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

1. Descripción General del Producto

El LTP-1557AKY es un módulo de visualización alfanumérica de un dígito diseñado para aplicaciones que requieren una salida de caracteres clara y legible. Su función principal es representar información visualmente 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 que lo hacen adecuado para una gama de aplicaciones industriales y comerciales. Sus características principales incluyen una altura de carácter de 1.2 pulgadas (30.42 mm), que proporciona una excelente visibilidad a distancia. La utilización de la tecnología de semiconductores AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para los chips LED de color ámbar amarillo resulta en una buena eficiencia luminosa y un color distintivo y fácilmente reconocible. El display funciona con requisitos de baja potencia, mejorando la eficiencia energética en la aplicación final. Ofrece un amplio ángulo de visión debido a su construcción en un solo plano, asegurando que la información mostrada sea legible desde varias posiciones. El diseño de estado sólido de los LEDs garantiza una alta fiabilidad y una larga vida operativa sin partes móviles. El dispositivo es compatible con códigos de caracteres estándar como USASCII y EBCDIC, simplificando la integración en sistemas digitales. Además, las unidades están diseñadas para ser apilables horizontalmente, permitiendo la creación de displays de múltiples caracteres. El display también está categorizado por intensidad luminosa, proporcionando consistencia en el brillo entre lotes de producción. Los mercados objetivo para este componente incluyen paneles de control industrial, instrumentación, terminales punto de venta (TPV), equipos médicos y cualquier sistema embebido que requiera una interfaz de visualización de caracteres robusta y fiable.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

El rendimiento del LTP-1557AKY está definido por un conjunto de parámetros eléctricos, ópticos y ambientales que son críticos para un diseño de circuito y aplicación adecuados.

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es central para su función. La intensidad luminosa promedio típica (Iv) por punto es de 3800 µcd (microcandelas) bajo una condición de prueba de una corriente pico (Ip) de 80mA con un ciclo de trabajo de 1/16. El valor mínimo especificado es de 2100 µcd. La relación de coincidencia de intensidad luminosa entre puntos se especifica con un máximo de 2:1, asegurando un brillo uniforme en todo el display. El color está definido por su longitud de onda. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 595 nanómetros (nm), ubicándolo en la región ámbar-amarilla del espectro visible. La longitud de onda dominante (λd) es típicamente de 592 nm. El ancho medio de línea espectral (Δλ) es típicamente de 15 nm, indicando la pureza espectral o el ancho de banda de la luz emitida. Es importante señalar que la intensidad luminosa se mide utilizando una combinación de sensor y filtro que se aproxima a la curva de respuesta del ojo fotópico (CIE), asegurando que los valores se correlacionen con la percepción visual humana.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen las condiciones de funcionamiento y los límites. La tensión directa (Vf) para cualquier punto LED individual (a una corriente de entrada de 20mA) tiene un valor típico de 2.6V, con un máximo de 2.6V y un mínimo de 2.05V. La corriente inversa (Ir) para cualquier punto, cuando se aplica una tensión inversa (Vr) de 5V, tiene un valor máximo de 100 µA. Estos parámetros son esenciales para diseñar el circuito limitador de corriente apropiado y asegurar la integridad de la señal.

2.3 Valores Máximos Absolutos y Consideraciones Térmicas

Estos valores nominales especifican los límites más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La disipación de potencia promedio por punto no debe exceder los 25 mW. La corriente directa pico por punto está clasificada en 60 mA, pero solo bajo condiciones de pulso específicas: un ciclo de trabajo de 1/10 con un ancho de pulso de 0.1 ms. La corriente directa promedio por punto tiene un factor de reducción; es de 13 mA a 25°C y disminuye linealmente en 0.17 mA por cada grado Celsius de aumento en la temperatura ambiente. La tensión inversa máxima que se puede aplicar a cualquier punto es de 5V. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento de -35°C a +85°C, y un rango de temperatura de almacenamiento similar. Para el montaje, la temperatura máxima de soldadura es de 260°C, pero esta debe aplicarse durante un máximo de 3 segundos en un punto situado 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente para evitar daños térmicos.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los dispositivos están categorizados por intensidad luminosa. Esta es una práctica común de clasificación (binning) en la fabricación de LEDs para agrupar componentes según su rendimiento medido. Aunque los códigos de clasificación específicos no se detallan en este extracto, la práctica típicamente implica probar la salida de luz de cada unidad a una corriente estándar y clasificarlos en grupos con rangos de intensidad mínima y máxima definidos (por ejemplo, Grupo A: 3000-3500 µcd, Grupo B: 3500-4000 µcd). Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas que aseguren un brillo consistente en un display de múltiples unidades. La especificación ajustada de la relación de coincidencia de intensidad luminosa (máx. 2:1) apoya aún más este objetivo de uniformidad visual.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas/ópticas, aunque no se muestran en el texto proporcionado. Basándose en el comportamiento estándar de un LED, se esperaría ver curvas que ilustren la relación entre la corriente directa (If) y la tensión directa (Vf), que es exponencial. Otra curva crucial mostraría la intensidad luminosa (Iv) en función de la corriente directa (If), mostrando típicamente una relación casi lineal dentro del rango de funcionamiento. Una tercera curva importante representaría la variación de la intensidad luminosa con la temperatura ambiente (Ta), mostrando una disminución en la salida a medida que aumenta la temperatura. Estas curvas son vitales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar y para optimizar el circuito de excitación para eficiencia y longevidad.

5. Información Mecánica y del Paquete

El LTP-1557AKY viene en un paquete estándar de display LED. El contenido proporcionado menciona un diagrama de dimensiones del paquete (no mostrado) con todas las dimensiones especificadas en milímetros y tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. La descripción física indica que el dispositivo tiene una cara gris y un color de punto blanco, lo que se refiere al color de la carcasa de plástico y a la lente difusora sobre cada LED, respectivamente, mejorando el contraste.

5.1 Conexión de Pines y Circuito Interno

El dispositivo tiene una configuración de 14 pines. La asignación de pines está claramente definida: los pines están asignados como ánodos para filas específicas (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) y cátodos para columnas específicas (1, 2, 3, 4, 5). Es una configuración de ánodo común para las filas, lo que significa que para encender un punto específico, el cátodo de la columna correspondiente debe ponerse a nivel bajo (absorber corriente) mientras que el ánodo de la fila correspondiente se pone a nivel alto (suministrar corriente). Un diagrama de circuito interno (referenciado pero no mostrado) típicamente ilustraría esta disposición de matriz 5x7, mostrando cómo cada LED está conectado en la intersección de una línea de fila (ánodo) y una línea de columna (cátodo). Esta estructura de matriz reduce significativamente el número de pines de control necesarios de 35 (para puntos direccionados individualmente) a 12 (5 columnas + 7 filas).

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz de montaje clave proporcionada está relacionada con la temperatura de soldadura. El valor máximo absoluto especifica que la temperatura de soldadura no debe exceder los 260°C, y esta temperatura debe aplicarse durante una duración máxima de 3 segundos. El punto de medición para esta temperatura es crítico: está a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del componente. Esta directriz está destinada a evitar la transferencia de calor excesivo a los chips LED y a las uniones de alambre internas, lo que podría causar degradación o fallo. Para el montaje moderno, esto sugiere que el dispositivo es adecuado para procesos de soldadura por reflujo, siempre que el perfil de temperatura se controle cuidadosamente para mantenerse dentro de estos límites. Deben observarse las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo. El rango de temperatura de almacenamiento (-35°C a +85°C) también debe respetarse cuando los dispositivos no estén en uso.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

El LTP-1557AKY es ideal para aplicaciones que requieren la visualización de caracteres alfanuméricos, símbolos o gráficos simples. Usos comunes incluyen: displays de estado en maquinaria industrial (mostrando códigos de error, estado de la máquina o conteos simples), lecturas en equipos de prueba y medición, paneles de visualización en sistemas punto de venta (TPV), displays de información en dispositivos médicos, y como parte de sistemas embebidos en electrodomésticos o electrónica de consumo. Su capacidad de apilamiento permite su uso para displays de múltiples dígitos como relojes, contadores o tableros de mensajes simples.

7.2 Consideraciones de Diseño e Interfaz del Circuito

Diseñar con este display requiere un microcontrolador o un CI controlador dedicado capaz de realizar multiplexación. Dado que es un display de matriz, típicamente solo se activa una fila a la vez en un escaneo secuencial. La persistencia de la visión crea la ilusión de una imagen estable. El circuito controlador debe poder suministrar suficiente corriente para el ánodo de la fila activa y absorber la corriente requerida para los cátodos de la columna activa. Las resistencias limitadoras de corriente son obligatorias para cada línea de cátodo de columna (o para cada LED, dependiendo de la arquitectura del controlador) para establecer la corriente de funcionamiento, típicamente alrededor de 20mA por punto para operación continua, pero ajustable según el brillo deseado y el ciclo de trabajo de multiplexación. Los valores nominales de corriente pico deben respetarse al diseñar el esquema de multiplexación. Por ejemplo, con un ciclo de trabajo de 1/7 (activando una de siete filas a la vez), la corriente instantánea por punto puede ser mayor para lograr el mismo brillo promedio, pero no debe exceder el valor nominal de corriente pico de 60mA bajo condiciones de pulso. Debe considerarse la disipación de calor si se opera cerca de los valores máximos nominales o en altas temperaturas ambientales.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con otras tecnologías de visualización como LCDs o displays fluorescentes de vacío (VFDs), esta matriz de puntos LED ofrece ventajas distintivas: brillo superior y visibilidad tanto en condiciones de poca luz como de alta luz ambiental, un rango de temperatura de funcionamiento más amplio, tiempo de respuesta más rápido y mayor fiabilidad debido a su naturaleza de estado sólido. Dentro de la categoría de matrices de puntos LED, el uso de la tecnología AlInGaP para el color ámbar amarillo proporciona una mejor eficiencia y estabilidad de color en comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP. La altura específica de 1.2 pulgadas, la matriz 5x7 y el color ámbar lo diferencian de displays más pequeños o más grandes, o aquellos con colores diferentes (por ejemplo, rojo, verde) o configuraciones de matriz diferentes (por ejemplo, 5x8, 8x8).

9. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

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

R: El ciclo de trabajo de 1/16 (un pulso corto) se utiliza durante las pruebas para evitar el calentamiento de la unión del LED, lo que reduciría la salida. Permite medir el brillo intrínseco a una corriente específica sin efectos térmicos. En la operación multiplexada real, se utiliza un impulso de excitación similar.

P: ¿Puedo excitar este display con una corriente continua constante sin multiplexación?

R: Técnicamente, sí, encendiendo cada punto deseado continuamente. Sin embargo, esto requeriría 35 canales de control individuales y consumiría significativamente más potencia. La multiplexación es el método estándar y eficiente.

P: La lista de pines muestra dos pines para "Ánodo Fila 4" (pines 5 y 12) y dos para "Cátodo Columna 3" (pines 4 y 11). ¿Es esto un error?

R: Probablemente no sea un error, sino una característica de diseño. Múltiples pines para el mismo nodo eléctrico (fila o columna) son comunes en displays de matriz. Sirven para reducir la densidad de corriente a través de un solo pin/conector, mejorar la fiabilidad y proporcionar simetría mecánica en el paquete. Internamente, estos pines están conectados entre sí.

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

R: Necesitas la tensión de alimentación (Vcc), la corriente directa deseada por punto (If, por ejemplo, 20mA), y la tensión directa típica del LED (Vf, por ejemplo, 2.6V). La fórmula es R = (Vcc - Vf) / If. Recuerda que en un circuito multiplexado, Vcc es la tensión aplicada al ánodo de la fila activa, y la resistencia se coloca en el lado del cátodo de la columna.

10. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considera diseñar un contador simple de 4 dígitos utilizando cuatro displays LTP-1557AKY. Los displays se apilarían horizontalmente. Se programaría un microcontrolador para gestionar la multiplexación. Tendría 7 pines de salida conectados a los ánodos de fila de todos los displays en paralelo. Tendría 4 conjuntos de 5 pines de cátodo de columna (20 pines en total), pero estos pueden gestionarse mediante registros de desplazamiento externos o expansores de puerto para ahorrar E/S del microcontrolador. El firmware activaría secuencialmente cada una de las 7 filas. Para cada fila, enviaría el patrón para esa fila para los cuatro dígitos a los controladores de columna. Esto ocurre tan rápidamente (por ejemplo, escaneando todas las 7 filas 100 veces por segundo) que el ojo humano percibe un número estable de cuatro dígitos. La corriente para cada columna se establecería mediante resistencias para lograr el brillo deseado, considerando el ciclo de trabajo de 1/7 por punto. El diseño debe asegurar que la corriente pico por punto durante su pulso activo no exceda el valor nominal de 60mA.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-1557AKY funciona según el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor, utilizando específicamente materiales AlInGaP. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de las capas de AlInGaP determina la longitud de onda (color) de la luz emitida, en este caso, ámbar amarillo. La disposición de matriz 5x7 es una configuración eléctrica eficiente. Cada LED está conectado entre una de las siete líneas de fila (ánodos) y una de las cinco líneas de columna (cátodos). Al aplicar selectivamente una tensión positiva a una fila específica y conectar a tierra una columna específica, solo el LED en esa intersección se enciende. Un controlador secuencia rápidamente este proceso para todos los puntos deseados para formar caracteres.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays de matriz de puntos LED discretos como el LTP-1557AKY siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas, a menudo industriales, que requieren alto brillo y robustez, la tecnología de visualización en general ha evolucionado. Las matrices de LED de montaje superficial (SMD) y los módulos de display LED integrados con controladores incorporados (I2C, SPI) ahora son comunes, ofreciendo una integración más fácil y una mayor resolución en paquetes más pequeños. Además, las tecnologías de LED orgánico (OLED) y micro-LED están avanzando para displays de alta densidad y flexibles. Sin embargo, para necesidades simples, fiables y de bajo costo de visualización de caracteres en entornos hostiles, las matrices de puntos LED tradicionales de orificio pasante como esta continúan siendo una solución viable y confiable. La tecnología AlInGaP utilizada aquí representa un avance sobre los materiales LED más antiguos, ofreciendo una mejor eficiencia y rendimiento de color.