LTC-4624JR LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 자릿수 높이 - 슈퍼 레드(631nm) - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-4624JR는 소형이면서도 고성능의 3자리 7세그먼트 LED 디스플레이 모듈입니다. 주된 용도는 테스트 장비, 산업용 제어 패널, POS 단말기, 가전제품 등 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 전자 장비입니다. 이 장치의 핵심 장점은 LED 칩에 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 사용한다는 점으로, 이는 GaAsP와 같은 구형 기술에 비해 적색 스펙트럼에서 우수한 발광 효율과 색 순도를 제공합니다. 그 결과 높은 밝기와 대비를 가진 뛰어난 문자 표현이 가능하여 다양한 주변 조명 조건에서도 숫자를 쉽게 읽을 수 있습니다. 이 장치는 발광 강도에 따라 분류되어 다중 디스플레이 애플리케이션에서 일관된 밝기 매칭이 가능합니다.

1.1 주요 특징 및 장치 설명

이 디스플레이는 신뢰성과 성능에 기여하는 몇 가지 주목할 만한 특징을 자랑합니다. 0.4인치(10.0mm)의 자릿수 높이로 크기와 가독성 사이의 좋은 균형을 제공합니다. 세그먼트는 연속적이고 균일하여 깔끔하고 전문적인 외관을 보장합니다. 낮은 전력 요구 사항으로 작동하여 에너지 효율을 높입니다. 솔리드 스테이트 구조는 높은 신뢰성과 긴 작동 수명을 제공합니다. 또한, 패키지는 무연으로 RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하여 현대 전자 제조에 적합합니다.

특정 부품 번호인 LTC-4624JR는 AlInGaP 슈퍼 레드 LED 칩이 멀티플렉스 공통 캐소드 구성으로 배열된 장치를 의미합니다. 각 자릿수마다 오른쪽 소수점이 포함되어 있습니다. 시각적 디자인은 회색 얼굴에 흰색 세그먼트를 특징으로 하여 대비를 극대화하고 가독성을 향상시킵니다.

2. 기술 파라미터: 심층적 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격을 이해하는 것은 디스플레이의 장기적 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다. 이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 세그먼트당 소비 전력 정격은 70mW입니다. 세그먼트당 피크 순방향 전류는 90mA이지만, 이는 특정 펄스 조건(1/10 듀티 사이클 및 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다. 세그먼트당 연속 순방향 전류는 25°C에서 25mA이며, 주변 온도가 상승함에 따라 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다. 이 감소는 열 관리에 필수적입니다. 장치는 -35°C에서 +85°C의 작동 및 저장 온도 범위로 정격화되어 있습니다. 솔더 리플로우 조건은 PCB 상의 부품 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm) 거리에서 260°C, 3초로 지정됩니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

전기적 및 광학적 특성은 표준 주변 온도 25°C에서 측정됩니다. 평균 발광 강도(Iv)는 순방향 전류(IF) 1mA에서 최소 200 µcd부터 일반적인 650 µcd까지의 범위를 가집니다. 피크 방출 파장(λp)은 일반적으로 639 nm이며, 주 파장(λd)은 IF=20mA에서 631 nm로, 확실히 슈퍼 레드 색상 영역에 위치합니다. 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 20 nm로 상대적으로 순수한 색상을 나타냅니다. LED 칩당 순방향 전압(VF)은 20mA에서 2.0V(최소)에서 2.6V(최대) 사이입니다. 세그먼트당 역방향 전류(IR)는 역방향 전압(VR) 5V에서 최대 100 µA입니다. 이 역방향 전압 정격은 테스트 목적으로만 사용되며, 애플리케이션 회로에서 역방향 바이어스 하의 연속 작동은 반드시 피해야 한다는 점을 유의하는 것이 매우 중요합니다. 유사한 광 영역 내 세그먼트 간 발광 강도 매칭 비율은 최대 2:1로 시각적 균일성을 보장합니다. 추가 참고 사항으로 세그먼트 간 크로스토크는 ≤2.5%이어야 하며 순방향 전압 허용 오차는 ±0.1V로 지정됩니다.

3. 기계적 및 패키지 정보

디스플레이는 표준 스루홀 DIP(듀얼 인라인 패키지) 형식으로 제공됩니다. 패키지 치수는 데이터시트에 밀리미터 단위로 상세히 설명되어 있습니다. 주요 허용 오차는 대부분의 치수에 대해 ±0.25mm, 핀 끝 이동 허용 오차는 ±0.4mm를 포함합니다. 품질 관리 참고 사항은 세그먼트 상의 이물질(≤10mil), 반사판 굽힘(길이의 ≤1%), 세그먼트 내 기포(≤10mil), 표면 잉크 오염(≤20mil)에 대한 한계를 지정합니다. PCB 설계를 위해 리드에 대해 1.0mm의 구멍 직경을 권장합니다.

3.1 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 14핀 구성을 가지고 있지만, 모든 위치가 채워져 있는 것은 아닙니다. 멀티플렉스 공통 캐소드 아키텍처를 사용합니다. 내부 회로도는 세 자릿수 각각이 애노드 연결을 공유함을 보여줍니다(핀 1, 5, 7에 각각 자릿수 1, 2, 3의 공통 애노드). 세그먼트 캐소드(A-G 및 DP)는 자릿수 전체에 걸쳐 연결됩니다. 또한, 오른쪽 LED(L1, L2, L3)에 대한 별도의 캐소드가 있으며, 이들은 핀 14의 공통 애노드를 공유합니다. 이 멀티플렉싱 방식은 필요한 드라이버 핀 수를 24개(3자릿수 * 8세그먼트)에서 14개로 줄여 인터페이싱 회로를 단순화합니다. 핀아웃은 다음과 같습니다: 핀 1: 공통 애노드 자릿수 1; 핀 2: 캐소드 E; 핀 3: 캐소드 C, L3; 핀 4: 캐소드 D; 핀 5: 공통 애노드 자릿수 2; 핀 6: 캐소드 DP; 핀 7: 공통 애노드 자릿수 3; 핀 8: 캐소드 G; 핀 9,10,13: 연결 없음; 핀 11: 캐소드 B, L2; 핀 12: 캐소드 A, L1; 핀 14: 공통 애노드 L1,L2,L3; 핀 15: 캐소드 F.

4. 애플리케이션 가이드라인 및 설계 고려 사항

4.1 구동 및 회로 설계

최적의 성능과 수명을 위해 몇 가지 애플리케이션 주의 사항을 준수해야 합니다. 이 디스플레이는 일반 전자 장비용으로 제작되었습니다. 정전압 구동보다는 정전류 구동 방식을 사용하는 것이 강력히 권장됩니다. 이는 디스플레이 내 개별 LED 칩의 순방향 전압(VF) 변동에 관계없이 일관된 발광 출력을 보장합니다. 구동 회로는 의도한 구동 전류가 항상 전달되도록 VF의 전체 범위(2.0V ~ 2.6V)를 수용하도록 설계되어야 합니다. 또한, 역방향 전압 및 전원 켜기 또는 종료 시 과도 전압 스파이크에 대한 보호 회로를 포함해야 합니다. 역방향 바이어스는 금속 이동을 일으켜 누설 전류 증가 또는 단락을 초래할 수 있기 때문입니다. 안전 작동 전류는 최종 애플리케이션에서 예상되는 최대 주변 온도를 기반으로 절대 최대 정격의 0.33 mA/°C 감소 계수를 사용하여 감소시켜야 합니다.

4.2 열 및 환경적 고려 사항

권장 작동 전류나 온도를 초과하면 심각한 광 출력 저하 또는 조기 고장으로 이어질 수 있습니다. 설계자는 애플리케이션에서 적절한 열 방출을 보장해야 합니다. 특히 고습도 환경에서의 주변 온도 급변은 디스플레이에 응결을 일으켜 전기적 또는 광학적 문제를 초래할 수 있으므로 피해야 합니다. 조립 중 디스플레이 본체에 가해지는 기계적 스트레스를 피해야 하며, 부적합한 도구나 방법을 사용해서는 안 됩니다.

4.3 조립 및 인터페이싱 참고 사항

장식용 필름이나 오버레이를 사용하는 경우, 일반적으로 감압 접착제로 부착됩니다. 이 필름 측면이 전면 패널이나 커버와 밀접하게 접촉하지 않도록 하는 것이 좋습니다. 외부 힘이 필름을 이동시킬 수 있기 때문입니다. 한 세트에 두 개 이상의 디스플레이를 사용하는 애플리케이션의 경우, 밝기 차이(색조 불균일)를 피하기 위해 동일한 발광 강도 BIN 코드의 디스플레이를 사용하는 것이 좋습니다. 최종 제품이 디스플레이에 낙하 또는 진동 테스트를 요구하는 경우, 특정 테스트 조건을 사전에 평가해야 합니다.

5. 보관 및 취급

적절한 보관은 납땜성과 성능을 유지하는 데 필수적입니다. 원래 포장 상태의 LED 디스플레이에 대한 권장 보관 조건은 온도 5°C ~ 30°C, 상대 습도 60% RH 미만입니다. 이 조건 외부에서 보관하면 부품 리드의 산화를 초래할 수 있습니다. 재고를 신속히 소진하고 대량의 장기 보관을 피하는 것이 좋습니다. 습기 차단 백이 6개월 이상 개봉된 경우, 조립 전 60°C에서 48시간 동안 베이킹 공정을 거친 후 베이킹 후 1주일 이내에 조립을 완료하는 것이 좋습니다.

6. 성능 곡선 및 빈닝 시스템

데이터시트는 일반적인 전기/광학 특성 곡선을 참조하며, 이는 일반적으로 순방향 전류(IF)와 발광 강도(Iv), 순방향 전압(VF) 대 온도, 스펙트럼 분포 간의 관계를 보여줍니다. 이 곡선은 설계자가 비표준 조건에서의 성능을 예측하는 데 중요합니다. 이 장치는 발광 강도에 따라 분류(빈닝)됩니다. 이는 유닛이 표준 테스트 전류에서 측정된 광 출력을 기반으로 테스트되고 그룹화됨을 의미합니다. 다중 유닛 애플리케이션에서 동일한 빈의 디스플레이를 사용하면 시각적 일관성이 보장됩니다. PDF 발췌문이 파장 또는 전압 빈닝을 상세히 설명하지는 않지만, 주 파장(631nm)과 순방향 전압 허용 오차(±0.1V)에 대한 엄격한 사양은 본질적으로 높은 수준의 균일성을 제공합니다.

7. 기술적 비교 및 차별화

LTC-4624JR의 주요 차별화 요소는 적색 LED에 AlInGaP 기술을 사용한다는 점에 있습니다. 구형 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색 LED와 비교하여, AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 큰 밝기 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 제공합니다. 또한 GaAsP의 종종 주황빛을 띤 적색 색조에 비해 더 포화되고 순수한 적색(주 파장 ~631nm)을 제공합니다. 멀티플렉스 공통 캐소드 설계는 정적 구동 디스플레이에 비해 핀 효율적인 인터페이스를 제공하여 마이크로컨트롤러 I/O 또는 드라이버 IC 요구 사항을 줄입니다. 흰색 세그먼트가 있는 회색 얼굴은 대비를 향상시키는 디자인 선택으로, 많은 애플리케이션에서 전체 적색 또는 낮은 대비 색상 구성보다 선호됩니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 핀아웃에 언급된 "L1, L2, L3" 핀의 용도는 무엇인가요?

A: 이들은 추가 LED(예: 시계 디스플레이의 콜론 또는 기타 표시기용)에 대한 캐소드 핀으로, 각 자릿수의 오른쪽에 위치할 가능성이 높습니다. 이들은 핀 14의 공통 애노드를 공유하며 7세그먼트 자릿수와 독립적으로 제어될 수 있습니다.

Q: 전류 제한 저항을 사용하여 5V 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 네, 하지만 신중한 계산이 필요합니다. VF를 2.6V(최대), 원하는 IF를 20mA로 가정하면 필요한 직렬 저항은 R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 옴이 됩니다. 마이크로컨트롤러 핀이 필요한 멀티플렉스 전류를 싱크 또는 소스할 수 있는지 확인해야 합니다. 전용 드라이버 IC(MAX7219 또는 HT16K33와 같은)를 사용하는 것이 종종 더 강력한 솔루션입니다.

Q: 절대 최대 연속 전류는 25°C에서 25mA이지만 감소합니다. 50°C에서 신뢰성 있는 작동을 위해 어떤 전류를 사용해야 하나요?

A: 0.33 mA/°C의 감소 계수를 사용합니다: 온도 상승 = 50°C - 25°C = 25°C. 전류 감소 = 25°C * 0.33 mA/°C = 8.25 mA. 따라서 50°C에서 권장되는 최대 연속 전류는 25 mA - 8.25 mA =16.75 mA입니다. 이 전류 이하로 작동하면 신뢰성이 보장됩니다.

Q: 역방향 바이어스에 대해 왜 그렇게 강력히 경고하나요?

A: 역방향 전압(IR 테스트에 사용되는 5V조차도)을 가하면 반도체 접합 내에서 금속 원자의 전기 이동을 일으킬 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이는 전도성 경로를 생성하여 누설 전류 증가 또는 영구적 단락을 초래하여 세그먼트를 작동 불능 상태로 만들 수 있습니다.

9. 작동 원리

7세그먼트 디스플레이는 숫자 "8" 패턴으로 배열된 7개의 LED 바(세그먼트 A부터 G)와 소수점(DP)용 추가 LED로 구성된 어셈블리입니다. 이 세그먼트들의 특정 조합을 선택적으로 점등함으로써 모든 십진수 자릿수(0-9)와 일부 문자를 형성할 수 있습니다. LTC-4624JR는 세 개의 이러한 자릿수 어셈블리를 하나의 패키지에 통합합니다. 멀티플렉스 공통 캐소드 설계를 사용합니다. 이 방식에서 서로 다른 자릿수에 걸친 동일한 세그먼트의 모든 애노드는 내부적으로 함께 연결됩니다. 각 자릿수의 캐소드는 분리되어 있습니다. 숫자를 표시하기 위해 마이크로컨트롤러는 모든 자릿수에서 원하는 문자에 대해 점등되어야 하는 세그먼트의 애노드를 활성화(하이로 구동)합니다. 그런 다음 해당 문자가 나타나야 하는 특정 자릿수의 캐소드를 접지(로우로 구동)합니다. 이 과정은 각 자릿수에 대해 빠르게 반복됩니다(일반적으로 >100Hz 주파수). 시각 잔상 효과로 인해 세 자릿수가 모두 동시에 지속적으로 점등된 것처럼 보입니다. 이 방법은 24개 세그먼트(3자릿수 * 8세그먼트) 각각을 개별적으로 배선하는 것에 비해 필요한 제어 라인 수를 크게 줄입니다.

10. 개발 동향 및 배경

LTC-4624JR는 스루홀 숫자 디스플레이를 위한 성숙하고 신뢰할 수 있는 기술을 대표합니다. 디스플레이 기술의 더 넓은 동향은 자동화 조립, 더 높은 밀도, 더 얇은 프로파일을 위한 표면 실장 장치(SMD) 패키지로 이동하고 있습니다. 7세그먼트 디스플레이의 경우, 이는 플렉시블 PCB 상의 SMD LED 또는 칩 온 보드(COB) 설계와 같은 패키지를 의미합니다. 또한 AlInGaP가 적색/주황색/황색용 표준이고 InGaN이 청색/녹색/백색용인 더 높은 효율의 LED 재료에 대한 지속적인 추진이 있습니다. OLED와 도트 매트릭스 LCD가 더 많은 그래픽 유연성을 제공하지만, 7세그먼트 LED 디스플레이는 높은 밝기, 넓은 시야각, 극한 온도 내성 및 단순한 디지털 표시가 가장 중요한 산업, 자동차 및 야외 장비와 같은 애플리케이션에서 여전히 지배적입니다. 이 장치에 대해 논의된 멀티플렉싱 및 정전류 구동의 원리는 패키지 유형에 관계없이 대부분의 현대 다중 자릿수 LED 디스플레이와 인터페이싱하는 데 기본이 됩니다.