosa se mide durante ese pulso activo. Esto imita las condiciones reales de operación para un display multiplexado.

P: ¿Cómo interpreto la Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1?

R: Este es un parámetro de control de calidad. Significa que dentro de una sola unidad de display, el punto más tenue será al menos la mitad de brillante que el punto más brillante. Una relación más baja (más cercana a 1:1) indica una mejor uniformidad. Una relación de 2:1 es aceptable para muchas aplicaciones, asegurando que los caracteres aparezcan iluminados de manera uniforme.

8. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un medidor de temperatura simple de 4 dígitos utilizando el LTP-747KY. Se requeriría un microcontrolador para leer un sensor de temperatura, convertir el valor a BCD (Decimal Codificado en Binario) o un mapa de fuentes personalizado, y accionar el display. Dado que el LTP-747KY es un módulo de un solo dígito, se colocarían cuatro unidades una al lado de la otra. El microcontrolador necesitaría al menos 12 pines de E/S para controlar un display directamente. Para controlar cuatro displays de manera eficiente (48 pines), se ampliaría un esquema de multiplexación: las líneas de columna de los cuatro displays podrían conectarse en paralelo, y se necesitarían líneas de control de fila separadas para cada display, o viceversa, utilizando una combinación de selección de columna y dígito (módulo). Alternativamente, los CI controladores de LED dedicados con interfaces serie (como SPI o I2C) simplificarían enormemente el diseño, reduciendo el número de pines del microcontrolador y la complejidad del software. Las resistencias limitadoras de corriente deben calcularse en función del voltaje de alimentación, el voltaje directo del LED y la corriente promedio deseada por punto, teniendo en cuenta el ciclo de trabajo de multiplexación (por ejemplo, si se escanean 4 dígitos, el ciclo de trabajo por dígito es 1/4).

9. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-747KY opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo (alrededor de 2V para AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa donde se recombinan. En los LEDs AlInGaP, esta recombinación libera energía principalmente en forma de fotones (luz) con una longitud de onda correspondiente a la energía de banda prohibida del material, que está diseñada para estar en el rango ámbar-amarillo (aprox. 595 nm). La disposición de matriz 5x7 es una implementación práctica para formar caracteres. Al encender selectivamente puntos específicos dentro de esta cuadrícula, se puede mostrar cualquier número, letra o símbolo simple. La configuración de matriz de ánodo común, cátodo común es un diseño topológico que minimiza el número de pines de conexión requeridos, haciendo que el paquete sea más pequeño y más barato de conectar.

10. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays discretos de matriz de puntos 5x7 como el LTP-747KY siguen siendo relevantes para diseños específicos, sensibles al costo o heredados, la tendencia más amplia en la tecnología de displays se ha desplazado hacia soluciones integradas. Las aplicaciones modernas a menudo utilizan OLEDs gráficos, LCDs TFT o paneles de matriz LED más grandes y de mayor densidad que ofrecen capacidades gráficas completas, una gama de colores más amplia y una interfaz más fácil a través de buses digitales estándar. Sin embargo, para aplicaciones que requieren solo una salida de caracteres simple, brillante, altamente confiable y de bajo consumo en entornos potencialmente hostiles, los módulos discretos de matriz de puntos LED ofrecen ventajas distintivas. La tecnología AlInGaP utilizada aquí representa un sistema de material maduro y altamente eficiente para LEDs rojos, naranjas, ámbar y amarillos. Los desarrollos futuros en tecnología de displays se centran en la miniaturización (micro-LEDs), sustratos flexibles y eficiencias aún mayores, pero los principios fundamentales de operación y las consideraciones de diseño para accionar displays de matriz siguen siendo en gran medida consistentes.