Hoja de Datos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-7357JD - Altura 0.678 Pulgadas (17.22mm) - Rojo AlInGaP - Matriz 5x7 - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-7357JD es un módulo de visualización LED de matriz de puntos 5x7 de un solo plano, diseñado para la presentación de caracteres y símbolos. Su función principal es proporcionar una visualización alfanumérica clara y legible en diversos dispositivos electrónicos. La ventaja principal de este dispositivo radica en la utilización de chips LED rojos de alta eficiencia y ultrabrillantes de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), que ofrecen una intensidad luminosa y una fiabilidad superiores en comparación con las tecnologías LED más antiguas. El display presenta una cara gris con puntos blancos, lo que mejora el contraste para una mejor legibilidad. Está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo la selección en función de los requisitos de brillo. El mercado objetivo incluye paneles de control industrial, instrumentación, terminales punto de venta (TPV), sistemas embebidos y cualquier aplicación que requiera una interfaz de visualización de caracteres compacta y fiable.

1.1 Características Clave y Ventajas Principales

El dispositivo incorpora varias características de diseño que contribuyen a su rendimiento y versatilidad. La altura de matriz de 0.678 pulgadas (17.22 mm) proporciona un tamaño de carácter adecuado para una visualización a media distancia. Su bajo requerimiento de potencia lo hace adecuado para aplicaciones alimentadas por baterías o conscientes del consumo energético. La construcción de un solo plano con un amplio ángulo de visión garantiza la visibilidad desde diversas posiciones. La fiabilidad de estado sólido de la tecnología LED garantiza una larga vida operativa sin partes móviles. La matriz 5x7 con arquitectura de selección X-Y permite un control de multiplexado eficiente. La compatibilidad con los códigos de caracteres estándar USASCII y EBCDIC simplifica la integración con microcontroladores y procesadores. Finalmente, el diseño horizontal apilable permite la creación de displays multicarácter al alinear varias unidades una al lado de la otra.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

El rendimiento del LTP-7357JD está definido por un conjunto de parámetros eléctricos, ópticos y térmicos que los diseñadores deben considerar para una implementación correcta.

2.1 Especificaciones Absolutas Máximas

Estas especificaciones definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar el dispositivo continuamente en o cerca de estos límites. Las especificaciones máximas clave incluyen una disipación de potencia promedio por punto de 33 mW, una corriente directa de pico por punto de 90 mA y una corriente directa promedio por punto de 13 mA a 25°C. Esta corriente promedio se reduce linealmente a 0.17 mA/°C a medida que la temperatura ambiente aumenta por encima de los 25°C. La tensión inversa máxima por segmento es de 5 V. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -35°C a +85°C y un rango de temperatura de almacenamiento de -35°C a +85°C. La temperatura máxima de soldadura es de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6 mm por debajo del plano de asiento.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de operación típicos medidos a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. La intensidad luminosa promedio (Iv) varía desde un mínimo de 500 μcd hasta un máximo de 1200 μcd, con un valor típico proporcionado, cuando se excita con una corriente de pico (Ip) de 32 mA y un ciclo de trabajo de 1/16. Este esquema de multiplexado es común para reducir el consumo de energía y la complejidad del controlador. La longitud de onda de emisión de pico (λp) es típicamente de 656 nm, dentro del espectro rojo. El ancho medio de línea espectral (Δλ) es de 22 nm, indicando la pureza espectral de la luz emitida. La longitud de onda dominante (λd) es de 640 nm. La tensión directa (Vf) para cualquier punto varía de 2.1 V (mín.) a 2.6 V (máx.) a una corriente directa (If) de 20 mA. La corriente inversa (Ir) para cualquier punto es un máximo de 100 μA a una tensión inversa (Vr) de 5 V. La relación de coincidencia de intensidad luminosa (Iv-m) entre puntos es de 1.8:1 como máximo, asegurando un brillo relativamente uniforme en todo el display. Es importante señalar que la intensidad luminosa se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el LTP-7357JD está categorizado por intensidad luminosa. Esto implica un proceso de clasificación o selección basado en la salida de luz medida.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Aunque los códigos de clasificación específicos no se enumeran en el extracto proporcionado, la especificación de un rango (500-1200 μcd) sugiere que los dispositivos se prueban y agrupan según su intensidad medida real cuando se excitan bajo condiciones de prueba estándar (Ip=32mA, Ciclo de trabajo 1/16). Esto permite a los diseñadores seleccionar componentes que cumplan con un requisito mínimo de brillo para su aplicación, lo que puede afectar el costo y la disponibilidad. La consistencia dentro de una clasificación garantiza una apariencia uniforme en un display de múltiples unidades.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos incluye una sección para curvas típicas de características eléctricas y ópticas. Estos gráficos son cruciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar.

4.1 Información Implícita de las Curvas

Aunque las curvas específicas no se detallan en el texto, los gráficos típicos para tales dispositivos incluirían la Corriente Directa vs. Tensión Directa (curva I-V), que muestra la relación no lineal y ayuda en el diseño del circuito limitador de corriente. Las curvas de Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa demuestran cómo la salida de luz aumenta con la corriente, a menudo de manera sub-lineal a corrientes más altas debido a efectos de calentamiento. Las curvas de Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente muestran la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo cual es crítico para entornos de alta temperatura. Los gráficos de distribución espectral ilustrarían la concentración de la luz emitida alrededor de las longitudes de onda de pico y dominante.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

La construcción física del display determina su compatibilidad de montaje y robustez general.

5.1 Dimensiones del Paquete y Tolerancias

Las dimensiones del paquete del dispositivo se proporcionan en un dibujo detallado (referenciado pero no mostrado en el texto). Todas las dimensiones se especifican en milímetros. La tolerancia general para estas dimensiones es de ±0.25 mm (equivalente a ±0.01 pulgadas) a menos que una nota de característica específica indique lo contrario. Los diseñadores deben consultar este dibujo para obtener los patrones de orificios precisos, la altura total y el espaciado de las patillas para crear huellas de PCB precisas.

5.2 Conexión de Patillas y Polaridad

El LTP-7357JD tiene una configuración de 12 patillas. La asignación de patillas es la siguiente: Patilla 1: Cátodo Columna 1, Patilla 2: Ánodo Fila 3, Patilla 3: Cátodo Columna 2, Patilla 4: Ánodo Fila 5, Patilla 5: Ánodo Fila 6, Patilla 6: Ánodo Fila 7, Patilla 7: Cátodo Columna 4, Patilla 8: Cátodo Columna 5, Patilla 9: Ánodo Fila 4, Patilla 10: Cátodo Columna 3, Patilla 11: Ánodo Fila 2, Patilla 12: Ánodo Fila 1. Esta disposición facilita el esquema de multiplexado X-Y (fila-columna). La identificación correcta de las patillas de ánodo y cátodo es crítica para evitar polarización inversa y garantizar un funcionamiento adecuado.

5.3 Diagrama de Circuito Interno

El diagrama de circuito interno (referenciado) revela la organización matricial de los 35 LEDs (5 columnas x 7 filas). El ánodo de cada LED está conectado a una línea de fila, y su cátodo está conectado a una línea de columna. Para iluminar un punto específico, su línea de fila correspondiente debe ser activada en alto (ánodo positivo) mientras su línea de columna se activa en bajo (cátodo a tierra), con una limitación de corriente apropiada. Esta arquitectura de cátodo común por columna es estándar para displays multiplexados.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo adecuado durante el montaje es esencial para mantener la integridad y el rendimiento del dispositivo.

6.1 Parámetros del Proceso de Soldadura

La especificación absoluta máxima define el límite de temperatura de soldadura: 260°C máximo durante un máximo de 3 segundos, medido a 1.6 mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento. Esta directriz está destinada a procesos de soldadura por ola o de reflujo. Para soldadura por reflujo, todo el perfil de temperatura (precalentamiento, estabilización, pico de reflujo, enfriamiento) debe controlarse para garantizar que el paquete y las uniones internas de alambre no estén sujetas a choque térmico o a un tiempo excesivo por encima del punto líquido.

6.2 Precauciones de Manejo y Almacenamiento

Aunque no se detalla explícitamente, se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) al manipular el display LED, ya que las uniones semiconductoras pueden ser sensibles. El almacenamiento debe realizarse dentro del rango de temperatura especificado de -35°C a +85°C en un ambiente de baja humedad para prevenir la absorción de humedad y el potencial efecto "popcorn" durante la soldadura.

7. Sugerencias de Aplicación

El LTP-7357JD es adecuado para una variedad de aplicaciones de visualización embebida.

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Los usos comunes incluyen displays de estado en equipos industriales (por ejemplo, lecturas de temperatura, códigos de error), lecturas de caracteres en dispositivos médicos, mensajes simples en electrodomésticos de consumo y como parte de displays segmentados más grandes en quioscos minoristas o de información. Su compatibilidad con códigos de caracteres estándar lo hace ideal para mostrar mensajes de texto desde un microcontrolador.

7.2 Consideraciones de Diseño e Implementación del Circuito

Los diseñadores deben implementar un circuito controlador de multiplexado. Esto típicamente implica un microcontrolador con suficientes pines de E/S o circuitos integrados controladores de LED dedicados capaces de sumidero para las columnas y fuente de corriente para las filas. Las resistencias limitadoras de corriente son obligatorias para cada línea de columna o fila (dependiendo de la topología del controlador) para establecer la corriente directa por segmento LED. El ciclo de trabajo de 1/16 mencionado en la condición de prueba sugiere un multiplexado binario de 4 bits (2^4=16 estados), que es un enfoque común para una matriz 5x7, a menudo escaneando 4 filas a la vez o usando una combinación de escaneo de filas y columnas. La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible. La disipación de calor debe considerarse si se opera cerca de las especificaciones máximas, especialmente en altas temperaturas ambientales.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El LTP-7357JD ofrece ventajas específicas dentro de su categoría de producto.

8.1 Diferenciadores Clave

El diferenciador principal es el uso de la tecnología LED AlInGaP. En comparación con los LEDs más antiguos de GaAsP o GaP, el AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor, lo que resulta en displays más brillantes con la misma corriente o un brillo similar con menor potencia. La combinación de cara gris/punto blanco ofrece una apariencia profesional y alto contraste. El amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones donde el usuario puede no estar directamente frente al display. La categorización por intensidad luminosa proporciona un nivel de control de calidad y flexibilidad de selección que no siempre está presente en displays básicos.

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

Aquí hay respuestas a preguntas comunes de diseño derivadas de la hoja de datos.

P: ¿Cuál es el propósito del ciclo de trabajo de 1/16 en la condición de prueba de intensidad luminosa?

R: Simula un esquema de excitación multiplexado donde cada LED solo se alimenta durante 1/16 del tiempo total de escaneo. La intensidad luminosa especificada es el valor promedio percibido por el ojo bajo esta condición. Debes usar multiplexado o un ciclo de trabajo similar para lograr este brillo sin exceder las especificaciones de corriente promedio.

P: ¿Puedo excitar los LEDs con una corriente continua CC en lugar de multiplexado?

R: Técnicamente sí, pero debes asegurarte de que la corriente directa continua por punto no exceda la especificación promedio de 13 mA a 25°C (y debe reducirse para temperaturas más altas). Esto requeriría 35 canales independientes limitados en corriente, lo cual es ineficiente. El multiplexado es el caso de uso previsto y más eficiente.

P: La tensión directa es de 2.1-2.6V. ¿Qué tensión de alimentación necesito?

R: La tensión de alimentación debe ser mayor que la tensión directa máxima más la caída de tensión en tu resistencia limitadora de corriente y el circuito controlador. Una tensión de alimentación común para tales displays es de 5V, lo que proporciona un amplio margen.

P: ¿Qué significa "relación de coincidencia de intensidad luminosa de 1.8:1"?

R: Significa que el punto más brillante de la matriz no será más de 1.8 veces más brillante que el punto más tenue bajo condiciones de excitación idénticas. Esto asegura una uniformidad razonable en todo el carácter mostrado.

10. Estudio de Caso de Implementación Práctica

Considera diseñar un display de un solo carácter simple para un termostato basado en microcontrolador. El objetivo es mostrar la temperatura configurada de 0 a 9.

Pasos de Diseño:1. El microcontrolador (por ejemplo, un ATmega328P) se programa con datos de fuente para los dígitos 0-9 en formato de mapa de bits 5x7. 2. Cinco pines de E/S se configuran como controladores de columna (conectados a cátodos, capaces de sumidero de corriente). Siete pines de E/S se configuran como controladores de fila (conectados a ánodos, capaces de fuente de corriente). 3. Se colocan resistencias limitadoras de corriente en las líneas de columna. El valor de la resistencia se calcula en función de la tensión de alimentación (por ejemplo, 5V), la tensión directa del LED (~2.5V) y la corriente de pico deseada (por ejemplo, 32mA para brillo completo): R = (5V - 2.5V) / 0.032A ≈ 78 ohmios. Se puede usar una resistencia estándar de 75 u 82 ohmios. 4. El firmware implementa una rutina de escaneo. Establece una línea de fila en alto (activa los ánodos para esa fila), luego coloca el patrón para esa fila en las cinco líneas de columna (bajo para encender un punto, alta impedancia o alto para apagar). Espera un período corto (por ejemplo, 1-2 ms), luego pasa a la siguiente fila. Escanear las 7 filas en ~14 ms logra una frecuencia de refresco >70 Hz, eliminando el parpadeo. 5. El display muestra un dígito estable y brillante que indica la temperatura.

11. Introducción al Principio Operativo

El LTP-7357JD opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión de polarización directa que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 2.1-2.6V para este material AlInGaP) a través de un LED individual, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica del material (AlInGaP) determina la energía del bandgap y, por lo tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, rojo (~640-656 nm). La organización de matriz 5x7 es un esquema de direccionamiento que reduce el número de pines de control requeridos de 35 (uno por LED) a 12 (7 filas + 5 columnas) mediante multiplexado. Al secuenciar rápidamente a través de las filas y presentar los datos de columna correspondientes para cada fila, la persistencia de la visión del ojo humano integra el patrón en una imagen estable y aparentemente estática.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

El LTP-7357JD representa una tecnología madura basada en AlInGaP, que fue un avance significativo sobre los materiales de LED rojos anteriores. Las tendencias actuales en tecnología de visualización se han desplazado en gran medida hacia displays de matriz de puntos de mayor densidad, módulos gráficos completos OLED o LCD, y LEDs de montaje superficial (SMD) para matrices soldadas directamente. Sin embargo, los paquetes de orificio pasante como este siguen siendo relevantes para prototipos, fines educativos, mercados de reparación y aplicaciones donde se valora la extrema fiabilidad y simplicidad sobre la densidad de píxeles o la capacidad de color. La tecnología LED subyacente continúa evolucionando, con investigaciones en curso sobre materiales como GaN-on-Si para reducir costos y mejorar la eficiencia en todo el espectro, pero los principios fundamentales de multiplexado para displays matriciales siguen siendo consistentes.