Hoja de Datos del Display LED LTP-2058AKD - Altura 2.3 Pulgadas (58.42mm) - Matriz de Puntos 5x8 - Rojo Hiperintenso (650nm) - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-2058AKD es un módulo de visualización alfanumérico de un dígito, diseñado para aplicaciones que requieren una salida de caracteres clara y legible. Su función principal es representar visualmente caracteres codificados en ASCII o EBCDIC a través de una cuadrícula de diodos emisores de luz (LEDs) direccionables individualmente.

Ventajas Principales y Mercado Objetivo:Las ventajas principales del dispositivo incluyen una altura de carácter sustancial de 2.3 pulgadas (58.42 mm) para una excelente visibilidad, un amplio ángulo de visión proporcionado por su diseño de plano único y la fiabilidad inherente de estado sólido de la tecnología LED. Su bajo consumo de energía y compatibilidad con códigos de caracteres estándar lo hacen adecuado para paneles de control industrial, instrumentación, terminales punto de venta y otros sistemas embebidos donde se necesitan pantallas duraderas, de bajo mantenimiento y fácilmente legibles.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

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

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la función de la pantalla. El dispositivo utiliza material semiconductor AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) para sus chips LED, que se fabrican sobre un sustrato de GaAs no transparente. Esta tecnología es conocida por su alta eficiencia en el espectro rojo-naranja.

• Intensidad Luminosa (I_V):La intensidad luminosa media por punto se especifica con un mínimo de 1650 µcd, típico de 3500 µcd, bajo una condición de prueba de I_p=32mA y un ciclo de trabajo de 1/16. Este parámetro define el brillo de cada punto LED individual.
• Características de Longitud de Onda:
  • Longitud de Onda de Emisión Pico (λ_p):650 nm (nanómetros). Esta es la longitud de onda a la que el LED emite la mayor potencia óptica.
  • Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm. Esta es la longitud de onda única percibida por el ojo humano, definiendo el color como "Rojo Hiperintenso".
  • Ancho de Línea Espectral a Mitad de Altura (Δλ):20 nm. Esto indica la dispersión de la longitud de onda de la luz emitida, donde un valor más pequeño representa un color más puro y saturado.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Máximo 2:1. Este es un parámetro crítico para la uniformidad de la pantalla, especificando que el brillo del punto más tenue en una matriz no será inferior a la mitad del brillo del punto más brillante bajo las mismas condiciones de excitación.

2.2 Parámetros Eléctricos

Comprender los límites eléctricos y los puntos de operación es esencial para un diseño de circuito confiable.

• Valores Absolutos Máximos:Estos son límites de estrés que no deben excederse, ni siquiera momentáneamente.
  • Disipación de Potencia Media por Punto:40 mW.
  • Corriente Directa de Pico por Punto:90 mA.
  • Corriente Directa Media por Punto:15 mA a 25°C, reducción lineal de 0.2 mA/°C.
  • Voltaje Inverso por Punto:5 V. Exceder este valor puede dañar la unión LED.
• Características Eléctricas/Ópticas (a T_A=25°C):Estos son los parámetros de operación típicos.
  • Voltaje Directo (V_F):Varía desde 2.1V (mín) hasta 2.8V (máx) dependiendo de la corriente. El valor típico es 2.6V a 20mA y 2.8V a 80mA.
  • Corriente Inversa (I_R):100 µA máximo a V_R=5V.

2.3 Características Térmicas

La gestión térmica se infiere a través de las especificaciones de reducción de potencia y los rangos de temperatura.

• Rango de Temperatura de Operación:-35°C a +85°C. El dispositivo está diseñado para funcionar dentro de este rango de temperatura ambiente.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• Reducción de Corriente:La corriente directa media nominal disminuye linealmente 0.2 mA por cada grado Celsius por encima de 25°C. Esta es una limitación térmica directa para evitar el sobrecalentamiento.
• Temperatura de Soldadura:Resiste 260°C durante 3 segundos a 1/16 de pulgada (aprox. 1.6mm) por debajo del plano de asiento durante el montaje.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está "clasificado por intensidad luminosa". Esto se refiere a un proceso de clasificación (binning) donde las unidades fabricadas se clasifican según la intensidad luminosa medida. Esto garantiza que los diseñadores puedan seleccionar componentes con niveles de brillo consistentes para su aplicación, lo cual es crucial para pantallas de múltiples dígitos donde se desea una apariencia uniforme. Aunque los códigos de clasificación específicos no se enumeran en este documento, los grupos típicos agruparían LEDs con I_V values.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a "Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas". Aunque las gráficas específicas no se proporcionan en el texto, dichas curvas suelen incluir:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación entre el voltaje directo (V_F) y la corriente directa (I_F). Es no lineal, con un voltaje umbral (alrededor de 1.8-2.0V para AlInGaP rojo) por debajo del cual fluye muy poca corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, típicamente en una relación casi lineal dentro del rango de operación recomendado antes de que la eficiencia disminuya a corrientes muy altas.
• Dependencia de la Temperatura:Curvas que muestran cómo el voltaje directo disminuye y la longitud de onda puede desplazarse ligeramente con el aumento de la temperatura de la unión.

Estas curvas son vitales para diseñar controladores de corriente constante eficientes y comprender el rendimiento bajo diversas condiciones térmicas.

5. Información Mecánica y del Paquete

La construcción física define el factor de forma y la interfaz de montaje.

• Tipo de Paquete:Un paquete de orificio pasante con 14 pines.
• Descripción de la Matriz:5 columnas por 8 filas de puntos LED, creando una cuadrícula capaz de formar todos los caracteres alfanuméricos y algunos símbolos.
• Diseño Visual:Presenta una cara gris (probablemente la resina epoxi del paquete) con segmentos blancos (las áreas de los puntos iluminados), proporcionando un buen contraste cuando está apagado y una apariencia limpia cuando está encendido.
• Apilabilidad:El dispositivo está diseñado para apilarse horizontalmente, permitiendo la creación de pantallas de múltiples caracteres colocando unidades una al lado de la otra.
• Dimensiones:Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. El dibujo dimensional exacto se referencia en la hoja de datos.

5.1 Conexión de Pines y Polaridad

La interfaz de 14 pines utiliza un esquema de matriz multiplexada de ánodo-columna y cátodo-fila para el direccionamiento, lo que reduce los pines de control necesarios de 40 (5x8) a 13 (5+8).

Configuración de Pines:Pin 1: Fila de Cátodo 6 Pin 2: Fila de Cátodo 8 Pin 3: Columna de Ánodo 2 Pin 4: Columna de Ánodo 3 Pin 5: Fila de Cátodo 5 Pin 6: Columna de Ánodo 5 Pin 7: Fila de Cátodo 7 Pin 8: Fila de Cátodo 3 Pin 9: Fila de Cátodo 1 Pin 10: Columna de Ánodo 4 Pin 11: Columna de Ánodo 3 (Nota: Función duplicada del Pin 4, probablemente un error tipográfico o una conexión interna específica) Pin 12: Fila de Cátodo 4 Pin 13: Columna de Ánodo 1 Pin 14: Fila de Cátodo 2

Circuito Interno:El diagrama interno muestra una configuración de matriz común donde cada punto LED se forma en la intersección de una línea de columna de ánodo y una línea de fila de cátodo. Para iluminar un punto específico, su pin de ánodo correspondiente debe ser activado a nivel alto (con limitación de corriente) mientras su pin de cátodo correspondiente se activa a nivel bajo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

La especificación clave de montaje proporcionada es el perfil de temperatura de soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de pulgada (1.6mm) por debajo del plano de asiento. Esta es una condición estándar de soldadura por ola o reflujo. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de montaje de PCB cumpla con este límite para evitar daños en el paquete o degradación del LED.

Condiciones de Almacenamiento:Los componentes deben almacenarse dentro del rango de temperatura de almacenamiento especificado de -35°C a +85°C en un ambiente seco, típicamente en bolsas para dispositivos sensibles a la humedad (MSD) si es necesario.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Interfaces Hombre-Máquina (HMI) Industriales:Pantallas de estado en maquinaria, paneles de operador de PLC.
• Equipos de Prueba y Medición:Lecturas digitales para multímetros, contadores de frecuencia, fuentes de alimentación.
• Comercio Minorista y Hostelería:Pantallas de precios, sistemas de gestión de colas, tableros de información simples.
• Sistemas Embebidos:Donde se necesita una salida de caracteres simple, robusta y de bajo consumo.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito Controlador:Requiere un CI controlador de escaneo de matriz o un microcontrolador con suficientes pines GPIO y capacidad de suministro/absorción de corriente. Se recomienda la excitación de corriente constante para un brillo uniforme.
• Limitación de Corriente:Son obligatorios resistores externos o un controlador de corriente constante para limitar la corriente a través de cada segmento LED dentro de los límites medios y de pico especificados.
• Multiplexación:Dado que es una pantalla de matriz, opera bajo el principio de multiplexación (escaneo). La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60Hz) para evitar parpadeo visible. El ciclo de trabajo afecta el brillo percibido y los requisitos de corriente de pico.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso para aplicaciones donde el operador puede no estar directamente frente a la pantalla.
• Fuente de Alimentación:Asegúrese de que el voltaje de alimentación sea suficiente para superar el voltaje directo del LED (V_F) más la caída de voltaje en cualquier componente limitador de corriente y circuito controlador.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con tecnologías más antiguas como las pantallas incandescentes o de fluorescencia de vacío (VFD), esta matriz LED ofrece:

• Fiabilidad y Vida Útil Superiores:Construcción de estado sólido sin filamentos o envolventes de vidrio, lo que conduce a una vida operativa mucho más larga y resistencia a las vibraciones.
• Menor Consumo de Energía:Especialmente en niveles de brillo más bajos.
• Tiempo de Respuesta Más Rápido:Capacidad de encendido/apagado instantáneo.
• Rango de Temperatura de Operación Más Amplio:Adecuado para entornos hostiles.

En comparación con los módulos gráficos OLED o TFT modernos, es:

• Más Sencillo de Interfazar:Requiere menos líneas de control y software más simple.
• Más Robusto y Rentablepara aplicaciones simples de solo caracteres.
• Altamente Legibleen condiciones de alta luz ambiental debido a su alto contraste y naturaleza emisiva.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente apropiada para un solo punto?R: Use la Ley de Ohm: R = (V_{alimentación}- V_F) / I_F. Por ejemplo, con una alimentación de 5V, un V_Ftípico de 2.6V a 20mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. Siempre use el V_Fmáximo de la hoja de datos para un diseño conservador y asegurar que la corriente no exceda los límites.

P2: ¿Qué significa "1/16 DUTY" en la condición de prueba para la intensidad luminosa?R: Significa que la medición se tomó con el LED pulsado encendido durante 1/16 del tiempo total del ciclo de escaneo. En una matriz multiplexada 5x8, un esquema de escaneo común activa una fila a la vez. Si se escanean las 8 filas, cada fila está activa durante un ciclo de trabajo de 1/8. El ciclo de trabajo de 1/16 sugiere un patrón de escaneo diferente o una condición de medición donde la corriente de pulso de pico es más alta, y la potencia media se mantiene dentro de los límites. El ciclo de trabajo real de operación depende del diseño del controlador.

P3: ¿Puedo conectar estas pantallas en paralelo para hacer una unidad de múltiples dígitos?R: Están diseñadas para apilarsehorizontalmente, lo que significa que coloca múltiples unidades una al lado de la otra en un PCB. No puede simplemente conectar los pines en paralelo porque cada unidad contiene una matriz completa de 5x8. Cada pantalla requiere su propio conjunto de controladores de columna, mientras que los controladores de fila a menudo pueden compartirse entre todas las unidades en un diseño de múltiples dígitos para simplificar el circuito de escaneo.

P4: ¿Por qué la longitud de onda dominante (639nm) es diferente de la longitud de onda pico (650nm)?R: Esto se debe a la respuesta espectral del ojo humano. El LED emite luz a través de un rango de longitudes de onda centrado en 650nm (pico). Sin embargo, el ojo humano es más sensible a longitudes de onda alrededor de 555nm (verde) y menos sensible al rojo intenso. La longitud de onda dominante se calcula encontrando la longitud de onda única de luz monocromática pura que parecería tener el mismo color que la salida de espectro amplio del LED para un observador humano estándar. Es el punto de color "percibido".

10. Introducción al Principio de Operación

El LTP-2058AKD es una pantalla LED de matriz activa. Su principio fundamental es la electroluminiscencia de una unión P-N semiconductor. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo a través de un ánodo (columna) y un cátodo (fila), los electrones y huecos se recombinan en la capa activa de AlInGaP, liberando energía en forma de fotones (luz) a una longitud de onda determinada por el bandgap del material. La disposición de matriz 5x8 permite que cualquiera de los 40 puntos sea direccionado individualmente seleccionando la combinación correcta de una columna (fuente de energía) y una fila (tierra). La multiplexación escanea rápidamente a través de las filas, encendiendo las columnas necesarias para cada fila, para crear la ilusión de un carácter estable y completamente iluminado.

11. Tendencias Tecnológicas

Si bien las pantallas de matriz de puntos LED discretas como el LTP-2058AKD siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas robustas o sensibles al costo, la tendencia más amplia en la tecnología de pantallas es hacia una mayor integración y funcionalidad. Los arreglos de LED de montaje superficial (SMD) y los módulos integrados de controladores LED son cada vez más comunes. Además, para aplicaciones que requieren gráficos o caracteres más complejos, las pantallas LED segmentadas, OLED y las pequeñas pantallas LCD TFT ofrecen mayor flexibilidad. El principio de direccionamiento de matriz sigue siendo fundamental, pero la implementación se mueve hacia diseños chip-on-board (COB) e interfaces como I2C o SPI, reduciendo el número de componentes y simplificando el diseño del sistema en comparación con el control directo de matriz por GPIO.