Hoja de Datos del Display LED de Matriz de Puntos 5x7 LTP-2557JD - Altura 2.0 Pulgadas - Rojo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-2557JD es un módulo de visualización LED de matriz de puntos 5x7 de un solo plano, diseñado para la presentación de caracteres y símbolos. Su función principal es proporcionar una salida visual clara y fiable en diversas aplicaciones electrónicas que requieren información alfanumérica o gráficos simples.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este dispositivo ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para aplicaciones industriales, comerciales y de instrumentación. Su bajo consumo de energía es un beneficio significativo para diseños alimentados por batería o conscientes del ahorro energético. La construcción de estado sólido garantiza una alta fiabilidad y una larga vida operativa, ya que no tiene partes móviles ni filamentos que puedan fallar. El amplio ángulo de visión proporcionado por el diseño de un solo plano permite una visibilidad clara desde varias posiciones, lo cual es crucial para interfaces de usuario e indicadores de estado. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, proporcionando consistencia en el brillo entre lotes de producción. Su compatibilidad con códigos de caracteres estándar (ASCII y EBCDIC) y su capacidad para apilarse horizontalmente lo hacen versátil para crear pantallas multi-carácter o gráficos simples. El mercado objetivo incluye terminales punto de venta, paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, dispositivos médicos y cualquier aplicación que requiera una visualización de caracteres robusta y simple.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Las siguientes secciones proporcionan un análisis objetivo y detallado de los parámetros técnicos clave del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La pantalla utiliza chips LED rojos de alta eficiencia de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Este material semiconductor es conocido por su alta eficacia luminosa y buen rendimiento en el espectro del rojo al ámbar. Los chips se fabrican sobre un sustrato de GaAs (Arseniuro de Galio) no transparente. El encapsulado presenta una cara gris con puntos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V)): Oscila entre un mínimo de 1300 µcd y un valor típico de 3000 µcd cuando se excita con una corriente pico (I_p) de 32mA y un ciclo de trabajo de 1/16. Este parámetro define el brillo percibido de los puntos activados.
• Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p)): Típicamente 656 nm. Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d)): Típicamente 640 nm. Esta es la longitud de onda única que mejor describe el color percibido por el ojo humano, que es un rojo saturado.
• Ancho Medio Espectral (Δλ)): Típicamente 22 nm. Esto indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida; un valor más pequeño indica una salida más monocromática.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m)): Máximo de 2:1. Esto especifica la relación máxima permitida entre el punto más brillante y el más tenue en la matriz, asegurando una apariencia uniforme.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites y condiciones de operación del dispositivo.

• Tensión Directa por Punto (V_F)): Típicamente 2.6V, con un máximo de 2.6V a una corriente directa (I_F) de 20mA. Esta es la caída de tensión a través de un LED cuando está conduciendo.
• Corriente Inversa por Punto (I_R)): Máximo de 100 µA a una tensión inversa (V_R) de 5V. Esta es la pequeña corriente de fuga que fluye cuando el LED está polarizado inversamente.
• Corriente Directa Promedio por Punto): 13 mA máximo a 25°C. Esta es la corriente continua DC recomendada para una operación confiable.
• Corriente Directa Pico por Punto): 90 mA máximo. Esta es la corriente instantánea máxima absoluta, típicamente relevante para operación pulsada.

2.3 Valores Máximos Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. No se recomienda operar fuera de estos límites.

• Disipación de Potencia Promedio por Punto): 33 mW máximo.
• Rango de Temperatura de Operación): -35°C a +85°C. El dispositivo está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento): -35°C a +85°C.
• Reducción de Corriente (Derating)): La corriente directa promedio debe reducirse linealmente desde 13 mA a 25°C en 0.17 mA/°C a medida que aumenta la temperatura ambiente. Esto es crítico para la gestión térmica y la prevención del sobrecalentamiento.
• Temperatura de Soldadura): El dispositivo puede soportar 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento durante el proceso de soldadura.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

3.1 Dimensiones Físicas

El dispositivo tiene una altura de matriz de 2.0 pulgadas (50.80 mm). Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en la hoja de datos con todas las medidas en milímetros. Las tolerancias son típicamente de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. El contorno exacto, el espaciado de pines y la huella general son críticos para el diseño de la PCB (Placa de Circuito Impreso) y la integración mecánica.

3.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

La pantalla tiene una configuración de 14 pines. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Ánodo Fila 5, Pin 2: Ánodo Fila 7, Pin 3: Cátodo Columna 2, Pin 4: Cátodo Columna 3, Pin 5: Ánodo Fila 4, Pin 6: Cátodo Columna 5, Pin 7: Ánodo Fila 6, Pin 8: Ánodo Fila 3, Pin 9: Ánodo Fila 1, Pin 10: Cátodo Columna 4, Pin 11: Cátodo Columna 3 (Nota: Función duplicada, probablemente una consideración de anotación en la hoja de datos), Pin 12: Ánodo Fila 4 (Duplicado), Pin 13: Cátodo Columna 1, Pin 14: Ánodo Fila 2.

El diagrama del circuito interno muestra una configuración de matriz de cátodo común estándar. Las columnas están conectadas a los cátodos y las filas a los ánodos. Esta estructura permite el multiplexado, donde un solo punto (la intersección de una fila energizada y una columna conectada a tierra) se ilumina en cualquier instante. Al escanear rápidamente las filas y columnas, la persistencia de la visión crea la ilusión de un carácter estable.

4. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

4.1 Excitación de la Pantalla

Para operar la matriz 5x7, se requiere un circuito excitador de multiplexado. Esto típicamente involucra un microcontrolador o un CI excitador de pantalla dedicado. El excitador debe activar secuencialmente cada fila (ánodo) mientras proporciona los datos de columna (cátodo) apropiados para esa fila. La corriente pico por punto (I_p) de 32mA mencionada en la condición de prueba para la intensidad luminosa se logra mediante operación pulsada a un ciclo de trabajo bajo (1/16). La corriente promedio por punto debe mantenerse dentro del valor nominal de 13 mA. Por ejemplo, excitar con un ciclo de trabajo de 1/8 requeriría que la corriente de pulso pico sea aproximadamente de 104 mA para lograr un promedio de 13 mA, lo cual excede el valor nominal pico de 90 mA. Por lo tanto, el cálculo cuidadoso del ciclo de trabajo y la corriente pico es esencial. Típicamente se requiere una resistencia limitadora de corriente en serie para cada línea de columna o fila para establecer la corriente con precisión.

4.2 Gestión Térmica y Soldadura

El cumplimiento de los valores máximos absolutos es primordial. Se debe seguir la curva de reducción de corriente si el dispositivo opera en temperaturas ambiente elevadas. Durante el ensamblaje de la PCB, no se debe exceder el perfil de soldadura especificado (260°C durante 3 segundos) para evitar dañar el encapsulado plástico o las conexiones internas de alambre. Un diseño de PCB adecuado con un área de cobre suficiente puede ayudar a disipar el calor, especialmente si se iluminan múltiples puntos simultáneamente durante períodos prolongados.

4.3 Apilamiento para Pantallas Multi-Carácter

La hoja de datos menciona que el dispositivo es apilable horizontalmente. Esto implica que se pueden colocar múltiples unidades una al lado de la otra para formar mensajes más largos. En la práctica, esto requiere un diseño cuidadoso de la PCB para alinear los módulos y un circuito excitador capaz de direccionar el mayor número de filas y columnas (por ejemplo, para dos módulos, todavía tendría 7 filas pero 10 columnas). El software del controlador debe gestionar el búfer de pantalla ampliado en consecuencia.

5. 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, las curvas estándar para tales dispositivos típicamente incluirían:

• Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I_F-V_F): Muestra la relación exponencial, crucial para diseñar el circuito de excitación y seleccionar el valor apropiado de la resistencia limitadora de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I_V-I_F): Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal dentro del rango de operación antes de que ocurra una caída de eficiencia.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, destacando la importancia de la gestión térmica.
• Distribución Espectral: Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico en ~656 nm y el ancho espectral.

6. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como los LED rojos de GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), la tecnología AlInGaP utilizada en el LTP-2557JD ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en una salida más brillante para la misma corriente de entrada. El encapsulado de cara gris/puntos blancos proporciona un mejor contraste que los encapsulados completamente rojos o transparentes, especialmente en condiciones de alta luz ambiental. La altura de carácter de 2.0 pulgadas es un tamaño estándar para una legibilidad de rango medio, más grande que muchos módulos de 0.56 pulgadas o 1 pulgada utilizados en dispositivos compactos, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la pantalla necesita leerse desde una distancia de varios pies.

7. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo excitar esta pantalla con una corriente DC constante sin multiplexado?

R: Técnicamente, se podría alimentar un punto continuamente, pero para mostrar un carácter completo, el multiplexado es necesario debido a la arquitectura de matriz. Excitar los 35 puntos simultáneamente a su corriente promedio requeriría una corriente total y una disipación de potencia muy altas, lo cual es poco práctico y probablemente excede los límites del encapsulado.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico (656 nm) y la longitud de onda dominante (640 nm)?

R: La longitud de onda pico es el pico físico del espectro emitido. La longitud de onda dominante es el punto de color percibido en el diagrama de cromaticidad CIE. La diferencia se debe a la forma del espectro de emisión y a la sensibilidad no lineal del ojo humano (respuesta fotópica). La longitud de onda dominante es más relevante para describir el color visto por un usuario.

P: ¿Cómo calculo la resistencia en serie requerida?

R: Necesita la tensión de alimentación (V_CC), la tensión directa del LED (V_F, use 2.6V), y la corriente directa deseada (I_F). Para multiplexado, use la corriente pico (I_p) correspondiente a su ciclo de trabajo para lograr la corriente promedio deseada. El valor de la resistencia R = (V_CC- V_F) / I_p. Asegúrese de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente para la potencia pulsada.

8. Introducción al Principio de Operación

El dispositivo opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones y huecos se recombinan en la región activa (la capa de AlInGaP), liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía del bandgap y, por lo tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida. La disposición en matriz se logra fabricando múltiples chips LED individuales y conectando sus ánodos y cátodos en un patrón de cuadrícula, permitiendo el control de cada intersección (punto) mediante electrónica externa.

9. Información de Empaquetado y Pedido

La hoja de datos especifica el número de parte como LTP-2557JD. El sufijo "JD" puede indicar una clasificación específica (binning) para intensidad luminosa u otros parámetros. Para pedidos precisos, se debe utilizar el número de parte completo del sistema del fabricante. El empaquetado estándar para tales componentes es típicamente en cinta y carrete para ensamblaje automatizado o en bandejas/bolsas para prototipado manual.