Hoja de Datos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-7188KE - Altura 0.764 Pulgadas (19.4mm) - Rojo AlInGaP - Voltaje Directo 2.6V - Disipación de Potencia 40mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-7188KE es un módulo de visualización de matriz de puntos 8x8, monocromático y de estado sólido. Su función principal es proporcionar un medio compacto y fiable para mostrar caracteres alfanuméricos, símbolos o gráficos simples. La tecnología central utiliza chips LED rojos de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) crecidos epitaxialmente sobre un sustrato de Arseniuro de Galio (GaAs). Este sistema de materiales es conocido por su alta eficiencia y excelente intensidad luminosa en el espectro rojo-anaranjado. El dispositivo presenta una pantalla frontal gris con segmentos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Su diseño está optimizado para aplicaciones que requieren una comunicación visual clara en un factor de forma compacto, con apilabilidad que permite crear pantallas multicarácter más grandes.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

La pantalla ofrece varias ventajas clave que definen su campo de aplicación. Su bajo consumo de energía la hace adecuada para dispositivos alimentados por batería o sensibles a la potencia. La construcción de estado sólido garantiza una alta fiabilidad y una larga vida operativa, ya que no hay partes móviles o filamentos que puedan fallar. El amplio ángulo de visión proporcionado por el diseño de plano único permite una visibilidad clara desde varias posiciones, lo cual es crítico para pantallas de información pública o instrumentación. La compatibilidad con códigos de caracteres estándar como USASCII y EBCDIC simplifica la integración con microcontroladores y sistemas digitales. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, permitiendo a los diseñadores seleccionar unidades con brillo consistente. Los mercados objetivo principales incluyen paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, electrónica de consumo con indicadores de estado y señalización informativa donde la fiabilidad y la claridad son primordiales.

2. Análisis en Profundidad de los Parámetros Técnicos

El rendimiento del LTP-7188KE está definido por un conjunto completo de parámetros eléctricos y ópticos, que deben considerarse cuidadosamente durante el diseño del circuito para garantizar un rendimiento óptimo y una larga vida útil.

2.1 Límites Absolutos Máximos

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

• Disipación de Potencia Promedio por Punto:40 mW. Esta es la potencia continua máxima que puede disipar de forma segura un solo elemento LED, principalmente en forma de calor.
• Corriente Directa de Pico por Punto:90 mA. Esta es la corriente instantánea máxima permitida, especificada bajo una condición pulsada de 1 kHz de frecuencia y un ciclo de trabajo del 18%. Exceder este valor, aunque sea brevemente, puede causar una falla catastrófica.
• Corriente Directa Promedio por Punto:15 mA. Esta es la corriente continua máxima recomendada para un solo LED para mantener la fiabilidad a lo largo de su vida útil.
• Derating de Corriente Directa:A partir de 25°C, la corriente máxima permitida disminuye 0.2 mA por cada aumento de 1°C en la temperatura ambiente. Esto es crucial para la gestión térmica.
• Voltaje Inverso por Punto:5 V. Aplicar un voltaje de polarización inversa que exceda este valor puede romper la unión PN del LED.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para funcionar y almacenarse dentro de este rango completo de temperatura.
• Condición de Soldadura:260°C durante 3 segundos, con la punta del soldador posicionada al menos 1/16 de pulgada (aprox. 1.6mm) por debajo del plano de asiento del encapsulado. Esto previene daños térmicos a los chips LED durante el ensamblaje.

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

Estos son los parámetros de rendimiento típicos bajo condiciones de prueba especificadas, que representan el comportamiento operativo normal del dispositivo.

• Intensidad Luminosa Promedio por Punto (I_V):630 μcd (Mín), 1650 μcd (Típ). Medida con una corriente de pico (I_p) de 32 mA a un ciclo de trabajo de 1/16. Este parámetro define el brillo percibido.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):632 nm (Típ). La longitud de onda a la cual la potencia de salida óptica es mayor. Esto sitúa la emisión en la región roja del espectro visible.
• Ancho Medio de Línea Espectral (Δλ):20 nm (Típ). Una medida de la pureza espectral; un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):624 nm (Típ). La longitud de onda única percibida por el ojo humano, que puede diferir ligeramente de la longitud de onda de pico.
• Voltaje Directo (V_F) Cualquier Punto:
  • 2.05V (Mín), 2.6V (Típ), 2.8V (Máx) a I_F= 20mA.
  • 2.3V (Mín), 2.8V (Típ) a I_F= 80mA (pulsado).
  Esta es la caída de voltaje a través del LED cuando conduce corriente. Es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R) Cualquier Punto:100 μA (Máx) a V_R= 5V. La pequeña corriente de fuga cuando el LED está polarizado inversamente.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):2:1 (Máx). Esto especifica la relación máxima permitida entre los puntos LED más brillantes y más tenues en la matriz, asegurando una apariencia uniforme.

Nota: La medición de intensidad luminosa utiliza un sensor y filtro que aproxima la curva de respuesta del ojo fotópico CIE, asegurando relevancia para la visión humana.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo está \"categorizado por intensidad luminosa.\" Esto implica que se aplica un sistema de clasificación (binning), aunque los códigos específicos de clasificación no se enumeran en este documento. Típicamente, dicha categorización involucra:

• Clasificación por Intensidad Luminosa:Los LED de un lote de producción se clasifican en grupos (bins) según su intensidad luminosa medida a una corriente de prueba estándar. Esto permite a los clientes comprar pantallas con niveles de brillo consistentes y predecibles, lo cual es crítico para ensamblajes de múltiples unidades para evitar variaciones notorias.
• Clasificación por Longitud de Onda (Implícita):Aunque no se establece explícitamente como clasificada, las especificaciones ajustadas en la longitud de onda de pico (632 nm) y dominante (624 nm) sugieren un control de proceso estricto. En muchos productos LED, los chips también se clasifican por longitud de onda (o coordenadas de cromaticidad para LED blancos) para garantizar la consistencia del color en una pantalla.
• Clasificación por Voltaje Directo:El rango especificado de V_F (ej., 2.05V a 2.8V a 20mA) muestra la variación natural. Para diseños que requieren un emparejamiento preciso de voltaje, las unidades pueden seleccionarse en base a la V_F.

medida.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

• La hoja de datos hace referencia a \"Curvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas.\" Aunque los gráficos específicos no se proporcionan en el texto, las curvas estándar para tales dispositivos típicamente incluirían:Curva Corriente vs. Voltaje (Curva I-V):
• Muestra la relación exponencial entre la corriente directa y el voltaje directo. El voltaje de \"rodilla\" está alrededor de 1.8-2.0V para LED rojos AlInGaP. La curva es esencial para seleccionar la resistencia limitadora de corriente apropiada o diseñar controladores de corriente constante.Curva Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva L-I):
• Muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Generalmente es lineal en un amplio rango pero se satura a corrientes muy altas debido al decaimiento térmico y de eficiencia. El punto de medición a ciclo de trabajo 1/16 (pico de 32mA) se elige para representar una corriente promedio equivalente mientras se evitan los efectos de autocalentamiento durante la medición.Curva Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:
• Ilustra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Los LED AlInGaP exhiben menos extinción térmica que tecnologías más antiguas como GaAsP, pero la salida aún disminuye con la temperatura. Esta curva informa diseños para entornos de alta temperatura.Distribución Espectral:

Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando una curva en forma de campana centrada alrededor de 632 nm con un ancho medio típico de 20 nm.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El dispositivo tiene una altura de matriz de 0.764 pulgadas (19.4 mm). El dibujo de dimensiones del encapsulado (referenciado pero no detallado en el texto) típicamente mostraría la longitud, anchura y grosor total del módulo, el espaciado entre los 16 pines y el plano de asiento. Todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se especifique lo contrario. La construcción física permite el apilamiento horizontal para formar pantallas multicarácter más largas.

5.2 Conexión de Pines y Circuito Interno

• La pantalla tiene un encapsulado dual en línea (DIP) de 16 pines. El diagrama del circuito interno muestra una matriz 8x8 donde los ánodos de los LED están conectados en filas y los cátodos en columnas. Esta configuración de ánodo común se confirma por la asignación de pines:
• Pines 1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14 son Filas de Ánodo (para las filas 5, 7, 8, 6, 3, 1, 4, 2 respectivamente).

Pines 3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16 son Columnas de Cátodo (para las columnas 2, 3, 5, 4, 6, 1, 7, 8 respectivamente).

Esta arquitectura de selección X-Y permite controlar 64 LED con solo 16 pines mediante multiplexación. Para iluminar un punto específico, su ánodo de fila correspondiente debe ser activado (o suministrado con corriente), y su cátodo de columna debe ser puesto a nivel bajo.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

El manejo adecuado es crítico para prevenir daños. La especificación clave es la condición de soldadura: 260°C por un máximo de 3 segundos, con la punta del soldador al menos 1.6mm por debajo del cuerpo del encapsulado. Esto evita que el calor excesivo viaje por los pines y dañe los sensibles chips LED o las conexiones internas por alambres. Los perfiles de soldadura por ola o de reflujo deben diseñarse para no exceder esta carga térmica localizada. Durante el almacenamiento, el dispositivo debe mantenerse en su bolsa original con barrera de humedad y desecante en un ambiente controlado (dentro del rango de -35°C a +85°C) para prevenir la absorción de humedad, que puede causar \"popcorning\" durante la soldadura.

7. Sugerencias de Aplicación

• 7.1 Escenarios de Aplicación TípicosPaneles de Control Industrial:
• Para mostrar el estado de la máquina, códigos de error o datos numéricos simples.Equipos de Prueba y Medición:
• Como indicador para multímetros, contadores de frecuencia o fuentes de alimentación.Electrónica de Consumo:
• En equipos de audio (medidores VU), electrodomésticos o juguetes para indicación de estado.Pantallas de Información:
• Señalización pública simple para hora, temperatura o números de turno, especialmente cuando se apilan múltiples unidades.Prototipado y Educación:

Ideal para aprender sobre interfaz con microcontroladores, multiplexación y controladores de pantalla.

• 7.2 Consideraciones de DiseñoCircuito de Control:
• Debe usar multiplexación. Se requiere un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un CI controlador de LED dedicado (como el MAX7219) para escanear las filas y columnas.Limitación de Corriente:_FCada línea de columna (cátodo) típicamente requiere una resistencia limitadora de corriente en serie. El valor se calcula en base al voltaje de alimentación, el voltaje directo del LED (V
• ), y la corriente promedio deseada (no excediendo 15mA por punto). Para operación multiplexada, la corriente de pico será mayor pero el promedio debe permanecer dentro de los límites.Disipación de Potencia:
• Calcule la potencia total para todos los puntos iluminados para asegurar que no exceda la capacidad térmica del módulo. Considere el derating con la temperatura.Ángulo de Visión:
• El amplio ángulo de visión es beneficioso pero considere la orientación de montaje relativa al espectador previsto.Frecuencia de Refresco:

La tasa de escaneo multiplexado debe ser lo suficientemente alta (típicamente >60 Hz) para evitar parpadeo visible.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

• Comparado con pantallas de matriz de puntos 8x8 más antiguas que usan LED discretos o diferentes materiales semiconductores (como GaAsP), el LTP-7188KE ofrece ventajas distintivas:Material (AlInGaP vs. GaAsP):
• AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa significativamente mayor y un mejor rendimiento a temperaturas elevadas, resultando en pantallas más brillantes para la misma potencia de entrada.Integración:
• Como un módulo monolítico con frente gris/segmentos blancos, ofrece mejor contraste, alineación de puntos más consistente y un ensamblaje más fácil que construir una pantalla a partir de 64 LED individuales.Fiabilidad:
• La construcción de estado sólido ofrece una resistencia superior a impactos y vibraciones en comparación con pantallas basadas en filamento o fluorescentes de vacío (VFD).Baja Potencia:_FAunque no se dan números de eficiencia específicos, el bajo V

y la buena intensidad luminosa indican una buena conversión de potencia a luz en comparación con alternativas incandescentes o VFD.

• 9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)P: ¿Puedo controlar esta pantalla con un microcontrolador de 5V?
• R: Sí, pero no puede conectar los LED directamente a los pines GPIO. Debe usar resistencias limitadoras de corriente y probablemente transistores controladores para las filas/columnas, ya que los pines GPIO no pueden suministrar/absorber las corrientes de pico requeridas (hasta 80mA por punto en multiplexación).P: ¿Cuál es la diferencia entre Longitud de Onda de Emisión de Pico y Longitud de Onda Dominante?
• R: La longitud de onda de pico es el pico físico del espectro de luz emitido. La longitud de onda dominante es el punto de color percibido en el diagrama de cromaticidad CIE. A menudo difieren ligeramente; la longitud de onda dominante es más relevante para la percepción del color.P: ¿Por qué la Intensidad Luminosa Promedio se mide a un ciclo de trabajo de 1/16?
• R: Esta condición de prueba simula un LED activo en una matriz 8x8 completamente multiplexada (una fila encendida a la vez). Permite la medición a una corriente de pico más alta y fácilmente medible (32mA) mientras representa la corriente promedio mucho más baja (2mA) que estaría presente en uso real, evitando errores de medición por autocalentamiento.P: ¿Cómo calculo el valor de la resistencia para una fuente de voltaje constante?_{R: Use R = (V}alimentación_F- V_F) / I_F. Para una fuente de 5V, un V_F típico de 2.6V, y una I_F deseada de 10mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. Use el V

máximo para un diseño conservador para asegurar que la corriente no exceda los límites.

10. Caso de Estudio de Aplicación Práctica

1. Escenario: Diseñando un Indicador Simple de Voltímetro de 4 Dígitos.Configuración de Hardware:
2. Cuatro displays LTP-7188KE se apilan horizontalmente. Un microcontrolador (ej., un Arduino o PIC) lee un voltaje analógico a través de su ADC.Interfaz:
3. Los 8 pines de fila de cada display se conectan en paralelo. Los 8 pines de columna de cada display se conectan a líneas de E/S separadas o a un registro de desplazamiento, permitiendo el control individual de las columnas de cada display. Esto crea una matriz de 32 columnas (4 displays * 8 cols) por 8 filas.Software:
4. El microcontrolador convierte la lectura del ADC a cuatro dígitos decimales. Utiliza una rutina de multiplexación: activa la Fila 1, luego establece los patrones de columna para el primer segmento de los cuatro dígitos, espera un breve tiempo, desactiva la Fila 1, activa la Fila 2, establece los nuevos patrones de columna, y así sucesivamente a través de las 8 filas. Este ciclo se repite rápidamente.Diseño de Corriente:
5. Si se apunta a una corriente promedio de 5mA por punto encendido, y asumiendo un peor caso de 8 puntos encendidos por fila (uno por dígito), la corriente de pico por controlador de columna sería 8 * 5mA = 40mA, lo cual está dentro del límite de pico del dispositivo. Se seleccionan controladores apropiados (ej., ULN2003 para columnas, transistores para filas) para manejar esta corriente.Resultado:

Una pantalla estable, brillante, de 4 dígitos que muestra el valor de voltaje, con todos los dígitos apareciendo simultáneamente debido al efecto de persistencia de la visión.

11. Principio de Operación

El LTP-7188KE opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión PN semiconductor. Cuando se aplica un voltaje de polarización directa que excede el voltaje de encendido del diodo (aproximadamente 1.8-2.0V para AlInGaP), los electrones de la región tipo n y los huecos de la región tipo p se inyectan en la región activa (los pozos cuánticos en la capa de AlInGaP). Aquí, se recombinan radiativamente, liberando energía en forma de fotones. La longitud de onda específica de 632 nm está determinada por la energía de la banda prohibida de la composición de la aleación AlInGaP. La disposición de matriz 8x8 y el cableado de ánodo común se implementan internamente mediante trazas metálicas en el sustrato, permitiendo el control externo mediante multiplexación para minimizar el número de pines de conexión requeridos.

12. Tendencias y Contexto Tecnológico

• Si bien esta pieza específica representa una tecnología de visualización madura, existe dentro de tendencias en evolución. El uso de AlInGaP representa un avance sobre los LED GaAsP más antiguos, ofreciendo mejor eficiencia y estabilidad térmica. Las tendencias actuales en indicadores y pantallas de matriz simples incluyen:Mayor Densidad y Paso Más Pequeño:
• Los módulos modernos pueden empaquetar más LED en un área más pequeña para mayor resolución.Tecnología de Montaje Superficial (SMT):
• Los diseños más nuevos a menudo usan encapsulados SMT para ensamblaje automatizado, mientras que esta pieza DIP es adecuada para montaje de orificio pasante.Controladores Integrados:
• Algunas pantallas de matriz contemporáneas vienen con CI controladores incorporados, simplificando la interfaz a una simple conexión de datos en serie (SPI/I2C).Tecnologías Alternativas:

Para aplicaciones que requieren mayor brillo, diferentes colores o flexibilidad, están surgiendo tecnologías como OLED (LED Orgánico) o micro-LED. Sin embargo, para muchas aplicaciones robustas, sensibles al costo y simples que requieren alta fiabilidad y una pantalla roja estándar, los módulos tradicionales de matriz de puntos LED como el LTP-7188KE siguen siendo una solución práctica y efectiva.