Hoja de Datos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-2057AKY - Altura 2.0 Pulgadas (50.8mm) - Ámbar Amarillo AlInGaP - Tensión Directa 2.6V - Disipación de Potencia 70mW - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-2057AKY es un módulo de visualización monocromático de matriz de puntos diseñado para la presentación de caracteres alfanuméricos. Su función principal es proporcionar una visualización clara y legible de caracteres y símbolos en diversos dispositivos electrónicos. La tecnología central de este display es el uso de material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED, conocido por producir luz de alta eficiencia en el espectro del ámbar amarillo. El dispositivo presenta una cara gris y puntos de color blanco, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diferentes condiciones de iluminación.

El display está construido como una matriz de 5 columnas por 7 filas, resultando en un total de 35 puntos direccionables individualmente. Esta configuración es estándar para mostrar caracteres ASCII y símbolos simples. La especificación "2.0 pulgadas" se refiere a la altura del carácter, que es de 50.8 milímetros, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la información necesita leerse desde una distancia moderada. El dispositivo opera bajo el principio de selección X-Y (fila-columna), permitiendo un manejo multiplexado para controlar los puntos individuales de manera eficiente.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El parámetro fotométrico clave es la Intensidad Luminosa Promedio (Iv), que tiene un valor típico de 3600 microcandelas (µcd) bajo una condición de prueba de una corriente de pulso de 32mA y un ciclo de trabajo de 1/16. Esto indica un alto nivel de brillo adecuado para aplicaciones en interiores y muchas en exteriores. La Longitud de Onda Dominante (λd) se especifica como 592 nanómetros (nm), ubicando firmemente la luz emitida en la región del ámbar amarillo del espectro visible. El Ancho de Línea Espectral a Mitad de Altura (Δλ) es de 15 nm, lo que describe la pureza espectral o la estrechez de la banda de longitud de onda de la luz emitida; un valor más pequeño indica una fuente de luz más monocromática. El dispositivo ofrece una excelente apariencia de los caracteres debido a su alto brillo y alto contraste, como se destaca en sus características.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites y condiciones de operación para el display. La Tensión Directa (Vf) por segmento es típicamente de 2.6V a una corriente directa (If) de 20mA. A una corriente de pulso más alta de 80mA, la Vf aumenta a un valor típico de 2.8V. Este coeficiente de temperatura positivo es normal para el comportamiento de un LED. La Corriente Inversa (Ir) para cualquier punto es un máximo de 100 microamperios (µA) cuando se aplica una tensión inversa (Vr) de 5V, indicando la corriente de fuga en estado apagado. La Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa se especifica como máximo 2:1, lo que significa que la diferencia de brillo entre el punto más brillante y el más tenue en la matriz no debe exceder esta relación, asegurando una apariencia uniforme.

2.3 Valores Absolutos Máximos 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 70 milivatios (mW). La Corriente Directa de Pico por punto está clasificada en 60mA, mientras que la Corriente Directa Promedio por punto es de 25mA a 25°C. Crucialmente, este valor nominal de corriente promedio se reduce linealmente en 0.33 mA por grado Celsius por encima de los 25°C. Esta curva de reducción es esencial para el diseño de gestión térmica; a medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente continua máxima permitida debe reducirse para evitar el sobrecalentamiento y garantizar la fiabilidad a largo plazo. El Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento es de -35°C a +85°C, definiendo las condiciones ambientales para el uso y la no operación. La temperatura máxima de soldadura es de 260°C durante un máximo de 3 segundos, lo cual es un requisito estándar del perfil de soldadura por reflujo.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

Las dimensiones físicas del paquete del display se proporcionan en un dibujo detallado (referenciado en la hoja de datos). Todas las dimensiones se especifican en milímetros con una tolerancia estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Esto incluye la longitud total, el ancho, la altura, el espaciado entre pines y la posición del área de la matriz de puntos en relación con los bordes del paquete. El paquete alberga la matriz LED 5x7 y proporciona la estructura mecánica y las conexiones eléctricas a través de los pines.

4. 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 columnas específicas y cátodos para filas específicas. Por ejemplo, el Pin 1 es el cátodo para la Fila 5, el Pin 3 es el ánodo para la Columna 2, y así sucesivamente. Esta disposición específica es crítica para diseñar el circuito de manejo externo. El diagrama del circuito interno muestra que los puntos LED están dispuestos en una configuración de matriz de cátodo común. El ánodo de cada LED está conectado a una línea de columna, y su cátodo está conectado a una línea de fila. Para iluminar un punto específico, su línea de columna correspondiente debe ser activada en alto (ánodo positivo), y su línea de fila debe ser activada en bajo (cátodo a tierra).

5. Directrices de Soldadura y Montaje

La hoja de datos proporciona un parámetro clave para el proceso de montaje: la temperatura de soldadura. El dispositivo puede soportar una temperatura máxima de 260°C durante una duración máxima de 3 segundos, medida a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del paquete. Esta información es vital para configurar un perfil de horno de soldadura por reflujo. Un perfil de reflujo estándar sin plomo con una temperatura máxima alrededor de 250°C es típicamente compatible. La exposición prolongada a temperaturas por encima de este límite puede dañar las conexiones internas de alambre, los chips LED o el material plástico del paquete.

6. Sugerencias de Aplicación

6.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display de matriz de puntos 5x7 es ideal para aplicaciones que requieren lecturas alfanuméricas simples con fuente fija. Usos comunes incluyen paneles de control industrial para mostrar puntos de ajuste, códigos de estado o mensajes de error. Se puede encontrar en equipos de prueba y medición, electrónica de consumo como equipos de audio antiguos o electrodomésticos, y varios paneles de instrumentación. Su color ámbar amarillo a menudo se elige por su buena visibilidad y menor fatiga visual percibida en entornos con poca luz en comparación con el verde puro o el azul.

6.2 Consideraciones de Diseño

Diseñar con este display requiere atención cuidadosa al circuito de manejo. Dado que es una matriz multiplexada, es necesario un microcontrolador o un CI controlador de display dedicado para escanear secuencialmente las filas y columnas. Las resistencias limitadoras de corriente son obligatorias para cada línea de columna (ánodo) para establecer la corriente directa de los LEDs, típicamente al valor recomendado de 20mA promedio. Se debe respetar la curva de reducción de la corriente directa en función de la temperatura ambiente máxima esperada dentro del gabinete del producto. Puede ser necesario un disipador de calor o ventilación si se opera cerca del límite superior de temperatura. El esquema de multiplexado también afecta el brillo aparente; se puede usar un ciclo de trabajo más alto o una corriente de pico para compensar el tiempo de encendido reducido por LED, pero siempre dentro de los valores absolutos máximos.

7. Comparación y Diferenciación Técnica

El principal factor diferenciador del LTP-2057AKY es su uso de la tecnología LED AlInGaP. En comparación con tecnologías más antiguas como los LEDs estándar de Fosfuro de Galio (GaP) utilizados para el ámbar/amarillo, el AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor. Esto se traduce en un mayor brillo para la misma corriente de manejo o un menor consumo de energía para el mismo nivel de brillo. La característica de "alto brillo y alto contraste" es un resultado directo de esta ventaja material. La cara gris con puntos blancos mejora aún más la relación de contraste, haciendo que los caracteres aparezcan más nítidos y definidos, especialmente en condiciones de mucha luz.

8. Preguntas Frecuentes Basadas en Parámetros Técnicos

P: ¿Cuál es el propósito del ciclo de trabajo de 1/16 en la condición de prueba de intensidad luminosa?
R: El ciclo de trabajo de 1/16 (por ejemplo, un pulso) se utiliza porque el display está diseñado para operación multiplexada. En una matriz 5x7, un esquema de multiplexado común podría escanear una fila a la vez. Si las 7 filas se escanean por igual, cada fila (y por lo tanto cada LED) está activa aproximadamente 1/7 del tiempo. El ciclo de 1/16 en la prueba es una condición estandarizada para medir el brillo máximo de un solo LED cuando se enciende brevemente, lo cual es relevante para el brillo percibido en un sistema multiplexado.

P: ¿Cómo interpreto la especificación de Tensión Directa que tiene dos valores de corriente diferentes?
R: La Tensión Directa (Vf) no es una constante; aumenta con la corriente. La hoja de datos proporciona dos puntos de datos: un valor típico a la corriente de operación estándar (20mA) y otro a una corriente de pulso más alta (80mA) que podría usarse en sistemas multiplexados para lograr un brillo percibido mayor. Los diseñadores deben asegurarse de que su circuito de manejo pueda proporcionar la tensión necesaria, especialmente cuando se usan corrientes de pulso más altas.

P: ¿Por qué es necesaria la reducción de corriente por encima de los 25°C?
R: Los LEDs generan calor internamente. La unión semiconductor tiene una temperatura máxima de operación. A medida que aumenta la temperatura ambiente, la capacidad del paquete para disipar este calor interno disminuye. Para evitar que la temperatura de la unión exceda su límite seguro, lo que reduciría drásticamente la vida útil o causaría una falla inmediata, la corriente continua máxima permitida debe reducirse. El factor de reducción de 0.33 mA/°C proporciona la pauta para esta reducción.

9. Caso Práctico de Diseño y Uso

Considere diseñar un controlador de temperatura simple con una lectura digital. Un microcontrolador leería un sensor de temperatura, ejecutaría un algoritmo de control y manejaría el display LTP-2057AKY para mostrar la temperatura actual (por ejemplo, " 23 C"). Los puertos de E/S del microcontrolador, configurados con capacidades apropiadas de sumidero y fuente de corriente, se conectarían a las filas y columnas del display a través de resistencias limitadoras de corriente. El firmware implementaría una rutina de escaneo: pondría una línea de fila en bajo (activa) mientras coloca el patrón para esa fila en las cinco líneas de columna, esperaría un breve tiempo y luego pasaría a la siguiente fila. Este ciclo se repite rápidamente, creando una imagen visual persistente. El color ámbar proporciona una visibilidad clara en el panel de control. El diseñador debe calcular los valores de las resistencias en función de la tensión de alimentación y la corriente deseada del LED (por ejemplo, 20mA), considerando la caída de Vf y la tensión de salida del microcontrolador.

10. Introducción al Principio de Funcionamiento

El principio de funcionamiento se basa en la electroluminiscencia en una unión p-n semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa que excede el umbral del diodo a través del chip LED AlInGaP, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa, liberando energía en forma de fotones. La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía del bandgap, que corresponde directamente a la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, ámbar amarillo a 592 nm. El sustrato transparente de GaAs permite que escape más luz, contribuyendo a una mayor eficiencia externa. La disposición de matriz 5x7 es un método práctico para formar caracteres iluminando selectivamente un subconjunto de los 35 puntos disponibles.

11. Tendencias de Desarrollo

Si bien los displays discretos de matriz de puntos 5x7 como el LTP-2057AKY siguen en uso para aplicaciones específicas, la tendencia más amplia en la tecnología de visualización se ha desplazado hacia módulos integrados. Estos incluyen LCDs (Pantallas de Cristal Líquido) y OLEDs (Diodos Emisores de Luz Orgánicos) que ofrecen gráficos completamente direccionables por puntos, mayor resolución y la capacidad de mostrar información más compleja. Para displays alfanuméricos basados en LED, los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) y los módulos multidígito con controladores integrados se han vuelto más comunes, simplificando el diseño y el montaje. Sin embargo, las ventajas fundamentales de los LEDs—alto brillo, larga vida útil y robustez—aseguran que sigan siendo relevantes, particularmente en entornos hostiles o donde se requiere visibilidad bajo luz solar directa. El sistema de material AlInGaP en sí ha visto una mejora continua en eficiencia y ha sido sucedido en gran medida por materiales aún más eficientes como el InGaN para azul/verde/blanco y el AlInGaP para rojo/ámbar, pero representa un paso histórico significativo en el desarrollo de LEDs visibles de alto brillo.