Hoja de Datos del Display LED de Matriz de Puntos 5x7 LTP-2157AKS - Altura 2.0 Pulgadas - Amarillo AlInGaP - Voltaje Directo 2.6V - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-2157AKS es un módulo de visualización monocromático de matriz de puntos diseñado para la presentación de caracteres alfanuméricos. Su función principal es proporcionar una salida visual clara y brillante para aplicaciones que requieren la visualización de información, como lecturas simples, indicadores o sistemas básicos de mensajería. La ventaja principal de este dispositivo radica en la utilización de la tecnología de semiconductores de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED, conocida por producir una emisión de luz de alta eficiencia en el espectro ámbar/amarillo/rojo. El display presenta una configuración de matriz de 5x7, que es el estándar para representar caracteres y símbolos ASCII. El diseño físico incorpora una cara negra con color de puntos blancos, mejorando el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Este producto está dirigido a diseñadores de sistemas embebidos, fabricantes de paneles de control industrial y desarrolladores de electrónica de consumo que requieren una solución de visualización confiable y de baja complejidad.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El parámetro fotométrico clave es la Intensidad Luminosa Media (Iv), especificada con 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 una salida de alto brillo adecuada para aplicaciones en interiores y muchas en exteriores. La Longitud de Onda de Emisión Pico (λp) es de 588 nm, y la Longitud de Onda Dominante (λd) es de 587 nm, situando firmemente la luz emitida en la región amarilla del espectro visible. El Ancho Medio Espectral (Δλ) de 15 nm denota un color relativamente puro con una dispersión espectral mínima. La Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa entre segmentos se especifica como máximo 2:1, garantizando una apariencia uniforme en todo el display.

2.2 Parámetros Eléctricos

La característica eléctrica principal es el Voltaje Directo (Vf) por segmento, que tiene un valor típico de 2.6V y un máximo de 2.6V a una corriente de prueba (If) de 20mA. Este es un parámetro crítico para el diseño del circuito de excitación. Los Valores Absolutos Máximos definen los límites operativos: una Corriente Directa Media por Punto de 25 mA (reducción lineal de 0.28 mA/°C por encima de 25°C), una Corriente Directa Pico por Punto de 60 mA y un Voltaje Inverso por Punto de 5 V. Exceder estos valores puede causar daños permanentes. La Corriente Inversa (Ir) se especifica con un máximo de 100 μA a un voltaje inverso de 5V.

2.3 Características Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un Rango de Temperatura de Operación de -35°C a +105°C y un Rango de Temperatura de Almacenamiento idéntico. Este amplio rango garantiza fiabilidad en entornos hostiles. El límite de disipación de potencia es de 70 mW por punto en promedio. El factor de reducción para la corriente directa (0.28 mA/°C) es esencial para calcular corrientes de operación seguras a temperaturas ambientales elevadas, con el fin de prevenir sobrecalentamiento y asegurar la fiabilidad a largo plazo.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos proporcionada no detalla explícitamente un sistema formal de clasificación (binning) para longitud de onda, flujo o voltaje. Sin embargo, las especificaciones proporcionan valores mínimos, típicos y máximos para parámetros clave como la Intensidad Luminosa (2100 μcd mín, 3600 μcd típ) y el Voltaje Directo (2.05V mín, 2.6V típ/máx). En la práctica, los fabricantes a menudo agrupan los productos en lotes (bins) basándose en el rendimiento medido para garantizar la consistencia dentro de un lote de producción. Los diseñadores deben consultar con el fabricante para obtener información específica de clasificación si su aplicación requiere un ajuste estricto de parámetros.

4. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia a 'Curvas Típicas de Características Eléctricas / Ópticas' en la página final. Aunque los gráficos específicos no se detallan en el texto, dichas curvas suelen incluir:

• Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V):Este gráfico muestra la relación no lineal entre la corriente y el voltaje para el LED. Es crucial para diseñar drivers de corriente constante, ya que un pequeño cambio en el voltaje puede causar un gran cambio en la corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa:Esta curva demuestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente, generalmente en una relación aproximadamente lineal dentro del rango de operación, antes de que la eficiencia disminuya a corrientes muy altas.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Este gráfico muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de la unión. Para los LEDs de AlInGaP, la intensidad luminosa típicamente disminuye al aumentar la temperatura.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad relativa versus longitud de onda, mostrando el pico en ~588 nm y el ancho medio de 15 nm, confirmando la pureza del color.

Estas curvas son vitales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar y para optimizar el diseño en cuanto a rendimiento y longevidad.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

El LTP-2157AKS se presenta en un formato estándar de paquete dual en línea (DIP) adecuado para montaje en PCB con orificios pasantes. Las dimensiones del paquete se proporcionan en milímetros, con una tolerancia general de ±0.25 mm. Una característica mecánica clave es la tolerancia de desplazamiento de la punta del pin de ±0.4 mm, lo cual es importante para la alineación de los orificios del PCB durante el ensamblaje. El dispositivo utiliza un paquete libre de plomo conforme con las directivas RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). La apariencia física se caracteriza por una cara negra con puntos blancos, que sirve para absorber la luz ambiental y mejorar el contraste al hacer que las áreas no iluminadas parezcan más oscuras.

6. Directrices de Soldadura y Ensamblaje

La sección de Valores Absolutos Máximos proporciona condiciones específicas de soldadura: el dispositivo puede someterse a una temperatura de soldadura de 260°C durante 3 segundos, medida en un punto a 1/16 de pulgada (aproximadamente 1.6 mm) por debajo del plano de asiento del paquete. Este es un parámetro crítico para los procesos de soldadura por ola o soldadura manual, para prevenir daños térmicos en los chips LED o en las conexiones internas de alambre. Es imperativo que no se exceda la calificación de temperatura máxima durante el proceso de ensamblaje. Se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) al manipular el dispositivo.

7. Información de Empaquetado y Pedido

El número de parte está claramente identificado como LTP-2157AKS. La hoja de datos no especifica detalles de empaquetado a granel, como cantidades en carrete, conteos en tubos o configuraciones de bandeja. Para producción en masa, los ingenieros deben contactar al proveedor para obtener especificaciones sobre cantidades mínimas de pedido, tipo de empaquetado (por ejemplo, tubos o bandejas antiestáticas) y convenciones de etiquetado. El 'Número de Especificación' y la 'Fecha Efectiva' proporcionan trazabilidad a la revisión específica de la documentación técnica.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Este display de matriz de puntos 5x7 es ideal para aplicaciones que requieren una salida de caracteres simple y legible. Usos comunes incluyen: paneles de instrumentos industriales (para mostrar puntos de ajuste, códigos de estado o mensajes de error), electrodomésticos de consumo (hornos microondas, lavadoras), displays de información básica en máquinas expendedoras o terminales punto de venta, y kits educativos de electrónica. Su color amarillo a menudo se elige para indicadores de precaución o donde se necesita alta visibilidad.

8.2 Consideraciones de Diseño

Diseñar con este display requiere un circuito de excitación multiplexado debido a su arquitectura de selección X-Y (matriz), como se muestra en el diagrama de circuito interno. La tabla de conexión de pines es esencial para interconectar correctamente el microcontrolador o el CI driver. Los pines 4 y 11, y los pines 5 y 12 están conectados internamente, lo que debe tenerse en cuenta en el diseño del PCB y en la rutina de escaneo del software. Se recomienda un driver de corriente constante para mantener un brillo uniforme y proteger los LEDs. El diseño debe respetar los valores absolutos máximos de corriente y disipación de potencia, especialmente considerando el factor de reducción a altas temperaturas. Generalmente no se requiere disipador de calor para este dispositivo de baja potencia en condiciones normales.

9. Comparación Técnica

En comparación con otras tecnologías de visualización, esta matriz LED basada en AlInGaP ofrece ventajas distintivas. Frente a los LEDs más antiguos de GaAsP o GaP, el AlInGaP proporciona una eficiencia luminosa y un brillo significativamente mayores. En comparación con los displays simples de 7 segmentos, una matriz de puntos 5x7 ofrece mucha mayor flexibilidad para mostrar caracteres alfanuméricos y gráficos simples. Cuando se contrasta con las pantallas LCD u OLED modernas, esta matriz LED es superior en términos de ángulo de visión, brillo y robustez, aunque consume más energía para un área de visualización comparable y está limitada a un solo color. Su principal diferenciador es la simplicidad, fiabilidad y alta visibilidad en diversas condiciones de iluminación sin necesidad de retroiluminación.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Por qué la corriente directa se especifica con un ciclo de trabajo (1/16)?

R: El display utiliza un esquema de excitación multiplexado. Para lograr una corriente media por punto de, por ejemplo, 5 mA, el driver aplicaría una corriente pico más alta (por ejemplo, 80 mA) durante un período corto (1/16 del ciclo de escaneo). Esto permite que todos los puntos sean direccionados secuencialmente mientras se mantiene el brillo percibido y se permanece dentro de los límites de disipación de potencia media.

P: ¿Puedo excitar este display con una fuente de voltaje constante?

R: No es recomendable. Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Su voltaje directo tiene una tolerancia y varía con la temperatura. Excitar con un voltaje constante corre el riesgo de sobrecorriente si el Vf está en el extremo inferior de la especificación, lo que lleva a una vida útil reducida o falla. Siempre use una resistencia limitadora de corriente o, preferiblemente, un driver de corriente constante.

P: ¿Cuál es el propósito de los pines conectados internamente (4/11 y 5/12)?

R: Estas conexiones internas simplifican la unión interna del dado semiconductor a las patillas del paquete y probablemente ayudan a equilibrar la distribución de corriente dentro de la matriz. Desde la perspectiva del usuario, proporcionan múltiples puntos de conexión para el mismo nodo eléctrico, lo que puede ofrecer flexibilidad de diseño en el PCB.

11. Caso de Uso Práctico

Considere diseñar un controlador de temperatura simple con una lectura de punto de ajuste y temperatura real. El LTP-2157AKS puede mostrar valores como "SET 75" y "ACT 72". Un microcontrolador escanearía las 7 filas y 5 columnas. El firmware contendría un mapa de fuentes, traduciendo cada carácter (por ejemplo, 'S', 'E', 'T') en el patrón específico de 35 puntos (5x7) a iluminar. El circuito de excitación, posiblemente compuesto por transistores discretos o un CI driver de LED dedicado, suministraría corriente a través de los cátodos de la columna seleccionada y proporcionaría corriente a los ánodos de la fila seleccionada basándose en los pines GPIO del microcontrolador. El alto brillo asegura que el display sea legible a distancia en el panel de control.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

El dispositivo opera bajo el principio de electroluminiscencia en una unión p-n de semiconductor. El sistema de material AlInGaP (Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio) es un semiconductor de banda prohibida directa. Cuando se polariza en directa, los electrones de la región n y los huecos de la región p se inyectan en la región activa donde se recombinan. La energía liberada durante esta recombinación se emite como fotones (luz). La composición específica de la aleación AlInGaP determina la energía de la banda prohibida y, por lo tanto, la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, amarillo (~587-588 nm). La matriz 5x7 se forma disponiendo 35 chips LED individuales (puntos) en una cuadrícula, con sus ánodos conectados en filas y sus cátodos conectados en columnas. Esta estructura de matriz de ánodo común/cátodo común permite controlar 35 puntos con solo 12 pines (7 filas + 5 columnas), reduciendo significativamente el número requerido de líneas de excitación en comparación con los LEDs direccionados individualmente.

13. Tendencias de Desarrollo

Si bien los displays discretos de matriz de puntos LED como el LTP-2157AKS siguen siendo relevantes para aplicaciones específicas, la tendencia más amplia en la tecnología de visualización se mueve hacia una mayor integración y funcionalidad. Los paquetes de dispositivo de montaje superficial (SMD) son cada vez más comunes para el ensamblaje automatizado. Los chips integrados de driver y controlador a menudo se combinan con la matriz LED en un solo módulo, simplificando la interfaz para el diseñador del sistema (por ejemplo, comunicación SPI o I2C en lugar de escaneo directo de matriz). Además, las matrices LED RGB a todo color son cada vez más populares para señalización dinámica y gráficos más complejos. Sin embargo, para necesidades simples, robustas y de visualización de caracteres de un solo color, el diseño fundamental representado por este producto continúa siendo una solución confiable y rentable. Los avances en materiales también pueden conducir a una eficiencia y brillo aún mayores de futuros LEDs de AlInGaP o basados en nitruros relacionados (InGaN) en el espectro ámbar/amarillo.