Hoja de Datos del Display LED LTP-1457AKA - Altura de Matriz de 1.2 Pulgadas (30.42mm) - AlInGaP Naranja Rojo - Voltaje Directo 2.6V - Disipación de Potencia 33mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-1457AKA es un módulo de visualización alfanumérica de un dígito, construido con una configuración de matriz de puntos de 5x7. Su función principal es representar visualmente caracteres y símbolos, siendo compatible con los conjuntos de códigos estándar USASCII y EBCDIC. La tecnología central utiliza chips LED naranja rojo de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), fabricados sobre un sustrato de GaAs no transparente. Esta elección de sustrato contribuye a la apariencia característica del dispositivo: cara gris y puntos blancos. El display se clasifica en función de su intensidad luminosa, garantizando consistencia en el brillo para aplicaciones que requieren múltiples unidades.

El dispositivo está diseñado para bajo consumo de energía y ofrece la fiabilidad típica de los componentes de estado sólido. Una característica mecánica clave es su capacidad de apilamiento, permitiendo colocar múltiples unidades una al lado de la otra horizontalmente para formar displays de varios caracteres sin huecos significativos, ideal para paneles de mensajes o indicadores numéricos simples.

2. Interpretación Objetiva de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define bajo condiciones de prueba específicas a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La intensidad luminosa promedio (Iv) por punto tiene un valor típico de 3800 µcd cuando se alimenta con una corriente pico (Ip) de 80mA y un ciclo de trabajo de 1/16. El valor mínimo especificado es 2100 µcd. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre puntos se especifica con un máximo de 2:1, lo que define la variación permitida en el brillo a través de la matriz.

Las características de color se definen por la longitud de onda. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 621 nm. La longitud de onda dominante (λd), que se correlaciona más estrechamente con el color percibido, es típicamente de 615 nm, ubicándolo firmemente en el espectro naranja rojo. El ancho medio espectral (Δλ) es típicamente de 18 nm, indicando la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida.

2.2 Parámetros Eléctricos

El voltaje directo (VF) para cualquier punto LED individual, medido a una corriente directa (IF) de 20mA, varía desde un mínimo de 2.05V hasta un máximo de 2.6V, proporcionándose un valor típico. La corriente inversa (IR) para cualquier punto, cuando se aplica un voltaje inverso (VR) de 5V, tiene un valor máximo especificado de 100 µA.

2.3 Límites Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estos límites definen los niveles de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La disipación de potencia promedio por punto no debe exceder los 33 mW. La corriente directa pico por punto tiene una especificación de 90 mA, pero solo bajo condiciones pulsadas: un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms. La corriente directa promedio por punto tiene un factor de reducción (derating); es de 13 mA a 25°C y disminuye linealmente 0.17 mA por cada grado Celsius de aumento en la temperatura ambiente.

El dispositivo puede soportar un voltaje inverso de hasta 5V por punto. El rango de temperatura de operación y almacenamiento se especifica desde -35°C hasta +85°C. Para el montaje, la temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica explícitamente que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto denota un proceso de clasificación o "binning" basado en la salida de luz medida. Las unidades se prueban y agrupan en rangos específicos de intensidad (por ejemplo, un rango para 2100-2800 µcd, otro para 2800-3800 µcd). Esto garantiza que los diseñadores puedan seleccionar componentes con brillo consistente para su aplicación, lo cual es crítico cuando se utilizan múltiples displays juntos para evitar variaciones de brillo notorias. La hoja de datos no especifica rangos separados para longitud de onda o voltaje directo, lo que sugiere que el criterio principal de clasificación es la intensidad luminosa.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye una sección para "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas". Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, dichas curvas típicamente ilustran la relación entre parámetros clave. Las curvas estándar para este tipo de dispositivo probablemente incluirían:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Muestra la relación no lineal entre la corriente a través del LED y el voltaje a través del mismo. Esto es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente de manera sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos de calentamiento.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Los LEDs de AlInGaP generalmente exhiben menos extinción térmica que tecnologías más antiguas como GaAsP, pero la salida aún disminuye con el calor.
• Distribución Espectral:Un gráfico que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando el pico en ~621nm y el ancho medio de 18nm.

Estas curvas son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar (diferentes corrientes, temperaturas) y para optimizar el circuito de excitación para eficiencia y longevidad.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El dispositivo tiene una altura de matriz de 1.2 pulgadas, que corresponde a 30.42 mm. Esto se refiere a la altura de la matriz 5x7 en sí. Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en un dibujo detallado con todas las medidas en milímetros. La tolerancia estándar para estas dimensiones es de ±0.25 mm (0.01 pulgadas) a menos que se indique lo contrario en el dibujo. El diagrama de conexión de pines es crítico para la interfaz. El display tiene 14 pines que controlan las 5 columnas (ánodos) y las 7 filas (cátodos) en un arreglo multiplexado. La asignación específica de pines es: Pin 1: Cátodo Fila 5, Pin 2: Cátodo Fila 7, Pin 3: Ánodo Columna 2, Pin 4: Ánodo Columna 3, Pin 5: Cátodo Fila 4, Pin 6: Ánodo Columna 5, Pin 7: Cátodo Fila 6, Pin 8: Cátodo Fila 3, Pin 9: Cátodo Fila 1, Pin 10: Ánodo Columna 4, Pin 11: Ánodo Columna 3, Pin 12: Cátodo Fila 4, Pin 13: Ánodo Columna 1, Pin 14: Cátodo Fila 2. Nótese el orden no secuencial, lo cual es común en displays multiplexados para optimizar el enrutamiento interno.

El diagrama de circuito interno muestra la estructura de la matriz: cinco columnas de ánodo común y siete filas de cátodo común. Cada intersección representa un punto LED. Para iluminar un punto específico, su pin de columna correspondiente debe ser activado a nivel alto (ánodo), y su pin de fila debe ser activado a nivel bajo (cátodo).

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La restricción principal de montaje proporcionada es el perfil de temperatura de soldadura. El cuerpo del componente no debe estar expuesto a temperaturas superiores a 260°C durante más de 3 segundos durante el proceso de soldadura por reflujo u onda. Esta es una especificación estándar para muchos componentes de orificio pasante y algunos de montaje superficial. El punto de medición es a 1.6mm por debajo del plano de asiento, que es típicamente el punto donde los terminales salen del cuerpo del encapsulado. Esto asegura que el sensible chip LED en el interior no se dañe por el exceso de calor conducido a través de los terminales. Para soldadura manual, se debe utilizar un cautín con control de temperatura, y el tiempo de contacto con cada pin debe minimizarse. Siempre se deben seguir los procedimientos adecuados de manejo ESD (Descarga Electroestática) cuando se trabaja con dispositivos semiconductores.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es adecuado para aplicaciones que requieren un único carácter alfanumérico altamente legible. Su capacidad de apilamiento lo hace ideal para displays de múltiples dígitos. Usos comunes incluyen:

• Paneles de instrumentos industriales (para mostrar valores de consigna, lecturas, códigos de error).
• Electrodomésticos (hornos microondas, lavadoras, termostatos).
• Equipos de prueba y medición.
• Displays de información simples en máquinas expendedoras o quioscos.
• Kits educativos para aprender sobre el manejo multiplexado de LEDs y la interfaz con microcontroladores.

7.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Excitación:El display requiere un circuito externo de excitación multiplexada. Esto puede implementarse utilizando transistores discretos, circuitos integrados dedicados para manejo de LEDs (como el MAX7219), o directamente desde un microcontrolador con suficiente capacidad de suministro/absorción de corriente. Se debe respetar la especificación de corriente pico (90mA a 1/10 de ciclo de trabajo). Un diseño típico utilizaría una fuente de corriente constante o una resistencia limitadora de corriente para cada columna (ánodo) y absorbería la corriente a través de las filas (cátodos) usando transistores o pines GPIO.

Cálculo de Corriente:Para lograr la intensidad luminosa típica de 3800 µcd, la hoja de datos especifica una condición de Ip=80mA con un ciclo de trabajo de 1/16. Por lo tanto, la corriente promedio por punto es 80mA / 16 = 5mA. La corriente promedio total para un carácter completamente iluminado (los 35 puntos encendidos) sería 35 * 5mA = 175mA, pero esta se distribuye a través de las columnas y filas multiplexadas.

Ángulo de Visión:La característica de "amplio ángulo de visión" es beneficiosa para aplicaciones donde el display puede ser visto desde posiciones fuera del eje.

Consideraciones Ópticas:La cara gris y los puntos blancos proporcionan un buen contraste. Los diseñadores pueden considerar agregar un filtro de color o un difusor frente al display para mejorar el contraste o igualar la estética de un producto, aunque esto reducirá la salida de luz total.

8. Comparativa Técnica

El diferenciador clave del LTP-1457AKA es su uso de la tecnología LED AlInGaP. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico de Galio), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto significa que puede producir más luz (mayor intensidad luminosa) para la misma cantidad de corriente eléctrica, o lograr el mismo brillo con menor consumo de energía. El AlInGaP también generalmente tiene mejor estabilidad térmica y una vida operativa más larga. En comparación con los LEDs blancos modernos o displays de matriz SMD de paso más pequeño, este dispositivo es un componente de orificio pasante más grande que ofrece simplicidad, robustez y alta visibilidad de un solo carácter a distancia, a menudo a un costo de sistema más bajo para aplicaciones de un solo dígito.

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

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

R: Técnicamente sí, pero es altamente ineficiente y no se recomienda. El display está diseñado para operación multiplexada. Excitar todos los puntos continuamente excedería la especificación de disipación de potencia promedio (33mW por punto) si se intenta lograr el brillo estándar, lo que llevaría a un sobrecalentamiento y fallo rápido.

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda de emisión pico y la longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda de emisión pico es la longitud de onda a la que la distribución espectral de potencia es máxima. La longitud de onda dominante es la longitud de onda única de luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED. Para LEDs con un espectro relativamente estrecho como este, a menudo están cerca, pero la longitud de onda dominante es más relevante para la especificación del color.

P: La asignación de pines parece no ser secuencial. ¿Por qué está dispuesta de esta manera?

R: La disposición de los pines está optimizada para el diseño interno de las trazas en el sustrato del display para minimizar la diafonía y simplificar la conexión de la matriz LED. Es esencial seguir exactamente la tabla de conexión de pines proporcionada; no asuma una secuencia lógica.

P: ¿Cómo interpreto la especificación de "Reducción de la Corriente Directa Promedio" (Derating)?

R: Significa que la corriente promedio máxima segura por punto disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente. A 25°C, puede usar hasta 13 mA de corriente promedio. A 85°C (la temperatura máxima de operación), la corriente permitida es 13 mA - [ (85-25) * 0.17 mA/°C ] = 13 mA - 10.2 mA = 2.8 mA. Esta reducción es crucial para una operación confiable en entornos de alta temperatura.

10. Caso de Uso Práctico

Caso: Diseño de un Indicador de Temperatura de un Dígito para un Horno Industrial.

Un ingeniero necesita mostrar la temperatura de consigna (0-9) en un horno que opera hasta 80°C ambiente dentro del panel de control. Selecciona el LTP-1457AKA por su visibilidad y rango de temperatura. Debido a la alta temperatura ambiente, debe reducir la corriente de excitación. Apuntar a un brillo más bajo es aceptable en este entorno controlado. Diseña un circuito multiplexado usando un microcontrolador, excitando las columnas a través de resistencias limitadoras de corriente y las filas mediante transistores NPN. El firmware escanea las filas a alta frecuencia (>100Hz). Calculan que la corriente promedio por punto estará por debajo del valor reducido de ~3mA a 80°C para garantizar la fiabilidad a largo plazo. La apariencia gris/blanca proporciona un buen contraste contra el panel oscuro del horno.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-1457AKA opera bajo el principio de una matriz LED multiplexada. Contiene 35 uniones LED individuales de AlInGaP dispuestas en una cuadrícula de 5 columnas y 7 filas. Cada LED está conectado entre una línea de columna (ánodo) y una línea de fila (cátodo). Para iluminar un patrón específico (como un número o letra), el controlador no alimenta todos los puntos simultáneamente. En su lugar, utiliza una técnica llamada multiplexación o escaneo. Activa una fila (cátodo) a la vez conectándola a tierra (nivel lógico bajo). Simultáneamente, aplica energía (nivel lógico alto) solo a las líneas de columna (ánodos) que necesitan estar encendidas para esa fila en particular. Este ciclo se repite rápidamente a través de las siete filas. Debido a la persistencia de la visión, el ojo humano percibe un carácter estable y completamente formado. Este método reduce drásticamente el número de pines de excitación requeridos (14 en lugar de 35) y reduce el consumo total de energía.

12. Tendencias Tecnológicas

Displays como el LTP-1457AKA representan una tecnología madura. Las tendencias actuales en displays indicadores y alfanuméricos se están moviendo hacia:

• Encapsulados de Dispositivo de Montaje Superficial (SMD):Huellas más pequeñas para un diseño de PCB de mayor densidad y montaje automatizado.
• Mayor Integración:Displays con controladores incorporados, memoria (para fuentes) e interfaces serie (I2C, SPI) que simplifican la tarea del microcontrolador anfitrión.
• Materiales LED Avanzados:Mientras que el AlInGaP es eficiente para rojo/naranja, materiales más nuevos como el InGaN permiten LEDs verdes, azules y blancos más brillantes y eficientes, lo que lleva a displays de matriz a todo color.
• Tecnologías Alternativas:Para displays más grandes y complejos, las tecnologías OLED (LED Orgánico) y micro-LED ofrecen contraste, ángulos de visión y flexibilidad superiores.

Sin embargo, los displays de un solo dígito de orificio pasante como este siguen siendo relevantes por su simplicidad, durabilidad, alta visibilidad de un solo carácter y rentabilidad en aplicaciones donde solo se necesita uno o unos pocos dígitos, especialmente en contextos industriales o de aficionados donde puede preferirse el montaje de orificio pasante.