Hoja de Datos del Display LED de Matriz de Puntos LTP-7357KS - Altura 0.678 Pulgadas (17.22mm) - LED Amarillo AlInGaP - Voltaje Directo 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-7357KS es un módulo de display LED compacto de matriz de puntos 5x7 de un solo plano. Su función principal es mostrar caracteres alfanuméricos y símbolos, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren una presentación de información clara y legible en un espacio limitado. La ventaja principal de este dispositivo radica en su utilización de la tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED, lo que proporciona una emisión de luz eficiente en el espectro amarillo. El display presenta una cara gris y puntos de color blanco, mejorando el contraste para una mayor legibilidad. Su diseño está dirigido a sistemas embebidos, paneles de control industrial, instrumentación, electrónica de consumo y cualquier aplicación donde se necesite un display de caracteres pequeño y fiable.

2. Análisis en Profundidad de Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. El dispositivo emite luz en la región de longitud de onda amarilla. La longitud de onda de emisión pico típica (λp) es de 588 nm, con una longitud de onda dominante (λd) de 587 nm, lo que indica un tono amarillo puro. El ancho medio de línea espectral (Δλ) es de 15 nm, lo que describe la pureza espectral de la luz emitida. El parámetro clave para el brillo es la intensidad luminosa promedio (Iv), que varía desde un mínimo de 630 μcd hasta un máximo de 1650 μcd bajo una condición de prueba de corriente de pulso de 32mA y un ciclo de trabajo de 1/16. Se especifica una relación de coincidencia de intensidad luminosa de 2:1 (máximo a mínimo) para los LEDs dentro del mismo bin de "área de luz similar", garantizando una uniformidad aceptable en toda la matriz del display.

2.2 Características Eléctricas y Especificaciones

Comprender los límites eléctricos es crucial para una operación confiable. Las Especificaciones Máximas Absolutas definen los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La disipación de potencia promedio por punto LED no debe exceder los 70 mW. La corriente directa de pico por punto está limitada a 60 mA, mientras que la corriente directa promedio por punto está clasificada en 25 mA a 25°C, reduciéndose linealmente en 0.28 mA/°C a medida que aumenta la temperatura ambiente. El voltaje inverso máximo que se puede aplicar a cualquier segmento es de 5 V. El voltaje directo (Vf) para cualquier punto, medido a una corriente directa (If) de 20 mA, típicamente se encuentra entre 2.05 V y 2.6 V. Se garantiza que la corriente inversa (Ir) será menor o igual a 100 μA cuando se aplique un voltaje inverso (Vr) de 5 V.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está diseñado para una operación robusta en un amplio rango de temperaturas. El rango de temperatura de operación se especifica desde -35°C hasta +105°C, y el rango de temperatura de almacenamiento es idéntico. Este amplio rango lo hace adecuado tanto para entornos comerciales como industriales. La curva de reducción de corriente directa promedio es una consideración de diseño crítica para prevenir la fuga térmica; a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C, la corriente continua permitida debe reducirse en consecuencia.

3. Explicación del Sistema de Binning

La hoja de datos indica que el producto está "Categorizado por Intensidad Luminosa". Esto se refiere a un proceso de binning donde los LEDs fabricados se clasifican según su salida de luz medida (intensidad luminosa) en diferentes grupos o "bins". El rango de intensidad especificado de 630 μcd a 1650 μcd probablemente abarca múltiples bins. Los diseñadores pueden seleccionar componentes de un bin específico para garantizar un brillo uniforme en múltiples displays dentro de un sistema. La nota sobre ajustar la proporción de epoxi para "reducir el grado del bin" en el historial de revisiones sugiere que se realizaron esfuerzos para mejorar la consistencia y reducir la dispersión de los parámetros ópticos dentro de un lote de producción.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

Si bien el extracto del PDF menciona "Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas" en la página final, los gráficos específicos no están incluidos en el contenido de texto. Típicamente, dichas curvas para un display LED incluirían:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Muestra la relación no lineal entre corriente y voltaje, esencial para diseñar el circuito de control limitador de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (Curva L-I):Ilustra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, ayudando a optimizar las condiciones de control para el brillo y eficiencia deseados.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Demuestra la disminución en la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión, crítica para la gestión térmica en aplicaciones de alta temperatura.
• Distribución Espectral:Un gráfico que traza la intensidad relativa frente a la longitud de onda, mostrando el pico y la forma de la emisión amarilla.

Los diseñadores deben consultar la hoja de datos completa con gráficos para realizar cálculos precisos para sus condiciones de operación específicas.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones Físicas y Tolerancias

El display tiene una altura de matriz de 0.678 pulgadas (17.22 mm). El dibujo del paquete (referenciado pero no detallado en el texto) mostraría la longitud, anchura y altura totales, el espaciado de las patillas y el plano de asiento. Las notas dimensionales clave de la hoja de datos incluyen: todas las dimensiones están en milímetros con una tolerancia general de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Una revisión específica actualizó la tolerancia de anchura de 12.6mm ±0.1mm a 12.6mm +0.18/-0.25mm. La tolerancia de desplazamiento de la punta del pin es de ±0.4 mm. Notas de calidad adicionales limitan la presencia de material extraño en los segmentos, contaminación por tinta, doblado y burbujas dentro del epoxi.

5.2 Diagrama de Pines y Conexiones

El dispositivo tiene una configuración de 12 pines para direccionamiento X-Y (matriz). Las conexiones de los pines son las siguientes: Pin 1: Cátodo Columna 1, Pin 2: Ánodo Fila 3, Pin 3: Cátodo Columna 2, Pin 4: Ánodo Fila 5, Pin 5: Ánodo Fila 6, Pin 6: Ánodo Fila 7, Pin 7: Cátodo Columna 4, Pin 8: Cátodo Columna 5, Pin 9: Ánodo Fila 4, Pin 10: Cátodo Columna 3, Pin 11: Ánodo Fila 2, Pin 12: Ánodo Fila 1. Un diagrama de circuito interno (referenciado en la página 3) representa visualmente la matriz 5x7, mostrando cómo las 5 columnas de cátodos y las 7 filas de ánodos interconectan los 35 puntos LED individuales.

5.3 Polaridad y Orientación

El dispositivo utiliza una configuración de cátodo común por columna. Cada una de las cinco columnas tiene una conexión de cátodo común, y cada una de las siete filas tiene una conexión de ánodo común. Para iluminar un punto específico, su columna de cátodo correspondiente debe ser llevada a bajo (a tierra), y su fila de ánodo correspondiente debe ser llevada a alto con una fuente de voltaje limitada en corriente. La orientación correcta durante el montaje en PCB está típicamente indicada por una muesca, bisel o indicador del pin 1 en el paquete.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos proporciona una condición de soldadura específica: las patillas pueden someterse a una temperatura de soldador de 260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del paquete. Este es un parámetro crítico para prevenir daños térmicos al epoxi interno, las uniones por alambre y los dados semiconductores durante la soldadura manual o el re-trabajo. Para procesos de soldadura por ola o reflujo, se debe utilizar un perfil estándar sin plomo (conforme a RoHS) con una temperatura máxima que no exceda la especificación máxima. El dispositivo en sí está confirmado como un paquete sin plomo conforme a las directivas RoHS.

7. Información de Embalaje y Pedido

El número de parte es LTP-7357KS. El sufijo "KS" puede indicar características específicas de binning u ópticas. El embalaje estándar para tales componentes es típicamente en tubos o bandejas antiestáticas para proteger las patillas y la ventana de daños y descargas electrostáticas (ESD). La cantidad en carrete o tubo debe confirmarse con el fabricante o distribuidor. Las etiquetas en el embalaje incluirán el número de parte, código de lote y código de fecha para trazabilidad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display es ideal para aplicaciones que requieren una lectura de caracteres simple y de bajo consumo. Ejemplos incluyen: indicadores de estado en equipos de red, displays de parámetros en fuentes de alimentación o equipos de prueba, displays de mensajes simples en electrodomésticos, lecturas de reloj y paneles de interfaz de usuario básicos en controles industriales. Su característica horizontal apilable permite colocar múltiples unidades una al lado de la otra para formar mensajes más largos o displays numéricos más grandes.

8.2 Consideraciones de Diseño y Circuito de Control

Controlar una matriz 5x7 requiere un esquema de multiplexación. Es necesario un microcontrolador con suficientes pines de E/S o un circuito integrado controlador de LED dedicado (como un MAX7219 o similar). El controlador debe ciclar rápidamente a través de las cinco columnas, energizando las siete filas de ánodos apropiadas para cada columna. El ciclo de trabajo de 1/16 mencionado en la condición de prueba es una relación de multiplexación común (1/5 para columnas * algún factor de persistencia). El controlador debe suministrar corriente pulsada, no continua DC, a cada LED. La corriente de pico por punto puede ser mayor que la clasificación promedio para lograr el brillo deseado dentro del ciclo de trabajo de multiplexación, pero no debe exceder el máximo absoluto de 60mA. Se requiere un cálculo cuidadoso de las resistencias limitadoras de corriente basado en el voltaje directo y la corriente de pulso deseada. Puede ser necesario un disipador de calor si se opera cerca de las especificaciones máximas o en altas temperaturas ambientales.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

El diferenciador clave del LTP-7357KS es su uso de la tecnología AlInGaP para la emisión amarilla. En comparación con tecnologías más antiguas como GaAsP (Fosfuro de Arsénico de Galio), AlInGaP ofrece mayor eficiencia, mejor estabilidad térmica y una salida de color más consistente. La combinación de cara gris/puntos blancos proporciona una apariencia de alto contraste y sin brillo cuando está apagado, lo cual es preferible en muchas aplicaciones profesionales y de consumo sobre una cara negra o transparente. El amplio rango de temperatura de operación y la construcción de estado sólido le dan una ventaja en confiabilidad sobre otras tecnologías de display como displays fluorescentes de vacío (VFDs) o displays de cristal líquido (LCDs) en entornos hostiles, aunque carece de la flexibilidad de una matriz de píxeles gráficos.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Cuál es la diferencia entre longitud de onda pico y longitud de onda dominante?

R: La longitud de onda pico (λp) es la longitud de onda a la que el espectro de emisión tiene su máxima intensidad. La longitud de onda dominante (λd) es la longitud de onda única de luz monocromática que coincidiría con el color percibido del LED. Para un espectro estrecho como este, están muy cerca (588nm vs. 587nm).

P: ¿Puedo controlar este display con una corriente DC constante en cada LED?

R: Técnicamente sí, pero es altamente ineficiente y requeriría 35 circuitos limitadores de corriente individuales. La multiplexación (escaneo) es el método estándar y práctico, permitiendo controlar 35 LEDs con solo 12 pines.

P: La intensidad luminosa se prueba con un ciclo de trabajo de 1/16. ¿Qué significa esto para mi diseño?

R: Esta es la condición de prueba utilizada para especificar el brillo. En su diseño de multiplexación, tendrá un ciclo de trabajo similar (por ejemplo, 1/5 por columna). Para lograr el brillo especificado, la corriente de pulso de su controlador durante la ranura de tiempo activa debe establecerse en 32mA (la corriente de condición de prueba). La corriente promedio será mucho menor.

P: ¿Se requiere un disipador de calor?

R: Para operación normal dentro de los límites de corriente promedio y temperatura especificados, típicamente no se requiere un disipador de calor dedicado para el display en sí. Sin embargo, un diseño de PCB adecuado con área de cobre suficiente para las trazas de potencia y tierra ayuda a disipar el calor. Si se opera en las especificaciones máximas en una temperatura ambiente alta, se recomienda un análisis térmico.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un controlador de temperatura simple con una lectura de punto de ajuste y temperatura actual. Se podrían usar dos displays LTP-7357KS uno al lado del otro. Un microcontrolador lee un sensor de temperatura, realiza un cálculo PID y controla un relé de calentador. También controla los dos displays LED a través de un circuito controlador de multiplexación para mostrar el punto de ajuste y la temperatura actual. El color amarillo es fácilmente visible en diversas condiciones de iluminación. El diseño debe incluir resistencias limitadoras de corriente en las filas de ánodos. El firmware debe implementar el mapa de fuentes de caracteres (convirtiendo códigos ASCII a los patrones 5x7 para dígitos, 'C' para Celsius, etc.) y la rutina de escaneo para refrescar los displays a una velocidad lo suficientemente alta para evitar parpadeo (típicamente >60 Hz).

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-7357KS se basa en la electroluminiscencia de semiconductores. La estructura del chip AlInGaP consiste en múltiples capas epitaxiales crecidas sobre un sustrato de GaAs. Cuando se aplica un voltaje directo que excede el umbral del diodo, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan, liberando energía en forma de fotones (luz). La composición específica de aleación de Aluminio, Indio, Galio y Fosfuro determina la energía de la banda prohibida, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo. La matriz 5x7 está formada por 35 de estos chips LED individuales, conectados eléctricamente en un patrón de cuadrícula de filas y columnas para permitir un control independiente mediante multiplexación.

13. Tendencias y Contexto Tecnológico

Si bien los displays de matriz de puntos como el LTP-7357KS siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas, sensibles al costo o de baja densidad de información, la tendencia más amplia en la tecnología de displays es hacia una mayor integración y flexibilidad. Los módulos gráficos OLED y TFT-LCD se están volviendo más asequibles y ofrecen gráficos direccionables por píxel. Sin embargo, para displays de solo caracteres simples, brillantes, robustos y de bajo consumo, las matrices de puntos LED conservan ventajas. El uso de AlInGaP representa un avance sobre los materiales LED más antiguos, ofreciendo un mejor rendimiento. Los desarrollos futuros en este nicho pueden centrarse en una eficiencia aún mayor, ángulos de visión más amplios, controladores integrados y paquetes de montaje superficial para un ensamblaje más fácil, aunque el enfoque fundamental de matriz multiplexada está bien establecido.