LTS-313AJD LED 디스플레이 데이터시트 - 0.3인치 디지트 높이 - 하이퍼 레드 색상 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 소형 단일 디지트 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈의 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 최소한의 전력 소비로 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 그 핵심 설계 철학은 소형 폼 팩터에서 우수한 가독성과 신뢰성을 제공하는 데 중점을 둡니다.

디스플레이는 특성 출력을 달성하기 위해 첨단 반도체 재료를 활용합니다. 일관된 발광 강도를 위해 분류되어, 배치 생산에서 균일성을 보장하고 최종 사용자 애플리케이션에서 예측 가능한 성능을 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 디스플레이의 주요 장점은 매우 낮은 전류 요구 사항으로, 이는 배터리 구동 또는 에너지 민감 회로에 적합하게 만듭니다. 높은 밝기와 명암비, 그리고 넓은 시야각이 결합되어 다양한 조명 조건과 다른 시각에서도 가독성을 보장합니다. 고체 구조는 기계식 또는 필라멘트 기반 디스플레이에 비해 고유의 신뢰성과 긴 작동 수명을 제공합니다.

0.3인치 디지트 높이는 휴대용 계측기, 소비자 가전, 패널 미터, 산업 제어 인터페이스, 공간이 부족하지만 명확한 숫자 피드백이 필수적인 임베디드 시스템에 이상적으로 적합합니다. 연속적이고 균일한 세그먼트 설계는 우수한 문자 외관에 기여하여 사용자 경험을 향상시킵니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 전기적, 광학적 및 물리적 매개변수에 대한 객관적이고 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 광도 및 광학적 특성

발광 소자는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 기술을 기반으로 하며, 특히 하이퍼 레드 색상 조성으로 제작되었습니다. 이 재료 시스템은 적색-주황색 파장 영역에서 높은 효율과 우수한 온도 안정성으로 알려져 있습니다.

• 평균 발광 강도(I_V):표준 테스트 전류 1mA에서 200~600 마이크로칸델라(μcd) 범위입니다. 이 매개변수는 인지되는 밝기를 정의합니다. 언급된 분류는 측정된 강도에 따라 장치가 이 보장된 범위 내에 들도록 빈닝(binning) 또는 분류됨을 의미합니다.
• 최대 발광 파장(λ_p):일반적으로 650 나노미터(nm)입니다. 이는 광 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 주 파장(λ_d):일반적으로 639 nm입니다. 이는 인간의 눈이 인지하는 파장이며 색상(하이퍼 레드)을 정의하는 핵심 지표입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):약 20 nm입니다. 이는 스펙트럼 순도 또는 최대값 주변에서 방출되는 파장의 확산을 나타냅니다. 20nm 값은 AlInGaP LED의 특징입니다.
• 발광 강도 매칭 비율:최대 2:1로 명시되어 있습니다. 이는 다중 디지트 디스플레이 또는 여러 세그먼트를 사용하는 애플리케이션에서 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 간의 밝기 변동이 이 비율을 초과하지 않도록 보장하여 균일한 외관을 제공하는 중요한 매개변수입니다.

2.2 전기적 매개변수

전기적 특성은 장치의 작동 경계와 일반적인 조건을 정의합니다.

• 세그먼트당 순방향 전압(V_F):일반적으로 2.1V, 최대 2.6V로, 순방향 전류(I_F) 20mA에서 측정됩니다. 이는 점등된 세그먼트 양단의 전압 강하입니다. 설계자는 구동 회로가 충분한 전압을 제공할 수 있어야 합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류(I_F):절대 최대 정격은 25°C에서 25mA입니다. 25°C 이상에서는 0.33 mA/°C의 디레이팅 계수가 적용되어, 과열을 방지하기 위해 주변 온도가 상승함에 따라 허용되는 연속 전류가 감소함을 의미합니다.
• 피크 순방향 전류:특정 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 최대 90mA의 펄스 전류가 허용됩니다. 이는 멀티플렉싱 방식이나 짧은 고휘도 발광을 가능하게 합니다.
• 역방향 전압(V_R):최대 5V입니다. 이를 초과하면 LED 접합이 손상될 수 있습니다. 역방향 전압 가능성이 있는 경우 회로 설계에 보호 장치를 포함해야 합니다.
• 역방향 전류(I_R):전체 역방향 전압 5V에서 최대 100 μA로, 꺼진 상태에서의 누설 전류를 나타냅니다.
• 세그먼트당 전력 소산:최대 70 mW입니다. 이 열적 한계는 전류 디레이팅과 결합되어 신뢰성 계산에 중요합니다.

2.3 열 및 환경 정격

• 작동 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 산업 등급 환경에 적합하도록 정격화되었습니다.
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 솔더링 온도:최대 260°C에서 최대 3초 동안, 장착 평면 아래 1.6mm(1/16인치) 지점에서 측정됩니다. 이는 패키지나 다이에 열 손상을 피하기 위한 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정에 대한 표준 지침입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 명시합니다. 이는 LED 제조에서 일반적인 관행인 "빈닝(binning)"을 의미합니다.

반도체 에피택셜 성장 및 제조 공정의 고유한 미세 변동으로 인해 동일한 생산 배치의 LED도 발광 강도와 순방향 전압과 같은 주요 매개변수에서 약간의 차이가 있을 수 있습니다. 고객에게 일관성을 보장하기 위해 제조업체는 각 LED를 테스트하고 다른 성능 그룹 또는 "빈(bin)"으로 분류합니다. 발광 강도로 분류된 제품은 장치가 지정된 강도 범위(이 경우 200-600 μcd)를 충족하도록 보장됨을 의미하며, 종종 높은 균일성이 필요한 애플리케이션을 위해 해당 범위 내에서 더 좁은 빈을 요청할 수 있습니다. 이 간략한 데이터시트에는 자세히 설명되지 않았지만, 다른 일반적인 빈닝 매개변수로는 주 파장(색상 일관성)과 순방향 전압이 포함될 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적인 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않았지만, 나열된 매개변수를 기반으로 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

4.1 전류 대 전압(I-V) 곡선

일반적인 I-V 곡선은 순방향 전류와 순방향 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 곡선은 20mA에서 일반적인 V_F지점인 2.1V를 통과할 것입니다. 이 곡선은 간단한 저항기 또는 정전류 드라이버를 사용하든 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다.

4.2 발광 강도 대 순방향 전류(I_Vvs. I_F)

이 그래프는 전류가 증가함에 따라 밝기가 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위에서 선형이지만, 열적 및 효율 저하로 인해 더 높은 전류에서 포화 상태에 도달합니다. 곡선은 1mA 테스트 조건에서의 강도를 보여주고 최대 연속 전류까지의 성능을 설명합니다.

4.3 온도 의존성

25°C 이외의 온도에서 언급된 특성 곡선은 주요 의존성을 설명합니다:

• 순방향 전압 대 온도:AlInGaP LED의 경우, V_F는 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다(음의 온도 계수). 이는 열 관리 및 정전류 구동 설계에 중요합니다.
• 발광 강도 대 온도:출력 강도는 일반적으로 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 연속 전류의 디레이팅은 밝기와 수명을 유지하기 위해 이 열적 효과를 관리하는 것과 직접적으로 연결됩니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 방출된 빛의 파장에 따른 전력 분포를 시각화하며, 20nm 반치폭을 가진 650nm(최대값)를 중심으로 하여 하이퍼 레드 색상 점을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 흰색 세그먼트가 있는 회색 전면을 가지고 있어 주변광 반사를 줄여 명암비를 향상시킵니다. 패키지 치수는 표준 공차 ±0.25mm로 밀리미터 단위로 제공됩니다. 정확한 풋프린트와 핀 간격은 PCB 레이아웃에 중요합니다. 내부 회로도는 모든 세그먼트와 소수점에 대한 커먼 캐소드 구성임을 확인시켜 줍니다. 이는 LED 세그먼트의 모든 캐소드(음극 단자)가 내부적으로 공통 핀(1번과 6번)에 연결되고, 각 세그먼트 애노드(양극 단자)는 자체 전용 핀을 가짐을 의미합니다. 이 구성은 일반적이며 마이크로컨트롤러 구동 애플리케이션에서 멀티플렉싱을 단순화합니다.

6. 핀 연결 및 회로 인터페이스

10핀 장치는 다음과 같은 핀아웃을 가집니다:

1. 커먼 캐소드
2. 애노드 F (상단 세그먼트)
3. 애노드 G (중앙 세그먼트)
4. 애노드 E (좌하단 세그먼트)
5. 애노드 D (하단 세그먼트)
6. 커먼 캐소드 (내부적으로 1번 핀에 연결됨)
7. 애노드 RDP (우측 소수점)
8. 애노드 C (우하단 세그먼트)
9. 애노드 B (우상단 세그먼트)
10. 애노드 A (상단 세그먼트)

참고: 데이터시트는 "Rt. and Lt. Hand Decimal"도 언급하며, 이 장치가 좌우 소수점을 모두 포함함을 나타내지만, 핀 연결 테이블에는 우측 소수점(RDP) 애노드만 나열되어 있습니다. 좌측 소수점은 다른 세그먼트 애노드에 내부적으로 연결되었거나 이 버전에서는 별도로 접근할 수 없을 가능성이 있습니다. 1번과 6번 핀의 커먼 캐소드 연결은 PCB 배선 및 열 방산에 유연성을 제공합니다.

7. 솔더링 및 조립 지침

제공된 주요 지침은 솔더링 온도 한계입니다: 장착 평면 아래 1.6mm 지점에서 최대 260°C, 3초 동안. 이는 스루홀 부품에 대한 표준 IPC 지침과 일치합니다. 웨이브 솔더링의 경우, 이는 예열 및 접촉 시간을 제어해야 함을 의미합니다. 수동 솔더링의 경우, 장시간 열 가해를 피하기 위해 온도 제어 납땜 인두를 사용해야 합니다. LED는 정전기에 민감하므로 취급 중 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다. 보관은 지정된 온도 범위 내에서 저습도 환경에서 이루어져야 합니다.

8. 애플리케이션 제안 및 설계 고려사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 휴대용 멀티미터 및 테스트 장비:낮은 전류 소모는 배터리 수명에 이상적입니다.
• 소비자 가전:타이머, 오븐 또는 히터의 온도 표시.
• 산업 제어 패널:상태 표시기, 카운터 디스플레이.
• 자동차 애프터마켓 디스플레이:보조 계기(전압, 온도)용.
• 교육용 키트 및 프로토타이핑:단순성과 일반적인 인터페이스 때문에.

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 각 세그먼트 애노드에 직렬 저항기 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 저항 값은 R = (공급 전압 - V_F) / I_F로 계산할 수 있습니다. 5V 공급, 일반 V_F 2.1V, 목표 전류 10mA의 경우: R = (5 - 2.1) / 0.01 = 290Ω. 270Ω 또는 330Ω 표준 저항기가 적합합니다.
• 멀티플렉싱:다중 디지트 디스플레이의 경우, 커먼 캐소드 구성은 쉽게 멀티플렉싱됩니다. 각 디지트의 커먼 캐소드를 순차적으로 활성화하고 해당 디지트에 대한 세그먼트 데이터를 제공함으로써, 더 적은 I/O 핀으로 많은 디지트를 제어할 수 있습니다. 피크 전류 정격은 멀티플렉싱 사이클 동안 평균 밝기를 달성하기 위해 더 높은 펄스 전류를 허용합니다.
• 마이크로컨트롤러 인터페이스:멀티플렉싱되지 않은 경우 일반적으로 디지트당 8개의 I/O 라인(7세그먼트 + 1소수점)이 필요하며, 해당 디지트에서 점등된 모든 세그먼트의 전류 합인 커먼 캐소드 전류를 싱크하기 위한 트랜지스터 또는 드라이버 IC가 추가로 필요합니다.
• 시야각:넓은 시야각은 유연한 장착 위치를 허용하지만, 최적의 가독성을 위해 주요 사용자 시선을 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

백열등 또는 진공 형광 디스플레이(VFD)와 같은 오래된 기술과 비교하여, 이 LED 디스플레이는 상당히 낮은 전력 소비, 더 긴 수명, 더 높은 충격/진동 저항성을 제공합니다. LED 디스플레이 패밀리 내에서, 하이퍼 레드용 AlInGaP 사용은 오래된 GaAsP 적색 LED에 비해 일반적으로 더 높은 효율(mA당 더 많은 빛), 더 나은 온도 안정성, 더 포화된 적색을 제공하는 장점이 있습니다. 0.3인치 크기는 일반적인 0.5인치 또는 0.56인치 디스플레이보다 작아 더 높은 밀도 또는 더 컴팩트한 설계를 제공합니다. 낮은 전류 요구 사항(1mA에서도 효과적)은 표준 밝기에 대해 세그먼트당 5-20mA가 필요한 디스플레이에 비해 전력 제약 설계의 주요 차별화 요소입니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 매개변수 기반)

10.1 두 개의 커먼 캐소드 핀(1번과 6번)의 목적은 무엇입니까?

그것들은 내부적으로 연결되어 있습니다. 두 개의 핀을 제공하면 더 나은 전류 분배가 가능해지고, 핀당 전류 밀도를 줄이며, PCB 레이아웃 유연성(양쪽에서 배선)에 도움이 되고, 다이에서의 열 방산을 개선할 수 있습니다.

10.2 마이크로컨트롤러 핀에서 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있습니까?

세그먼트 애노드를 마이크로컨트롤러 출력 핀에 연결할 수 있지만, 각 핀과 직렬로 전류 제한 저항기를반드시포함해야 합니다. 마이크로컨트롤러 핀만으로는 전류를 안전하게 제한할 수 없습니다. 더욱이, 커먼 캐소드 전류(최대 25mA x 점등된 세그먼트 수)는 단일 마이크로컨트롤러 핀의 싱크 능력을 초과할 가능성이 높으므로, 캐소드를 스위칭하기 위해 외부 트랜지스터 또는 드라이버 IC(예: ULN2003)가 필요합니다.

10.3 "하이퍼 레드"는 표준 레드와 비교하여 무엇을 의미합니까?

"하이퍼 레드"는 주 파장이 약 630-640nm인 AlInGaP LED에 대해 자주 사용되는 마케팅 용어입니다. 이는 약간 더 긴 파장(660-670nm)의 "딥 레드" 또는 더 짧고 더 주황색인 표준 "레드"(620-625nm)에 비해 더 깊고 주황색 빛이 도는 적색으로 보입니다. 시각적 밝기와 색상 구분의 좋은 균형을 제공합니다.

10.4 다중 디지트 설계에서 모든 디지트에 걸쳐 균일한 밝기를 어떻게 달성합니까?

멀티플렉싱 기술을 사용하고 모든 디지트의 해당 세그먼트에 대한 전류 제한 저항기가 동일한지 확인하십시오. 데이터시트의 강도 매칭 비율 사양(최대 2:1)이 도움이 되지만, 최상의 결과를 위해 동일한 생산 빈의 LED를 사용하거나 드라이버가 펄스 폭 변조(PWM)를 허용하는 경우 소프트웨어 밝기 보정을 구현하십시오.

11. 설계 및 사용 사례 예시

시나리오: 간단한 3디지트 전압계 디스플레이 설계.

1. 회로 토폴로지:멀티플렉싱 구성으로 세 개의 LTS-313AJD 디스플레이를 사용합니다. 세 디스플레이의 세그먼트 애노드(A-G, DP)는 병렬로 연결됩니다. 각 디스플레이의 커먼 캐소드 핀은 별도의 NPN 트랜지스터(예: 2N3904) 콜렉터에 연결되고, 이미터는 접지에 연결됩니다. 트랜지스터 베이스는 베이스 저항기를 통해 마이크로컨트롤러 핀에 의해 구동됩니다.
2. 마이크로컨트롤러 역할:ADC가 전압을 읽습니다. 펌웨어가 값을 세 자리 숫자로 변환합니다. 그런 다음 빠른 루프에 진입합니다: 모든 캐소드 트랜지스터를 끄고, 디지트 1에 대한 세그먼트 패턴을 병렬 애노드 라인(직렬 저항기 통해)으로 출력하고, 디지트 1의 캐소드 트랜지스터를 켜고, 짧은 시간(예: 2ms) 기다린 다음, 디지트 2와 디지트 3에 대해 반복합니다. 사이클은 충분히 빠르게(예: >60Hz) 반복되어 안정적이고 깜빡임 없는 디스플레이로 보이게 합니다.
3. 계산:각 세그먼트가 활성 시간 동안 5mA로 구동되고, 디지트당 세 개의 세그먼트가 점등된다면(예: "1" 표시), 세그먼트당 피크 전류는 5mA입니다. 세그먼트당 평균 전류는 5mA / 3(3디지트 멀티플렉싱용) ≈ 1.67mA로, 한계 내에 잘 들어가며 전력을 절약합니다. 캐소드 트랜지스터는 3세그먼트 * 5mA = 15mA를 싱크해야 하며, 이는 쉽게 처리됩니다.

12. 작동 원리 소개

7세그먼트 LED 디스플레이는 8자 모양으로 배열된 발광 다이오드 배열입니다. 각 다이오드(세그먼트)는 p-n 접합 반도체 장치입니다. 접합의 문턱값(이 AlInGaP 유형의 경우 약 2.1V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되며, 이는 AlInGaP 화합물에서 설계됩니다. 7개 세그먼트(A부터 G까지)의 다른 조합에 전류를 선택적으로 인가함으로써 숫자 0-9와 일부 문자를 형성할 수 있습니다. 커먼 캐소드 구성은 내부적으로 이들 다이오드의 모든 음극 측을 연결하여 외부 제어를 단순화합니다.

13. 기술 동향 및 맥락

이와 같은 개별 7세그먼트 LED 디스플레이는 성숙하고 신뢰할 수 있는 기술을 나타냅니다. 디스플레이 기술의 현재 동향은 I2C 또는 SPI를 통해 통신하는 내장 컨트롤러(예: TM1637 또는 MAX7219 드라이버)가 있는 다중 디지트 모듈과 같이 더 높은 통합을 향해 이동하고 있으며, 이는 마이크로컨트롤러 I/O 및 소프트웨어 오버헤드를 크게 줄입니다. 또한 더 복잡한 그래픽을 위한 유기 발광 다이오드(OLED) 및 플렉서블 디스플레이로의 전환도 있습니다. 그러나 가혹한 환경(넓은 온도 범위, 높은 밝기 요구)에서 간단하고 밝으며 저비용, 저전력 숫자 표시를 위해서는 개별 LED 세그먼트가 여전히 지배적이고 최적의 솔루션으로 남아 있습니다. 더 효율적인 AlInGaP 및 InGaN(청색/녹색용)과 같은 LED 재료의 지속적인 개발은 이러한 디스플레이의 효율성, 밝기 및 색상 옵션을 계속해서 개선하고 있습니다.