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

1. Descripción General del Producto

El LTP-1557AJD es un módulo de visualización alfanumérica de un solo carácter, diseñado para aplicaciones que requieren una salida de caracteres clara y fiable. Su función principal es representar visualmente caracteres codificados en ASCII o EBCDIC a través de una cuadrícula de diodos emisores de luz (LEDs) direccionables individualmente. Los mercados objetivo principales incluyen paneles de control industrial, instrumentación, terminales punto de venta (TPV), equipos de comunicación y cualquier sistema embebido que requiera una interfaz de usuario simple y robusta para mostrar estados o datos. Su construcción de estado sólido ofrece ventajas significativas en fiabilidad y longevidad frente a tecnologías de visualización más antiguas, como las de vacío fluorescente o incandescentes.

La ventaja principal del módulo radica en el uso de la tecnología LED AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Este sistema de material semiconductor es conocido por producir luz roja y ámbar de alta eficiencia. En comparación con los LEDs antiguos de GaAsP (Fosfuro de Arseniuro de Galio), los LEDs AlInGaP ofrecen una eficiencia luminosa superior, lo que significa un brillo mayor para la misma potencia eléctrica de entrada, y un mejor rendimiento a temperaturas elevadas. El dispositivo cuenta con una placa frontal gris con puntos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define bajo condiciones de prueba estándar a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. El parámetro clave es laIntensidad Luminosa Promedio (Iv), que tiene un valor típico de 2500 microcandelas (µcd) y un mínimo de 1020 µcd. Esta medición se toma con una corriente de excitación pulsada (Ip) de 32mA y un ciclo de trabajo de 1/16. El uso de excitación pulsada es común en displays multiplexados para lograr un brillo máximo más alto manteniendo una disipación de potencia promedio segura por cada punto LED.

Las características de color se definen por la longitud de onda. El dispositivo tiene unaLongitud de Onda de Emisión Pico (λp)de 656 nm, lo que lo sitúa en la región roja del espectro visible. LaLongitud de Onda Dominante (λd)se especifica en 640 nm. Es importante notar la diferencia: la longitud de onda pico es el punto de máxima potencia espectral, mientras que la longitud de onda dominante es la percepción monocromática del color por el ojo humano. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es de 22 nm, lo que indica la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida; una anchura media más estrecha indica un color más saturado y puro. Se especifica unaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (IV-m)máxima de 2:1, lo que significa que la variación de brillo entre el punto más brillante y el más tenue de la matriz no debe exceder esta proporción, asegurando una apariencia uniforme.

2.2 Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos definen los límites y condiciones de funcionamiento del dispositivo. LaTensión Directa (VF)para cualquier punto LED individual está entre 2.1V (mín.) y 2.6V (máx.) a una corriente de prueba (IF) de 20mA. Esta tensión directa es característica de la tecnología AlInGaP y es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. LaCorriente Inversa (IR)se especifica con un máximo de 100 µA cuando se aplica una tensión de polarización inversa (VR) de 5V, lo que indica las características de fuga del diodo en estado de apagado.

3. Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. No son para funcionamiento continuo. Los límites clave incluyen:Disipación de Potencia Promedio por Punto(33 mW),Corriente Directa Pico por Punto(90 mA), yCorriente Directa Promedio por Punto(13 mA a 25°C, reducción lineal de 0.17 mA/°C por encima de 25°C). LaTensión Inversa por Puntoes de 5V. El dispositivo está clasificado para unRango de Temperatura de Operaciónde -35°C a +85°C y el mismo rango para almacenamiento. La temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C durante más de 3 segundos en un punto situado 1.6mm por debajo del plano de asiento del encapsulado.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo estáclasificado por intensidad luminosa. Esto significa que las unidades se prueban y clasifican ("binning") en función de su salida de luz medida. Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes de un lote específico de intensidad para garantizar un brillo uniforme en múltiples displays de un producto, evitando variaciones perceptibles. Aunque no se detalla explícitamente en este documento, los parámetros comunes de clasificación para estos LEDs también pueden incluir la tensión directa (Vf) y la longitud de onda dominante (λd) para garantizar la consistencia eléctrica y de color.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas/ópticas. Aunque no se muestran en el texto proporcionado, dichas curvas suelen incluir:Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V): Muestra la relación no lineal entre corriente y tensión, esencial para diseñar circuitos de excitación.Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I-L): Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una región aproximadamente lineal antes de que la eficiencia disminuya a corrientes muy altas.Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente: Esta curva demuestra la reducción térmica de la salida de luz, lo que es crítico para aplicaciones que operan en entornos de alta temperatura. Los LEDs AlInGaP generalmente mantienen mejor el rendimiento a altas temperaturas que las tecnologías más antiguas.

6. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo es un display de matriz con una altura de 1.2 pulgadas (30.42 mm). Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en un dibujo con todas las medidas en milímetros. Las tolerancias son de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo mecánico es esencial para el diseño de la huella en la PCB y para asegurar un ajuste adecuado dentro de una carcasa. El encapsulado presenta una asignación de pines específica para la matriz 5x7, con conexiones para 7 ánodos de fila y 5 cátodos de columna (o viceversa, dependiendo de la configuración interna del circuito).

6.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

La tabla de conexión de pines enumera 14 pines. El diagrama del circuito interno muestra una configuración de cátodo común o ánodo común para la matriz 5x7. Se proporciona la asignación específica de pines (ej., Pin 1: Ánodo Fila 5, Pin 3: Cátodo Columna 2). Esta configuración permite multiplexar el display. Al energizar secuencialmente una fila (o columna) a la vez y proporcionar los datos apropiados para las columnas (o filas), se pueden controlar los 35 puntos con solo 12 líneas de E/S (7+5), reduciendo significativamente el número de pines de microcontrolador requeridos en comparación con la excitación directa de cada LED.

7. Directrices de Soldadura y Montaje

La especificación clave de montaje es el perfil de soldadura. El límite absoluto máximo establece que el encapsulado puede soportar unatemperatura 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. Esta es una especificación típica para soldadura por ola o soldadura manual. Para soldadura por reflujo, debe usarse un perfil estándar sin plomo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C. Es fundamental evitar un estrés térmico excesivo para prevenir daños en los chips LED, las uniones por alambre o el encapsulado plástico. Siempre deben seguirse los procedimientos adecuados de manejo ESD (Descarga Electroestática) durante el montaje.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren un solo carácter o dígito, o se pueden apilar varias unidades horizontalmente para formar displays de múltiples caracteres. Usos comunes incluyen: medidores digitales de panel (voltaje, corriente, temperatura), indicadores de estado simples en maquinaria industrial (mostrando códigos de error, números de modo), lecturas básicas en electrodomésticos, y kits de prototipado o educativos para aprender sobre la excitación multiplexada de LEDs.

8.2 Consideraciones de Diseño

Diseño del Circuito de Excitación: Se requiere un circuito de excitación multiplexado. Esto típicamente implica un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un CI dedicado para excitación de LEDs (como un MAX7219 o similar). El circuito debe incluir resistencias limitadoras de corriente para cada línea de columna o fila para fijar la corriente directa a un valor seguro, típicamente entre 10-20mA por segmento, basándose en el brillo deseado y los límites de disipación de potencia.Fuente de Alimentación: Debe considerarse la tensión directa de ~2.4V. Una fuente de 3.3V o 5V es común, con la caída de tensión apropiada en la resistencia limitadora de corriente.Frecuencia de Refresco: La frecuencia de escaneo del multiplexado debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible.Ángulo de Visión: La hoja de datos menciona un amplio ángulo de visión, lo que es beneficioso para aplicaciones donde el display puede ser visto desde posiciones fuera del eje.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador principal del LTP-1557AJD es su uso de latecnología LED AlInGaP. En comparación con displays que usan LEDs antiguos de GaAsP o rojos estándar de GaP, AlInGaP ofrece:Mayor Eficiencia Luminosa: Más salida de luz por unidad de potencia eléctrica, lo que conduce a un menor consumo de energía para el mismo brillo o un mayor brillo para la misma potencia.Mejor Rendimiento a Alta Temperatura: Los LEDs AlInGaP experimentan una menor caída de eficiencia a temperaturas de unión elevadas, haciéndolos más adecuados para entornos industriales.Saturación de Color Superior: Las características espectrales a menudo resultan en un color rojo más profundo y visualmente distintivo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué se prueba la intensidad luminosa con una corriente pulsada (ciclo de trabajo 1/16) en lugar de CC?

R: Esto refleja la operación multiplexada prevista. Las pruebas en condiciones pulsadas simulan el uso real y permiten especificar un brillo pico más alto y más relevante que el usuario percibirá.

P: ¿Puedo excitar este display con una corriente continua (CC) constante en cada punto?

R: Técnicamente sí, pero es muy ineficiente. Requeriría 35 excitadores individuales con limitación de corriente. El multiplexado es el método estándar y previsto, reduciendo drásticamente el número de componentes y el consumo de energía en el circuito de excitación.

P: ¿Cuál es el propósito de la relación de coincidencia de intensidad (2:1)?

R: Garantiza la uniformidad visual. Sin clasificación, algunos puntos podrían ser notablemente más brillantes o más tenues que otros, creando una apariencia desigual y poco profesional en los caracteres formados.

P: ¿Cómo interpreto el factor de reducción para la corriente directa promedio (0.17 mA/°C)?

R: Esto significa que por cada grado Celsius que aumente la temperatura ambiente por encima de 25°C, la corriente continua máxima segura por punto debe reducirse en 0.17 mA. Por ejemplo, a 50°C (25°C por encima), la corriente máxima sería 13 mA - (25 * 0.17 mA) = 8.75 mA por punto.

11. Caso de Estudio de Diseño Práctico

Considere diseñar un display de temperatura de un solo dígito para una incubadora usando el LTP-1557AJD. Un microcontrolador (ej., un ATmega328P) lee un sensor de temperatura. Siete de sus pines de E/S se configuran como salidas para excitar los ánodos de fila (a través de pequeños transistores NPN o un arreglo Darlington ULN2003 para mayor capacidad de corriente). Otros cinco pines de E/S excitan los cátodos de columna directamente o a través de transistores. El firmware escanea rápidamente las siete filas. Para cada fila, envía un patrón de 5 bits en los pines de columna correspondientes a los segmentos del dígito (0-9) que deben encenderse en esa fila específica para formar el número deseado. Las resistencias limitadoras de corriente se colocan en las líneas de columna. La rutina de escaneo se ejecuta en una interrupción de temporizador para garantizar una frecuencia de refresco constante y sin parpadeo de aproximadamente 100 Hz. La tecnología AlInGaP asegura que el display permanezca claramente legible incluso si la temperatura ambiente interna de la incubadora aumenta.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-1557AJD opera bajo el principio de unamatriz de puntos 5x7 multiplexada. Internamente, los 35 LEDs están dispuestos en una cuadrícula con sus ánodos conectados por filas y sus cátodos por columnas (o viceversa en una configuración de ánodo común). Para iluminar un punto específico, se aplica una tensión a su línea de fila correspondiente (poniéndola en alto para un tipo de cátodo común), mientras que su línea de columna correspondiente se pone a bajo (hundiendo corriente). Para mostrar un patrón o carácter, el controlador recorre (escanea) rápidamente cada fila. Cuando se activa una fila particular, el controlador establece las líneas de columna apropiadas para crear el patrón de esa fila. La persistencia de la visión del ojo humano fusiona estas imágenes de fila que cambian rápidamente en un carácter completo y estable. Este método reduce el número de líneas de control requeridas de 35 (una por LED) a solo 12 (filas + columnas).

13. Tendencias Tecnológicas

Si bien los displays discretos de matriz de puntos 5x7 como el LTP-1557AJD siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas, sensibles al costo o simples, las tendencias más amplias de la tecnología de visualización se han movido hacia soluciones integradas.Displays con Controlador Integrado: Los módulos modernos de LCD (Pantalla de Cristal Líquido) y OLED (LED Orgánico) a menudo incluyen un chip controlador incorporado que maneja la generación de caracteres y el refresco, comunicándose a través de interfaces seriales simples (I2C, SPI) o paralelas, simplificando enormemente el desarrollo de software.Mayor Resolución y Gráficos: Para información más compleja, ahora son comunes los pequeños módulos gráficos OLED o TFT-LCD, que ofrecen gráficos direccionables por píxel.Tecnología de Montaje Superficial (SMT): Los indicadores y displays LED más nuevos utilizan predominantemente encapsulados SMT (ej., LEDs 0805, 0603 dispuestos en matriz) para montaje automatizado, mientras que los encapsulados de orificio pasante como este son más típicos para prototipado o montaje manual. La tecnología subyacente de chips LED AlInGaP e InGaN (para azul/verde/blanco) continúa avanzando, ofreciendo una eficiencia y fiabilidad cada vez mayores.