LTC-2621JG LED 디스플레이 데이터시트 - 0.28인치 자릿수 높이 - 녹색 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-2621JG는 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 응용 분야를 위해 설계된 소형 고성능 3자리 숫자 표시 모듈입니다. 그 주요 기능은 고체 LED 기술을 사용하여 세 자리 숫자 데이터를 시각적으로 표현하는 것입니다. 사용된 핵심 기술은 GaAs 기판 위에 성장된 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 에피택셜 층으로, 고효율 녹색광 방출을 위해 특별히 설계되었습니다. 이 소재 시스템은 기존의 표준 GaP와 같은 오래된 기술에 비해 우수한 발광 효율과 색 순도를 제공하므로, 낮은 구동 전류에서도 뛰어난 밝기와 문자 표현을 가능하게 합니다. 이 장치는 공통 애노드, 멀티플렉스 디스플레이로 분류되며, 각 자릿수의 모든 애노드가 내부적으로 함께 연결되어 시분할 멀티플렉싱을 통해 마이크로컨트롤러 I/O 핀 수를 줄이면서 여러 자릿수를 효율적으로 제어할 수 있습니다.

1.1 주요 특징 및 장점

이 디스플레이는 다양한 산업, 소비자 및 계측 응용 분야에 적합하도록 하는 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다.

• 광학 성능:0.28인치(7.0mm)의 자릿수 높이와 연속적이고 균일한 세그먼트를 특징으로 하여 간격 없이 깔끔하고 전문적인 외관을 제공합니다. 높은 밝기와 높은 대비의 조합은 다양한 주변 조명 조건에서도 뛰어난 가독성을 보장합니다. 넓은 시야각은 축외 위치에서도 디스플레이를 선명하게 읽을 수 있게 합니다.
• 전기적 효율:이 장치는 낮은 전력 요구 사항을 가지며, 에너지 효율적인 시스템 설계에 기여합니다. AlInGaP 기술의 사용은 상대적으로 낮은 순방향 전류로 높은 발광 강도를 제공합니다.
• 신뢰성과 일관성:고체 상태 장치로서 움직이는 부품이 없으며 충격과 진동에 강하여 높은 신뢰성을 제공합니다. 제품은 발광 강도에 따라 분류되어 서로 다른 디스플레이 간에 일관된 밝기 수준을 보장하며, 이는 다중 유닛 제품에 매우 중요합니다.
• 환경 규정 준수:패키지는 무연으로, RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하여 엄격한 환경 규정이 있는 시장에서 판매되는 제품에 사용하기에 적합합니다.

1.2 물리적 설명

디스플레이는 주변광을 흡수하고 대비를 개선하는 데 도움이 되는 회색 전면판을 가지고 있습니다. 세그먼트 자체는 전원이 공급될 때 흰색 빛을 방출하며, 이 빛은 회색 전면을 통해 가시적인 문자를 생성합니다. 이 조합은 최적의 가독성을 위해 선택되었습니다. 이 장치는 세 자리 디스플레이로, 000부터 999까지의 숫자를 표시할 수 있습니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 전기적, 광학적 및 열적 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다. 이러한 한계와 특성을 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계에 필수적입니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상으로 동작하는 것은 보장되지 않으며 피해야 합니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 이를 초과하면 과열 및 수명 단축 또는 고장으로 이어질 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60 mA (1 kHz, 25% 듀티 사이클). 이는 세그먼트가 펄스 조건에서 처리할 수 있는 최대 순간 전류입니다. 연속 DC 동작의 경우, 연속 순방향 전류 정격이 제한 요소입니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 전류는 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 상승함에 따라 0.28 mA/°C로 선형적으로 감액되어야 합니다. 예를 들어, 85°C에서 허용되는 최대 연속 전류는 다음과 같습니다: 25 mA - [0.28 mA/°C * (85°C - 25°C)] = 25 mA - 16.8 mA =8.2 mA.
• 세그먼트당 역전압:5 V. 이보다 큰 역바이어스 전압을 가하면 항복이 발생하여 LED 접합을 손상시킬 수 있습니다.
• 동작 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 이 넓은 온도 범위 내에서 기능하고 저장될 수 있도록 정격되어 있어 가혹한 환경에 적합합니다.
• 납땜 조건:260°C에서 3초간, 납땜 인두 팁이 부품의 착석면에서 최소 1/16인치(약 1.6mm) 아래에 위치하도록 합니다. 이는 조립 중 열 손상을 방지하기 위한 표준 무연 리플로우 프로파일 지침입니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (Ta=25°C)

이는 지정된 테스트 조건에서 측정된 일반적인 성능 매개변수입니다. 설계자는 회로 계산에 이 값을 사용해야 합니다.

• 평균 발광 강도 (I_V):I_F= 1 mA에서 320 μcd (최소), 692 μcd (일반). 이는 광 출력의 측정값입니다. 넓은 범위는 빈닝 시스템이 사용됨을 나타냅니다. 설계자는 모든 유닛에서 충분한 밝기를 보장하기 위해 최소값을 고려해야 합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):I_F= 20 mA에서 571 nm (일반). 이는 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 파장으로, 스펙트럼의 녹색 영역에 있습니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):15 nm (일반). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 좁은 폭은 더 순수하고 포화된 녹색을 의미합니다.
• 주 파장 (λ_d):572 nm (일반). 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 이 녹색 LED의 피크 파장과 밀접하게 일치합니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):I_F= 20 mA에서 2.05 V (최소), 2.6 V (일반). 이는 LED가 전도할 때 걸리는 전압 강하입니다. 전류 제한 저항 값은 최소 필요한 전류를 보장하기 위해 최대 V_F를 사용하여 계산해야 합니다.
• 세그먼트당 역전류 (I_R):V_R= 5 V에서 100 μA (최대). 이는 LED가 최대 정격 내에서 역바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 발광 강도 매칭 비율:2:1 (최대). 이는 "유사 광 영역"(일반적으로 한 자릿수 내 또는 자릿수 간) 내의 임의의 두 세그먼트 간의 밝기 차이가 두 배를 초과하지 않음을 지정합니다. 이는 시각적 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 이 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 명시적으로 언급합니다. 이는 생산 후 빈닝 공정을 의미합니다.

• 발광 강도 빈닝:제조 후, LED는 표준 테스트 전류(이 경우 1 mA)에서 측정된 광 출력을 기준으로 테스트 및 분류(빈닝)됩니다. LTC-2621JG는 최소 320 μcd, 일반 692 μcd로 지정되어 있습니다. 유닛은 더 엄격한 강도 범위(예: 320-400 μcd, 400-500 μcd 등)의 빈으로 그룹화됩니다. 이를 통해 고객은 제품 내 여러 디스플레이에서 일관된 밝기를 위해 빈을 선택할 수 있습니다. 데이터시트는 전체 범위를 제공하며, 특정 빈 코드는 일반적으로 주문을 위해 제조업체에서 제공됩니다.
• 순방향 전압:명시적으로 빈닝되었다고 언급되지는 않았지만, 제공된 범위(2.05V ~ 2.6V)는 자연적인 변동을 나타냅니다. 전력 소비 또는 구동 회로 설계가 중요한 설계의 경우, 제조업체에 전압 빈에 대해 문의해야 할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않았지만, 그 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

• 상대 발광 강도 대 순방향 전류 (I_V/ I_F곡선):이 그래프는 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 비선형이며, 효율(전류당 광 출력)은 매우 높은 전류에서 종종 감소합니다. 이 곡선은 설계자가 밝기와 효율을 균형 있게 조정하는 동작 전류를 선택하는 데 도움이 됩니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류 (V_F/ I_F곡선):이는 LED 다이오드의 지수적 I-V 특성을 보여줍니다. 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 상대 발광 강도 대 주변 온도:이 곡선은 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 설명합니다. 높은 주변 온도 또는 높은 구동 전류에서 동작하는 응용 분야에 매우 중요하며, 감액 또는 방열판이 필요할 수 있습니다.
• 스펙트럼 분포:파장에 따른 상대 광 출력을 보여주는 그래프로, 약 571-572 nm를 중심으로 약 15 nm의 반폭을 가지며 녹색광 방출을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 도면

이 장치는 스루홀 PCB 장착에 적합한 표준 듀얼 인라인 패키지(DIP) 형식을 사용합니다. 주요 치수 참고 사항은 다음과 같습니다: 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 특정 특징에 다른 표시가 없는 한 일반 공차는 ±0.25mm(약 ±0.01인치)입니다. 설계자는 정확한 PCB 풋프린트를 생성하고 인클로저 내 적절한 맞춤을 보장하기 위해 정확한 구멍 간격, 핀 직경, 본체 너비, 높이 및 자릿수 간격에 대한 상세한 기계 도면(제공된 본문에 완전히 상세히 설명되지 않음)을 참조해야 합니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

디스플레이는 16개의 핀 위치를 가지고 있지만, 모든 위치에 물리적 핀이 있는 것은 아닙니다(핀 10, 11, 14는 "핀 없음"으로 표시됨). 핀 9는 "연결 없음"입니다. 내부 회로도는 멀티플렉스 공통 애노드 구성을 보여줍니다.

• 공통 애노드:핀 2, 5, 8, 13은 공통 애노드 핀입니다. 핀 2는 자릿수 1을 제어하고, 핀 5는 자릿수 2를 제어하며, 핀 8은 자릿수 3을 제어합니다. 핀 13은 세 개의 콜론 표시기 LED(L1, L2, L3)의 공통 애노드입니다.
• 세그먼트 캐소드:다른 핀들은 특정 세그먼트(A, B, C, D, E, F, G, DP) 및 표시기의 캐소드입니다. 예를 들어, 자릿수 1의 세그먼트 'A'를 켜려면, 회로가 세그먼트 A의 캐소드(핀 15)를 접지에 연결하면서 자릿수 1의 애노드(핀 2)에 양의 전압을 가해야 합니다.
• 오른쪽 소수점:설명에는 "오른쪽 소수점"이라고 언급되어 있으며, 핀 3은 D.P.(소수점)의 캐소드로, 소수점이 세 자릿수의 오른쪽에 위치함을 나타냅니다.

6. 납땜 및 조립 지침

지정된 납땜 조건을 준수하는 것은 장기적인 신뢰성에 매우 중요합니다.

• 수동 납땜:수동 납땜이 필요한 경우, 지침은 핀당 최대 3초 동안 260°C의 납땜 인두를 적용하는 것입니다. 인두 팁은 핀을 따라 과도한 열이 전달되어 내부 에폭시 또는 와이어 본드를 손상시키는 것을 방지하기 위해 디스플레이 본체의 착석면에서 최소 1.6mm 아래에 위치해야 합니다.
• 웨이브 또는 리플로우 납땜:자동화 공정의 경우, 260°C에서 피크를 이루는 표준 무연 온도 프로파일이 적합합니다. 장치의 저장 및 동작 온도 범위(-35°C ~ +85°C)는 일반적인 SMT 리플로우 열 사이클을 견딜 수 있음을 나타내지만, 스루홀 패키지는 웨이브 납땜이 주요 의도된 방법임을 시사합니다.
• 저장 조건:장치는 리드의 산화를 방지하기 위해 저장 온도 범위(-35°C ~ +85°C) 내의 환경에서 낮은 습도로 원래의 습기 차단 백에 보관해야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

LTC-2621JG는 선명하고 신뢰할 수 있으며 저전력 숫자 표시가 필요한 모든 임베디드 시스템에 이상적입니다.

• 테스트 및 측정 장비:멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치, 센서 판독 장치.
• 산업 제어:온도, 압력, RPM용 패널 미터, 기계의 카운트 디스플레이.
• 소비자 가전:전자레인지, 디지털 시계, 오디오 장치 튜너, 체중계.
• 자동차 애프터마켓:보조 시스템(전압, 온도)용 게이지 및 디스플레이.

7.2 설계 고려사항 및 구동 회로

이 디스플레이를 사용한 설계는 구동 방법론에 특별한 주의가 필요합니다.

• 멀티플렉싱 구동기:마이크로컨트롤러는 각 자릿수의 공통 애노드(핀 2, 5, 8)를 높은 새로 고침 속도(일반적으로 >100 Hz)로 순차적으로 활성화하면서 해당 자릿수에 대한 해당 세그먼트 캐소드 패턴을 출력해야 합니다. 이 시각 잔상은 모든 자릿수가 동시에 켜져 있는 것 같은 착시를 생성합니다. 콜론 애노드(핀 13)는 별도로 구동하거나 멀티플렉싱 시퀀스에 포함시킬 수 있습니다.
• 전류 제한:각 세그먼트 캐소드 라인에는 직렬 전류 제한 저항이 있어야 합니다. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F를 사용하여 계산됩니다. 최소 원하는 I_F가 항상 달성되도록 데이터시트의 최대 V_F(2.6V)를 사용하십시오. 예를 들어, 5V 공급 전압과 목표 I_F가 10 mA인 경우: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 Ω. 표준 220 Ω 또는 270 Ω 저항이 적절할 것입니다.
• 전력 소산:세그먼트당 전력(V_F* I_F)이 70 mW를 초과하지 않도록 하고, 섹션 2.1에서 설명한 대로 높은 주변 온도에서 연속 전류를 감액하십시오.
• 시야각:넓은 시야각은 사용자에 대한 장착 위치에 유연성을 제공합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

다른 디스플레이 기술 및 오래된 LED 유형과 비교하여, LTC-2621JG는 특정한 장점을 제공합니다.

• 표준 GaP 녹색 LED 대비:AlInGaP 기술은 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 디스플레이 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 제공합니다. 색상 또한 더 생생하고 순수한 녹색입니다.
• LCD 디스플레이 대비:LED는 자체적으로 빛을 생성하는 발광형으로, 백라이트 없이도 저조도 또는 직사광선 조건에서 우수한 밝기와 가독성을 제공합니다. 또한 훨씬 빠른 응답 시간과 더 넓은 동작 온도 범위를 가지고 있습니다. 단점은 많은 세그먼트를 표시할 때 일반적으로 더 높은 전력 소비입니다.
• 더 크거나 작은 자릿수 디스플레이 대비:0.28인치 높이는 가시성과 보드 공간 소비 사이의 좋은 균형을 제공하며, 더 작은 표시기와 더 큰 패널 미터 사이에 적합합니다.
• 빈닝되지 않은 디스플레이 대비:발광 강도에 따른 분류는 여러 유닛 간에 시각적 일관성이 필요한 응용 분야(예: 제품 라인 또는 동일한 판독 장치가 여러 개 있는 제어판)의 핵심 차별화 요소입니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q1: "핀 없음" 및 "연결 없음" 핀의 목적은 무엇입니까?

A1: "핀 없음"은 물리적 핀이 패키지에서 생략되어 핀 행에 간격을 남긴다는 의미입니다. "연결 없음"(핀 9)은 물리적 핀이 존재하지만 디스플레이 내부의 어떤 것과도 전기적으로 연결되지 않음을 의미합니다. 이러한 핀들은 해당 핀을 사용할 수 있는 동일 계열의 다른 디스플레이와 패키지 풋프린트를 표준화하기 위해 종종 포함됩니다.

Q2: 적절한 전류 제한 저항을 어떻게 계산합니까?

A2: 공식 R = (V_공급- V_F) / I_F을 사용하십시오. 모든 조건에서 원하는 최소 전류가 흐르도록 보장하기 위해 계산에 데이터시트의최대 V_F값(2.6V)을 항상 사용하십시오. 계산된 값과 같거나 약간 낮은 표준 저항 값을 선택하십시오.

Q3: 멀티플렉싱 없이 일정한 DC 전류로 이 디스플레이를 구동할 수 있습니까?

A3: 기술적으로는 가능하지만 매우 비효율적입니다. 세 자릿수의 모든 애노드를 함께 연결하고 각 세그먼트 캐소드에 지속적으로 전류를 공급해야 합니다. 이는 멀티플렉스 설계에 비해 3배의 전류(동일한 세 자릿수의 경우)를 소비하며, 모든 세그먼트가 켜져 있으면 최대 연속 전류 정격을 초과할 가능성이 있습니다. 멀티플렉싱이 의도된 최적의 방법입니다.

Q4: "발광 강도 매칭 비율 2:1"은 실제로 무엇을 의미합니까?

A4: 이는 정의된 "유사 광 영역"(일반적으로 하나의 디스플레이 내) 내에서 가장 어두운 세그먼트가 가장 밝은 세그먼트의 절반 이상 밝지 않음을 의미합니다. 이는 숫자 "8"(모든 세그먼트 켜짐)이 일부 세그먼트가 다른 세그먼트보다 눈에 띄게 어둡지 않고 균일하게 보이도록 보장합니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 디지털 전압계 판독 장치 설계

설계자가 0-30V DC 전압계를 만들고 있습니다. 마이크로컨트롤러의 ADC가 전압을 읽고, 이를 0.00에서 30.00 사이의 값으로 변환하며, 세 자릿수와 소수점(볼트의 10분의 1을 표시, 예: "12.3")에 표시해야 합니다.

1. 하드웨어 인터페이스:설계자는 세 자릿수 애노드(핀 2,5,8)와 콜론/소수점 애노드(핀 13)를 제어하기 위해 디지털 출력으로 구성된 4개의 마이크로컨트롤러 핀을 사용합니다. 다른 8개의 핀은 세그먼트 캐소드(A-G, DP)를 제어하기 위해 디지털 출력(또는 시프트 레지스터 사용)으로 구성됩니다.
2. 소프트웨어 루틴:펌웨어는 500 Hz에서 타이머 인터럽트를 실행합니다. 각 인터럽트 주기에서:
   
   - 모든 애노드 핀을 끕니다.
   
   - 자릿수 1(백의 자리)에 대한 세그먼트 패턴을 캐소드 핀에 출력합니다.
   
   - 자릿수 1의 애노드 핀(핀 2)을 켭니다.
   
   - 짧은 지연을 기다립니다.
   
   - 자릿수 2(십의 자리, 핀 5)와 자릿수 3(일의 자리, 핀 8)에 대해 반복하며, 자릿수 2가 활성화될 때 소수점 캐소드(핀 3)를 포함합니다.
3. 전류 계산:좋은 밝기와 저전력을 위해 세그먼트 전류를 5 mA로 목표로 하고, 5V 공급 전압을 사용하는 경우: R = (5V - 2.6V) / 0.005A = 480 Ω. 470 Ω 저항이 8개의 세그먼트 캐소드 라인 각각에 직렬로 배치됩니다.
4. 결과:디스플레이는 소수점이 있는 안정적이고 밝은 3자리 전압 판독값을 표시하며, 마이크로컨트롤러 I/O와 전력을 최소로 소비합니다.

11. 기술 원리 소개

핵심 동작 원리는 반도체 PN 접합의 전계발광에 기반합니다. AlInGaP 소재 시스템에서, 접합의 내장 전위(약 2V)를 초과하는 순방향 전압이 가해지면, N형 영역의 전자와 P형 영역의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 활성 영역(AlInGaP 에피택셜 층의 양자 우물)에서 재결합할 때, 광자(빛 입자) 형태로 에너지를 방출합니다. 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 포스파이드 원자의 특정 구성은 반도체의 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. LTC-2621JG의 경우, 이 구성은 약 572 nm 파장의 광자를 생성하도록 조정되어 인간의 눈이 녹색 빛으로 인지합니다. 회색 전면판은 대비를 향상시키는 필터 역할을 하여 주변광을 흡수하여 방출된 녹색 세그먼트를 더 밝고 선명하게 보이게 합니다.

12. 기술 동향 및 배경

LTC-2621JG와 같은 디스플레이는 광전자 공학의 성숙하고 매우 최적화된 부분을 대표합니다. 이러한 표시기 등급 디스플레이의 동향은 효율성 증가(와트당 더 많은 빛), 고급 빈닝을 통한 일관성 향상, 환경 규정 준수(무연, 무할로겐)로 향해 왔습니다. OLED와 같은 새로운 기술이 유연성과 높은 대비를 제공하지만, 전통적인 세그먼트 LED 디스플레이는 높은 밝기, 극도의 신뢰성, 넓은 온도 동작 범위 및 낮은 자릿수당 비용이 필요한 응용 분야에서 강력한 위치를 유지하고 있습니다. 오래된 GaP:N에서 AlInGaP로의 전환은 녹색 및 노란색 LED 성능의 중요한 단계였습니다. 향후 발전은 내장 구동기 또는 직렬 인터페이스(I2C 또는 SPI와 같은)가 있는 디스플레이와 같은 추가 효율성 향상 및 통합에 초점을 맞출 수 있으며, 이는 멀티플렉싱에 필요한 마이크로컨트롤러 오버헤드를 줄일 것입니다. 그러나 기본적인 스루홀, 멀티플렉스 공통 애노드 디스플레이는 그 단순성, 견고성 및 범용 마이크로컨트롤러와의 직접 인터페이스 기능으로 인해 기본적이고 널리 사용되는 구성 요소로 남아 있습니다.