Hoja de Datos del Display LED LTP-1557AKR - Altura de Matriz de 1.2 Pulgadas (30.42mm) - Rojo Súper AlInGaP - Matriz de Puntos 5x7 - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-1557AKR es un módulo de visualización alfanumérica de un dígito, diseñado para aplicaciones que requieren una salida de caracteres clara y fiable. Su componente principal es una matriz de diodos emisores de luz (LEDs) de 5 columnas por 7 filas (5x7), proporcionando la resolución estándar para mostrar caracteres ASCII y EBCDIC. El área de visualización física presenta una altura de matriz de 1.2 pulgadas (30.42 mm), ofreciendo una buena legibilidad. El dispositivo está construido con un esquema de color de cara gris y puntos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación.

La tecnología principal detrás de la emisión de luz son los chips LED rojo súper de AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio). Estos chips se fabrican sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente. La tecnología AlInGaP es conocida por su alta eficiencia y excelente pureza de color en el espectro rojo-naranja-amarillo, lo que hace que esta pantalla sea adecuada para aplicaciones donde se desea una salida roja vibrante.

Una característica operativa clave es su arquitectura de selección X-Y. En lugar de direccionar individualmente cada uno de los 35 puntos, la pantalla utiliza una configuración matricial donde los ánodos se conectan en filas y los cátodos en columnas (o viceversa). Esto reduce significativamente el número de pines de control necesarios de 35 a 12 (5 filas + 7 columnas), simplificando el circuito de interfaz y los requisitos del controlador. El dispositivo también está diseñado para ser apilable horizontalmente, permitiendo la creación de pantallas multi-carácter colocando varias unidades una al lado de la otra.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La pantalla ofrece varias ventajas distintivas para los diseñadores de sistemas. Subajo consumo de energíala hace adecuada para dispositivos alimentados por batería o conscientes del consumo energético. Lafiabilidad de estado sólidode los LEDs, sin partes móviles y con alta resistencia a golpes y vibraciones, garantiza una larga vida operativa. Elamplio ángulo de visióny el diseño enun solo planoproporcionan una visibilidad consistente desde diferentes perspectivas. Además, el dispositivo estácategorizado por intensidad luminosa, lo que significa que las unidades se clasifican y venden según rangos específicos de brillo, permitiendo la consistencia en aplicaciones con múltiples pantallas o cuando la igualación del brillo es crítica.

Los mercados objetivo principales para esta pantalla incluyen instrumentación industrial, equipos de prueba y medición, terminales punto de venta (POS), interfaces de computadoras heredadas y cualquier sistema embebido que requiera una lectura de caracteres simple, duradera y brillante. Su compatibilidad con códigos de caracteres estándar permite una fácil integración con microcontroladores y sistemas digitales.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se define bajo condiciones de prueba específicas a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C. El parámetro clave es laIntensidad Luminosa Promedio (I_V)), que tiene un valor típico de 3800 µcd (microcandelas) y un mínimo de 2100 µcd cuando se maneja con una corriente pico (I_p) de 80mA y un ciclo de trabajo de 1/16. Esta medición se aproxima a la curva de respuesta fotópica del ojo CIE, asegurando que el valor se correlacione con el brillo percibido.

Las características de color están definidas por la longitud de onda. LaLongitud de Onda de Emisión Pico (λ_p)) es típicamente de 639 nm, ubicándola en la porción roja brillante del espectro. LaLongitud de Onda Dominante (λ_d)) es típicamente de 631 nm. La diferencia entre la longitud de onda pico y la dominante es normal para los LEDs y está relacionada con la forma del espectro de emisión. LaAnchura Media Espectral (Δλ)es típicamente de 20 nm, indicando la pureza espectral o el rango de longitudes de onda emitidas alrededor del pico.

Una especificación crítica para garantizar una apariencia uniforme es laRelación de Igualación de Intensidad Luminosa (I_V-m)), que es de 2:1 como máximo. Esto significa que el punto más brillante de la matriz no será más del doble de brillante que el punto más tenue bajo las mismas condiciones de manejo, lo cual es aceptable para la legibilidad de los caracteres.

2.2 Características Eléctricas

El voltaje directo (V_F) para cualquier punto LED individual, medido a una corriente directa (I_F) de 20mA, varía desde un mínimo de 2.0V hasta un máximo de 2.6V, con un valor típico implícito dentro de este rango. Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando está iluminado. La corriente inversa (I_R) se especifica como un máximo de 100 µA cuando se aplica un voltaje inverso (V_R) de 5V, indicando las características de fuga del dispositivo en estado apagado.

2.3 Ratings Absolutos Máximos y Consideraciones Térmicas

Estos ratings definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. LaDisipación de Potencia Promedio por Puntono debe exceder los 33 mW. LaCorriente Directa Pico por Puntoestá clasificada en 90 mA, pero solo bajo condiciones de pulso específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 0.1 ms. LaCorriente Directa Promedio por Puntotiene una clasificación base de 13 mA a 25°C y se reduce linealmente a una tasa de 0.17 mA/°C a medida que la temperatura aumenta por encima de 25°C. Esta reducción es crucial para la gestión térmica y la fiabilidad a largo plazo.

El máximoVoltaje Inverso por Puntoes de 5V. El dispositivo está clasificado para unRango de Temperatura de Operaciónde -35°C a +85°C y unRango de Temperatura de Almacenamientosimilar. Para el ensamblaje, la temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C por más de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm por debajo del plano de asiento del componente.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos establece explícitamente que el dispositivo estácategorizado por intensidad luminosa. Este es un proceso de clasificación (binning) donde las unidades fabricadas se prueban y clasifican en grupos según su salida de luz medida en condiciones estándar. Esto permite a los clientes seleccionar piezas con un brillo mínimo garantizado o asegurar la consistencia entre todas las pantallas en un producto, evitando que un carácter aparezca notablemente más tenue que otro en una configuración de múltiples unidades. Si bien la hoja de datos proporciona el rango completo (2100-3800 µcd min/típ), las piezas pedidas normalmente caerían en un bin más estrecho y especificado.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Si bien las curvas específicas no se detallan en el texto proporcionado, tales curvas en las hojas de datos de LED suelen incluir:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I_F-V_F): Muestra la relación no lineal entre corriente y voltaje, esencial para diseñar circuitos limitadores de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva I_V-I_F): Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una región lineal antes de que la eficiencia caiga a corrientes muy altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente (Curva I_V-T_a): Muestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión, destacando la importancia de la gestión térmica.
• Curva de Distribución Espectral: Un gráfico que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, definiendo visualmente el pico (λ_p) y la anchura media (Δλ).

Estas curvas son vitales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar y para optimizar los parámetros de manejo para necesidades específicas de la aplicación.

5. Información Mecánica y del Paquete

El dispositivo viene en un paquete estándar de display LED. Eldibujo de Dimensiones del Paqueteproporciona todos los contornos mecánicos críticos, aunque las dimensiones exactas no se enumeran en el texto. Las tolerancias son generalmente de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo incluiría la longitud, anchura y altura totales, el espaciado de los pines y la posición de la ventana de visualización.

5.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

La pantalla tiene una interfaz de 14 pines. La asignación de pines es la siguiente: Pin 1: Ánodo Fila 5; Pin 2: Ánodo Fila 7; Pin 3: Cátodo Columna 2; Pin 4: Cátodo Columna 3; Pin 5: Ánodo Fila 4; Pin 6: Cátodo Columna 5; Pin 7: Ánodo Fila 6; Pin 8: Ánodo Fila 3; Pin 9: Ánodo Fila 1; Pin 10: Cátodo Columna 4; Pin 11: Cátodo Columna 3 (Nota: La Columna 3 aparece en dos pines, 4 y 11, lo que puede estar conectado internamente o ser un error de documentación que requiere verificación); Pin 12: Ánodo Fila 4 (Nota: La Fila 4 aparece en los pines 5 y 12); Pin 13: Cátodo Columna 1; Pin 14: Ánodo Fila 2.

ElDiagrama del Circuito Internorepresentaría visualmente la matriz 5x7, mostrando cómo los 5 ánodos de fila y los 7 cátodos de columna interconectan los 35 puntos LED individuales. Este diagrama es esencial para comprender la secuencia de manejo por multiplexación.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

La especificación de ensamblaje clave es el perfil de soldadura. El dispositivo puede soportar unatemperatura máxima de soldadura de 260°C durante un máximo de 3 segundos. Esta medición se toma en un punto a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del cuerpo del paquete. Esta directriz es crítica para los procesos de soldadura por ola o reflujo para prevenir daños térmicos en los chips LED o las uniones internas. Se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo. Para el almacenamiento, se debe mantener el rango especificado de -35°C a +85°C en un ambiente seco.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Esta pantalla es ideal para cualquier aplicación que requiera una lectura alfanumérica única y brillante. Ejemplos incluyen: medidores de panel digital para voltaje, corriente o temperatura; displays de configuración en controladores industriales; indicadores de estado en equipos de red o telecomunicaciones; marcadores o temporizadores; y displays de diagnóstico en equipos médicos o de prueba.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Manejo: Se requiere un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un CI controlador de display LED dedicado (como un MAX7219 o similar) para realizar la multiplexación. El controlador debe suministrar/absorber la corriente pico necesaria (hasta 80mA por punto en pulsos, pero la corriente promedio es mucho menor debido al ciclo de trabajo).
• Limitación de Corriente: Se requieren resistencias limitadoras de corriente externas para cada fila de ánodos o columna de cátodos (dependiendo de la configuración de manejo) para establecer la corriente directa y proteger los LEDs.
• Temporización de Multiplexación: La frecuencia de refresco y el ciclo de trabajo deben ser lo suficientemente altos para evitar parpadeo visible. Un ciclo de trabajo de 1/16, como se usa en la condición de prueba, es común. La corriente pico debe ajustarse para que la corriente promedio y la disipación de potencia por punto se mantengan dentro de los límites.
• Gestión Térmica: Asegúrese de que la corriente promedio se reduzca apropiadamente si se espera que la temperatura ambiente de operación exceda significativamente los 25°C. Puede ser necesario un cobre de PCB adecuado o flujo de aire.
• Interfaz Óptica: Considere la necesidad de filtros, difusores o ventanas protectoras en el diseño del producto final.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como las pantallas incandescentes o de fluorescencia de vacío (VFD), este display LED ofrece una resistencia superior a golpes/vibraciones, un voltaje de operación más bajo, un tiempo de respuesta más rápido y una vida útil potencialmente más larga. En comparación con las pantallas gráficas OLED o LCD modernas, es más simple, más robusta en entornos hostiles, ofrece un brillo y ángulo de visión superiores, y requiere una electrónica de control menos compleja, aunque está limitada a formas de caracteres predefinidas.

Dentro de la familia de displays LED, el uso de la tecnologíaRojo Súper AlInGaPlo diferencia de los LEDs rojos estándar de GaAsP o GaP al ofrecer una mayor eficiencia y mejor saturación de color. La altura específica de 1.2 pulgadas y el formato 5x7 lo convierten en una pieza de reemplazo estándar para muchos sistemas heredados.

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Puedo manejar esta pantalla con una corriente continua constante en cada punto?

R: Técnicamente sí, pero requeriría 35 controladores independientes, lo que es poco práctico. El diseño matricial está destinado al manejo multiplexado (X-Y) para minimizar el número de pines.

P: ¿Por qué la corriente pico (90mA) es mucho más alta que la clasificación de corriente promedio (13mA)?

R: Debido a que la pantalla está multiplexada, cada punto solo se alimenta durante una fracción del tiempo (ciclo de trabajo). La corriente pico durante su breve tiempo "encendido" puede ser más alta para lograr el brillo deseado, siempre y cuando la corrientepromedioa lo largo del tiempo se mantenga dentro del límite de 13mA para evitar sobrecalentamiento.

P: ¿Qué significa una relación de igualación de intensidad de 2:1 para mi aplicación?

R: Significa que cierta variación en el brillo de los puntos es normal. Para pantallas de caracteres, esta variación menor generalmente no es perceptible para el ojo y no afecta la legibilidad. Para aplicaciones que requieren una uniformidad perfecta, puede ser necesario seleccionar piezas de un bin más estricto o usar difusores ópticos.

P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia limitadora de corriente requerida?

R: Necesita el voltaje de alimentación (V_CC), la corriente directa deseada (I_F) y el voltaje directo del LED (V_F). Use la Ley de Ohm: R = (V_CC - V_F) / I_F. Recuerde que I_F aquí es la corrientepico durante el tiempo activo del punto en el ciclo de multiplexación.

10. Ejemplo de Caso de Uso Práctico

Considere diseñar un termómetro digital simple. Un microcontrolador lee un sensor de temperatura, realiza un cálculo y necesita mostrar un valor de 3 dígitos (por ejemplo, "23.5"). Se podrían apilar horizontalmente tres displays LTP-1557AKR. El microcontrolador, utilizando un CI controlador de display, multiplexaría los tres displays. Convertiría el valor numérico en los patrones de fuente 5x7 correspondientes para dígitos, punto decimal y símbolo de grado. El CI controlador activaría secuencialmente las filas y columnas correctas para cada pantalla a alta velocidad, creando la ilusión de una lectura estable y continuamente iluminada. Los LEDs rojos AlInGaP garantizarían que la lectura sea claramente visible incluso en entornos muy iluminados.

11. Introducción al Principio de Operación

La pantalla opera bajo el principio demultiplexación de matriz LED. Internamente, 35 LEDs discretos están dispuestos en una cuadrícula. Todos los ánodos de LED en una fila dada están conectados entre sí, y todos los cátodos en una columna dada están conectados entre sí. Para iluminar un punto específico en la intersección de la Fila X y la Columna Y, se aplica un voltaje positivo a la Fila X mientras la Columna Y se conecta a tierra (para una configuración de cátodo común, que parece ser la de este dispositivo según el pinout). Al escanear rápidamente cada fila y activar las columnas apropiadas para el patrón de esa fila, todos los puntos en la forma de carácter deseada pueden iluminarse en una secuencia que el ojo humano percibe como una imagen estable. Este método reduce el número de líneas de control de 35 a 12.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Pantallas como el LTP-1557AKR representan una tecnología madura y fiable. Si bien las pantallas de matriz de puntos de alta resolución y las pantallas gráficas OLED/LCD dominan las interfaces de usuario modernas, los displays de caracteres LED discretos siguen siendo relevantes en nichos específicos. Sus ventajas son inquebrantables: durabilidad extrema, amplio rango de temperatura de operación, alto brillo, bajo costo para tareas simples y simplicidad de interfaz. La tendencia dentro de este nicho es hacia LEDs de mayor eficiencia (como el AlInGaP utilizado aquí), paquetes de montaje superficial para ensamblaje automatizado e integración con interfaces de controlador más simples (por ejemplo, I2C o SPI). Es poco probable que sean reemplazados en aplicaciones donde la robustez ambiental y la fiabilidad a largo plazo en condiciones adversas son las principales preocupaciones, por encima de la flexibilidad gráfica.