Hoja de Datos del Display LED de Matriz de Puntos LTP-1557AKA - Altura 1.2 Pulgadas (30.42mm) - Rojo Naranja AlInGaP - Matriz 5x7 - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-1557AKA es un módulo de visualización alfanumérico de un solo dígito, diseñado para aplicaciones que requieren una salida de caracteres clara y fiable. Su función principal es representar información visualmente a través de una cuadrícula de diodos emisores de luz (LEDs) controlables individualmente.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este dispositivo ofrece varias ventajas clave que lo hacen adecuado para una gama de aplicaciones industriales y comerciales. Sus beneficios principales incluyen unbajo consumo de energía, lo cual es esencial para sistemas alimentados por batería o sensibles al consumo. Lafiabilidad de estado sólidode la tecnología LED garantiza una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones en comparación con displays basados en filamento u otros mecánicos. El diseño deplano único y ángulo de visión amplioproporciona una buena visibilidad desde varias posiciones, lo cual es crucial para interfaces de usuario. Finalmente, sucompatibilidad con códigos de caracteres estándar (USASCII y EBCDIC)y sucapacidad de apilamiento horizontalfacilitan la integración en sistemas que requieren displays de múltiples dígitos. Los mercados objetivo típicos incluyen paneles de instrumentación, terminales punto de venta (TPV), sistemas de control industrial y equipos de prueba donde se necesita una salida de caracteres legible y duradera.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

Esta sección proporciona un análisis detallado y objetivo de los parámetros eléctricos, ópticos y físicos del dispositivo.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. El dispositivo utiliza material semiconductorAlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio)para sus chips LED, los cuales están fabricados sobre un sustrato de GaAs no transparente. Esta elección de material es conocida por su alta eficiencia en el espectro rojo-naranja. El display tiene una cara gris con puntos de color blanco para contraste.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V): Varía desde un mínimo de 2100 μcd hasta un valor típico de 3800 μcd. Esta medición se toma bajo condiciones de excitación específicas: una corriente pico (I_p) de 80mA con un ciclo de trabajo de 1/16. La intensidad se mide utilizando un sensor y un filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, asegurando que el valor se correlacione con la percepción humana del brillo.
• Características de Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p): Típicamente 621 nm, indicando el punto más fuerte de emisión de luz en la región rojo-naranja.
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d): Típicamente 615 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano que coincide con el color de la luz, la cual puede diferir ligeramente de la longitud de onda pico.
  • Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ): Típicamente 18 nm. Este parámetro define el ancho de banda de la luz emitida, indicando el rango de longitudes de onda alrededor del pico. Un ancho medio más estrecho indica un color espectralmente más puro.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m): Tiene una relación máxima de 2:1. Esto especifica la variación permitida en el brillo entre los puntos más brillantes y más tenues en la matriz, asegurando una apariencia uniforme.

2.2 Parámetros Eléctricos

Todas las características eléctricas también se especifican a Ta=25°C.

• Tensión Directa por Punto (V_F): Típicamente 2.6V, con un máximo de 2.6V, cuando se excita con una corriente directa (I_F) de 20mA. Esta es la caída de tensión a través de un LED cuando está iluminado.
• Corriente Inversa por Punto (I_R): Máximo de 100 μA cuando se aplica una tensión inversa (V_R) de 5V. Esto indica el nivel de corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente.

2.3 Ratings Absolutos Máximos y Consideraciones Térmicas

Estos ratings definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. No son para operación continua.

• Disipación de Potencia Promedio por Punto: 33 mW máximo.
• Corriente Directa Pico por Punto: 90 mA máximo, pero solo bajo condiciones pulsadas (ciclo de trabajo 1/10, ancho de pulso 0.1 ms). Esto permite un brillo instantáneo más alto.
• Corriente Directa Promedio por Punto: El rating es de 13 mA a 25°C. Crucialmente, este rating se reduce linealmente a una tasa de 0.17 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de 25°C. Este es un parámetro de diseño crítico para la gestión térmica.
• Tensión Inversa por Punto: 5 V máximo.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento: -35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura: El dispositivo puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del paquete.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el dispositivo estácategorizado por intensidad luminosa. Esto se refiere a un proceso de binning de fabricación. Durante la producción, los LEDs exhiben variaciones naturales en el rendimiento. Los dispositivos se prueban y clasifican (binned) en función de su intensidad luminosa medida. Esto permite a los clientes seleccionar componentes dentro de un rango de brillo específico (por ejemplo, el rango especificado de 2100-3800 μcd), asegurando la consistencia en el brillo del producto final. La hoja de datos no especifica bins separados para longitud de onda o tensión directa, lo que sugiere que la clasificación principal se basa en la salida de luz.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, tales curvas, típicamente incluidas en las hojas de datos completas, son esenciales para el diseño. Los ingenieros esperarían ver:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V): Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente de excitación, ayudando a establecer el punto de operación para el brillo deseado.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente: Ilustra cómo la salida de luz disminuye a medida que aumenta la temperatura, crítico para aplicaciones en entornos no controlados climáticamente.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa: Proporciona características detalladas de V_Fpara un diseño preciso del driver.
• Distribución Espectral: Un gráfico que muestra la potencia relativa emitida a través de las longitudes de onda, confirmando los valores de longitud de onda pico y dominante.

Estas curvas permiten a los diseñadores predecir el rendimiento en condiciones reales, no ideales, más allá de los datos de un solo punto dados en las tablas.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas

Se describe que el dispositivo tiene unaaltura de matriz de 1.2 pulgadas (30.42 mm). Esto se refiere a la altura de la propia matriz de puntos 5x7. Se hace referencia a un dibujo detallado de dimensiones del paquete, con todas las dimensiones en milímetros y tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Este dibujo es crucial para el diseño de la huella en la PCB (Placa de Circuito Impreso) y la integración mecánica.

5.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo utiliza una configuración de 14 pines. La tabla de pinout define claramente la función de cada pin, especificando conexiones a filas de ánodo específicas (1-7) y columnas de cátodo específicas (1-5). Estaarquitectura de cátodo común por columna(donde múltiples ánodos de LED en una columna comparten un pin de cátodo común) es estándar para displays de matriz multiplexados. Se hace referencia a un diagrama de circuito interno, que mostraría visualmente esta disposición de matriz fila-ánodo, columna-cátodo, confirmando el esquema de multiplexación. La interpretación correcta de este pinout es esencial para diseñar el circuito de excitación.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

La especificación de ensamblaje clave proporcionada es ellímite del perfil de soldadura por reflujo: una temperatura máxima de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm por debajo del cuerpo del paquete. Esta información es vital para que los ingenieros de proceso configuren los hornos de soldadura para evitar daños térmicos a los chips LED o al paquete. Para el almacenamiento, se debe mantener el rango especificado de -35°C a +85°C para preservar la integridad del dispositivo antes de su uso.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren un solo carácter o símbolo altamente legible. Ejemplos incluyen indicadores de estado en maquinaria industrial (mostrando códigos como 'A', 'C', 'F'), posiciones de dígitos en displays de múltiples dígitos más grandes (cuando se apilan), lecturas simples en equipos de prueba, o como parte de una interfaz de usuario en dispositivos especializados.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación: Se requiere un microcontrolador o un CI driver de display dedicado para realizar la multiplexación. El circuito debe activar secuencialmente los pines correctos de ánodo de fila y cátodo de columna para iluminar el patrón de puntos deseado para cada carácter. Las resistencias limitadoras de corriente son obligatorias para cada línea de ánodo o columna para establecer la corriente directa.
• Cálculo de Corriente: Se debe respetar la corriente promedio por punto. Para N filas multiplexadas, la corriente instantánea puede ser mayor, pero lacorrientepromedio a lo largo del tiempo no debe exceder el rating de 13 mA (reducido por temperatura). Por ejemplo, con multiplexación de ciclo de trabajo 1/7, la corriente pico podría ser de hasta ~91mA para lograr un promedio de 13mA, pero esto también debe mantenerse por debajo del rating pico de 90mA.
• Gestión Térmica: La reducción de la corriente directa promedio (0.17 mA/°C) debe tenerse en cuenta en el diseño si se espera que la temperatura ambiente de operación exceda significativamente los 25°C. Un diseño de placa adecuado y posiblemente disipación de calor pueden ser necesarios en entornos de alta temperatura.
• Ángulo de Visión: Aproveche el amplio ángulo de visión posicionando el display para una visibilidad óptima por parte del usuario previsto.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como displays incandescentes o de fluorescencia de vacío (VFD), el LTP-1557AKA ofrece unaresistencia superior a golpes/vibraciones, menor consumo de energíay unavida útil más larga. En comparación con otros displays de matriz LED, su uso de tecnologíaAlInGaPpara rojo-naranja ofrece mayor eficiencia y potencialmente mejor estabilidad de color en el tiempo y con la temperatura en comparación con los LEDs rojos más antiguos de GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio). La combinación específica de una altura de carácter de 1.2", resolución 5x7 y el binning de brillo/intensidad definido son sus especificaciones físicas y de rendimiento clave diferenciadoras dentro de la categoría de displays de matriz LED.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

1. P: ¿Puedo excitar este display con una corriente continua constante en cada punto?R: Técnicamente sí, pero es altamente ineficiente para una matriz. Requeriría 35 circuitos limitadores de corriente individuales (5x7). La multiplexación es el método estándar e intencionado, reduciendo significativamente los pines de driver y componentes requeridos.
2. P: La corriente promedio máxima es de 13mA, pero mi esquema de multiplexación usa un ciclo de trabajo de 1/16. ¿Qué corriente pico puedo usar?R: Puede calcular la corriente pico permitida: I_pico = I_prom / Ciclo de Trabajo. Para un ciclo de 1/16, I_pico = 13mA / 0.0625 = 208mA. Sin embargo, usteddebeasegurarse también de que esta corriente pico no exceda elrating absoluto máximo de corriente pico de 90mA. Por lo tanto, el límite de 90mA es la restricción que rige en este caso.
3. P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?R: La longitud de onda pico es la longitud de onda física donde el LED emite la mayor potencia óptica. La longitud de onda dominante es la longitud de onda única perceptiva que coincide con el color que ve el ojo humano. A menudo difieren ligeramente debido a la forma del espectro de emisión del LED.
4. P: La temperatura de almacenamiento es la misma que la de operación. ¿Significa esto que puedo dejarlo encendido a -35°C?R: El rango de operación indica que el dispositivo funcionará dentro de las especificaciones en ese rango. Sin embargo, el rendimiento (como la intensidad luminosa) variará con la temperatura. El rango de almacenamiento simplemente indica las condiciones bajo las cuales el dispositivo sin alimentación no sufrirá daños. La operación confiable en los extremos del rango debe verificarse en la aplicación.

10. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseñando un display de código de error de un solo dígito para un sensor industrial.El sensor tiene un microcontrolador que detecta varias condiciones de fallo (por ejemplo, Sobrecarga, Fallo del Sensor, Error de Calibración). A cada fallo se le asigna un código alfanumérico ('O', 'F', 'C'). Se elige el LTP-1557AKA por su durabilidad en un entorno industrial. Los pines de E/S del microcontrolador, insuficientes para excitar 35 puntos directamente, se conectan a un CI driver de LED dedicado. El driver maneja la multiplexación, recuperando el patrón de fuente 5x7 correcto de una tabla de búsqueda en memoria basada en el código de error. Se calcula una red de resistencias limitadoras de corriente en función del brillo deseado, la tensión directa, la tensión de alimentación y el ciclo de trabajo de multiplexación, asegurando cuidadosamente que no se excedan los límites de corriente pico y promedio. El display proporciona una indicación visual inmediata y clara del tipo de fallo al personal de mantenimiento.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-1557AKA es undisplay LED de matriz pasiva. Contiene 35 chips LED AlInGaP independientes dispuestos en una cuadrícula de 5 columnas y 7 filas. Cada LED está conectado entre un ánodo de fila y un cátodo de columna. Para iluminar un punto específico, se aplica una tensión positiva a su pin de ánodo de fila correspondiente, mientras que su pin de cátodo de columna correspondiente se conecta a tierra (o a una tensión más baja). La estructura interna de semiconductor de cada chip LED consiste en capas de AlInGaP tipo P y tipo N que forman una unión PN. Cuando está polarizado directamente (ánodo positivo respecto al cátodo), los electrones y huecos se recombinan en la unión, liberando energía en forma de fotones (luz) a una longitud de onda determinada por la energía de banda prohibida del material AlInGaP. El display esmultiplexado: en lugar de encender todos los puntos deseados simultáneamente, el controlador recorre rápidamente las filas (o columnas), encendiendo solo los puntos en la fila activa que forman parte del carácter. Esto ocurre más rápido de lo que el ojo humano puede percibir, creando la ilusión de un carácter estable y completamente iluminado mientras reduce drásticamente el número de pines de driver requeridos de 35 a 12 (7 filas + 5 columnas).

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Displays como el LTP-1557AKA representan una tecnología madura y bien establecida. La tendencia en la visualización de información se ha movido en gran medida hacia soluciones de mayor densidad, multicolor y gráficas como OLEDs, TFT LCDs y matrices LED de paso más fino. Sin embargo, los displays de un solo carácter o pequeños dígitos como este siguen siendo muy relevantes en nichos específicos debido a susimplicidad, robustez, alto brillo, amplio rango de temperatura de operación y bajo costopara aplicaciones que no requieren gráficos complejos. La tecnología de material subyacente AlInGaP en sí fue un avance significativo sobre el GaAsP más antiguo, ofreciendo una eficiencia y pureza de color mejoradas para LEDs rojos, naranjas y ámbar. Los desarrollos futuros en este segmento se centran en aumentar aún más la eficiencia (lúmenes por vatio), mejorar la uniformidad y potencialmente integrar la electrónica del driver más estrechamente con el paquete del display para simplificar el diseño del usuario final. Para aplicaciones de ultra bajo consumo o legibles a la luz solar, este tipo de matrices LED discretas continúan siendo una opción preferida sobre tecnologías de display más complejas.