Hoja de Datos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-747KA - Altura de Dígito 0.7 Pulgadas (17.22mm) - Color Rojo-Naranja - Tecnología AlInGaP - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-747KA es un módulo de visualización alfanumérico de un solo dígito con matriz de puntos de 5 x 7. Su función principal es proporcionar una salida visual clara y brillante para caracteres y símbolos en diversas aplicaciones electrónicas. El componente central de esta pantalla es el uso del material semiconductor avanzado Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips del diodo emisor de luz (LED), responsables de generar la característica luz rojo-naranja. Esta tecnología de material es conocida por su alta eficiencia y buenas características de rendimiento.

El dispositivo está construido con una placa frontal de color gris y presenta puntos o segmentos de color blanco, lo que mejora el contraste y la legibilidad de los elementos iluminados contra el fondo. La pantalla se clasifica en función de su intensidad luminosa, lo que significa que las unidades se agrupan o clasifican según su salida de luz medida para garantizar uniformidad dentro de rangos especificados para aplicaciones que requieren brillo constante.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave especificados en la hoja de datos.

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función de la pantalla. Los parámetros clave se miden bajo condiciones de prueba específicas, típicamente a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Esta es la medida de la potencia percibida de la luz emitida por un solo punto. El valor típico es 3400 microcandelas (µcd), con un mínimo de 1650 µcd, cuando se alimenta con una corriente pico (I_P) de 32mA a un ciclo de trabajo de 1/16. El ciclo de trabajo 1/16 es un esquema de multiplexación común para pantallas de matriz de puntos, donde cada fila está activa solo 1/16 del tiempo para gestionar la potencia y el calor.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):La longitud de onda a la que el espectro de emisión del LED alcanza su máxima intensidad. Para el LTP-747KA, esto es típicamente 621 nanómetros (nm), ubicándolo firmemente en la región rojo-naranja del espectro de luz visible.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Esta es de 615 nm, que es la longitud de onda única que mejor describe el color percibido por el ojo humano. Es ligeramente diferente de la longitud de onda pico debido a la forma del espectro de emisión del LED.
• Ancho Medio Espectral (Δλ):Este parámetro, típicamente de 18 nm, indica el ancho del espectro de emisión a la mitad de su intensidad máxima. Un ancho medio más estrecho indica un color más espectralmente puro y saturado.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Especificada como un máximo de 2:1, esta relación define la variación permitida en el brillo entre los puntos más brillantes y más tenues de la pantalla. Una relación más baja indica una mejor uniformidad.

2.2 Características Eléctricas

Comprender el comportamiento eléctrico es crucial para un diseño de circuito adecuado y para garantizar la fiabilidad a largo plazo.

• Tensión Directa por Punto (V_F):La caída de tensión a través de un LED cuando conduce corriente. El valor típico es 2.6V con un máximo de 2.6V a una corriente directa (I_F) de 20mA. El mínimo se indica como 2.05V. Este rango debe considerarse al diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa por Punto (I_R):La pequeña cantidad de corriente que fluye cuando se aplica una tensión inversa. Se especifica como un máximo de 100 µA a una tensión inversa (V_R) de 5V. Exceder la tensión inversa máxima absoluta puede causar daños.
• Corriente Directa Promedio por Punto:La corriente continua máxima recomendada para un funcionamiento fiable es de 13 mA. Esto es distinto de la corriente pico utilizada en operación multiplexada.
• Corriente Directa Pico por Punto:La corriente instantánea máxima que un punto puede manejar, especificada como 90 mA. En aplicaciones multiplexadas, la corriente instantánea puede ser mayor que la corriente promedio, pero no debe exceder esta clasificación pico.

2.3 Límites Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estas clasificaciones definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente al dispositivo. No son condiciones para operación normal.

• Disipación de Potencia Promedio por Punto:La potencia máxima que puede disipar continuamente un solo punto LED es de 33 mW. Exceder esto puede provocar sobrecalentamiento y reducir la vida útil.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:El dispositivo está clasificado para funcionar en temperaturas ambiente de -35°C a +85°C. También puede almacenarse dentro de este mismo rango de temperatura.
• Reducción de Corriente (Derating):La corriente directa promedio debe reducirse linealmente por encima de 25°C a una tasa de 0.17 mA por grado Celsius. Esta es una regla de diseño crítica para prevenir la fuga térmica a temperaturas ambiente más altas.
• Temperatura de Soldadura:Durante la soldadura por ola o reflujo, la temperatura en un punto 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento del encapsulado no debe exceder los 260°C por más de 3 segundos. Esto previene daños al chip interno y a las uniones de alambre.

3. Sistema de Clasificación y Binning

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo está "clasificado por intensidad luminosa". Esto implica un proceso de binning.

• Binning por Intensidad Luminosa:Después de la fabricación, las pantallas individuales se prueban y clasifican en diferentes grupos según su salida de luz medida. Esto garantiza que los clientes reciban productos con niveles de brillo consistentes. La hoja de datos proporciona los valores mín/típ/máx (1650/3400 µcd), pero los códigos o categorías de grupo específicos no se detallan en este extracto. En la práctica, la información de pedido especificaría el grupo de intensidad deseado.
• Binning por Longitud de Onda/Color:Aunque no se menciona explícitamente para la longitud de onda en esta hoja, es una práctica común de los fabricantes de LED agrupar dispositivos por longitud de onda dominante o pico para garantizar la consistencia del color, especialmente en pantallas de múltiples unidades. Los valores típicos ajustados para λ_p(621 nm) y λ_d(615 nm) sugieren una buena uniformidad de color inherente del material AlInGaP.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas". Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, podemos inferir su contenido estándar y su significado.

• Curva Corriente Directa vs. Tensión Directa (I_F-V_F):Este gráfico muestra la relación no lineal entre la corriente a través del LED y la tensión a través de él. Es esencial para diseñar el circuito controlador correcto. La curva mostrará una tensión de "rodilla" (alrededor de los típicos 2.6V) después de la cual la corriente aumenta rápidamente con un pequeño aumento de tensión.
• Curva Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_V-I_F):Este gráfico ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de accionamiento. Típicamente es lineal en un rango pero se satura a corrientes muy altas. Ayuda a determinar el punto de operación para el brillo deseado.
• Curva Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V-T_A):Esto muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Cuantifica el efecto de reducción térmica y es crítico para aplicaciones que operan en temperaturas elevadas.
• Curva de Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra la curva en forma de campana centrada alrededor de 621 nm con un ancho medio de 18 nm.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones Físicas

La pantalla tiene una altura de dígito de 0.7 pulgadas, equivalente a 17.22 milímetros. El dibujo de dimensiones del encapsulado (referenciado pero no mostrado en el texto) detallaría la longitud total, ancho, altura, espaciado de pines y disposición de segmentos. Las tolerancias para todas las dimensiones se especifican como ±0.25 mm (0.01 pulgadas) a menos que se indique lo contrario. Este nivel de precisión es importante para el ajuste mecánico en una placa de circuito impreso (PCB).

5.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene 12 pines. La asignación de pines está claramente definida: Pin 1: Ánodo para Columna 1, Pin 2: Cátodo para Fila 3, Pin 3: Ánodo para Columna 2, y así sucesivamente. El diagrama del circuito interno muestra una configuración de cátodo común para las filas. Esto significa que cada una de las 7 líneas de fila está conectada a los cátodos de los 5 LEDs en esa fila. Las 5 líneas de columna están conectadas a los ánodos de los LEDs en cada columna. Esta disposición matricial permite controlar 35 puntos individuales (5x7) con solo 12 pines (5+7), utilizando técnicas de multiplexación.

5.3 Identificación de Polaridad

Aunque no se muestra explícitamente en el texto, la numeración de pines y el diagrama del circuito interno proporcionan la información necesaria para la polaridad. La tabla de asignación de pines es la guía definitiva para conectar ánodos y cátodos correctamente. Una conexión de polaridad incorrecta (aplicar polarización directa al cátodo) impedirá que el LED se ilumine y, si la tensión excede la clasificación de tensión inversa (5V), puede dañarlo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

La guía clave proporcionada es el perfil de temperatura de soldadura: la temperatura medida a 1.6mm por debajo del cuerpo del encapsulado no debe exceder los 260°C por más de 3 segundos. Esta es una guía estándar para procesos de soldadura por ola o reflujo. Para soldadura manual, se debe usar un soldador con control de temperatura, y el tiempo de contacto con las patillas debe minimizarse para evitar que el calor viaje por la patilla y dañe el chip interno. Se deben observar las precauciones adecuadas contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo y montaje para prevenir daños en las uniones semiconductoras.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Debido a su formato de matriz de puntos 5x7, ideal para generar caracteres alfanuméricos, el LTP-747KA es muy adecuado para aplicaciones que requieren lecturas claras de un solo dígito. Ejemplos incluyen:

• Paneles de control industrial y pantallas de instrumentación.
• Equipos de prueba y medición.
• Electrodomésticos como hornos microondas, lavadoras o equipos de audio.
• Terminales punto de venta y pantallas de información básica.
• Kits educativos para aprender sobre microcontroladores y pantallas multiplexadas.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuitería Controladora:Se requiere un microcontrolador o un CI controlador de pantalla dedicado para multiplexar las filas y columnas. El controlador debe ser capaz de suministrar/absorber las corrientes pico necesarias (hasta 32mA por punto según la condición de prueba, pero el diseño debe hacer referencia a los límites máximos absolutos) para las columnas y filas respectivamente.
• Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada línea de ánodo (columna) para establecer la corriente directa y proteger los LEDs. El valor de la resistencia se calcula usando R = (V_suministro- V_F) / I_F. El uso de la corriente pico (I_P) en el cálculo de multiplexación debe tenerse en cuenta.
• Gestión Térmica:En entornos de alta temperatura ambiente o aplicaciones de alto brillo, asegúrese de que la corriente promedio se reduzca según lo especificado (0.17 mA/°C por encima de 25°C). Un espaciado adecuado en el PCB puede ayudar con el enfriamiento por convección natural.
• Ángulo de Visión:La hoja de datos afirma un "amplio ángulo de visión", lo que es beneficioso para aplicaciones donde la pantalla puede verse desde posiciones fuera del eje.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Aunque no se proporciona una comparación directa con otros números de parte, los diferenciadores clave del LTP-747KA basados en su hoja de datos son:

• Tecnología de Material (AlInGaP):En comparación con los LEDs más antiguos de GaAsP o GaP, el AlInGaP ofrece mayor eficiencia, mejor estabilidad térmica y brillo superior, lo que lleva a la afirmación de "alto brillo y alto contraste".
• Matriz de Puntos vs. Pantallas Segmentadas:Una matriz de puntos 5x7 ofrece mucha más flexibilidad que una pantalla de 7 segmentos estándar, ya que puede mostrar el conjunto completo de caracteres ASCII, símbolos y gráficos simples, no solo números y algunas letras.
• Clasificación por Intensidad:El binning por intensidad luminosa es una característica de valor agregado para aplicaciones que requieren uniformidad entre múltiples unidades.
• Mejora del Contraste:La cara gris con puntos blancos es una elección de diseño destinada a mejorar el contraste cuando los LEDs están apagados, haciendo que la pantalla parezca más profesional y legible en diversas condiciones de iluminación.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

9.1 ¿Cuál es la diferencia entre la corriente directa pico (90mA) y la corriente de prueba (32mA)?

La corriente directa pico (90mA) es un Límite Absoluto Máximo: la corriente instantánea más alta que el LED puede soportar sin daño inmediato. Los 32mA utilizados en la prueba de intensidad luminosa son una condición de operación típica para medición en un sistema multiplexado (ciclo de trabajo 1/16). Lacorrientepromedio en ese caso es mucho menor (32mA / 16 = 2mA). El diseño debe asegurar que las corrientes instantáneas se mantengan por debajo de 90mA y que las corrientes promedio por punto se mantengan por debajo de 13mA (reducidas por temperatura).

9.2 ¿Cómo interpreto la especificación de ciclo de trabajo 1/16?

Esto indica el método de accionamiento de multiplexación estándar. Para controlar 7 filas con 5 columnas, una técnica común es activar una fila a la vez, ciclando rápidamente a través de las 7 filas. Si cada fila está encendida por un tiempo igual, está activa 1/7 del tiempo. El ciclo de trabajo 1/16 es una condición de prueba estandarizada y conservadora que permite la comparación entre diferentes pantallas, incluso si el esquema de multiplexación real en su aplicación es 1/7 o 1/8.

9.3 ¿Por qué la tensión directa se da como un rango (2.05V mín, 2.6V típ/máx)?

La tensión directa (V_F) tiene una variación natural debido a las tolerancias de fabricación en el material semiconductor. El diseño del circuito debe acomodar este rango. La resistencia limitadora de corriente debe calcularse usando el valormáximo V_F(2.6V) para garantizar que incluso un dispositivo con V_Falta reciba suficiente tensión para encenderse y alcanzar la corriente deseada. Usar el valor típico para el cálculo arriesga a no alimentar suficientemente algunas unidades.

10. Ejemplo de Diseño y Caso de Uso

Escenario:Diseñar una lectura de temperatura de un solo dígito para un controlador industrial que opera en un entorno de hasta 50°C.

1. Conjunto de Caracteres:La matriz 5x7 puede mostrar números del 0 al 9 y letras como "C" para Celsius.
2. Selección del Controlador:Se usaría un microcontrolador con al menos 12 pines de E/S o un CI controlador de pantalla dedicado (como el MAX7219) para manejar la temporización de multiplexación.
3. Cálculo de Corriente:Objetivo: una corriente promedio de punto para un buen brillo. Supongamos que elegimos 8mA promedio. A 50°C, aplica la reducción: Reducción = (50°C - 25°C) * 0.17 mA/°C = 4.25 mA. Corriente promedio máxima permitida a 50°C = 13 mA - 4.25 mA = 8.75 mA. Nuestro objetivo de 8mA es seguro.
4. Cálculo de Resistencia:Para una multiplexación 1/7 (7 filas), la corriente pico por punto necesita ser 8mA * 7 = 56mA para lograr un promedio de 8mA. Esto está por debajo de la clasificación pico de 90mA. Usando una fuente de 5V y V_F(máx)=2.6V, la resistencia limitadora es R = (5V - 2.6V) / 0.056A ≈ 42.9Ω. Se usaría una resistencia estándar de 43Ω.
5. Diseño del PCB:La huella de la pantalla coincidiría con el dibujo de dimensiones. Se dejaría un espacio adecuado alrededor del encapsulado para el flujo de aire.

11. Principio de Funcionamiento

El LTP-747KA opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el potencial incorporado del diodo (ánodo positivo respecto al cátodo), los electrones de la capa de AlInGaP tipo n se recombinan con los huecos de la capa tipo p. Este evento de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP (Aluminio, Indio, Galio, Fósforo) determina la energía de la banda prohibida del semiconductor, que dicta directamente la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, rojo-naranja a ~621 nm. Los chips están montados sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente, que ayuda a reflejar la luz hacia arriba, mejorando la eficiencia general de extracción de luz desde la superficie superior del dispositivo. La matriz 5x7 está formada por LEDs direccionables individualmente dispuestos en este patrón de cuadrícula, controlados mediante circuitería de multiplexación externa que secuencia rápidamente la potencia a través de las filas y columnas para crear la ilusión de un carácter estable y completamente iluminado.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tecnología LED de AlInGaP, como la utilizada en el LTP-747KA, representó un avance significativo sobre los materiales LED anteriores como el GaAsP. Permitió un mayor brillo, una eficiencia mejorada y una mejor estabilidad térmica, haciendo que los LEDs fueran viables para una gama más amplia de aplicaciones de indicación y visualización. La tendencia en la tecnología de pantallas desde entonces se ha movido hacia matrices de puntos de mayor densidad, matrices RGB a todo color, y la adopción generalizada de pantallas de LED orgánicos (OLED) y micro-LED para pantallas de alta resolución. Sin embargo, las pantallas alfanuméricas de matriz de puntos de uno y varios dígitos, como el formato 5x7, siguen siendo muy relevantes para interfaces rentables, fiables y fácilmente legibles en contextos industriales, de electrodomésticos e instrumentación donde no se requiere capacidad gráfica completa. Los principios de accionamiento subyacentes—multiplexación y control de corriente—siguen siendo fundamentales para el diseño de pantallas LED independientemente de la escala o la tecnología.