Hoja de Datos del Display LED de Matriz de Puntos 5x7 LTP-2557KS - Altura de 2 Pulgadas - Amarillo AlInGaP - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-2557KS es un módulo de visualización alfanumérica de un solo dígito, diseñado para aplicaciones que requieren una salida de caracteres clara y legible. Su función principal es representar visualmente caracteres codificados en ASCII y EBCDIC a través de una cuadrícula de diodos emisores de luz (LEDs) direccionables individualmente.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este dispositivo ofrece varias ventajas clave para los diseñadores de sistemas. Su principal beneficio es elbajo consumo de energía, lo que lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por batería o conscientes del consumo energético. Lafiabilidad de estado sólidode la tecnología LED garantiza una larga vida operativa y resistencia a golpes y vibraciones en comparación con las pantallas basadas en filamentos. Elamplio ángulo de visióny laconstrucción en un solo planoproporcionan una visibilidad consistente desde varias posiciones. Esapilable horizontalmente, permitiendo la creación de pantallas de múltiples caracteres. Finalmente, al ser unpaquete sin plomo conforme con las directivas RoHS, es adecuado para la fabricación electrónica moderna teniendo en cuenta las regulaciones ambientales. El mercado objetivo incluye paneles de control industrial, instrumentación, equipos de prueba, terminales punto de venta y otros sistemas embebidos donde se necesita una visualización de caracteres duradera y de bajo consumo.

2. Análisis Profundo de las Especificaciones Técnicas

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

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

La pantalla utiliza material semiconductor deFosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP)para sus chips LED amarillos. Este sistema de material es conocido por su alta eficiencia y buena pureza de color en el espectro ámbar/amarillo/rojo. Lalongitud de onda de emisión pico típica (λp)es de 588 nm, con unalongitud de onda dominante (λd)de 587 nm, ubicándolo firmemente en la región amarilla. Elancho medio espectral (Δλ)es de 15 nm, lo que indica un ancho de banda espectral relativamente estrecho que contribuye a la pureza del color.

El parámetro clave de brillo es laIntensidad Luminosa Promedio (Iv). Bajo la condición de prueba especificada de una corriente pico de 32 mA y un ciclo de trabajo de 1/16, la intensidad varía desde un mínimo de 800 μcd hasta un máximo de 3600 μcd, con un valor típico proporcionado. La hoja de datos también especifica unaRelación de Coincidencia de Intensidad Luminosamáxima de 2:1 para puntos dentro de un área de luz similar, lo cual es una medida de la uniformidad de brillo a través de la matriz de la pantalla.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites y condiciones de operación del dispositivo. LasEspecificaciones Absolutas Máximasestablecen los límites para una operación segura:70 mW de disipación de potencia promedio por punto, 60 mA de corriente directa pico por punto, y unacorriente directa promedio por punto de 25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente 0.33 mA/°C a medida que aumenta la temperatura. El máximovoltaje inverso por punto es de 5 V.

Bajo condiciones típicas de operación, elvoltaje directo (Vf)para cualquier punto LED individual varía de 2.05V a 2.6V cuando se maneja a 20 mA. Lacorriente inversa (Ir)se especifica como un máximo de 100 μA cuando se aplican 5V en polarización inversa. El rango de temperatura de operación y almacenamiento es amplio, desde-35°C hasta +105°C.

2.3 Características Térmicas y Soldadura

La curva de reducción de la corriente directa promedio es un parámetro térmico crítico, que indica que la corriente continua máxima permitida disminuye a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C. Para el ensamblaje, la hoja de datos especifica las condiciones de soldadura: el dispositivo puede someterse a260°C durante 3 segundos, medido a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.59 mm) por debajo del plano de asiento del paquete. Esta es una guía estándar para el perfil de soldadura por reflujo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos estáncategorizados por intensidad luminosa. Esto implica un proceso de clasificación (binning) donde las unidades se clasifican y etiquetan en función de su salida de luz medida (Iv) bajo condiciones de prueba estándar. Los diseñadores pueden seleccionar categorías para garantizar un brillo consistente en múltiples pantallas dentro de un sistema o para cumplir con requisitos de brillo específicos para una aplicación. El rango de intensidad proporcionado (800-3600 μcd) define las posibles categorías disponibles.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

Si bien la hoja de datos hace referencia a curvas características típicas, las gráficas específicas no se detallan en el texto proporcionado. Típicamente, dichas curvas para un display LED incluirían:

• Curva de Corriente Directa (If) vs. Voltaje Directo (Vf):Muestra la relación exponencial, crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente.
• Curva de Intensidad Luminosa (Iv) vs. Corriente Directa (If):Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, hasta alcanzar la especificación máxima.
• Curva de Intensidad Luminosa (Iv) vs. Temperatura Ambiente (Ta):Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, importante para la gestión térmica.
• Curva de Distribución Espectral:Una gráfica que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando el pico en ~588 nm y el ancho medio de 15 nm.

Estas curvas son esenciales para predecir el rendimiento en condiciones no estándar y para un diseño de circuito robusto.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTP-2557KS es un paquete de orificio pasante (through-hole). Laaltura de la matriz es de 2 pulgadas (50.8 mm). El paquete tiene unacara grisy uncolor de punto blancopara un contraste óptimo cuando los LEDs están apagados. El dibujo detallado con dimensiones muestra un paquete de doble línea de 14 pines. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin se especifica como ±0.4 mm, lo cual es importante para el diseño de la ubicación de los orificios en la PCB.

6. Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo utiliza unaarquitectura de matriz 5x7 con selección X-Y. El diagrama del circuito interno y la tabla de conexión de pines revelan un diseño multiplexado. Los pines están asignados a filas de ánodo específicas (1-7) y columnas de cátodo específicas (1-5). Esta multiplexación reduce el número de pines de control necesarios de 35 (para control individual) a 12 (7 filas + 5 columnas), simplificando el circuito de interfaz. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Fila de Ánodo 5, Pin 2: Fila de Ánodo 7, Pin 3: Columna de Cátodo 2, Pin 4: Columna de Cátodo 3, Pin 5: Fila de Ánodo 4, Pin 6: Columna de Cátodo 5, Pin 7: Fila de Ánodo 6, Pin 8: Fila de Ánodo 3, Pin 9: Fila de Ánodo 1, Pin 10: Columna de Cátodo 4, Pin 11: Columna de Cátodo 3 (Nota: La Columna 3 aparece dos veces, probablemente un error tipográfico en la hoja de datos; una debería ser la Columna 1 u otra columna), Pin 12: Fila de Ánodo 4 (duplicado del Pin 5, probablemente un error tipográfico), Pin 13: Columna de Cátodo 1, Pin 14: Fila de Ánodo 2. La interpretación correcta de esta tabla es crucial para un diseño adecuado del layout de la PCB y del software de control.

7. Guía de Soldadura y Ensamblaje

De acuerdo con las Especificaciones Absolutas Máximas, la condición de soldadura recomendada es260°C durante 3 segundos, medido en un punto a 1.59 mm por debajo del cuerpo del paquete. Esto se alinea con los perfiles típicos de reflujo sin plomo. Se debe tener cuidado de no exceder esta temperatura o tiempo para evitar daños a los chips LED o al paquete de plástico. Durante el manejo, se deben observar las precauciones estándar ESD (Descarga Electroestática) para dispositivos semiconductores. El almacenamiento debe realizarse dentro del rango de temperatura especificado de -35°C a +105°C en un ambiente de baja humedad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Paneles de Control Industrial:Mostrar puntos de ajuste, códigos de estado o mensajes de error.
• Equipos de Prueba y Medición:Mostrar lecturas numéricas o identificadores de canal.
• Prototipado de Sistemas Embebidos:Como una salida simple para microcontroladores.
• Actualizaciones de Sistemas Heredados:Reemplazo de pantallas incandescentes o fluorescentes al vacío más antiguas.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Control (Driver):Requiere un circuito de control multiplexado (por ejemplo, utilizando arreglos de transistores o circuitos integrados dedicados para LEDs) capaz de suministrar/absorber las corrientes pico (hasta 60 mA por punto, pero típicamente manejadas a un valor más bajo para la multiplexación).
• Limitación de Corriente:Se necesitan resistencias externas para establecer la corriente directa para cada columna o fila, calculadas en función del voltaje de alimentación y el voltaje directo del LED.
• Tasa de Refresco:El esquema de multiplexación requiere una tasa de escaneo suficientemente alta (típicamente >100 Hz) para evitar parpadeo visible.
• Fuente de Alimentación:Debe poder manejar las demandas de corriente pico durante la multiplexación.
• Software:Requiere un mapa de fuentes de caracteres (5x7 píxeles) almacenado en memoria y una rutina para activar secuencialmente las filas y columnas correctas para formar caracteres.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las pantallas de matriz de puntos 5x7 contemporáneas que utilizan diferentes tecnologías, el LED amarillo AlInGaP ofrece ventajas distintivas. Frente a los antiguosLEDs rojos GaAsP, el AlInGaP proporciona una mayor eficiencia y una salida más brillante. En comparación con losLEDs estándar verdes o azules de GaN, el color amarillo ofrece una excelente visibilidad en diversas condiciones de iluminación ambiental y a menudo se elige para indicadores de precaución o estado. El paquete de orificio pasante lo diferencia de las alternativas de montaje superficial, haciéndolo adecuado para prototipos, proyectos de aficionados o aplicaciones donde se prefiere el ensamblaje de orificio pasante por su robustez mecánica.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Qué significa "ciclo de trabajo de 1/16" en la condición de prueba de intensidad luminosa?

R: Significa que cada punto LED se enciende solo durante 1/16 del tiempo total del ciclo de medición. Esto es representativo de un esquema de control multiplexado donde solo una fila está activa en cualquier momento en un sistema de 16 filas (o una división de tiempo de una matriz 5x7). La intensidad especificada es un valor "promedio" durante todo el ciclo.

P: ¿Puedo manejar esta pantalla con una corriente continua constante sin multiplexación?

R: Técnicamente sí, pero es altamente ineficiente y no es el uso previsto. Manejar los 35 puntos continuamente a 20 mA requeriría una corriente total de 700 mA, excediendo los límites prácticos y generando un calor significativo. La multiplexación es el método estándar y eficiente.

P: La tabla de conexión de pines tiene duplicados (Columna 3, Fila 4). ¿Es esto un error?

R: Muy probablemente, esto es un error tipográfico en esta versión de la hoja de datos. En una matriz 5x7 estándar, debería haber 7 pines de fila de ánodo únicos y 5 pines de columna de cátodo únicos, totalizando 12 pines de señal únicos más posiblemente pines de alimentación comunes. El diagrama físico de asignación de pines es la fuente autoritativa. Siempre verifique con el dibujo del paquete.

11. Ejemplo de Diseño y Caso de Uso

Caso: Visualización de un Solo Dígito Basada en Microcontrolador.Un diseñador utiliza un microcontrolador Arduino para mostrar números del 0 al 9. Las 7 filas de ánodo se conectan al microcontrolador a través de 7 resistencias limitadoras de corriente (una por fila). Las 5 columnas de cátodo se conectan a 5 transistores NPN (o un circuito integrado de arreglo de transistores como el ULN2003) cuyas bases son controladas por pines del microcontrolador. El software ejecuta un bucle que: 1) Establece un pin de fila de ánodo en ALTO (por ejemplo, Fila 1), 2) Establece los 5 pines de columna de cátodo correspondientes en BAJO/ALTO según los píxeles necesarios para esa fila del carácter deseado, 3) Espera un breve tiempo (por ejemplo, 2 ms), 4) Apaga la Fila 1, y 5) Pasa a la Fila 2, repitiendo el proceso. Esto escanea rápidamente a través de las 7 filas, creando una imagen persistente. La corriente para cada LED encendido está determinada por el voltaje de alimentación (por ejemplo, 5V), el Vf del LED (~2.3V) y el valor de la resistencia en serie: R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 Ohmios (usar 150 Ohmios estándar).

12. Principio de Funcionamiento

El LTP-2557KS opera bajo el principio de una matriz LED multiplexada. Los 35 puntos LED individuales están dispuestos en una cuadrícula de 7 filas horizontales (ánodos) y 5 columnas verticales (cátodos). Un LED en la intersección de una fila y una columna se encenderá solo cuando esa fila específica se establezca en un voltaje positivo (ánodo alto) y esa columna específica se conecte a tierra (cátodo bajo). Al activar secuencialmente una fila a la vez y configurar las columnas apropiadas para esa fila, y hacerlo lo suficientemente rápido (típicamente >60 Hz), el ojo humano percibe un carácter estable y completamente formado debido a la persistencia de la visión. Este método reduce drásticamente el número de líneas de control necesarias de 35 a 12.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien las pantallas LED discretas de matriz 5x7 de orificio pasante como el LTP-2557KS representan una tecnología madura, siguen siendo relevantes en nichos específicos que requieren alta fiabilidad, amplios ángulos de visión y simplicidad. La tendencia en la tecnología de visualización en general se ha movido hacia módulos integrados con controladores incorporados (por ejemplo, LCD basados en HD44780), pantallas gráficas de mayor densidad (OLED, TFT LCD) y dispositivos de montaje superficial para miniaturización. Sin embargo, la ventaja fundamental de los LEDs (su brillo, longevidad y robustez) garantiza su uso continuo en aplicaciones industriales, exteriores y de alta visibilidad donde otras tecnologías pueden fallar. El cambio a AlInGaP desde materiales más antiguos como GaAsP refleja la mejora continua en la eficiencia y el rendimiento de los LED incluso dentro de esta categoría de producto establecida.