LTC-2723JF 7세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 0.28인치 자릿수 높이 - 옐로우 오렌지 색상 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-2723JF는 고성능 4자리 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 다양한 전자 장비에서 명확하고 밝은 숫자 및 제한된 영숫자 판독값을 제공하는 것입니다. 핵심 애플리케이션은 테스트 및 측정 기기, 산업용 제어 패널, 판매 시점 단말기, 소비자 가전과 같이 우수한 가시성을 갖춘 컴팩트한 다중 자릿수 숫자 디스플레이가 필요한 장치입니다.

이 장치의 핵심 포지셔닝은 크기, 밝기 및 전력 효율성의 균형에 있습니다. 0.28인치(7 mm) 자릿수 높이로 과도한 패널 공간을 차지하지 않으면서 가독성 있는 디스플레이를 제공합니다. AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED 기술의 사용은 중요한 장점으로, 표준 GaAsP LED와 같은 오래된 기술에 비해 우수한 발광 효율과 독특하고 채도 높은 옐로우 오렌지 색상을 제공합니다. 이는 높은 밝기, 우수한 대비 및 넓은 시야각이라는 핵심 이점을 가져와 밝은 환경이나 사각에서도 가독성을 보장합니다.

목표 시장에는 신뢰할 수 있고 인터페이스하기 쉬운 디스플레이 솔루션이 필요한 임베디드 시스템, 계측기 및 산업용 하드웨어의 설계자와 엔지니어가 포함됩니다. 멀티플렉스 공통 캐소드 설계는 구동 회로를 단순화하여 필요한 마이크로컨트롤러 I/O 핀과 외부 부품의 수를 줄여주며, 이는 비용에 민감하고 공간이 제한된 애플리케이션에 중요한 장점입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 광학적 특성

광학 성능은 주변 온도(T_A) 25°C에서 정의됩니다. 주요 지표는 평균 광도(I_V)로, 세그먼트당 순방향 전류(I_F) 1 mA로 구동할 때 전형적인 값이 600 µcd(마이크로칸델라)입니다. 사양은 최소 200 µcd에서 최대값까지의 범위를 제공하여 기본적인 밝기 수준을 보장합니다. 이 강도는 인간 눈의 스펙트럼 감도에 근사한 CIE 명시 광도 함수에 보정된 센서와 필터를 사용하여 측정됩니다.

색상 특성은 파장 파라미터로 정의됩니다. 최대 방출 파장(λ_p)은 전형적으로 611 nm로, 가시 스펙트럼의 옐로우 오렌지 영역에 속합니다. 지배 파장(λ_d), 색상 인지와 더 관련된 측정값은 전형적으로 605 nm입니다. 17 nm의 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 상대적으로 좁은 방출 대역을 나타내며, 옐로우 오렌지 색상의 순도와 채도에 기여합니다. 광도 매칭 비율(I_V-m)은 최대 2:1로 지정되어 있으며, 이는 세그먼트 간의 밝기 차이가 두 배를 초과하지 않아야 함을 의미하여 디스플레이 전체에 걸쳐 균일한 외관을 보장합니다.

2.2 전기적 및 열적 파라미터

전기적 특성은 회로 설계에 중요합니다. 세그먼트당 순방향 전압(V_F)은 표준 테스트 전류 20 mA에서 전형적으로 2.6V입니다. 최소값은 2.05V로 나열됩니다. 이 파라미터는 전류 제한 저항 값과 전원 공급 요구 사항을 계산하는 데 필수적입니다. 세그먼트당 역전류(I_R)는 역전압(V_R) 5V에서 최대 100 µA로, 오프 상태에서 장치의 누설 특성을 나타냅니다.

절대 최대 정격은 작동 한계를 정의합니다. 세그먼트당 연속 순방향 전류는 25 mA로 정격되지만, 25°C 이상에서는 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 디레이팅되어야 합니다. 펄스 작동의 경우, 특정 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1 ms 펄스 폭)에서 60 mA의 피크 순방향 전류가 허용됩니다. 세그먼트당 최대 전력 소산은 70 mW입니다. 장치는 작동 및 저장 온도 범위 -35°C ~ +85°C로 정격되어 산업 및 확장된 환경 애플리케이션에 적합합니다. 솔더링 온도 정격은 장치가 설치 평면 아래 1/16인치(약 1.6 mm) 지점에서 260°C를 3초 동안 견딜 수 있음을 명시하며, 이는 PCB 조립 공정에 중요한 정보입니다.

3. 빈닝 및 분류 시스템

데이터시트는 이 장치가 "광도 기준으로 분류됨"이라고 명시합니다. 이는 표준 테스트 조건(아마도 I_F=1mA)에서 측정된 광 출력을 기준으로 유닛을 분류하는 생산 빈닝 공정을 의미합니다. 이 발췌문에 구체적인 빈 코드는 상세히 나와 있지 않지만, 이러한 시스템을 통해 구매자는 보장된 최소 밝기 수준의 부품을 선택할 수 있어, 특히 여러 디스플레이를 나란히 사용할 때 최종 제품의 시각적 외관 일관성을 보장합니다. 이 분류는 핵심 품질 관리 및 차별화 기능입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 "전형적인 전기/광학 특성 곡선" 섹션이 포함되어 있습니다. 제공된 텍스트에 구체적인 곡선이 렌더링되지는 않았지만, 이러한 장치의 표준 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I_F-V_F곡선):이 비선형 관계는 전압이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다. LED가 안전하고 효율적인 영역 내에서 작동하도록 구동 회로를 설계하는 데 필수적입니다.
• 광도 대 순방향 전류 (I_V-I_F곡선):이 곡선은 광 출력이 구동 전류에 어떻게 의존하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위 내에서 선형이지만 더 높은 전류에서는 포화됩니다. 이는 최적의 밝기 대 전력 소비 및 수명을 위해 디스플레이를 구동하는 결정에 정보를 제공합니다.
• 광도 대 주변 온도:이 곡선은 LED의 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이 디레이팅을 이해하는 것은 높은 주변 온도에서 작동하는 애플리케이션에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:611 nm 피크를 중심으로 서로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여주는 그래프로, 색상 순도를 설명합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 표준 LED 디스플레이 패키지로 제공됩니다. "패키지 치수" 섹션은 기계적 외곽 도면을 제공하지만, 텍스트 발췌문에는 구체적인 밀리미터 치수가 나열되어 있지 않습니다. 참고 사항은 달리 명시되지 않는 한 모든 치수가 ±0.25 mm 공차를 가진 밀리미터 단위임을 명시합니다. 이 도면은 PCB 풋프린트 설계, 전면 패널의 컷아웃이 올바르게 크기 조정되고 핀이 PCB 패드와 정렬되도록 하는 데 필수적입니다.

패키지는 "회색 얼굴과 흰색 세그먼트" 외관을 특징으로 하며, 비조명 영역(얼굴)의 반사를 줄이고 조명된 세그먼트를 위한 깨끗하고 확산되는 표면을 제공하여 대비를 향상시킵니다. 오른쪽 소수점은 패키지에 통합되어 있습니다. 극성은 핀아웃과 공통 캐소드 아키텍처에 의해 명확하게 정의됩니다.

6. 핀 연결 및 내부 회로

LTC-2723JF는멀티플렉스 공통 캐소드구성을 사용합니다. 이는 중요한 설계 측면입니다. 내부 회로도(참조되었지만 표시되지 않음)는 네 자리 숫자 각각이 캐소드 연결을 공유함을 보여줄 것입니다. 모든 자릿수에 걸친 해당 세그먼트(A, B, C, D, E, F, G, DP)의 애노드는 내부적으로 함께 연결됩니다.

상세한 핀 연결은 다음과 같습니다: 핀 1은 자릿수 1의 공통 캐소드, 핀 8은 자릿수 4, 핀 11은 자릿수 3, 핀 14는 자릿수 2입니다. 핀 12는 왼쪽 아래, 중앙 아래, 오른쪽 아래 콜론 세그먼트(L1, L2, L3)를 위한 특별한 공통 캐소드로, 아마도 시간 구분(예: 12:34)에 사용될 것입니다. 세그먼트 애노드는 다른 핀에 분배됩니다(예: 핀 13은 애노드 A 및 L1, 핀 15는 애노드 B 및 L2, 핀 2는 애노드 C 및 L3, 핀 3은 DP 등). 핀 4, 9, 10은 "연결 없음" 또는 "핀 없음"으로 표시됩니다. 멀티플렉싱 방식이 올바르게 작동하려면 이 핀아웃을 정확히 따라야 합니다.

7. 솔더링 및 조립 지침

제공된 주요 조립 지침은 솔더링 온도 사양입니다: 장치는 설치 평면 아래 1/16인치(1.6 mm) 지점에서 260°C를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 웨이브 솔더링 또는 리플로우 솔더링 공정을 위한 표준 정격입니다. 설계자는 PCB 조립 프로파일이 이 열 응력을 초과하지 않도록 해야 합니다. 수동 솔더링의 경우, 핀당 최소 접촉 시간으로 온도 제어 납땜 인두를 사용해야 합니다.

LED에 대한 일반적인 취급 주의사항이 적용됩니다: 에폭시 렌즈에 기계적 스트레스를 피하고, 취급 중 정전기 방전(ESD)으로부터 보호하며, 밀봉 포장을 개봉한 후 즉시 사용하지 않을 경우 적절한 방진, 습도 제어 환경에 보관하십시오.

8. 애플리케이션 설계 고려사항

8.1 전형적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 애플리케이션은 마이크로컨트롤러에 의해 구동됩니다. 멀티플렉스 공통 캐소드 설계로 인해 마이크로컨트롤러는 스캐닝 기술을 사용해야 합니다. 마이크로컨트롤러는 공통 애노드 라인(세그먼트 A-G, DP)에 단일 자릿수 패턴을 설정한 다음 해당 자릿수의 해당 공통 캐소드 핀을 활성화(접지로 전류를 싱크)합니다. 짧은 시간(예: 1-5 ms) 후에 다음 자릿수로 이동하여 네 자릿수를 빠르게 순환합니다. 인간의 눈은 시각 잔상으로 인해 이를 지속적으로 켜진 디스플레이로 인지합니다. 이 방법은 필요한 I/O 핀을 (7 세그먼트 + 1 DP) * 4 자릿수 = 32핀에서 7 세그먼트 핀 + 4 자릿수 핀 + 3 콜론 핀 = 14핀으로 줄여 상당한 절감을 가져옵니다.

외부 부품에는 일반적으로 각 세그먼트 애노드 라인과 직렬로 연결된 전류 제한 저항이 포함됩니다. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 5V 공급, 전형적인 V_F 2.6V, 원하는 I_F 10 mA의 경우, 저항은 (5 - 2.6) / 0.01 = 240 옴이 됩니다. 디스플레이가 멀티플렉싱되므로 각 자릿수의 활성 시간 동안 순간 전류는 동일한 평균 밝기를 달성하기 위해 더 높을 수 있습니다; 예를 들어, 25% 듀티 사이클 동안 40 mA 피크로 구동하면 평균 10 mA가 됩니다.

8.2 설계 노트 및 모범 사례

• 드라이버 선택:마이크로컨트롤러 또는 전용 드라이버 IC가 공통 캐소드 핀(한 자릿수에서 켜진 모든 세그먼트의 전류 합)에 대해 충분한 전류를 싱크할 수 있는지 확인하십시오.
• 재생률:가시적인 깜빡임을 피하기 위해 총 재생률을 60 Hz 이상으로 유지하십시오. 4자릿수의 경우 각 자릿수의 스캔 시간은 약 4 ms 미만이어야 합니다.
• 밝기 제어:멀티플렉싱의 듀티 사이클 또는 피크 구동 전류(절대 한도 내)를 조정하여 소프트웨어에서 밝기를 쉽게 제어할 수 있습니다.
• 전원 시퀀싱:캐소드가 활성화되지 않았을 때 세그먼트 애노드에 신호를 적용하지 마십시오. 이는 정의되지 않은 상태와 잠재적인 래치업을 유발할 수 있습니다.
• 시야각:사용자의 예상 주요 시선에 수직으로 디스플레이를 장착하여 넓은 시야각을 활용하십시오.

9. 기술 비교 및 장점

오래된 빨간색 GaAsP LED 디스플레이와 비교하여, LTC-2723JF의 AlInGaP 기술은 상당히 높은 발광 효율을 제공합니다. 이는 동일한 전기 입력 전류에 대해 더 많은 빛(더 높은 칸델라 출력)을 생성하여 주어진 밝기에 대해 더 낮은 전력 소비 또는 더 높은 최대 밝기로 이어집니다. 옐로우 오렌지 색상(605-611 nm)은 주관적으로 표준 빨간색보다 더 밝고 주의를 끄는 것으로 인식되며, 주변 빨간색 빛이 있는 환경에서 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다.

더 큰 자릿수 디스플레이와 비교하여, 0.28인치 크기는 휴대용 또는 밀집된 계기에 이상적인 컴팩트한 공간을 제공합니다. 액정 디스플레이(LCD)와 비교하여, 이 LED 디스플레이는 우수한 밝기, 더 넓은 시야각 및 더 빠른 응답 시간을 제공하며 백라이트가 필요하지 않아 설계를 단순화합니다. 주요 트레이드오프는 LCD보다 높은 전력 소비이며, 특히 여러 세그먼트가 조명될 때 그렇습니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 올바른 전류 제한 저항 값을 어떻게 계산하나요?

A: 공식 R = (V_CC- V_F) / I_F을 사용하십시오. 초기 계산을 위해 데이터시트의 전형적인 V_F(2.6V)를 사용하십시오. 원하는 밝기를 기반으로 I_F를 선택하되, 25 mA 연속 최대값 아래로 유지하십시오. 이것은 세그먼트당임을 기억하십시오. 멀티플렉스 설계의 경우, 동일한 평균 밝기를 달성하기 위해 순간 I_F가 더 높을 것입니다.

Q: 이 디스플레이를 상수(비멀티플렉스) 전류로 구동할 수 있나요?

A: 기술적으로는 가능합니다. 각 자릿수의 캐소드를 독립적으로 접지에 연결하고 세그먼트를 직접 구동함으로써 가능합니다. 그러나 이는 훨씬 더 많은 I/O 핀(32개 이상)을 필요로 하며 마이크로컨트롤러 자원 및 전력 소비 측면에서 매우 비효율적입니다. 멀티플렉스 설계가 의도된 최적의 사용 사례입니다.

Q: "광도 매칭 비율"의 목적은 무엇인가요?

A: 이 2:1 비율은 시각적 균일성을 보장합니다. 동일한 조건에서 구동될 때 장치 내의 어떤 세그먼트도 다른 어떤 세그먼트보다 두 배 이상 밝지 않음을 보장합니다. 이는 일부 자릿수나 세그먼트가 눈에 띄게 더 어둡거나 밝게 나타나는 것을 방지하여 시각적으로 방해가 되는 것을 막습니다.

Q: 방열판이 필요한가요?

A: 지정된 전류 및 온도 한도 내에서 정상 작동의 경우 방열판이 필요하지 않습니다. 세그먼트당 최대 70 mW의 전력 소산은 일반적인 조건에서 장치의 패키지와 PCB 트레이스로 쉽게 관리됩니다. 최대 정격 근처의 높은 주변 온도에서 작동하는 경우 적절한 환기를 보장하십시오.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

시나리오: 디지털 멀티미터 판독값 설계.LTC-2723JF는 4자리 멀티미터 디스플레이에 탁월한 선택입니다. 설계에는 전압, 전류 또는 저항을 측정하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 있는 마이크로컨트롤러가 포함될 것입니다. 마이크로컨트롤러는 판독값을 처리하고 범위에 따라 소수점 위치를 처리하여 네 자릿수에 적합한 7세그먼트 코드로 변환합니다.

펌웨어는 멀티플렉싱 스캔을 관리하기 위해 타이머 인터럽트를 구현합니다. 네 개의 마이크로컨트롤러 핀은 네 자릿수 캐소드(핀 1, 14, 11, 8)에 연결된 오픈 드레인 또는 강력한 싱크 출력으로 구성됩니다. 다른 일곱 개의 핀은 세그먼트 애노드(A, B, C, D, E, F, G)에 180옴 전류 제한 저항을 통해 연결된 푸시-풀 출력으로 구성됩니다. DP 애노드(핀 3)는 필요한 경우 여덟 번째 핀에 연결됩니다.

매 2.5 ms(총 100 Hz 재생률)마다 타이머 인터럽트가 발생합니다. 펌웨어는 모든 자릿수 캐소드를 끄고, 다음 순서의 자릿수 패턴을 표시하도록 세그먼트 애노드 출력을 업데이트한 다음, 해당 자릿수의 캐소드 핀만 활성화합니다. 이 과정이 지속적으로 반복됩니다. 옐로우 오렌지 색상은 회색 얼굴에 대해 높은 대비를 제공하여 휴대용 미터에서 접하는 다양한 조명 조건에서 가독성을 보장합니다.

12. 작동 원리

기본 원리는 반도체 P-N 접합에서의 전계 발광입니다. AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 재료는 직접 밴드갭 반도체입니다. 순방향 바이어스(애노드가 캐소드에 대해 양의 전압)가 가해지면 N형 영역의 전자와 P형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다—이 경우 옐로우 오렌지(~605-611 nm). 회색 얼굴과 흰색 세그먼트 재료는 확산체 및 대비 향상제 역할을 하며, 작은 LED 칩에서 나오는 빛을 인식 가능한 세그먼트로 형성하고 방향을 조절합니다.

13. 기술 동향 및 배경

AlInGaP LED 기술은 빨간색, 주황색 및 노란색을 위한 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드)와 같은 초기 LED 재료에 비해 상당한 발전을 나타냅니다. 이는 훨씬 우수한 내부 양자 효율과 온도 안정성을 제공하며, 이는 더 많은 전기 에너지가 빛으로 변환되고 넓은 온도 범위에서 밝기가 더 잘 유지됨을 의미합니다. 이 기술은 고출력 백색 LED가 널리 채택되기 훨씬 전에 야외 및 자동차 애플리케이션에 적합한 고휘도, 고효율 LED의 개발을 가능하게 했습니다.

현대 디스플레이는 종종 전체 그래픽을 위해 도트 매트릭스 OLED 또는 TFT LCD를 사용하지만, 7세그먼트 LED 디스플레이는 극도의 단순성, 견고성, 저비용 및 순수 숫자 판독에 대한 완벽한 적합성으로 인해 여전히 매우 관련성이 높습니다. 그 발전 동향은 효율성(와트당 루멘) 증가, 대비비(더 어두운 얼굴, 더 밝은 세그먼트) 개선 및 AlInGaP 및 InGaN(파란색/녹색/흰색용) 재료 시스템 내에서 더 다양한 패키지 크기와 색상을 제공하는 데 초점을 맞추고 있습니다. LTC-2723JF와 같은 장치에서 사용되는 멀티플렉싱 기술은 제한된 수의 제어 라인으로 여러 디스플레이 요소를 제어하는 문제에 대한 고전적이고 지속적인 솔루션입니다.