Hoja de Datos Técnicos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-14088KD-J - Altura 1.50 Pulgadas - Rojo Hiper 650nm - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-14088KD-J es un módulo de visualización de matriz de puntos LED 8x8, de estado sólido y plano único. Su función principal es proporcionar capacidades de visualización de caracteres alfanuméricos y simbólicos en un formato compacto y fiable. La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de chips LED avanzados de Rojo Hiper AS-AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio), que se cultivan epitaxialmente sobre un sustrato de GaAs. Esta tecnología ofrece una eficiencia luminosa y una pureza de color superiores para la emisión roja en comparación con tecnologías más antiguas como el GaAsP estándar. El display presenta una cara negra con puntos blancos, proporcionando un excelente contraste para su legibilidad. Está diseñado para un bajo consumo de energía y ofrece un amplio ángulo de visión, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones de visualización de información donde la claridad es primordial. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, garantizando uniformidad en el brillo entre unidades, y se presenta en un formato sin plomo conforme a las directivas RoHS.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. En una condición de prueba estándar de una corriente directa promedio de 32mA con un ciclo de trabajo de 1/16, la intensidad luminosa promedio típica por punto es de 2475 µcd (microcandelas), con un valor mínimo especificado de 1020 µcd. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 650 nanómetros (nm), dentro del espectro rojo profundo. La longitud de onda dominante (λd) se especifica en 639 nm. El ancho de media línea espectral (Δλ) es de 20 nm, lo que indica un ancho de banda relativamente estrecho y una emisión de color pura. Un parámetro crítico para la uniformidad del display es la Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa, especificada como máximo 2:1 para puntos dentro de un área luminosa similar. Esto significa que el punto más brillante de un grupo no debe ser más del doble de brillante que el más tenue, asegurando una consistencia visual aceptable en toda la matriz.

2.2 Características Eléctricas

Los parámetros eléctricos definen los límites de funcionamiento y los requisitos de potencia. La tensión directa (VF) para cualquier punto LED individual está entre 2.1V y 2.8V, dependiendo de la corriente de excitación. A una corriente de prueba estándar de 20mA, VF varía de 2.1V (mín.) a 2.6V (máx.). A una corriente pico más alta de 80mA, este rango cambia a 2.3V a 2.8V. La corriente inversa (IR) para cualquier segmento es un máximo de 100 µA cuando se aplica una tensión inversa (VR) de 5V. Estos parámetros son cruciales para diseñar el circuito de excitación de corriente constante o multiplexado apropiado.

2.3 Límites Absolutos Máximos y Consideraciones Térmicas

El cumplimiento de los límites absolutos máximos es esencial para la fiabilidad y longevidad del dispositivo. La disipación de potencia promedio por punto no debe exceder los 70 milivatios (mW). La corriente directa pico por punto está clasificada en 90 mA, pero esto se especifica bajo condiciones pulsadas con una frecuencia de 1 kHz y un ciclo de trabajo del 18%. La corriente directa promedio por punto tiene una curva de reducción; es de 25 mA a 25°C y disminuye linealmente 0.28 mA por cada grado Celsius de aumento en la temperatura ambiente. El dispositivo puede operar y almacenarse dentro de un rango de temperatura de -35°C a +105°C. Para el montaje, las condiciones de soldadura se especifican como 260°C durante 3 segundos en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6mm) por debajo del plano de asiento.

3. Sistema de Clasificación y Categorización

El LTP-14088KD-J emplea un sistema de categorización principalmente para la intensidad luminosa. Como se indica en las características y parámetros eléctricos, las unidades se clasifican en función de su salida luminosa promedio medida. La hoja de datos proporciona un valor mínimo (1020 µcd) y típico (2475 µcd), lo que sugiere que las piezas de producción se prueban y agrupan según su intensidad real, probablemente en diferentes grados o categorías de salida. Esto permite a los diseñadores seleccionar piezas con un brillo consistente para su aplicación. Si bien el documento no especifica clasificaciones explícitas para la longitud de onda o la tensión directa, los rangos mín/máx proporcionados para estos parámetros (por ejemplo, VF, λp) definen los límites aceptables para todas las unidades enviadas, asegurando que caigan dentro de una ventana funcionalmente compatible.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a una sección para Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el extracto de texto, dichas curvas, que normalmente se incluyen en las hojas de datos completas, son vitales para el diseño. Normalmente incluirían:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente, ayudando a optimizar la corriente de excitación para el brillo y eficiencia deseados.
• Tensión Directa vs. Corriente Directa:Esencial para calcular la disipación de potencia y diseñar las fuentes de tensión para el circuito excitador.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura, lo cual es crítico para aplicaciones en entornos térmicos variables.
• Distribución Espectral:Un gráfico que muestra la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor del pico de 650nm.

Los diseñadores deben consultar estas curvas para comprender las relaciones no lineales entre corriente, tensión, temperatura y salida de luz, permitiendo un diseño de sistema robusto.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas y Tolerancias

El dispositivo tiene una altura de matriz de 1.50 pulgadas (37.0 mm). El plano del paquete (referenciado pero no detallado en el texto) proporcionaría dimensiones críticas para el diseño de la huella en PCB, incluyendo longitud, anchura, altura total y espaciado de pines. Las tolerancias clave señaladas incluyen: ±0.25mm para la mayoría de las dimensiones, una tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4mm, y límites en material extraño, contaminación por tinta, flexión y burbujas dentro de los segmentos LED (especificados en milésimas de pulgada). Esto asegura fiabilidad mecánica y apariencia óptica consistente.

5.2 Configuración de Pines y Circuito Interno

El display tiene una configuración de 16 pines. La asignación de pines está claramente definida: Los pines 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12 y 14 están conectados a los cátodos de filas específicas (por ejemplo, Cátodo Fila 1, 2, 3...8). Los pines 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15 y 16 están conectados a los ánodos de columnas específicas (por ejemplo, Ánodo Columna 1, 2, 3...8). El diagrama del circuito interno muestra una configuración estándar de cátodo común para una matriz 8x8. Cada uno de los 64 LEDs (puntos) se forma en la intersección de una línea de ánodo de columna y una línea de cátodo de fila. Para iluminar un punto específico, su pin de ánodo correspondiente debe ser activado a nivel alto (con una resistencia limitadora de corriente), y su pin de cátodo correspondiente debe ser puesto a nivel bajo.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La instrucción principal de montaje proporcionada es para el proceso de soldadura. El dispositivo puede soportar soldadura por ola o de reflujo con la condición de que la temperatura de soldadura en un punto a 1/16 de pulgada (1.6mm) por debajo del plano de asiento no exceda los 260°C durante más de 3 segundos. Este es un perfil estándar compatible con IPC para soldadura sin plomo. Los diseñadores deben asegurarse de que su proceso de montaje en PCB cumpla con este perfil térmico para evitar daños en los chips LED o en el paquete plástico. El amplio rango de temperatura de almacenamiento y operación (-35°C a +105°C) proporciona flexibilidad para el manejo y uso en diversos entornos, pero siempre se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante el manejo.

7. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display de matriz de puntos 8x8 es ideal para aplicaciones que requieren visualizaciones alfanuméricas o gráficos simples de resolución baja a media y compactas. Usos comunes incluyen: indicadores de estado en paneles de control industrial, tableros de mensajes simples, lecturas de equipos de prueba y medición, kits de electrónica educativos y dispositivos prototipo. Su compatibilidad con códigos de caracteres estándar (ASCII) facilita la interfaz con microcontroladores para mostrar texto.

7.2 Consideraciones Clave de Diseño

• Circuito de Excitación:El display requiere excitación multiplexada debido a su estructura de matriz. Debe usarse un microcontrolador con suficientes pines de E/S o circuitos integrados excitadores de LED dedicados (como MAX7219 o HT16K33) para escanear secuencialmente las filas y columnas. Las clasificaciones de corriente pico (90mA pulsada) deben respetarse en el diseño del excitador.
• Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada columna de ánodo (o integradas en el CI excitador) para establecer la corriente directa de los LEDs, típicamente entre 20-32mA para un brillo promedio, en función del ciclo de trabajo.
• Disipación de Potencia:El límite de 70mW por punto y la reducción de corriente con la temperatura deben calcularse para la condición de operación más desfavorable, especialmente si varios puntos están encendidos simultáneamente durante períodos prolongados.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero debe considerarse durante el diseño de la carcasa mecánica para asegurar que el display esté orientado correctamente para el usuario final.
• Apilamiento:La característica de ser apilable horizontalmente implica compatibilidad mecánica para crear displays multi-carácter más anchos, requiriendo una alineación e interconexión cuidadosas en el diseño del PCB.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

El factor diferenciador clave del LTP-14088KD-J es su uso de la tecnología LED de Rojo Hiper AlInGaP. En comparación con tecnologías LED rojas más antiguas como GaAsP o GaP estándar, AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto significa que puede producir la misma o mayor salida de luz (medida en µcd) con una corriente de excitación más baja, contribuyendo directamente a la característica de "bajo requisito de potencia". También proporciona generalmente un color rojo más saturado y puro (alrededor de 650nm) con mejor consistencia. En comparación con otros displays 8x8 de tamaño físico similar, su intensidad luminosa categorizada y su conformidad RoHS son ventajas competitivas adicionales para mercados conscientes de la calidad y regulados ambientalmente.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda pico (650nm) y la longitud de onda dominante (639nm)?

R: La longitud de onda pico es la longitud de onda a la que la potencia óptica emitida es mayor. La longitud de onda dominante es la longitud de onda única de luz monocromática que coincide con el color percibido de la luz emitida. La ligera diferencia es normal y se debe a la forma del espectro de emisión del LED.

P: ¿Puedo excitar este display con un microcontrolador de 5V sin un CI excitador?

R: No se recomienda la conexión directa. La tensión directa es de ~2.6V, pero debes usar resistencias limitadoras de corriente. Más importante aún, excitar una matriz 8x8 directamente desde los pines del MCU es ineficiente y excederá las capacidades de fuente/sumidero de corriente del MCU. Casi siempre se requiere un excitador multiplexado dedicado.

P: ¿Qué significa "Ciclo de Trabajo 1/16" en la condición de prueba de intensidad luminosa?

R: Significa que el LED se enciende en pulsos durante 1/16 del tiempo y se apaga durante 15/16. La intensidad luminosa especificada es un valor promedio medido bajo esta condición. En un display multiplexado 8x8, cada fila está típicamente activa durante 1/8 del tiempo (ciclo de trabajo 1/8), por lo que la corriente de excitación puede necesitar ajuste para lograr el brillo promedio deseado.

P: ¿Cómo interpreto la Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa 2:1?

R: Esta es una especificación de uniformidad. Significa que dentro de un grupo de LEDs (por ejemplo, todos los puntos de la matriz), el punto más brillante no será más del doble de brillante que el punto más tenue cuando se mide en condiciones idénticas. Esto asegura una apariencia razonablemente uniforme.

10. Ejemplo Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un display de un solo carácter para un monitor de temperatura. Un microcontrolador lee un sensor y necesita mostrar un número del 0 al 99. Se pueden apilar horizontalmente dos displays LTP-14088KD-J. El microcontrolador, a través de un CI excitador de LED SPI o I2C, multiplexaría los displays. El CI excitador maneja el escaneo de filas y el desplazamiento de datos de columnas, poniendo secuencialmente a nivel bajo las filas de cátodo mientras proporciona el patrón correcto de corrientes de ánodo para cada columna basado en la fuente de caracteres almacenada en la memoria del microcontrolador. La corriente de excitación se establecería mediante una resistencia externa a, por ejemplo, 25mA promedio por punto, asegurando la operación dentro del límite de disipación de potencia de 70mW. La cara negra proporciona buen contraste en un panel interior. El diseño debe incluir gestión térmica si la carcasa puede alcanzar altas temperaturas ambientales, ya que la salida de luz disminuirá y la corriente puede necesitar ser reducida.

11. Introducción al Principio de Operación

El LTP-14088KD-J opera según el principio fundamental de un diodo emisor de luz (LED). Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo (aprox. 2.1-2.6V) a través de una unión LED individual (ánodo a cátodo), los electrones y huecos se recombinan en la región activa del chip semiconductor de AlInGaP. Esta recombinación libera energía en forma de fotones, produciendo luz a una longitud de onda característica del bandgap del material semiconductor—en este caso, luz roja alrededor de 650nm. La estructura de matriz 8x8 se forma conectando 64 chips LED individuales en un patrón de cuadrícula. La electrónica externa utiliza una técnica de multiplexación para controlar esta cuadrícula. Al conmutar rápidamente (escaneando) qué cátodo de fila está activo (conectado a tierra) y a qué ánodos de columna se suministra corriente, se crea la ilusión de una imagen estable a través de la persistencia de la visión. Este método reduce drásticamente el número de pines de control requeridos de 64 (uno por LED) a solo 16 (8 filas + 8 columnas).

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

Los displays discretos de matriz de puntos LED como el LTP-14088KD-J representan una tecnología madura y fiable. Si bien tecnologías de visualización más nuevas como OLEDs o LCDs de alta resolución ofrecen mayor detalle y color completo, las matrices de puntos LED mantienen una posición sólida en aplicaciones que requieren alto brillo, amplios ángulos de visión, extrema fiabilidad, larga vida útil, simplicidad y operación en un amplio rango de temperaturas—a menudo a un costo menor. La tendencia dentro de este segmento es hacia LEDs de mayor eficiencia (como el AlInGaP utilizado aquí), menor consumo de energía, empaquetado sin plomo y respetuoso con el medio ambiente, y a veces hacia paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) para montaje automatizado, aunque los tipos de orificio pasante como este siguen siendo populares para prototipos y ciertos usos industriales. El principio de excitación multiplexada central sigue siendo estándar, pero los chips excitadores integrados modernos ofrecen más funciones como fuentes de caracteres integradas, control de brillo e interfaces digitales más simples (SPI/I2C).