Hoja de Datos del Display de Matriz de LEDs LTP-181FFM - Altura 1.86 pulgadas (47.4mm) - Verde y Rojo Hiper - Matriz 16x16 - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-181FFM es un módulo de visualización de matriz de puntos bicolor de tamaño medio, diseñado para aplicaciones que requieren mostrar información alfanumérica o simbólica de forma clara. Su función principal es proporcionar una interfaz de salida visual compuesta por diodos emisores de luz (LEDs) direccionables individualmente, dispuestos en un patrón de cuadrícula.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Este dispositivo está diseñado con varias ventajas clave que lo hacen adecuado para aplicaciones industriales, comerciales y de instrumentación. Cuenta con unaaltura de carácter de 1.86 pulgadas (47.4 mm), que ofrece una excelente legibilidad a distancia. La pantalla proporcionaalto brillo y alto contraste, garantizando la visibilidad incluso en entornos bien iluminados. Unamplio ángulo de visiónpermite ver la información claramente desde varias posiciones relativas a la superficie de la pantalla.

Desde el punto de vista de la fiabilidad, posee lafiabilidad de estado sólidoinherente a la tecnología LED, lo que significa que no tiene partes móviles y una larga vida operativa. Tienebajos requisitos de potencia, haciéndolo energéticamente eficiente. Una característica mecánica significativa es que los módulos sonapilables tanto vertical como horizontalmente, permitiendo crear paneles de visualización más grandes o pantallas multilínea sin interfaces complejas. Los LEDs también estánclasificados por intensidad luminosa, asegurando un brillo consistente entre diferentes unidades y dentro de la propia matriz, lo cual es crítico para una apariencia uniforme.

El mercado objetivo incluye aplicaciones como pantallas de información pública, paneles de control industrial, equipos de prueba y medición, señalización de transporte y cualquier sistema donde se requiera una presentación de estado o datos robusta, fiable y clara.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

El LTP-181FFM es una pantalla de matriz de puntos de 16 filas por 16 columnas. Utiliza dos tecnologías de semiconductores LED diferentes para su capacidad bicolor.

2.1 Descripción del Dispositivo y Tecnología

Los chips LED verdes están fabricados conFosfuro de Galio (GaP) sobre un sustrato de GaP. Los chips LED rojos utilizan tecnologíaFosfuro de Aluminio, Indio y Galio (AlInGaP), específicamente denominada "Rojo hiper", lo que indica alta eficiencia y pureza en el espectro rojo. Estos chips rojos se cultivan sobre unsustrato de Arseniuro de Galio (GaAs) no transparente. La pantalla presenta unacara negrapara mejorar el contraste al absorber la luz ambiental, y se añade unapelícula difusorasobre los LEDs para mezclar los puntos individuales en una apariencia de carácter más uniforme, reduciendo el aspecto "punteado".

2.2 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen los valores más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. Se especifican a una temperatura ambiente (T_A) de 25°C.

• Disipación de Potencia Promedio por Punto:Verde: 36 mW, Rojo Hiper: 40 mW.
• Corriente Directa de Pico por Punto:Verde: 100 mA, Rojo Hiper: 90 mA.
• Corriente Directa Promedio por Punto:Verde: 13 mA, Rojo Hiper: 15 mA. Este valor debe reducirse linealmente por encima de 25°C a una tasa de 0.17 mA/°C para el verde y 0.2 mA/°C para el rojo.
• Voltaje Inverso por Punto:5 V para ambos colores.
• Rango de Temperatura de Operación y Almacenamiento:-35°C a +85°C.
• Temperatura de Soldadura:260°C durante 3 segundos, medida a 1/16 de pulgada (≈1.59 mm) por debajo del plano de asiento del paquete.

2.3 Características Eléctricas y Ópticas

Estos son los parámetros de rendimiento garantizados bajo condiciones de prueba especificadas a T_A= 25°C.

2.3.1 Características del LED Verde

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Típica 1400 µcd, con un mínimo de 500 µcd. Condición de Prueba: Corriente de pico (I_p) = 35 mA, ciclo de trabajo 1/16.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):565 nm (Típica). Condición de Prueba: Corriente directa (I_F) = 20 mA.
• Ancho de Media Espectral (Δλ):30 nm (Típica). I_F= 20 mA.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):569 nm (Típica). I_F= 20 mA.
• Voltaje Directo (V_F) por Punto:Típico 2.6 V (Máx. 3.7 V) a I_F=80mA; Típico 2.1 V a I_F=20mA.
• Corriente Inversa (I_R) por Punto:Máximo 100 µA a V_R= 5V.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Máximo 1.6:1 entre dos puntos cualesquiera. I_p= 35 mA, ciclo 1/16.

2.3.2 Características del LED Rojo Hiper AlInGaP

• Intensidad Luminosa Promedio (I_V):Típica 1500 µcd, con un mínimo de 500 µcd. Condición de Prueba: I_p= 15 mA, ciclo de trabajo 1/16.
• Longitud de Onda de Emisión de Pico (λ_p):650 nm (Típica). I_F= 20 mA.
• Ancho de Media Espectral (Δλ):35 nm (Típica). I_F= 20 mA.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):639 nm (Típica). I_F= 20 mA.
• Voltaje Directo (V_F) por Punto:Típico 2.8 V (Máx. 3.7 V implícito) a I_F=80mA; Típico 2.6 V a I_F=20mA.
• Corriente Inversa (I_R) por Punto:Máximo 100 µA a V_R= 5V.
• Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (I_V-m):Máximo 1.6:1. I_p= 15 mA, ciclo 1/16.

Nota: Las mediciones de intensidad luminosa utilizan un sensor y un filtro que aproximan la curva de respuesta del ojo fotópico CIE.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que los LEDs estánclasificados por intensidad luminosa. Este es un proceso de clasificación crítico.

• Clasificación por Intensidad Luminosa:La relación de coincidencia especificada de 1.6:1 máxima asegura que, dentro de un solo módulo de visualización, ningún punto LED individual sea más del 60% más brillante que el punto más tenue bajo las mismas condiciones de excitación. Esto es esencial para lograr un brillo uniforme en los caracteres y en toda el área de visualización, evitando "puntos calientes" o segmentos oscuros.
• Longitud de Onda:Si bien se dan valores típicos para las longitudes de onda de pico (565nm, 650nm) y dominante (569nm, 639nm), la variación de producción se gestiona para garantizar que los colores verde y rojo se encuentren dentro de bandas visuales aceptables. Los datos del ancho de media espectral (30nm, 35nm) indican la pureza del color.
• Voltaje Directo:Los rangos especificados (por ejemplo, 2.1V a 3.7V para el verde a alta corriente) tienen en cuenta la variación natural en la fabricación de semiconductores. El circuito de excitación debe diseñarse para acomodar este rango y garantizar un brillo consistente.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Si bien los gráficos específicos no se detallan en el texto proporcionado, las curvas estándar para tales dispositivos suelen incluir:

• Curva I-V (Corriente-Voltaje):Muestra la relación entre la corriente directa y el voltaje directo para un solo punto LED. Es no lineal, con un voltaje de encendido/umbral (alrededor de 1.8-2.0V para estos colores) después del cual la corriente aumenta rápidamente con pequeños aumentos de voltaje. Esta curva es crucial para diseñar circuitos limitadores de corriente.
• Intensidad Luminosa vs. Corriente Directa (I_F):Muestra cómo aumenta la salida de luz con la corriente. Generalmente es lineal en un amplio rango, pero se saturará a corrientes muy altas debido a efectos térmicos.
• Intensidad Luminosa vs. Temperatura Ambiente:Muestra cómo disminuye la salida de luz a medida que aumenta la temperatura de unión del LED. Esta reducción está directamente relacionada con la reducción de corriente promedio especificada en los Límites Absolutos Máximos.
• Distribución Espectral:Un gráfico de intensidad relativa versus longitud de onda, que muestra las longitudes de onda de pico y dominante y el ancho de media espectral, confirmando las características del color.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Paquete

La hoja de datos incluye un dibujo mecánico detallado (no representado aquí). Las notas clave del dibujo especifican quetodas las dimensiones están en milímetros (mm)y latolerancia por defecto es ±0.25 mm (0.01 pulgada)a menos que una nota de característica específica indique lo contrario. Este dibujo define la huella general, las posiciones de los orificios de montaje, el área de visualización de la matriz LED y la ubicación precisa y el paso de los 48 pines.

5.2 Conexión de Pines y Diagrama del Circuito

El dispositivo tiene un paquete de doble línea de 48 pines. La asignación de pines es compleja debido a la matriz multiplexada 16x16. Los pines se designan comoÁnodo Común para FilasoCátodo para Columnas, con pines específicos para LEDs Verdes y Rojos. Por ejemplo, el Pin 3 es Cátodo Columna 1 para Verde, mientras que el Pin 11 es Cátodo Columna 1 para Rojo. Esta disposición permite al controlador seleccionar una fila (aplicando un voltaje positivo a su ánodo común) y luego iluminar puntos verdes o rojos específicos en esa fila derivando corriente a través de los pines de cátodo de columna correspondientes.

Se hace referencia a un diagrama de circuito interno, que normalmente mostraría la interconexión de los 256 LEDs (16x16), aclarando qué filas de ánodo y columnas de cátodo controlan cada punto LED específico para ambos colores.

6. Guías de Soldadura y Ensamblaje

La guía principal proporcionada es elperfil de temperatura de soldadura: 260°C durante 3 segundos, medido en un punto a 1/16 de pulgada (1.59 mm) por debajo del cuerpo del paquete. Este es un punto de referencia estándar para soldadura por ola o soldadura manual para evitar que el calor excesivo dañe los LEDs internos o el paquete de plástico. Para soldadura por reflujo, sería aplicable un perfil estándar sin plomo con una temperatura máxima alrededor de 260°C, pero el tiempo específico por encima del líquido (TAL) debe controlarse para cumplir con la pauta de 3 segundos a nivel de pin.

El manejo debe seguir las precauciones estándar ESD (Descarga Electroestática) para dispositivos semiconductores. El almacenamiento debe estar dentro del rango de temperatura especificado de -35°C a +85°C en un ambiente de baja humedad.

7. Sugerencias de Aplicación

7.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Paneles de Control Industrial:Mostrar estado de la máquina, conteos de producción, códigos de error o valores de consigna.
• Equipos de Prueba y Medición:Mostrar lecturas numéricas, unidades e indicadores de modo.
• Pantallas de Información:En espacios públicos para mensajes simples, números de turno o horarios de transporte.
• Sistemas de Pantalla Apilados:Múltiples módulos pueden combinarse para mostrar mensajes de texto más largos, fuentes más grandes o datos multilínea.

7.2 Consideraciones de Diseño

• Circuito de Excitación:Se requiere un microcontrolador con suficientes pines de E/S o circuitos integrados controladores de pantalla LED dedicados (como MAX7219 o controladores multiplexores similares) para gestionar la multiplexación 16:1 (16 filas). El controlador debe suministrar la corriente de pico necesaria para los puntos seleccionados (por ejemplo, 80mA por punto, dividido por el ciclo de trabajo).
• Limitación de Corriente:Son obligatorios resistores limitadores de corriente externos o controladores de corriente constante para cada columna de cátodo (o grupos de ellas) para evitar exceder la Corriente Máxima Absoluta y establecer el brillo deseado. Los cálculos deben usar el V_Fmáximo para garantizar una corriente segura en todas las condiciones.
• Gestión Térmica:Debe observarse la reducción de corriente promedio con la temperatura. En altas temperaturas ambiente, puede ser necesario reducir el ciclo de trabajo de multiplexación o la corriente de pico para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros y mantener la consistencia del brillo.
• Ángulo de Visión:El amplio ángulo de visión es beneficioso, pero debe considerarse durante el diseño de la carcasa mecánica para alinearse con las posiciones previstas del observador.

8. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con las pantallas de matriz de puntos genéricas de un solo color o más pequeñas, el LTP-181FFM ofrece ventajas distintivas:

• Capacidad Bicolor:El uso de LEDs verdes dedicados y rojos hiper AlInGaP de alta eficiencia permite la presentación de información en dos colores (por ejemplo, verde para estado normal, rojo para alarmas/advertencias), mejorando la densidad y claridad de la información.
• Altura de Carácter Grande (1.86\"):Proporciona una legibilidad superior a larga distancia en comparación con matrices más pequeñas de 5x7 u 8x8, ocupando un nicho entre indicadores pequeños y señalización grande.
• Clasificación por Intensidad:La relación de coincidencia de intensidad garantizada de 1.6:1 es una marca de calidad, asegurando una uniformidad de visualización de grado profesional que las pantallas más baratas y no clasificadas pueden carecer.
• Diseño Apilable:El diseño mecánico facilita el ensamblaje fácil de pantallas multimódulo, una característica no siempre presente en pantallas destinadas a uso independiente.

9. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la longitud de onda "de pico" y "dominante"?

R: La longitud de onda de pico (λ_p) es la longitud de onda a la que la luz emitida tiene su máxima intensidad. La longitud de onda dominante (λ_d) es la longitud de onda de la luz monocromática que coincide con el color percibido del LED. Para los LEDs, λ_da menudo es más relevante para la percepción del color humano.

P2: ¿Por qué la corriente de prueba para la intensidad luminosa es diferente para el Verde (35mA) y el Rojo (15mA)?

R: Esto refleja las diferentes eficiencias de las dos tecnologías de semiconductores. El LED Rojo Hiper AlInGaP es más eficiente, produciendo su intensidad luminosa típica (1500 µcd) a una corriente de excitación más baja que la que necesita el LED Verde GaP para su intensidad típica (1400 µcd).

P3: ¿Cómo calculo la resistencia en serie requerida para una columna?

R: Usa la Ley de Ohm: R = (V_fuente- V_F- V_{caida_conductor}) / I_F. Usa el V_Fmáximo de la hoja de datos (por ejemplo, 3.7V a 80mA para verde) para asegurar que la corriente nunca exceda el límite incluso con un LED de bajo V_F. Ten en cuenta la caída de voltaje del transistor/MOSFET conductor de columna (V_{caida_conductor}). La corriente I_Fes la corriente de pico por punto deseada (por ejemplo, 80mA), pero recuerda que esta corriente se comparte entre todos los puntos de una columna que están activos durante el intervalo de tiempo de una sola fila en un diseño multiplexado.

P4: ¿Qué significa "1/16 DUTY" en las condiciones de prueba?

R: Indica que la pantalla se está excitando en modo multiplexado con un ciclo de trabajo de 1/16. Esto es estándar para una matriz de 16 filas. Cada fila se enciende solo durante 1/16 del tiempo total del ciclo de refresco. La intensidad luminosa se mide bajo esta condición, que es como se utilizará la pantalla en la práctica. La corriente de pico durante el tiempo "encendido" es más alta que la corriente promedio para compensar el bajo ciclo de trabajo y lograr el brillo promedio deseado.

10. Caso de Estudio de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de una Pantalla de Contador de Producción Multilínea.

Un ingeniero necesita una pantalla para el piso de una fábrica que muestre el conteo de producción actual y el objetivo de una máquina. Elige dos módulos LTP-181FFM apilados verticalmente.

Implementación:Un solo microcontrolador excita ambas pantallas. El firmware gestiona una rutina de multiplexación de 16 filas, refrescando cada fila secuencialmente. El módulo superior muestra "CONTEO: [número]" en verde. El módulo inferior muestra "OBJETIVO: [número]" en verde. Si la máquina se detiene debido a un error, la línea relevante o un mensaje separado "ERROR" puede parpadear en rojo en el módulo correspondiente. El diseño apilable simplifica el montaje mecánico. El alto brillo y el amplio ángulo de visión aseguran que la información sea visible para los operarios desde varios puntos del piso. La clasificación por intensidad garantiza que ambos módulos tengan una apariencia consistente y uniforme uno al lado del otro.

11. Introducción al Principio de Funcionamiento

El LTP-181FFM opera bajo el principio demultiplexación de matriz LED. No es práctico tener 256 cables individuales (para una matriz monocromática 16x16) o más para bicolor. En su lugar, los LEDs están dispuestos en una cuadrícula donde los ánodos de todos los LEDs en una sola fila están conectados juntos (Fila de Ánodo Común), y los cátodos de todos los LEDs en una sola columna para un color específico están conectados juntos (Columna de Cátodo).

Para iluminar un punto específico (por ejemplo, el punto verde en Fila 5, Columna 3), el controlador realiza estos pasos en rápida sucesión dentro del ciclo de refresco: 1) Establece el Ánodo Común para la Fila 5 a un voltaje positivo (por ejemplo, +5V). 2) Conecta el Cátodo para la Columna 3 (Verde) a tierra (0V), completando el circuito y permitiendo que la corriente fluya a través de ese LED verde específico. Todas las demás filas están apagadas, y todas las demás líneas de columna se mantienen en alto (circuito abierto). Al escanear las 16 filas muy rápidamente (por ejemplo, a 100Hz o más), la persistencia de la visión crea la ilusión de que todos los puntos deseados en la matriz 16x16 están encendidos simultáneamente. La capacidad bicolor simplemente agrega un conjunto separado de pines de cátodo para los LEDs rojos, que se controlan de forma independiente.

12. Tendencias Tecnológicas

Si bien el LTP-181FFM utiliza tecnologías establecidas de GaP (Verde) y AlInGaP (Rojo), el campo más amplio de las pantallas LED está evolucionando. Las tendencias incluyen:

• Materiales de Mayor Eficiencia:El cambio de AlInGaP sobre GaAs a estructuras aún más eficientes o el uso de materiales basados en InGaN para LEDs rojos (aunque desafiante) para mejorar la eficiencia y la gama de colores.
• Controladores Integrados:Los módulos de visualización más nuevos a menudo incorporan el CI controlador multiplexor y, a veces, incluso una interfaz de microcontrolador (como I2C o SPI) directamente en la PCB del módulo, simplificando significativamente el diseño del circuito externo en comparación con matrices LED desnudas como el LTP-181FFM.
• Tecnología de Montaje Superficial (SMT):Muchas matrices LED modernas utilizan LEDs y paquetes SMT, lo que permite un perfil más bajo, ensamblaje automatizado y potencialmente una mayor resolución. El diseño de orificio pasante del LTP-181FFM es robusto y adecuado para aplicaciones donde puede ocurrir soldadura manual o reparación.
• Matrices RGB a Todo Color:Para aplicaciones más avanzadas de gráficos o texto multicolor, las matrices con LEDs rojos, verdes y azules (RGB) integrados en cada píxel son cada vez más comunes, aunque requieren una electrónica de excitación más compleja.

El LTP-181FFM representa una solución confiable y de alto rendimiento en su clase, equilibrando tamaño, brillo, funcionalidad bicolor y flexibilidad de diseño para una amplia gama de aplicaciones de visualización integradas.