Hoja de Datos del Display de Matriz de Puntos LED LTP-22157M - Altura 2.2 Pulgadas (57.22mm) - Matriz 5x7 - Rojo-Naranja y Verde - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El LTP-22157M es un módulo de visualización monocromático de matriz de puntos de un solo plano, diseñado para la presentación de caracteres alfanuméricos. Su función principal es proporcionar una interfaz de salida visual iluminando un patrón específico de LEDs dentro de una cuadrícula de 5 columnas por 7 filas. El dispositivo integra dos tecnologías distintas de chips LED en un solo encapsulado: LEDs rojo-naranja y LEDs verdes. Esta capacidad de doble color, aunque no permite múltiples colores por punto, permite la selección de color a nivel de módulo o esquemas simples de indicación de dos estados. La pantalla cuenta con una placa frontal gris con puntos blancos, lo que mejora el contraste y la legibilidad bajo diversas condiciones de iluminación. Su aplicación principal es en equipos industriales, instrumentación, terminales punto de venta y otros sistemas embebidos que requieren una lectura de caracteres simple y fiable.

La ventaja fundamental de esta pantalla radica en su construcción de estado sólido, que ofrece una alta fiabilidad y una larga vida operativa en comparación con tecnologías antiguas como las pantallas basadas en filamentos. Requiere una potencia relativamente baja y está diseñada para una fácil integración eléctrica, siendo compatible con los códigos de caracteres estándar ASCII y EBCDIC. El diseño mecánico permite el apilamiento horizontal, posibilitando la creación de pantallas de múltiples caracteres.

2. Interpretación Profunda de los Parámetros Técnicos

2.1 Características Fotométricas y Ópticas

El rendimiento óptico se especifica por separado para los elementos LED verdes y rojo-naranja. Para losLEDs Verdes, la intensidad luminosa media típica es de 4800 µcd cuando se alimentan con una corriente de pico (Ip) de 80mA y un ciclo de trabajo de 1/16. La longitud de onda dominante (λd) es típicamente de 569 nm, y la longitud de onda de emisión pico (λp) es de 565 nm, situándola en la región del verde puro del espectro. La anchura media a media altura de la línea espectral (Δλ) es de 30 nm, lo que indica una banda de emisión moderadamente estrecha.

Para losLEDs Rojo-Naranja, la intensidad luminosa media típica también es de 4800 µcd bajo las mismas condiciones de alimentación de 80mA y ciclo de trabajo 1/16. La longitud de onda dominante es típicamente de 621 nm, y la emisión pico está en 630 nm, caracterizando su color rojo-naranja. La anchura media a media altura de la línea espectral es más amplia, de 40 nm. Un parámetro clave para la uniformidad de la pantalla es la Relación de Coincidencia de Intensidad Luminosa (IV-m), que se especifica como un máximo de 2:1. Esto significa que la intensidad del punto más tenue de la matriz no será inferior a la mitad de la intensidad del punto más brillante bajo las mismas condiciones de prueba (IF=10mA), garantizando una consistencia visual aceptable en todo el carácter.

2.2 Parámetros Eléctricos

Las características eléctricas definen los límites de funcionamiento y el rendimiento típico. LosValores Máximos Absolutosson idénticos para ambos colores: la disipación de potencia media por punto es de 36 mW, la corriente directa de pico por punto es de 100 mA, y la corriente directa media por punto debe reducirse linealmente desde 13 mA a 25°C en 0.17 mA/°C. La tensión inversa máxima por segmento es de 5V. Superar estos valores puede causar daños permanentes.

LasCaracterísticas Eléctricas Típicasmuestran la tensión directa (VF). Para los LEDs Verdes, VF es típicamente de 2.6V a 20mA y de 3.7V a 80mA. Para los LEDs Rojo-Naranja, VF es típicamente de 2.6V a 20mA y de 3.4V a 80mA. La corriente inversa (IR) para cualquier punto es un máximo de 100 µA a VR=5V. Estos valores son críticos para diseñar el circuito limitador de corriente y la fuente de alimentación.

3. Características Térmicas

El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de funcionamiento de -35°C a +85°C y un rango de temperatura de almacenamiento idéntico. La curva de reducción de la corriente directa media es una especificación térmica directa; a medida que la temperatura ambiente supera los 25°C, la corriente continua permitida debe reducirse para evitar el sobrecalentamiento y una degradación acelerada. La temperatura de soldadura se especifica como un máximo de 260°C durante un máximo de 3 segundos, medida a 1.6mm por debajo del plano de asiento, lo que es crucial para los procesos de montaje en PCB.

4. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

La hoja de datos indica que el dispositivo estáclasificado por intensidad luminosa. Esto implica que las unidades se clasifican (se "binean") en función de su salida de luz medida. Aunque en este documento no se proporcionan códigos de clasificación específicos, dicho sistema garantiza que los diseñadores puedan seleccionar pantallas con un brillo mínimo garantizado o un rango de brillo ajustado, lo cual es importante para la consistencia del producto, especialmente cuando se utilizan múltiples pantallas una al lado de la otra. En esta hoja de datos no se menciona la clasificación por tensión o longitud de onda; las longitudes de onda dominantes/pico se dan como valores típicos.

5. Análisis de las Curvas de Rendimiento

La hoja de datos hace referencia aCurvas Típicas de Características Eléctricas/Ópticas. Aunque las curvas específicas no se detallan en el texto proporcionado, dichos gráficos, que normalmente se incluyen en las hojas de datos completas, ilustrarían la relación entre la corriente directa (IF) y la tensión directa (VF), la relación entre la corriente directa y la intensidad luminosa, y la variación de estos parámetros con la temperatura ambiente. Analizar estas curvas permite a los diseñadores optimizar la corriente de alimentación para obtener el brillo y la eficiencia deseados, y comprender cómo cambiará el rendimiento en todo el rango de temperatura de funcionamiento.

6. Información Mecánica y de Encapsulado

La pantalla tiene una altura de matriz de 2.2 pulgadas (57.22 mm). Las dimensiones del encapsulado se proporcionan en un dibujo con todas las unidades en milímetros y tolerancias estándar de ±0.25 mm a menos que se indique lo contrario. El dispositivo presenta una configuración de 18 pines. La asignación de pines está claramente definida: Los pines 1-4 y 9-12 son las filas de ánodos (1-7). Los pines 5-9 son las columnas de cátodos para los LEDs Verdes (columnas 1-5). Los pines 13-17 son las columnas de cátodos para los LEDs Rojo-Naranja (columnas 5-1, en orden inverso). El pin 18 no tiene conexión. Esta disposición facilita la alimentación multiplexada, donde un controlador activa secuencialmente cada fila (ánodo) mientras proporciona los datos de columna (cátodo) para esa fila.

7. Directrices de Soldadura y Montaje

La directriz clave de montaje es el perfil de temperatura de soldadura: el cuerpo del componente no debe exponerse a temperaturas superiores a 260°C durante más de 3 segundos durante la soldadura por reflujo o por ola. El punto de medición es a 1.6mm (1/16 de pulgada) por debajo del plano de asiento, lo que corresponde aproximadamente a la superficie de la PCB. Se deben observar las precauciones estándar contra descargas electrostáticas (ESD) durante la manipulación, ya que los LEDs son sensibles a la electricidad estática. Para el almacenamiento, el rango recomendado es de -35°C a +85°C en un ambiente de baja humedad.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Esta pantalla es ideal para aplicaciones que requieren lecturas alfanuméricas simples y de bajo coste. Ejemplos incluyen: pantallas de estado en paneles de control industrial, lecturas básicas en equipos de prueba y medición, mensajes simples en electrodomésticos de consumo e indicadores basados en caracteres en sistemas heredados o sensibles al coste. La característica de apilabilidad horizontal permite crear pantallas de varios dígitos para contadores, temporizadores o presentaciones básicas de datos.

8.2 Consideraciones de Diseño

Circuito de Alimentación:La pantalla requiere un circuito externo de alimentación multiplexada. Cada punto LED se direcciona por su fila (ánodo) y columna (cátodo). El controlador debe suministrar suficiente corriente de pico (hasta los 80mA nominales para brillo completo) en pulsos cortos, ya que la corriente media está limitada por el ciclo de trabajo. Son esenciales resistencias limitadoras de corriente o controladores de corriente constante para cada línea de cátodo para establecer la corriente y proteger los LEDs.

Interfaz con Microcontrolador:La multiplexación puede gestionarse mediante un microcontrolador con suficientes pines de E/S o mediante circuitos integrados controladores de pantalla dedicados (por ejemplo, MAX7219). La frecuencia de refresco debe ser lo suficientemente alta (normalmente >60Hz) para evitar parpadeos visibles.

Selección de Color:El diseñador debe elegir utilizar los LEDs verdes o los rojo-naranja conectándose a los pines de cátodo correspondientes. No se pueden mezclar a nivel de punto individual.

Ángulo de Visión:La hoja de datos menciona un "ángulo de visión amplio", pero no especifica un valor. Para aplicaciones críticas en cuanto al ángulo de visión, esto debe verificarse o probarse.

9. Comparativa Técnica

En comparación con las pantallas gráficas OLED o TFT modernas, esta matriz de puntos está severamente limitada en resolución, capacidad de color y densidad de información. Sus ventajas son laextrema simplicidad, robustez, amplio rango de temperatura de funcionamiento, bajo coste y alto brillo. En comparación con otras pantallas de matriz de puntos LED de la misma época, su diferenciador clave es la inclusión de dos colores LED distintos en un solo encapsulado, ofreciendo flexibilidad de diseño. La altura de carácter de 2.2 pulgadas es relativamente grande, lo que la hace adecuada para aplicaciones donde la legibilidad a distancia es importante.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

P: ¿Puedo alimentar los LEDs rojos y verdes al mismo tiempo para crear amarillo?

R: No. Los LEDs rojo-naranja y verdes son chips separados conectados a diferentes pines de cátodo para cada columna. Solo puedes habilitar un conjunto de colores para toda la pantalla a la vez. No puedes mezclar colores por punto.

P: ¿Qué significa "Ciclo de Trabajo 1/16" en la condición de prueba de intensidad luminosa?

R: Significa que el LED se enciende en pulsos durante 1/16 del tiempo total del ciclo. La intensidad luminosa especificada (4800 µcd) es la intensidad media durante todo el ciclo. La intensidad instantánea de pico durante el tiempo de encendido es mucho mayor. Esto es estándar para pantallas multiplexadas.

P: ¿Cómo calculo la resistencia limitadora de corriente requerida?

R: Usa la fórmula: R = (Vcc - VF - Vcaída) / IF. Donde Vcc es tu tensión de alimentación, VF es la tensión directa del LED de la hoja de datos (usa el valor máximo por seguridad, por ejemplo, 3.7V para verde a 80mA), Vcaída es cualquier caída de tensión en el transistor de control, e IF es tu corriente directa deseada (por ejemplo, 20mA para menor brillo). Asegúrate de que la potencia nominal de la resistencia sea suficiente: P = IF^2 * R.

P: La asignación de pines muestra que las columnas de cátodo para rojo y verde están en orden inverso. ¿Es un error?

R: No. Esta es la conexión de pines documentada. El diagrama del circuito interno (referenciado en la hoja de datos) mostraría cómo se interconectan los ánodos y cátodos. El diseñador debe seguir esta asignación de pines con precisión al diseñar la PCB y escribir el software de control.

11. Caso de Uso Práctico

Caso: Lectura de Controlador de Temperatura Industrial.Un sistema monitorea la temperatura de un horno y necesita mostrarla en un panel visible desde varios metros de distancia. Se utilizan dos pantallas LTP-22157M, apiladas horizontalmente. El microcontrolador lee un sensor de temperatura, convierte el valor a caracteres ASCII y controla las pantallas mediante una rutina de multiplexación. Se eligen los LEDs rojo-naranja por su alta visibilidad. La corriente de alimentación se establece en 60mA por punto con un ciclo de trabajo de 1/8, proporcionando números brillantes y claros que cumplen con el requisito de intensidad. El diseño aprovecha el amplio rango de temperatura de funcionamiento para garantizar la fiabilidad dentro del gabinete industrial.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Una pantalla de matriz de puntos 5x7 es una cuadrícula de 35 LEDs direccionables de forma independiente. Para mostrar un carácter, se ilumina un patrón específico de estos puntos. Debido a las limitaciones de pines, los LEDs no están cableados individualmente. En su lugar, están dispuestos en unaconfiguración de matriz. Todos los LEDs en la misma fila comparten una conexión de ánodo común, y todos los LEDs en la misma columna comparten una conexión de cátodo común (para un color dado). Para encender un punto específico, su línea de fila correspondiente se activa a nivel alto (ánodo activado), y su línea de columna se activa a nivel bajo (cátodo activado). Para mostrar un carácter completo, el controlador recorre rápidamente cada fila (1-7), activándola mientras suministra los datos del patrón para esa fila en las cinco líneas de columna. Esta técnica de multiplexación permite controlar 35 puntos con solo 12 pines (7 filas + 5 columnas).

13. Tendencias de Desarrollo

Pantallas como el LTP-22157M representan una tecnología madura y heredada. La tendencia en las pantallas alfanuméricas se ha movido hacia unamayor integración e inteligencia. Los módulos modernos a menudo incluyen el CI controlador, el controlador y, a veces, incluso una librería de fuentes dentro del encapsulado de la pantalla, comunicándose mediante interfaces serie simples (I2C, SPI). Esto reduce drásticamente la complejidad del diseño para el ingeniero de sistemas. Además, hay un cambio haciacapacidades multicolor y gráficas completasen encapsulados de tamaño similar, como las pantallas OLED, que pueden mostrar gráficos personalizados, múltiples líneas de texto y colores variados. Sin embargo, para aplicaciones que demandan un brillo muy alto, una robustez ambiental extrema, el coste más bajo posible o un simple reemplazo en diseños existentes, las pantallas tradicionales de matriz de puntos LED como esta siguen siendo una solución viable y fiable.