Hoja de Datos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-2057AKA - Altura 2.0 Pulgadas (50.8mm) - Super Naranja (621nm) - 33mW por Punto - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-2057AKA es un módulo de visualización alfanumérico de un solo dígito, construido mediante una configuración de matriz de puntos de 5x7. Su función principal es representar visualmente caracteres y símbolos, comúnmente utilizado para indicadores de estado, lecturas simples y paneles de información en diversos dispositivos electrónicos. La ventaja principal de este dispositivo radica en la utilización de tecnología LED de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los elementos emisores de luz, específicamente en color "Super Naranja". Este sistema de materiales ofrece beneficios en términos de eficiencia y estabilidad del color en comparación con tecnologías más antiguas. El display presenta una cara gris con puntos de color blanco, proporcionando un fondo de alto contraste para la luz emitida, lo que mejora la legibilidad. El dispositivo está diseñado para aplicaciones que requieren una visualización de caracteres de tamaño mediano, confiable y de bajo consumo.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

2.1 Características Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función del display. El parámetro clave, la Intensidad Luminosa Promedio (Iv), se especifica con un mínimo de 2100 μcd, un valor típico de 4600 μcd y sin límite máximo bajo la condición de prueba de una corriente directa pulsada (Ip) de 32mA con un ciclo de trabajo de 1/16. Este método de excitación pulsada es estándar para displays multiplexados para lograr un brillo percibido mientras se gestiona la potencia y el calor. El color se define por su Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) de 621 nanómetros (nm), ubicándolo en la región naranja-roja del espectro. El Ancho Medio Espectral (Δλ) es de 18 nm, lo que indica la pureza espectral o la estrechez de la banda de luz emitida. La Longitud de Onda Dominante (λd) es de 615 nm, que es la longitud de onda percibida por el ojo humano y puede diferir ligeramente de la longitud de onda pico. Se especifica una Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa de 2:1, lo que significa que la variación de brillo entre los segmentos más brillantes y más tenues 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 operación para el display. Los Valores Absolutos Máximos establecen los límites para una operación segura: una Disipación de Potencia Promedio de 33 milivatios (mW) por punto, una Corriente Directa Pico de 90mA por punto y una Corriente Directa Promedio por punto que se reduce linealmente desde 13mA a 25°C en 0.17mA/°C. Esta reducción es crucial para la gestión térmica a temperaturas ambientales elevadas. El Voltaje Inverso máximo por punto es de 5 Voltios (V). El Voltaje Directo (Vf) para cualquier punto LED individual es típicamente de 2.6V a 20mA, con un máximo de 2.8V a una corriente de prueba más alta de 80mA. La Corriente Inversa (Ir) es un máximo de 100 microamperios (μA) con el sesgo inverso completo de 5V.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un Rango de Temperatura de Operación de -35°C a +85°C y un Rango de Temperatura de Almacenamiento idéntico. Este amplio rango lo hace adecuado para entornos industriales y automotrices sujetos a temperaturas extremas. Un parámetro crítico de montaje es la temperatura máxima de soldadura de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente. Esta directriz es esencial para prevenir daños térmicos durante el proceso de soldadura por reflujo.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

El display tiene una altura de matriz declarada de 2.0 pulgadas (50.8 mm). El dibujo de dimensiones del paquete proporcionado (referenciado en la hoja de datos) detallaría el contorno físico exacto, las ubicaciones de los pines y el tamaño general. Las tolerancias para estas dimensiones son típicamente de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. El dispositivo utiliza una interfaz de conexión de pines estándar para su integración en una placa de circuito.

4. Conexión de Pines y Circuito Interno

El LTP-2057AKA tiene una interfaz de 14 pines. La asignación de pines está específicamente dispuesta para el direccionamiento X-Y (matriz): los pines se designan como Ánodo para las Columnas o Cátodo para las Filas. Por ejemplo, el Pin 1 es el Cátodo para la Fila 5, el Pin 3 es el Ánodo para la Columna 2, y así sucesivamente. Esta disposición permite que un microcontrolador ilumine selectivamente cualquier punto individual en la cuadrícula de 5x7 activando las líneas de columna (ánodo) y fila (cátodo) correspondientes. El diagrama del circuito interno (referenciado en la hoja de datos) representaría visualmente esta estructura de matriz, mostrando los 35 LEDs individuales (5 columnas x 7 filas) con sus ánodos conectados en grupos de columnas y sus cátodos conectados en grupos de filas.

5. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a una sección para Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Estos gráficos son de gran valor para los ingenieros de diseño. Normalmente incluirían gráficos como Corriente Directa vs. Voltaje Directo (curva I-V) para un solo elemento LED, mostrando la relación no lineal y el voltaje de encendido. Las curvas de Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa ilustrarían cómo aumenta la salida de luz con la corriente, mostrando potencialmente efectos de saturación. También podría haber curvas que muestren la variación de la Intensidad Luminosa o del Voltaje Directo con la Temperatura Ambiental, lo cual es crítico para diseñar circuitos estables en el rango de temperatura especificado. Analizar estas curvas permite optimizar la corriente de excitación para el brillo deseado y comprender los efectos térmicos en el rendimiento.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

Como se menciona en los Valores Absolutos Máximos, la principal restricción de montaje es el perfil de temperatura de soldadura. El dispositivo puede soportar una temperatura pico de 260°C durante hasta 3 segundos durante la soldadura por reflujo. Es crítico asegurar que la temperatura medida en las patillas del encapsulado no exceda este límite para prevenir daños a las conexiones internas por alambre, los chips LED o el encapsulado plástico. Los perfiles de reflujo estándar de la industria para soldadura sin plomo (que alcanzan un pico alrededor de 240-250°C) son generalmente compatibles, pero el perfil debe verificarse. La soldadura manual con un cautín debe realizarse rápidamente y con un control cuidadoso de la temperatura para localizar el calor. Siempre se deben seguir los procedimientos adecuados de manejo ESD (Descarga Electroestática) con componentes LED.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display de matriz de puntos 5x7 es ideal para aplicaciones que requieren un solo carácter alfanumérico claro. Los usos comunes incluyen: medidores de panel para lecturas de voltaje, corriente o temperatura; displays de estado en equipos industriales (mostrando códigos de error o indicadores de modo); electrodomésticos como hornos microondas o lavadoras; e instrumentación de prueba/medición. Su compatibilidad con los códigos de caracteres estándar ASCII y EBCDIC simplifica la programación con microcontroladores.

7.2 Consideraciones de Diseño

Circuitería de Excitación:El display requiere electrónica de excitación multiplexada. Es necesario un microcontrolador con suficientes pines de E/S o acoplado con circuitos integrados excitadores externos (como registros de desplazamiento o chips excitadores de LED dedicados) para escanear secuencialmente las filas y columnas. La condición de prueba de la hoja de datos de un ciclo de trabajo de 1/16 a una corriente de pulso de 32mA proporciona un punto de partida para calcular las resistencias limitadoras de corriente requeridas. La corriente promedio por LED será mucho menor (por ejemplo, 32mA / 16 = 2mA promedio si solo un punto está encendido, pero esto escala con el número de puntos encendidos simultáneamente en una fila).
Fuente de Alimentación:El voltaje directo de ~2.6V significa que el voltaje de excitación debe ser mayor que este, típicamente se utilizan sistemas de 3.3V o 5V. La fuente de alimentación debe poder manejar las demandas de corriente pico durante la multiplexación.
Ángulo de Visión:La hoja de datos menciona un "ángulo de visión amplio", que es una característica del chip LED y el diseño de lente difusor. Para una colocación óptima, considere la dirección de visión principal del usuario final.
Apilamiento:La característica de ser "apilable horizontalmente" significa que se pueden colocar múltiples unidades una al lado de la otra para formar displays de múltiples caracteres. Es necesario diseñar la alineación mecánica y la interconexión eléctrica entre módulos.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave para el LTP-2057AKA es su uso de tecnología LED AlInGaP para el color naranja. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs rojos/naranjas estándar de GaAsP (Fosfuro de Arsénico de Galio), el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor (más salida de luz por unidad de potencia eléctrica) y un mejor mantenimiento del rendimiento a temperaturas elevadas. La longitud de onda "Super Naranja" de 621nm proporciona un color vibrante y altamente visible. La cara gris con puntos blancos ofrece una apariencia profesional y de alto contraste cuando no está energizado, lo que puede ser una ventaja de diseño sobre los displays completamente negros o rojos. La altura de carácter de 2.0 pulgadas es un tamaño específico que puede elegirse sobre displays más pequeños (por ejemplo, de 0.8 pulgadas) o más grandes según los requisitos de distancia de visualización.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia limitadora de corriente para este display?
R: Debes diseñar para la corriente pulsada (pico), no para la promedio. Usando la condición de prueba como referencia (32mA a Vf típ. 2.6V), y asumiendo una fuente de excitación de 5V: R = (V_fuente - Vf) / I_pico = (5V - 2.6V) / 0.032A = 75 Ohmios. Usa el Vf máximo (2.8V) para un cálculo más seguro y tenue: R = (5V - 2.8V) / 0.032A = ~68 Ohmios. Una resistencia estándar de 68 o 75 Ohmios sería adecuada. La potencia nominal de la resistencia debe calcularse en función de la corriente promedio, no de la pico.

P: ¿Qué significa un ciclo de trabajo de 1/16 para excitar este display?
R: En una matriz multiplexada 5x7, un método de escaneo común es activar una fila (cátodo) a la vez mientras se suministran datos a las 5 columnas (ánodos) para esa fila. Con 7 filas, si cada fila se activa secuencial e igualmente, el ciclo de trabajo para cualquier LED individual es 1/7. El ciclo de trabajo de 1/16 de la hoja de datos sugiere un esquema de multiplexación diferente o más conservador, posiblemente involucrando períodos de borrado. El circuito excitador debe pulsar el LED a la corriente pico especificada (por ejemplo, 32mA) durante su segmento de tiempo asignado para lograr la intensidad luminosa promedio nominal.

P: ¿Puedo excitar este display con una corriente continua constante en lugar de multiplexar?
R: Técnicamente sí, pero es altamente ineficiente y no recomendado. Excitar los 35 puntos simultáneamente incluso a una corriente baja como 5mA requeriría una corriente total de 175mA y generaría un calor significativo, probablemente excediendo los límites de disipación de potencia del encapsulado. La multiplexación es el método de operación estándar y previsto.

10. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar una lectura de temperatura simple que muestre un valor de 0 a 99 grados Celsius. Esto requeriría dos displays LTP-2057AKA apilados horizontalmente. Un microcontrolador (por ejemplo, un ATmega328P) se conectaría a los 14 pines de cada display (28 pines de E/S en total). Para ahorrar E/S, las líneas de columna (ánodo) de ambos displays podrían conectarse en paralelo (5 líneas compartidas), y las líneas de fila (cátodo) se controlarían por separado para cada display (7+7=14 líneas). Esto usa 19 pines de E/S. Alternativamente, se podrían usar registros de desplazamiento externos de 8 bits para reducir drásticamente el requisito de E/S del microcontrolador. El software contendría un mapa de fuentes, traduciendo los dígitos 0-9 al patrón correspondiente de puntos encendidos para la cuadrícula 5x7. Luego escanearía las 7 filas, para cada display, enviando los datos de columna apropiados para las filas de los caracteres a mostrar. El escaneo debe ser lo suficientemente rápido (típicamente >60Hz) para evitar parpadeo visible.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-2057AKA opera bajo el principio de una matriz pasiva de LEDs. Contiene 35 uniones LED semiconductoras de AlInGaP independientes dispuestas en una cuadrícula de 5 columnas y 7 filas. Cada LED se forma en la intersección de una línea de ánodo de columna y una línea de cátodo de fila. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el voltaje de encendido del diodo (~2.6V) entre una columna específica (positiva) y una fila específica (negativa), la corriente fluye a través de ese único LED, haciendo que emita fotones—luz—a una longitud de onda de aproximadamente 621 nm (naranja). Al secuenciar rápidamente qué fila se pone a tierra (cátodo activado) y a qué columnas se les suministra corriente (ánodo activado), se pueden iluminar diferentes patrones de puntos, formando caracteres o símbolos. La persistencia de la visión del ojo humano combina estos destellos rápidos en una imagen estable.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Displays como el LTP-2057AKA representan un segmento maduro y confiable de la optoelectrónica. Si bien tecnologías más nuevas como los LED orgánicos (OLED) o las pantallas LCD de alta resolución dominan las visualizaciones gráficas complejas, los módulos simples de matriz de puntos LED siguen siendo muy relevantes para aplicaciones que requieren robustez, larga vida útil, operación en un amplio rango de temperaturas, alto brillo y bajo costo por carácter. La tendencia dentro de este segmento es hacia materiales LED de mayor eficiencia (como el AlInGaP utilizado aquí, y el InGaN para azul/verde/blanco), que permiten un menor consumo de energía o un mayor brillo. También hay una tendencia hacia soluciones integradas donde la electrónica de excitación se incorpora al propio módulo de visualización, simplificando el diseño del sistema para el ingeniero final. Sin embargo, la arquitectura básica de matriz pasiva, debido a su simplicidad y bajo costo, continúa siendo un pilar para displays numéricos y alfanuméricos de uno y varios caracteres en contextos industriales, automotrices y de consumo.