Hoja de Datos del Display LED de Matriz de Puntos 5x7 LTP-1557KF - Altura 1.2 Pulgadas - Color Amarillo-Naranja - Corriente de Conducción 20mA - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-1557KF es un módulo de visualización alfanumérica de un solo dígito, construido mediante una configuración de matriz de puntos de 5x7. Su función principal es mostrar caracteres, símbolos o gráficos simples mediante la iluminación selectiva de puntos LED individuales. La tecnología central utiliza material semiconductor de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para producir una emisión de luz amarillo-naranja. Este dispositivo se caracteriza por una placa frontal gris con puntos de color blanco, lo que mejora el contraste para una mejor legibilidad. Está diseñado para operación de bajo consumo y ofrece un amplio ángulo de visión, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de indicación y visualización de información donde se requiere una salida de caracteres monocromática y clara.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las ventajas clave de esta pantalla incluyen su fiabilidad de estado sólido, bajo requerimiento de potencia y compatibilidad con códigos de caracteres estándar como USASCII y EBCDIC. El diseño de un solo plano y el amplio ángulo de visión garantizan una buena visibilidad desde diferentes perspectivas. También está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo emparejar el brillo en aplicaciones con múltiples unidades, y se ofrece en un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS. Los mercados objetivo principales incluyen paneles de control industrial, instrumentación, terminales punto de venta (TPV), displays de información básicos y sistemas embebidos donde se necesita una visualización de caracteres simple, fiable y de bajo coste.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona una interpretación objetiva y detallada de los parámetros eléctricos y ópticos especificados en la hoja de datos, explicando su importancia para los ingenieros de diseño.

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No son para operación normal.

• Disipación de Potencia por Segmento:70 mW máximo. Esto limita el efecto combinado de la corriente directa (I_F) y el voltaje directo (V_F) a través de cualquier punto LED individual.
• Corriente Directa de Pico por Segmento:60 mA máximo, pero solo bajo condiciones pulsadas (1 kHz, ciclo de trabajo del 10%). Esto permite pulsos breves de corriente más alta para multiplexación o para lograr un brillo instantáneo superior.
• Corriente Directa Continua por Segmento:25 mA máximo a 25°C. Este es el parámetro clave para la operación en estado estable, no pulsada. El factor de reducción de 0.28 mA/°C indica que la corriente continua máxima permitida debe reducirse a medida que la temperatura ambiente (Ta) aumenta por encima de 25°C para evitar el sobrecalentamiento.
• Voltaje Inverso por Segmento:5 V máximo. Exceder este valor puede dañar la unión PN del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +105°C. Esto define los límites ambientales para una operación fiable y el almacenamiento sin funcionamiento.
• Condición de Soldadura:260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esto es crítico para los procesos de soldadura por ola o de reflujo para evitar daños térmicos al paquete de plástico y a las uniones internas.

2.2 Características Eléctricas y Ópticas (a Ta=25°C)

Estos son los parámetros de rendimiento típicos y garantizados bajo condiciones de prueba especificadas.

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):55 a 170 μcd (mín), 99 a 200 μcd (típ.) a I_F=20mA. Este amplio rango indica que el dispositivo está clasificado o categorizado. Los diseñadores deben tener en cuenta esta variación en la planificación del brillo del sistema. La condición de prueba se revisó de 1mA a 20mA, alineando la especificación con una corriente de conducción más estándar.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):611 nm (típ.). Esta es la longitud de onda a la que la salida espectral es más fuerte.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):17 nm (típ.). Esto mide la dispersión del espectro emitido; un valor más pequeño indica una luz más monocromática (color puro).
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):605 nm (típ.). Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color como amarillo-naranja.
• Voltaje Directo por Punto (V_F):2.05V (mín), 2.6V (típ.) a I_F=20mA. Esto es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente. El voltaje de alimentación del controlador debe ser mayor que V_F para regular la corriente correctamente.
• Corriente Inversa por Punto (I_R):100 μA máximo a V_R=5V. Es deseable una corriente inversa baja.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa:2:1 máximo para área de luz similar. Esto significa que el punto más brillante en una matriz no debe ser más del doble de brillante que el más tenue, asegurando una apariencia uniforme.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

La hoja de datos indica que el dispositivo está \"Categorizado por Intensidad Luminosa\". Esto implica que se aplica un sistema de clasificación, aunque aquí no se enumeran códigos de clasificación específicos.

• Clasificación por Intensidad Luminosa:El rango especificado de I_V (55-170 μcd mín, 99-200 μcd típ.) sugiere que los productos se clasifican en grupos según la salida de luz medida a 20mA. Los diseñadores que adquieran múltiples unidades deben especificar o ser conscientes de la clasificación para garantizar un brillo uniforme en una pantalla de múltiples dígitos.
• Clasificación por Longitud de Onda/Color:Aunque no se establece explícitamente, la fabricación típica de LEDs incluye clasificación por longitud de onda dominante (color) para garantizar consistencia visual. Las especificaciones ajustadas en λ_d (605nm) y λ_p (611nm) indican un proceso controlado.
• Clasificación por Voltaje Directo:Menos comúnmente destacado para displays, pero el rango de V_F (2.05-2.6V) define la dispersión del parámetro eléctrico.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a \"Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas\" en la página final. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos normalmente incluirían:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación exponencial entre el voltaje directo y la corriente. El voltaje de rodilla está alrededor de 2V, consistente con la tecnología AlInGaP.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_V vs. I_F):Mostraría que la salida de luz aumenta aproximadamente de forma lineal con la corriente hasta cierto punto, después del cual la eficiencia disminuye.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (I_V vs. T_a):Demostraría la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, destacando la importancia de la gestión térmica y la reducción de corriente.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa vs. longitud de onda, mostrando un pico cerca de 611nm y un ancho de aproximadamente 17nm a la mitad de la intensidad máxima.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones del Paquete y Dibujo

El dispositivo tiene una huella estándar de paquete dual en línea (DIP). Notas dimensionales clave de la hoja de datos: todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. Una nota específica menciona una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4 mm, lo cual es importante para la colocación de los orificios en el PCB y el rendimiento de la soldadura.

5.2 Diagrama de Circuito Interno y Conexión de Pines

El circuito interno es una matriz estándar de 5x7. Las filas (ánodos) y columnas (cátodos) están multiplexadas. La tabla de asignación de pines es esencial para el diseño correcto del layout del PCB y del circuito controlador:

• Los pines 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 se conectan a las Filas de Ánodo (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
• Los pines 3, 4, 6, 10, 11, 13 se conectan a las Columnas de Cátodo (1, 2, 3, 4, 5).

Nótese que algunas funciones están duplicadas en diferentes pines (por ejemplo, Fila de Ánodo 4 en los pines 5 y 12, Columna de Cátodo 3 en los pines 4 y 11), lo que puede ofrecer flexibilidad de diseño. La numeración de pines probablemente sigue una orientación específica relativa al lado de visualización de la matriz de puntos.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz principal proporcionada es el valor máximo absoluto para soldadura: 260°C durante 3 segundos, medido a 1.6mm por debajo del plano de asiento. Este es un perfil estándar de soldadura por ola. Para soldadura por reflujo, debe usarse un perfil estándar sin plomo con una temperatura máxima que no exceda los 260°C. Es crítico evitar un estrés térmico excesivo para prevenir grietas o delaminación del paquete. Los dispositivos deben almacenarse en la bolsa original con barrera de humedad hasta su uso, especialmente si no tienen una clasificación de nivel de sensibilidad a la humedad (MSL), aunque la hoja de datos no especifica un MSL.

7. Recomendaciones de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren una sola línea de caracteres alfanuméricos: displays de estado de equipos industriales (por ejemplo, códigos de error, puntos de ajuste), electrodomésticos, equipos de prueba portátiles básicos, actualizaciones de sistemas heredados y kits de electrónica educativos.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Conducción:Requiere un controlador de multiplexación (por ejemplo, un CI dedicado para displays o un microcontrolador con suficientes I/O). Cada ánodo de fila se activa secuencialmente mientras se aplican los datos a los cátodos de columna.
• Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada línea de columna (cátodo) para establecer la I_F a un valor seguro, típicamente 20mA o menos dependiendo de los requisitos de brillo y potencia. Valor de la resistencia R = (V_alimentación - V_F) / I_F.
• Fuente de Alimentación:Debe proporcionar un voltaje mayor que el V_F máximo (2.6V) más la caída de voltaje de cualquier transistor controlador. Una fuente de 5V es común.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero considere la posición de montaje relativa al usuario.
• Consistencia del Brillo:Especifique la clasificación de intensidad si la uniformidad entre múltiples unidades es crítica.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las matrices LED más antiguas de GaAsP o GaP, la tecnología AlInGaP en el LTP-1557KF ofrece mayor eficiencia y mejor pureza de color (amarillo-naranja más saturado). En comparación con las matrices SMD contemporáneas de brillo lateral o alta densidad, este es un dispositivo tradicional DIP de orificio pasante que ofrece facilidad de prototipado y reparación. Su principal diferenciación es la altura de carácter específica de 1.2 pulgadas, el formato 5x7 y el color amarillo-naranja, que puede elegirse por compatibilidad con sistemas heredados, requisitos específicos de visibilidad (el amarillo/naranja puede ser distintivo) o rentabilidad para aplicaciones simples donde no se necesita capacidad gráfica o a todo color.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

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

R: Técnicamente sí, pero requeriría 35 fuentes de corriente independientes (5x7). Esto es altamente ineficiente. La multiplexación (escaneo) es el método estándar y previsto, reduciendo drásticamente los pines de control necesarios y la disipación de potencia en el CI controlador.

P: ¿Por qué la Corriente Directa de Pico (60mA) es mucho mayor que la Corriente Continua (25mA)?

R: Esto permite la multiplexación por división de tiempo. Un punto solo está encendido durante una fracción del ciclo de escaneo (por ejemplo, 1/7 para un escaneo de 7 filas). Puedes pulsar una corriente más alta durante su breve tiempo de \"encendido\" para lograr un brillo promedio percibido más alto sin exceder los límites de potencia promedio (térmicos) del chip LED.

P: La intensidad luminosa tiene un rango muy amplio (55-200 μcd). ¿Cómo aseguro un brillo consistente en mi producto?

R: Debes: 1) Comprar dispositivos de un solo lote de producción o de una clasificación de intensidad especificada, 2) Implementar calibración o ajuste de brillo por software en tu controlador, o 3) Usar ajuste de corriente por hardware por unidad (impráctico para volumen). Consulta la disponibilidad de códigos de clasificación con el distribuidor o fabricante.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación normal a 20mA por punto o menos y dentro del rango de temperatura ambiente, normalmente no se requiere un disipador de calor para el display en sí. Sin embargo, un layout de PCB adecuado para la disipación de calor de los componentes del controlador es importante. Respeta la curva de reducción de corriente si se opera en ambientes de alta temperatura.

10. Ejemplos Prácticos de Diseño y Uso

Caso de Estudio 1: Interfaz Simple con Microcontrolador.Un microcontrolador básico de 8 bits puede conducir este display directamente si tiene al menos 12 pines de I/O (7 para filas, 5 para columnas). Las filas se conectan a través de resistencias limitadoras a pines del microcontrolador configurados como salidas que suministran corriente (ánodos). Las columnas se conectan a pines configurados como salidas de drenador abierto o activas en bajo (cátodos). El firmware implementa una interrupción de temporizador para escanear las filas, activando una fila a la vez mientras establece los patrones de columna para esa fila desde una tabla de fuentes almacenada en la ROM.

Caso de Estudio 2: Uso de un CI Controlador de Display Dedicado.Para sistemas con pines limitados en el microcontrolador o para descargar procesamiento, se puede usar un CI controlador como el MAX7219 o HT16K33. Estos CIs manejan toda la multiplexación, decodificación y control de brillo a través de una interfaz serial simple (SPI o I2C), requiriendo solo 2-4 pines del controlador principal. También suelen incluir funciones como parpadeo de dígitos y cascada de múltiples dígitos, lo que se alinea con la característica de \"apilable horizontalmente\" de este display.

11. Introducción al Principio de Operación

El LTP-1557KF es un arreglo de 35 chips LED AlInGaP independientes dispuestos en una cuadrícula de 5 columnas y 7 filas, montados detrás de una máscara gris con 35 aperturas (puntos). El ánodo de cada LED está conectado a una línea de fila común, y su cátodo está conectado a una línea de columna común. Para iluminar un punto específico, su línea de fila correspondiente se activa a un voltaje positivo (a través de un limitador de corriente), y su línea de columna se conecta a un voltaje más bajo (tierra). Este arreglo matricial reduce los pines de conexión requeridos de 35 (uno por punto) a 12 (7 filas + 5 columnas). Mostrar un carácter implica escanear rápidamente las filas (1-7) y, para cada fila, encender los LEDs de columna apropiados (1-5) que forman parte de la forma del carácter deseado. Esta multiplexación ocurre más rápido de lo que el ojo humano puede percibir, creando una imagen de carácter completa y estable.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Displays como el LTP-1557KF representan una tecnología madura y establecida. Las tendencias actuales en displays indicadores y alfanuméricos se mueven hacia paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) para ensamblaje automatizado, módulos de múltiples dígitos de mayor densidad y la integración de controladores directamente en el PCB del display (displays \"inteligentes\"). Además, las matrices LED RGB a todo color y los displays OLED se están volviendo más competitivos en coste para aplicaciones que requieren color o contraste superior. Sin embargo, las matrices de puntos LED monocromáticas simples como esta siguen siendo muy relevantes debido a su extrema fiabilidad, simplicidad, bajo coste, alto brillo, amplio rango de temperatura de operación y longevidad, atributos críticos en aplicaciones industriales, automotrices y exteriores. El cambio a AlInGaP desde materiales más antiguos, como se ve en este dispositivo, fue un paso clave para mejorar la eficiencia y el rendimiento del color dentro de este factor de forma clásico.