LTC-5623JD LED 디스플레이 데이터시트 - 0.56인치 자릿수 높이 - 하이퍼 레드 색상 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-5623JD는 4자리 7세그먼트 발광 다이오드(LED) 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 다양한 전자 장치 및 계측기에 명확하고 밝은 숫자 표시를 제공하는 것입니다. 핵심 응용 분야는 테스트 장비, 산업용 제어 장치, 가전 제품, 패널 미터 등과 같이 수치 데이터를 표시해야 하는 시나리오입니다.

이 장치의 핵심 포지셔닝은 문자 크기, 밝기 및 신뢰성의 균형에 있습니다. LED 칩에 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 사용하며, 특히 하이퍼 레드 색상에 적용됩니다. 이 기술은 기존의 표준 GaAsP와 같은 기술에 비해 효율성과 발광 강도에서 장점을 제공합니다. 디스플레이는 회색 면에 흰색 세그먼트 표시가 있어 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시킵니다.

데이터시트에 나열된 핵심 장점으로는 연속적이고 균일한 세그먼트 외관, 낮은 전력 요구 사항, 우수한 문자 외관, 높은 밝기와 대비, 넓은 시야각, 그리고 고체 상태의 신뢰성이 포함됩니다. 또한 이 장치는 발광 강도에 따라 분류되며, RoHS 지침을 준수하는 무연 패키지로 제공됩니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 매개변수들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 단일 세그먼트(예: 세그먼트 'A')에 대한 허용 가능한 최대 열 손실 전력입니다. 이를 초과하면 반도체 접합부가 과열될 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA. 이는 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다. 더 높은 순간 전류를 사용하여 인지된 밝기를 달성하는 멀티플렉싱 방식에 유용합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 전류는 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 증가함에 따라 0.28 mA/°C로 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서는 최대 연속 전류가 대략 다음과 같습니다: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 장치는 이 전체 범위 내에서 작동 및 저장될 수 있습니다.
• 솔더링 온도:최대 260°C, 최대 3초 동안. 이는 시트 평면 아래 1.6mm(1/16인치)에서 측정됩니다. 이는 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정에서 플라스틱 패키지 및 내부 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지하기 위해 중요합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 측정된 일반적인 성능 매개변수입니다.

• 평균 발광 강도(Iv):순방향 전류(IF) 1 mA에서 320 μcd(최소), 700 μcd(일반). 이는 광 출력을 정량화합니다. 장치는 이 매개변수를 기반으로 빈/분류됩니다.
• 피크 방출 파장(λp):IF=20mA에서 650 nm(일반). 이는 스펙트럼 출력이 가장 강한 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):IF=20mA에서 20 nm(일반). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색광에 가깝습니다.
• 주 파장(λd):IF=20mA에서 639 nm(일반). 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, '하이퍼 레드' 색상을 정의합니다.
• 세그먼트당 순방향 전압(Vf):IF=20mA에서 2.1V(최소), 2.6V(일반). 이는 점등된 세그먼트 양단의 전압 강하입니다. 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(Ir):역방향 전압(Vr) 5V에서 100 μA(최대). 이 매개변수는 테스트 목적으로만 사용됩니다. 장치는 연속 역방향 바이어스 작동을 위한 것이 아닙니다.
• 발광 강도 매칭 비율(Iv-m):2:1(최대). 이는 장치 내 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이의 허용 가능한 최대 비율을 지정하여 외관의 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 및 분류 시스템

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 명시합니다. 이는 표준 테스트 전류(일반적으로 1mA 또는 20mA)에서 측정된 광 출력을 기반으로 유닛이 분류(빈닝)된다는 것을 의미합니다. 이 발췌문에서는 특정 빈 코드가 제공되지 않지만, 일반적인 관행은 발광 강도 범위를 나타내는 영숫자 코드(예: B1, B2, C1)를 포함합니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 맞는 일관된 밝기 수준의 디스플레이를 선택할 수 있습니다. 엄격한 2:1 강도 매칭 비율은 단일 자릿수의 모든 세그먼트와 자릿수 간의 시각적 일관성을 추가로 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 마지막 페이지의 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 텍스트에 특정 그래프가 제공되지는 않았지만, LED 기술을 기반으로 표준 내용을 추론할 수 있습니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선):이 그래프는 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줍니다. 이 곡선을 통해 설계자는 원하는 작동 전류에 필요한 구동 전압을 결정할 수 있으며, 이는 안정적인 정전류 드라이버 설계에 필수적입니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류(I-L 곡선):이것은 광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위 내에서 선형이지만, 매우 높은 전류에서는 열 및 효율 저하로 인해 포화됩니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:이 곡선은 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이 감액 특성을 이해하는 것은 고온 환경에서 작동하는 응용 분야에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 플롯으로, 약 650nm에서 피크와 약 20nm의 반폭을 보여주어 하이퍼 레드 색상 사양을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 0.56인치(14.2 mm) 자릿수 높이를 가집니다. 치수 도면(텍스트에 완전히 상세히 설명되지 않음)은 PCB 풋프린트 설계를 위한 중요한 측정값을 제공할 것입니다: 전체 길이, 너비 및 높이; 자릿수 간 간격; 세그먼트 치수; 핀 길이, 직경 및 간격. 참고 사항은 모든 치수가 밀리미터 단위이며 일반 공차는 ±0.25 mm임을 명시합니다. 핀 팁 이동 공차 ±0.4 mm에 대한 중요한 참고 사항은 삽입 시 발생할 수 있는 이 오정렬을 수용하기 위해 메인보드 핀 홀의 직경(ψ)을 1.0 mm로 설계할 것을 권고합니다.

5.2 핀 연결 및 극성

LTC-5623JD는공통 애노드구성을 사용합니다. 이는 각 자릿수에 대한 LED의 애노드가 내부적으로 함께 연결되어 별도의 핀(자릿수 1-4)으로 나오는 반면, 각 세그먼트 유형(A-G, DP)의 캐소드는 모든 자릿수에서 공유되고 개별 핀으로 나온다는 것을 의미합니다. 핀아웃은 다음과 같습니다: 핀 1: 캐소드 E, 핀 2: 캐소드 D, 핀 3: 캐소드 DP, 핀 4: 캐소드 C, 핀 5: 캐소드 G, 핀 6: 공통 애노드 자릿수 4, 핀 7: 캐소드 B, 핀 8: 공통 애노드 자릿수 3, 핀 9: 공통 애노드 자릿수 2, 핀 10: 캐소드 F, 핀 11: 캐소드 A, 핀 12: 공통 애노드 자릿수 1. 내부 회로도는 이 멀티플렉싱 배열을 명확하게 보여줄 것입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

제공된 주요 지침은 솔더링 온도 제한입니다: 시트 평면 아래 1.6mm에서 측정하여 최대 260°C, 최대 3초 동안. 이는 무연 리플로우 솔더링을 위한 표준 프로파일입니다. 설계자는 패키지 균열, 렌즈 변형 또는 내부 다이 및 와이어 본드 손상을 방지하기 위해 PCB 조립 공정이 이 제한을 준수하도록 해야 합니다. 웨이브 솔더링의 경우 접촉 시간을 최소화해야 합니다. LED는 반도체 장치이므로 명시적으로 언급되지는 않았지만, 정전기 방전(ESD)을 피하기 위한 적절한 취급도 권장됩니다.

7. 응용 제안 및 설계 고려 사항

7.1 일반적인 응용 회로

공통 애노드 디스플레이의 경우, 구동 회로는 일반적으로 공통 애노드 핀을 자릿수 선택 트랜지스터(예: PNP 또는 P-채널 MOSFET)를 통해 양전압 공급(Vcc)에 연결하는 것을 포함합니다. 세그먼트 캐소드 핀은 전류 제한 저항과 세그먼트 드라이버 트랜지스터 또는 전용 LED 드라이버 IC를 통해 접지에 연결됩니다. 멀티플렉싱 기술이 사용됩니다: 한 번에 하나의 자릿수가 해당 애노드를 활성화하여 점등되는 동안, 해당 자릿수의 원하는 숫자에 대한 적절한 캐소드가 활성화됩니다. 이 사이클은 네 자릿수 모두에 대해 빠르게 반복되어 모든 자릿수가 동시에 점등되는 것 같은 착시를 만듭니다. 이 방법은 필요한 드라이버 핀 수를 32개(4자릿수 * 8세그먼트)에서 12개(4애노드 + 8캐소드)로 줄입니다.

7.2 설계 계산

전류 제한 저항 계산:5V 공급(Vcc), 일반적인 세그먼트 순방향 전압(Vf) 2.6V, 정상 밝기를 위한 원하는 세그먼트 전류(Iseg) 10 mA를 가정합니다. 저항 값 R = (Vcc - Vf) / Iseg = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. 저항의 정격 전력은 최소 I²R = (0.01)² * 240 = 0.024 W 이상이어야 하므로, 표준 1/8W 또는 1/10W 저항으로 충분합니다.

멀티플렉싱에서의 피크 전류:4자릿수에 대해 1/4 듀티 사이클로 평균 세그먼트 전류 10 mA를 달성하려면 활성 시간 슬롯 동안의 피크 전류는 40 mA가 필요합니다. 이는 절대 최대 피크 전류 정격 90 mA 이내이지만, 디스플레이가 고온 환경에서 작동하는 경우 연속 전류 감액에 대해 확인해야 합니다.

7.3 시야각 및 가독성

넓은 시야각 사양은 측면에서 볼 때도 디스플레이가 읽기 쉽도록 보장합니다. 회색 면과 흰색 세그먼트는 대비를 향상시켜 배경에 대해 숫자가 명확하게 돋보이게 하며, 이는 어둡고 밝은 조명 환경 모두에 유리합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTC-5623JD는 여러 요소를 통해 차별화됩니다.AlInGaP 하이퍼 레드기술의 사용은 일반적으로 GaAsP와 같은 오래된 적색 LED 기술에 비해 더 높은 발광 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공하여 더 밝고 일관된 출력을 제공합니다.0.56인치 자릿수 높이는 특정 크기 범주에 위치시켜, 0.3인치 디스플레이보다는 더 커서 거리에서 가시성이 더 좋지만, 대형 패널에 사용되는 1인치 디스플레이보다는 더 작을 수 있습니다.4자리, 공통 애노드 구성 및 오른쪽 소수점은 많은 숫자 표시 응용 분야에서 표준적이지만 필수적인 기능 세트입니다.넓은 작동 온도 범위(-35°C ~ +105°C)는 극한 온도가 일반적인 산업 및 자동차 환경에 적합하게 하여, 더 좁은 범위의 디스플레이에 비해 장점을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 이 디스플레이를 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 일반적인 MCU 핀은 핀 전체에 대해 20-25mA만 소싱/싱크할 수 있습니다. 이 디스플레이는 멀티플렉싱을 사용하므로 단일 세그먼트에 10-40mA가 필요할 수 있으며, 전체 자릿수에 대한 공통 애노드는 점등된 모든 세그먼트의 전류 합(예: 8세그먼트 * 10mA = 80mA)이 필요합니다. 따라서 외부 트랜지스터나 전용 드라이버 IC가 필수적입니다.

Q: 피크 파장(650nm)과 주 파장(639nm) 사이에 차이가 있는 이유는 무엇인가요?

A: 피크 파장은 방출된 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장은 인간 눈의 명시 응답 곡선(CIE)을 기반으로 계산됩니다. 눈은 특정 파장에 더 민감하므로 "인지된" 색상(주 파장)은 물리적 피크와 다른 파장에 있을 수 있습니다.

Q: 저장 온도는 최대 105°C입니다. 260°C에서 솔더링할 수 있나요?

A: 예, 하지만 중요한 타이밍이 있습니다. 저장 정격은 장기 비작동 조건을 위한 것입니다. 솔더링 정격(260°C, 3초)은 프로파일을 엄격히 따를 경우 패키지가 견디도록 설계된 단기 극한 열 공정입니다. 시간이나 온도를 초과하면 손상이 발생할 수 있습니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 디지털 전압계 표시 장치 설계.설계자가 0-20V 범위의 4자리 DC 전압계를 만들고 있습니다. 명확한 가독성을 위해 LTC-5623JD를 선택합니다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)와 마이크로컨트롤러가 입력 전압을 처리합니다. MCU의 펌웨어는 표시할 숫자(예: 12.34)를 계산하고 멀티플렉싱 루틴을 통해 디스플레이를 제어합니다. 공통 애노드 핀은 PNP 트랜지스터를 통해 MCU에 연결되어 각 자릿수에 순차적으로 5V 공급을 전환합니다. 세그먼트 캐소드 핀은 74HC595 시프트 레지스터나 MAX7219와 같은 전용 LED 드라이버를 통해 MCU에 연결되며, 이 드라이버는 정전류 싱크도 제공합니다. 전류 제한 저항은 세그먼트 라인과 직렬로 배치됩니다. 펌웨어는 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 재생률이 60 Hz 이상이 되도록 보장합니다. 넓은 작동 온도 범위 덕분에 전압계는 온도가 크게 변할 수 있는 작업장 차고에서 사용될 수 있습니다.

11. 작동 원리

이 장치는 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광 원리로 작동합니다. 세그먼트 양단에 다이오드의 문턱 전압(이 AlInGaP 재료의 경우 약 2.1-2.6V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면(애노드가 캐소드에 비해 양극), 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. AlInGaP와 같은 직접 밴드갭 반도체에서 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출된 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 하이퍼 레드(~639-650 nm)입니다. 플라스틱 패키지는 깨지기 쉬운 반도체 다이를 캡슐화하고 보호하며, 최적의 시청을 위한 광 출력을 형성하고, 회로 기판 장착을 위한 기계적 인터페이스(핀)를 제공합니다.

12. 기술 동향

7세그먼트 디스플레이는 숫자 표시의 주류로 남아 있지만, 더 넓은 환경은 진화하고 있습니다. 드라이버 전자 장치가 디스플레이 모듈 자체에 내장되어 호스트 시스템 설계를 단순화하는 고집적화 추세가 있습니다. 적색/주황색/호박색에 AlInGaP 사용은 잘 확립되었지만, 전색 기능을 위해서는 다른 LED 기술(예: 청색/녹색용 InGaN)을 결합하거나, 문자와 그래픽 표시에 더 큰 유연성을 제공하는 도트 매트릭스 OLED 또는 마이크로 LED 패널로 이동할 수 있습니다. 그러나 매우 높은 밝기, 넓은 온도 범위, 긴 수명 및 단순성이 필요한 응용 분야에서는 LTC-5623JD와 같은 개별 LED 7세그먼트 디스플레이가 견고하고 비용 효율적인 솔루션으로 계속 남아 있습니다. 패키징의 발전은 자동화 조립을 위한 더 작은 폼 팩터나 표면 실장 버전으로 이어질 수 있습니다.