Hoja de Datos del Display LED de Matriz de Puntos LTP-2157AKA - Altura 2.0 Pulgadas (50.8mm) - Color Naranja Super - Matriz 5x7 - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-2157AKA es un módulo de visualización LED de matriz de puntos 5x7 de un solo plano, diseñado para la presentación de caracteres alfanuméricos. Su función principal es mostrar caracteres de conjuntos de códigos estándar como USASCII y EBCDIC. La ventaja principal de este dispositivo radica en la utilización de tecnología semiconductora AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED, lo que proporciona la emisión Naranja Super. El display presenta una cara gris y puntos de color blanco, mejorando el contraste para una mayor legibilidad. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, garantizando uniformidad en el brillo entre unidades. Su construcción de estado sólido ofrece alta fiabilidad, y el bajo consumo de energía lo hace adecuado para diversas aplicaciones electrónicas.

1.1 Características Principales y Aplicaciones Objetivo

Las características clave que definen este producto incluyen una altura de carácter de matriz de 2.0 pulgadas (50.8 mm), que ofrece una buena visibilidad a distancia. Opera con un solo plano y proporciona un amplio ángulo de visión, haciendo que la información mostrada sea accesible desde varias posiciones. La matriz 5x7 con arquitectura de selección X-Y permite un control de multiplexado eficiente. Una característica significativa es su capacidad de apilamiento horizontal, permitiendo crear displays multi-carácter al alinear varias unidades una al lado de la otra. El dispositivo es directamente compatible con códigos de caracteres estándar. Estas características hacen del LTP-2157AKA ideal para aplicaciones como paneles de instrumentos industriales, terminales punto de venta (POS), displays de información básica, lecturas de equipos de prueba y otros sistemas embebidos que requieran una salida alfanumérica fiable y de baja a media complejidad.

2. Especificaciones Técnicas e Interpretación Objetiva

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de los parámetros eléctricos, ópticos y físicos del dispositivo, tal como se definen en la hoja de datos.

2.1 Límites Absolutos Máximos (Ratings)

Los Límites Absolutos Máximos definen los umbrales de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son condiciones para operación normal.

• Disipación de Potencia Promedio por Punto:33 mW. Esta es la potencia continua máxima que puede disipar de forma segura un solo punto LED.
• Corriente Directa de Pico por Punto:90 mA. Esta es la corriente instantánea máxima que un punto puede manejar, típicamente relevante para esquemas de manejo multiplexado.
• Corriente Directa Promedio por Punto:13 mA a 25°C, con reducción lineal de 0.17 mA/°C. Este es el parámetro clave para operación continua en DC. El factor de reducción es crucial para la gestión térmica; a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta, la corriente continua máxima permitida debe reducirse para evitar sobrecalentamiento.
• Voltaje Inverso por Punto:5 V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede dañar la unión del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para rangos de temperatura industrial.
• Temperatura de Soldadura:Máximo 260°C durante 3 segundos a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Esto define las restricciones del perfil de soldadura por reflujo.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos parámetros se miden bajo condiciones de prueba especificadas (típicamente Ta=25°C) y representan el rendimiento típico.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):2100 μcd (Mín), 4600 μcd (Típ) bajo una condición de prueba de I_p=32mA con un ciclo de trabajo de 1/16. Esto indica el brillo de cada punto LED cuando se maneja en una configuración multiplexada. El amplio rango sugiere un proceso de clasificación (binning) por intensidad.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):621 nm (Típ). Esta es la longitud de onda a la cual la potencia óptica de salida es máxima, definiendo el color "Naranja Super".
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):18 nm (Típ). Mide la pureza espectral; un valor más pequeño indica una luz más monocromática.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):615 nm (Típ). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, estrechamente relacionada con el punto de color.
• Voltaje Directo (V_F) Cualquier Punto:2.05V (Mín), 2.6V (Típ) a I_F=20mA; 2.3V (Mín), 2.8V (Típ) a I_F=80mA. Esto es crítico para el diseño del circuito de manejo, especificando la caída de voltaje a través de un LED cuando está encendido.
• Corriente Inversa (I_R) Cualquier Punto:100 μA (Máx) a V_R=5V. Esta es la corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (Típ). Esto especifica la relación máxima permitida entre los puntos más brillantes y más tenues en la matriz, asegurando una apariencia uniforme.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto implica un proceso de clasificación o selección post-fabricación. Aunque no se listan códigos de clasificación específicos, la categorización típica para este tipo de displays implica agrupar unidades basándose en la intensidad luminosa medida bajo condiciones de prueba estándar. Esto asegura que cuando se usan múltiples displays juntos, la variación de brillo entre ellos se minimiza, proporcionando una salida visual consistente. Los diseñadores deben verificar las categorías de intensidad disponibles con el proveedor para aplicaciones críticas que requieran brillo emparejado.

4. 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 incluyen:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I_F-V_F):Muestra la relación exponencial, crucial para determinar el voltaje de manejo requerido para una corriente dada.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I_V-I_F):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, usualmente en una relación casi lineal dentro del rango de operación.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo cual es vital para el diseño térmico.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico en ~621nm y el ancho espectral.

Estas curvas permiten a los diseñadores predecir el rendimiento bajo condiciones no estándar y optimizar su circuito de manejo.

5. Información Mecánica y del Paquete

Las dimensiones del paquete del dispositivo se proporcionan en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm. El dibujo específico se referencia pero no se detalla en el texto. Los aspectos mecánicos clave incluyen la huella general, la altura y el espaciado de los 14 pines. La disposición de pines está diseñada para montaje de orificio pasante en una placa de circuito impreso (PCB). La cara gris y el color blanco de los puntos son parte del diseño del paquete para mejorar el contraste.

5.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

El display tiene 14 pines. El diagrama del circuito interno muestra una configuración de matriz donde los ánodos de los LEDs están conectados por filas y los cátodos por columnas (o viceversa, según la tabla de pinout). Esta es una arquitectura de matriz de ánodo común o cátodo común que minimiza el número de pines de control requeridos (5 filas + 7 columnas = 12 líneas de control en lugar de 5*7=35). La tabla de pinout especifica la función de cada pin:

• Los pines se conectan a la Fila de Ánodo 1-7 y a la Columna de Cátodo 1-5.
• Notas Importantes:Los pines 4 y 11 están conectados internamente. Los pines 5 y 12 están conectados internamente. Este puente interno debe considerarse durante el diseño del PCB y del circuito de manejo para evitar cortocircuitos.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

La directriz principal proporcionada es para el proceso 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. Esta es una restricción estándar del perfil de reflujo. Para soldadura por ola, se deben seguir las prácticas estándar para componentes de orificio pasante. Se deben observar las precauciones generales de manejo para dispositivos sensibles a estática (ESD), aunque no se indique explícitamente para este producto LED. El almacenamiento debe estar dentro del rango de temperatura especificado de -35°C a +85°C en un ambiente seco.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Circuitos de Aplicación Típicos

El LTP-2157AKA requiere un circuito de manejo externo. Debido a su estructura de matriz, el multiplexado es el método de manejo estándar. Esto implica activar secuencialmente una fila (o columna) a la vez mientras se proporcionan las señales de datos apropiadas a las columnas (o filas). Típicamente se utiliza un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un CI dedicado para manejo de displays LED (como el MAX7219 o similar). El controlador debe suministrar la corriente correcta, respetando los ratings de corriente pico y promedio. Las resistencias limitadoras de corriente son obligatorias para cada línea de columna o fila para establecer la corriente directa (I_F). El valor se calcula usando la fórmula: R = (V_suministro- V_F- V_{sat_driver}) / I_F.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Frecuencia de Multiplexado:Debe ser lo suficientemente alta para evitar parpadeo visible (típicamente >60 Hz).
• Cálculo de Corriente:Usar el rating de corriente promedio (13mA máx. a 25°C) para cálculos en DC. En modo multiplexado con N filas, la corriente pico por punto puede ser hasta N * I_prom, pero no debe exceder el rating de pico de 90mA.
• Gestión Térmica:Si se opera a altas temperaturas ambientales, la corriente directa debe reducirse según el factor de 0.17 mA/°C.
• Fuente de Voltaje:Debe tener en cuenta el V_Fmás alto bajo condiciones de operación y cualquier caída en el circuito de manejo.
• Diseño del PCB:Asegurar el mapeo correcto de pines según la tabla de conexión. Notar los pines conectados internamente (4-11 y 5-12) para evitar errores de diseño.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

Comparado con tecnologías más antiguas como LEDs estándar de GaAsP o GaP, la tecnología AlInGaP en el LTP-2157AKA ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor, resultando en una salida más brillante para la misma corriente, y mejor pureza de color. Comparado con displays simples de 7 segmentos, el formato de matriz de puntos 5x7 proporciona verdadera capacidad alfanumérica, permitiendo mostrar letras, números y símbolos simples. La altura de 2.0 pulgadas es mayor que la de muchos displays de caracteres comunes, ofreciendo una visibilidad superior. La capacidad de apilamiento horizontal es un diferenciador clave frente a displays con módulos multi-carácter fijos, proporcionando flexibilidad de diseño.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Puedo manejar este display con una corriente DC constante en todos los puntos simultáneamente?
R: Teóricamente posible pero poco práctico. Requeriría 35 canales independientes limitados en corriente. El multiplexado es el método estándar y eficiente.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre la Longitud de Onda de Emisión de Pico y la Longitud de Onda Dominante?
R: La longitud de onda de pico es donde se emite la mayor potencia óptica. La longitud de onda dominante es la equivalente de una sola longitud de onda percibida por el ojo humano. A menudo están cerca pero no son idénticas, especialmente para espectros más amplios.

P3: ¿Cómo interpreto el ciclo de trabajo de 1/16 en la condición de prueba de intensidad luminosa?
R: La intensidad se mide cuando el LED es pulsado con una corriente de 32mA en una forma de onda con un ciclo de trabajo de 1/16. Esto simula un esquema de manejo multiplexado donde cada fila está activa durante 1/16 del tiempo total del ciclo. El valor de intensidad reportado es el promedio en el tiempo.

P4: ¿Por qué los pines 4 & 11 y 5 & 12 están conectados internamente?
R: Esto probablemente se debe al diseño interno de la matriz para simplificar el bonding del chip o el enrutamiento del sustrato. Eléctricamente, significa que estos pares de pines están en cortocircuito entre sí. En tu circuito, debes conectarlos al mismo nodo.

10. Ejemplo Práctico de Caso de Uso

Escenario: Diseñando una lectura de temperatura simple de 4 dígitos para un horno industrial.
El sistema utiliza un microcontrolador con un sensor de temperatura. Cuatro displays LTP-2157AKA se apilan horizontalmente. El firmware del microcontrolador contiene un mapa de fuente para los dígitos 0-9, el símbolo de grados y 'C'. Usando una rutina de multiplexado, recorre los cuatro displays (actuando como cuatro conjuntos de filas/columnas), calculando los datos de columna apropiados para cada fila basándose en el dígito actual a mostrar. Se colocan resistencias limitadoras de corriente en las líneas de columna. La frecuencia de refresco se establece en 100 Hz para eliminar el parpadeo. El alto brillo y el amplio ángulo de visión aseguran que la temperatura sea legible desde varias posiciones en el piso de la fábrica. La clasificación de temperatura industrial del display asegura una operación confiable en el ambiente caliente cerca del horno.

11. Introducción al Principio de Operación

El LTP-2157AKA se basa en la electroluminiscencia de semiconductores. La estructura del chip AlInGaP forma una unión p-n. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral de la unión, los electrones y huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación de AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda naranja de la luz emitida (~621 nm). La matriz 5x7 se forma por dados LED direccionables individualmente colocados en las intersecciones de los conductores de fila y columna en un sustrato. Al aplicar voltaje selectivamente a una fila y columna específicas, solo el LED en esa intersección se polariza directamente y se enciende.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

La tecnología AlInGaP representa un avance significativo en la eficiencia de LEDs visibles para colores rojo, naranja y amarillo. Ha reemplazado en gran medida a tecnologías más antiguas como GaAsP. Las tendencias actuales en tecnología de displays se mueven hacia matrices de mayor densidad (ej., 8x8, 16x16) y matrices RGB a todo color. Sin embargo, los displays de matriz de puntos de un solo color y baja resolución como el 5x7 siguen siendo altamente relevantes para aplicaciones sensibles al costo y críticas en fiabilidad donde la información alfanumérica simple es suficiente. Sus ventajas incluyen simplicidad, robustez, bajo consumo de energía y excelente longevidad. El principio de direccionamiento matricial sigue siendo fundamental para tecnologías de displays más grandes y complejas, incluyendo displays OLED y microLED.