Hoja de Datos del Display LED Alfanumérico de 17 Segmentos LTP-22801JF - Altura de Dígito 2.24 Pulgadas - Color Amarillo Naranja AlInGaP - Voltaje Directo 5.2V - Documentación Técnica en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-22801JF es un módulo de visualización alfanumérico de un solo dígito de alto rendimiento, diseñado para aplicaciones que requieren una presentación de caracteres clara, brillante y fiable. Su función principal es mostrar caracteres alfanuméricos (letras A-Z, números 0-9 y algunos símbolos) mediante una configuración de 17 segmentos, lo que ofrece una mayor flexibilidad que los displays tradicionales de 7 segmentos.

La ventaja principal de este dispositivo radica en el uso de material semiconductor de Fosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP) para los chips LED, específicamente en color Amarillo Naranja. La tecnología AlInGaP es reconocida por su alta eficiencia luminosa y excelente rendimiento en el espectro de color ámbar a rojo. El display presenta una cara negra con segmentos blancos, lo que proporciona un alto contraste para una legibilidad óptima incluso en diversas condiciones de iluminación ambiental. El dispositivo está categorizado por intensidad luminosa, garantizando niveles de brillo consistentes entre lotes de producción.

El mercado objetivo incluye paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, dispositivos médicos, instrumentación y cualquier sistema embebido donde se requiera un solo dígito altamente legible para indicación de estado, lectura de datos o retroalimentación de la interfaz de usuario.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico es fundamental para la funcionalidad del display. Con una corriente de prueba estándar de 20mA por segmento y una temperatura ambiente de 25°C, el dispositivo ofrece una intensidad luminosa promedio típica de 41.6 milicandelas (mcd). Al ser excitado con una corriente mayor de 40mA, este valor aumenta típicamente a 72.8 mcd, demostrando una buena linealidad en la salida de luz con la corriente.

Las características de color están definidas por longitudes de onda específicas. La longitud de onda de emisión pico (λp) es típicamente de 611 nanómetros (nm), ubicándola firmemente en la región amarillo-naranja del espectro visible. La longitud de onda dominante (λd), que se correlaciona más estrechamente con el color percibido, es típicamente de 605 nm. El ancho medio espectral (Δλ) es de 17 nm, lo que indica un color relativamente puro y saturado con una dispersión espectral mínima. La coincidencia de intensidad luminosa entre segmentos se especifica con una relación máxima de 2:1, asegurando una apariencia uniforme en todo el carácter.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites y condiciones de operación del display. Los valores máximos absolutos proporcionan los límites más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente. La corriente directa máxima continua por segmento es de 24 mA, con un factor de reducción lineal de 0.31 mA/°C por encima de 25°C. Para operación pulsada con un ciclo de trabajo de 1/10 y un ancho de pulso de 1.0ms, la corriente directa pico puede alcanzar 60 mA por segmento. La disipación de potencia máxima por segmento es de 134 mW en operación continua.

Bajo condiciones típicas de operación (IF=20mA), el voltaje directo (VF) por segmento varía desde un mínimo de 4.1V hasta un máximo de 5.2V, con un valor típico esperado dentro de este rango. Este voltaje directo relativamente más alto es característico de los LEDs AlInGaP. El voltaje inverso máximo (VR) que se puede aplicar por segmento es de 10V, con una corriente inversa (IR) máxima de 100 µA bajo esa condición.

2.3 Especificaciones Térmicas y Ambientales

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación de -35°C a +85°C, lo que lo hace adecuado para una amplia variedad de entornos, desde cámaras frigoríficas industriales hasta equipos cerca de fuentes de calor. El rango de temperatura de almacenamiento es idéntico. Un parámetro crítico para el ensamblaje es la clasificación de temperatura de soldadura: el dispositivo puede soportar una temperatura máxima de soldadura de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida en un punto a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento del encapsulado. Esta información es vital para definir los perfiles de soldadura por reflujo durante el ensamblaje de la PCB.

3. Información Mecánica y de Empaquetado

3.1 Dimensiones Físicas y Contorno

El display tiene una altura de dígito de 2.24 pulgadas (57.0 mm), lo que lo clasifica como un display de gran formato para una visualización clara a distancia. Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en un dibujo detallado. Todas las dimensiones críticas se especifican en milímetros, con tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. Los ingenieros deben consultar este dibujo para un diseño preciso de la huella en la PCB, asegurando el espacio libre y la alineación adecuados.

3.2 Configuración de Pines y Diagrama de Circuito

El LTP-22801JF es un dispositivo de ánodo común. Cuenta con 19 pines en una configuración de una sola fila. El diagrama de circuito interno revela que los 17 segmentos (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) y el punto decimal (DP) son LEDs individuales. Los pines de ánodo común (pin 1 y pin 11) están conectados internamente, proporcionando dos puntos para conectar el voltaje positivo de alimentación, lo que puede ayudar en la distribución de corriente y el diseño de la PCB. Cada cátodo de segmento tiene su propio pin dedicado (pines 2-10, 12-19). Esta configuración permite el control multiplexado individual de cada segmento.

4. Guías de Aplicación y Consideraciones de Diseño

4.1 Excitación del Display

Como display de ánodo común, los ánodos (pines 1 y 11) deben conectarse al voltaje positivo de alimentación a través de un esquema de limitación de corriente. Cada pin de cátodo debe ser excitado individualmente, típicamente por un pin de puerto de microcontrolador o un CI controlador dedicado (como un registro de desplazamiento o un controlador de segmentos). El controlador debe ser capaz de absorber la corriente de segmento requerida cuando se activa (cátodo puesto a nivel bajo). El voltaje directo (4.1V-5.2V) debe considerarse al seleccionar los niveles de voltaje lógico y los CI controladores; los sistemas de 5V son de uso común.

Limitación de Corriente:Las resistencias limitadoras de corriente externas son obligatorias para cada segmento o, más comúnmente, para cada nodo de ánodo común si se utiliza multiplexación. El valor de la resistencia (R) se puede calcular usando la Ley de Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, donde Vcc es el voltaje de alimentación, VF es el voltaje directo del LED (usar el valor máximo por seguridad) e IF es la corriente directa deseada (ej., 20mA). Usar el VF máximo asegura la consistencia del brillo incluso con variaciones del dispositivo.

4.2 Consideraciones de Multiplexación

Para aplicaciones de múltiples dígitos o para reducir el número de pines del microcontrolador, este display de un solo dígito puede integrarse en un arreglo multiplexado. En una configuración multiplexada, los ánodos comunes de múltiples dígitos se conectan juntos (ánodo del dígito 1, ánodo del dígito 2, etc.), y los cátodos de segmento correspondientes también se conectan juntos (todos los segmentos 'A', todos los segmentos 'B', etc.). Los dígitos se iluminan uno a la vez en sucesión rápida. Al multiplexar, la clasificación de corriente pulsada pico (60mA a ciclo de trabajo 1/10) se vuelve relevante. La corriente promedio no debe exceder la clasificación continua, por lo que la corriente de pulso puede ser mayor. Por ejemplo, excitar a 40mA con un ciclo de trabajo de 1/4 da una corriente promedio de 10mA.

4.3 Gestión Térmica y Diseño de PCB

Si bien la disipación de potencia de cada segmento individual es baja, la potencia total para un dígito completamente encendido (los 17 segmentos + DP a 20mA y ~4.5V) puede acercarse a 1.5W. Puede ser necesario un área de cobre adecuada en la PCB y posiblemente vías térmicas bajo el encapsulado para disipar el calor, especialmente en altas temperaturas ambientales o cuando se excita a corrientes más altas. Asegurar una buena soldadura en todos los pines también es crucial para la conducción térmica lejos de los chips LED.

5. Análisis de Rendimiento y Curvas

La hoja de datos hace referencia a curvas típicas de características eléctricas y ópticas, que son esenciales para comprender el comportamiento del dispositivo en condiciones no estándar. Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa (Curva I-V):Este gráfico muestra cómo la salida de luz aumenta con la corriente. Generalmente es lineal a corrientes bajas pero puede saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos.
• Voltaje Directo vs. Corriente Directa:Muestra la relación exponencial, confirmando el rango de VF especificado en la tabla.
• Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente:Para los LEDs AlInGaP, la intensidad luminosa típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión. Esta curva es crítica para aplicaciones que operan en todo el rango de temperatura.
• Distribución Espectral:Una gráfica de intensidad vs. longitud de onda, que muestra el pico en ~611nm y el ancho medio.

Los diseñadores deben usar estas curvas para predecir el rendimiento en su aplicación específica, teniendo en cuenta los efectos de las variaciones de temperatura y corriente de excitación.

6. Comparación y Contexto Tecnológico

6.1 AlInGaP vs. Otras Tecnologías LED

El uso de AlInGaP sobre un sustrato de GaAs no transparente es un diferenciador clave. En comparación con las tecnologías más antiguas de GaAsP o GaP, AlInGaP ofrece una eficiencia luminosa significativamente mayor y una mejor estabilidad térmica en el rango ámbar-rojo. En comparación con los LEDs blancos convertidos por fósforo utilizados en algunos displays, AlInGaP proporciona un color puro y saturado sin la complejidad y la pérdida de eficiencia de la conversión por fósforo, lo que resulta en un mayor contraste y una vida útil potencialmente más larga.

6.2 Display de 17 Segmentos vs. 7 Segmentos y Matriz de Puntos

Un display de 17 segmentos (a veces llamado display "starburst") se sitúa entre un display de 7 segmentos y un display de matriz de puntos completo. Puede mostrar una gama mucho más amplia de caracteres alfanuméricos de manera más legible que un display de 7 segmentos (ej., distinguiendo 'S' de '5', mostrando 'M', 'W', 'K' correctamente) mientras requiere muchas menos líneas de control y es más simple de excitar que un panel de matriz de puntos de alta resolución. El LTP-22801JF es una solución óptima cuando la aplicación requiere un conjunto limitado de caracteres claros y distintos en un solo dígito grande.

7. Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Puedo excitar este display directamente desde un microcontrolador de 3.3V?

R: No, no directamente. El voltaje directo típico (4.1V-5.2V) es mayor que 3.3V. Necesitarías un voltaje de alimentación de al menos 5V para el lado del LED. Las señales de control del microcontrolador de 3.3V a los controladores de cátodo necesitarían un cambio de nivel si los controladores requieren entradas lógicas altas de 5V, o debes usar controladores compatibles con lógica de 3.3V.

P: ¿Por qué hay dos pines de ánodo común?

R: Los dos pines de ánodo conectados internamente (1 y 11) permiten flexibilidad en el enrutamiento de la PCB y ayudan a distribuir la corriente total del ánodo, que puede ser significativa cuando todos los segmentos están encendidos. Se recomienda conectar ambos a la alimentación.

P: ¿Cuál es el propósito de la relación de coincidencia de intensidad luminosa?

R: Esta relación (máx. 2:1) garantiza que el segmento más tenue en un dispositivo no será menos de la mitad de brillante que el segmento más brillante bajo las mismas condiciones. Esto asegura una uniformidad visual en todo el carácter, evitando que algunos segmentos aparezcan notablemente más tenues que otros.

P: ¿Cómo creo caracteres?

R: Necesitas un mapa de caracteres o tabla de fuentes en el código de tu microcontrolador. Esta es una tabla de búsqueda que define, para cada carácter alfanumérico que deseas mostrar, qué combinación de los 17 segmentos (y DP) necesita encenderse (cátodo puesto a nivel bajo) cuando el ánodo común está en alto.

8. Ejemplo de Aplicación Práctica

Escenario: Un Display de Temporizador Digital.Un solo LTP-22801JF puede usarse para mostrar el dígito de los segundos en un temporizador de cuenta regresiva grande. El microcontrolador ciclaría mostrando los números del 9 al 0. El diseño implicaría: 1) Proporcionar una alimentación estable de 5V. 2) Colocar una sola resistencia limitadora de corriente en la línea del ánodo común (pines 1 y 11). 3) Conectar cada uno de los 18 pines de cátodo (17 segmentos + DP) a un pin individual de un microcontrolador o, más eficientemente, a las salidas de dos registros de desplazamiento serie/paralelo de 8 bits para ahorrar pines de E/S. 4) Programar el microcontrolador con los patrones de segmentos para los dígitos 0-9 y potencialmente dos puntos u otro símbolo usando el DP. El alto brillo y el gran tamaño del dígito aseguran que la hora sea visible desde la distancia.