LTC-2621JD-01 LED 디스플레이 데이터시트 - 0.28인치 자릿수 높이 - 하이퍼 레드 650nm - 순방향 전압 2.6V - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-2621JD-01은 소형이면서도 고성능의 3자리 숫자 표시 모듈입니다. 작은 폼 팩터에서 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 핵심 기술은 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 재료를 활용하여 하이퍼 레드 발광을 구현하며, 기존의 적색 LED에 비해 우수한 밝기와 효율성을 제공합니다. 이 장치는 높은 대비와 다양한 조명 조건에서 뛰어난 가독성을 위한 회색 전면과 흰색 세그먼트 색상을 특징으로 합니다.

1.1 핵심 장점

• 높은 가시성:0.28인치(7mm) 자릿수 높이와 연속적이고 균일한 세그먼트가 선명한 문자 정의를 보장합니다.
• 광학 성능:AlGaInP 하이퍼 레드 LED 칩을 통해 높은 밝기와 높은 명암비를 달성합니다.
• 넓은 시야각:넓은 시야 범위에서 일관된 휘도와 색상을 제공합니다.
• 저전력 소비:효율적인 설계로 작동에 필요한 구동 전류를 최소화합니다.
• 신뢰성:고체 구조로 인해 긴 작동 수명과 충격 및 진동에 대한 내성을 보장합니다.
• 표준화:장치는 휘도에 따라 등급(빈)이 분류되어 다중 장치 애플리케이션에서 일관된 밝기 매칭이 가능합니다.
• 환경 규정 준수:패키지는 무연이며 RoHS 지침을 준수합니다.

1.2 대상 애플리케이션

이 디스플레이는 숫자 표시가 필요한 다양한 전자 장비에 적합합니다. 일반적인 애플리케이션으로는 계기판, 시험 및 측정 장비, 판매 시점 단말기, 산업용 제어기 및 가전 제품이 있습니다. 그 신뢰성 덕분에 선명한 숫자 데이터 표시가 필수적인 일반 목적 사용에도 적절합니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 세그먼트 양단의 순방향 전류와 전압 강하의 복합 효과를 제한합니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA (1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭). 펄스 동작 전용이며 DC에는 사용할 수 없습니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA, 25°C 이상에서 0.28 mA/°C로 선형적으로 감액됩니다. 이는 DC 또는 평균 전류 설계의 핵심 매개변수입니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. 이를 초과하면 즉각적이고 치명적인 고장이 발생할 수 있습니다.
• 동작 및 보관 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 정격이 지정되었습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 Ta=25°C에서 측정된 일반적인 동작 매개변수로, 정상 조건에서 예상되는 성능을 정의합니다.

• 평균 광도(I_V):I_F=1mA에서 320 ~ 850 µcd. 이 넓은 범위는 장치가 다른 밝기 등급(빈)으로 제공됨을 나타냅니다(섹션 2.3 참조).
• 피크 발광 파장(λ_p):650 nm (하이퍼 레드).
• 주 파장(λ_d):636 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 파장입니다.
• 세그먼트당 순방향 전압(V_F):I_F=20mA에서 2.1V ~ 2.6V. 회로 설계는 적절한 전류 조절을 보장하기 위해 이 범위를 수용해야 합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(I_R):V_R=5V에서 최대 100 µA.

2.3 빈닝 시스템 설명

휘도는 일관성을 보장하기 위해 등급으로 분류됩니다. 제공된 빈 테이블은 F부터 K까지의 등급을 보여주며, 10mA의 더 높은 구동 전류로 측정할 때 321-500 µcd(F)부터 2101-3400 µcd(K)까지의 광도 범위를 가집니다. 각 빈 내에는 ±15%의 허용 오차가 적용됩니다. 여러 디스플레이를 나란히 사용하는 애플리케이션의 경우, 밝기 차이(색조 불균일)를 방지하기 위해 동일한 빈 등급을 지정하는 것이 강력히 권장됩니다.

3. 기계적 및 패키지 정보

3.1 패키지 치수

디스플레이는 표준 듀얼 인라인 패키지(DIP) 풋프린트를 따릅니다. 주요 치수 참고사항은 다음과 같습니다: 모든 주요 치수는 밀리미터 단위이며 일반 허용 오차는 ±0.25 mm이고, 핀 끝 변위 허용 오차는 +0.4 mm입니다. 설계자는 PCB 레이아웃을 위한 정확한 측정값(착면, 전체 높이, 너비 및 핀 간격 포함)을 위해 데이터시트 3페이지의 상세 치수 도면을 참조해야 합니다.

3.2 핀 구성 및 내부 회로

이 장치는 16핀 구성을 가지고 있지만, 모든 위치가 채워져 있지는 않습니다(핀 10, 11, 14는 "NO PIN"). 멀티플렉싱 방식의 커먼 애노드 디스플레이입니다. 내부 회로도는 세 개의 커먼 애노드 핀(자릿수 1, 2, 3용)과 각 세그먼트(A-G, DP) 및 콜론 세그먼트(L1, L2, L3)용 별도의 캐소드 핀을 보여줍니다. 핀 13은 콜론 포인트의 커먼 애노드 역할을 합니다. 이 구조는 애노드를 순차적으로 활성화하면서 해당 세그먼트 캐소드를 로우로 끌어내리는 멀티플렉싱 구동 방식이 필요합니다.

4. 적용 지침 및 설계 고려사항

4.1 구동 회로 설계

• 전류 구동:순방향 전압(V_F)에 범위가 있으므로, 일관된 광도와 수명을 보장하기 위해 정전압보다 정전류 구동을 강력히 권장합니다.
• 전류 제한:회로는 주변 온도 감액을 고려하여 절대 최대 연속 전류를 절대 초과하지 않도록 설계되어야 합니다.
• 역방향 전압 보호:구동 회로는 전원 순환 중 LED 세그먼트에 역방향 전압이나 전압 스파이크가 인가되는 것을 방지하기 위한 보호 장치(예: 직렬 저항, 클램핑 다이오드)를 포함해야 합니다.
• 멀티플렉싱:가시적인 깜빡임을 피하기 위해 적절한 멀티플렉싱 주파수(일반적으로 >100Hz)를 사용해야 합니다. 멀티플렉싱 방식의 피크 전류는 평균 DC 전류보다 높을 수 있지만 피크 전류 정격 내에 머물러야 합니다.

4.2 열 및 환경 관리

• 열 방산:권장 동작 전류나 주변 온도를 초과하면 광 출력 저하를 가속화하고 조기 고장을 초래할 수 있습니다. 고온 환경에서는 충분한 PCB 구리 면적이나 다른 방열 장치가 필요할 수 있습니다.
• 응결:습한 환경에서의 급격한 온도 변화는 피해야 하며, 디스플레이 표면의 응결은 광학적 문제나 전기적 누설을 일으킬 수 있습니다.
• 기계적 응력:조립 중 디스플레이 본체에 비정상적인 힘을 가해서는 안 됩니다. 적절한 도구를 사용해야 합니다.

4.3 보관 및 취급

LED 디스플레이를 원래 포장 상태로 장기 보관할 경우, 5°C ~ 30°C 및 60% RH 이하의 조건을 권장합니다. 방습 배리어 백 외부에 보관되었거나 백이 6개월 이상 개봉된 경우, 사용 전에 부품을 60°C에서 48시간 동안 베이킹하고, 핀의 산화를 방지하고 납땜성을 보장하기 위해 일주일 이내에 조립을 완료하는 것이 좋습니다.

5. 납땜 및 조립 가이드

데이터시트는 납땜 조건을 명시합니다: 부품은 착면 아래 1/16인치(약 1.6mm)에서 측정하여 260°C에서 3초 동안 노출되어야 합니다. 이는 일반적인 리플로우 납땜 프로파일 참조입니다. 조립 과정 중 부품 본체 자체의 온도는 최대 보관 온도인 105°C를 초과해서는 안 됩니다. 무연 납땜용 표준 리플로우 프로파일은 이러한 기준을 충족하도록 열 프로파일링을 신중하게 수행하여 사용할 수 있습니다.

6. 성능 곡선 및 분석

데이터시트는 일반적으로 포함되는 일반적인 성능 곡선을 참조합니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류:구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 보여줍니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:다이오드 특성 곡선을 설명합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다.
• 스펙트럼 분포:650nm를 중심으로 파장에 따른 방출광의 강도를 보여주는 그래프입니다.

이러한 곡선은 설계자가 의도된 동작 온도 범위에서 효율성과 신뢰성을 유지하면서 특정 밝기 요구 사항에 대한 구동 조건을 최적화하는 데 중요합니다.

7. 기술 비교 및 차별화

LTC-2621JD-01의 주요 차별점은 AlGaInP 하이퍼 레드 기술의 사용입니다. 오래된 GaAsP 또는 표준 적색 GaP LED와 비교할 때, AlGaInP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 큰 밝기 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 얻을 수 있습니다. "하이퍼 레드" 명칭은 종종 주 파장이 약 630-635nm인 표준 적색 LED에 비해 더 깊고 포화된 적색(650nm 피크)을 나타냅니다. 0.28인치 자릿수 높이는 가독성과 보드 공간 절약 사이의 균형을 제공합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 5V 마이크로컨트롤러 핀으로 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 순방향 전압은 2.1-2.6V에 불과합니다. 5V로 직접 구동하면 과도한 전류가 흘러 세그먼트를 파괴합니다. 전류 제한 저항 또는, 바람직하게는 정전류 구동 회로가 필요합니다.

Q: 피크 파장(650nm)과 주 파장(636nm)의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장은 스펙트럼 출력이 물리적으로 가장 강한 지점입니다. 주 파장은 인간의 눈이 LED의 색상과 일치한다고 인지할 단일 파장 색상으로, 전체 스펙트럼 곡선의 영향을 받습니다. 둘 다 표준 사양입니다.

Q: 빈닝이 중요한 이유는 무엇인가요?

A: 제조 공정에서 밝기의 자연적인 변동이 발생합니다. 빈닝은 유사한 성능을 가진 LED를 그룹으로 분류합니다. 다중 장치 애플리케이션에서 동일한 빈의 디스플레이를 사용하면 균일한 외관을 보장합니다.

Q: 필요한 전류 제한 저항을 어떻게 계산하나요?

A: 옴의 법칙을 사용하세요: R = (V_공급- V_F) / I_F. 모든 조건에서 원하는 I_F를 달성하기에 충분한 전압이 이용 가능하도록 데이터시트의 최대 V_F(2.6V)를 사용하세요. 예를 들어, 5V 공급 전압과 목표 I_F가 20mA인 경우: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ω. 저항의 전력 소산도 항상 확인하세요.

9. 설계 및 사용 사례 예시

시나리오:벤치탑 전원 공급 장치용 간단한 3자리 전압계 디스플레이 설계.

구현:충분한 I/O 핀을 가진 마이크로컨트롤러가 사용됩니다. 세 개의 핀은 작은 NPN 트랜지스터나 MOSFET을 통해 자릿수 애노드(핀 2, 5, 8)를 구동하는 디지털 출력으로 구성됩니다. 다른 7개 또는 8개의 핀은 전류 제한 저항이나 정전류 싱크 출력이 가능한 전용 LED 드라이버 IC를 통해 세그먼트 캐소드(핀 1, 3, 4, 6, 7, 12, 15, 16)를 구동합니다. 마이크로컨트롤러 펌웨어는 멀티플렉싱을 구현합니다: 자릿수 1용 트랜지스터를 켜고, 자릿수 1에 원하는 숫자에 대한 캐소드 패턴을 설정하고, 짧은 시간(예: 2ms) 대기한 후, 자릿수 1을 끄고, 자릿수 2와 3에 대해 반복합니다. 이 사이클은 지속적으로 실행됩니다. 밝기는 전류 제한 저항의 값이나 멀티플렉싱의 듀티 사이클을 변경하여 조정할 수 있습니다.

10. 동작 원리 소개

LED(발광 다이오드)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 물질의 전자가 공핍 영역에서 p형 물질의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 특정 파장(색상)은 사용된 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. AlGaInP는 적색/주황색/호박색 빛에 해당하는 밴드갭을 가집니다. 이 멀티플렉싱 디스플레이에서 개별 세그먼트는 LED입니다. 자릿수의 커먼 애노드에 전원을 공급하고 특정 세그먼트의 캐소드를 접지함으로써, 해당 세그먼트가 켜져 숫자를 형성합니다.

11. 기술 동향

이와 같은 디스플레이 기술의 동향은 더 높은 효율성, 더 낮은 전력 소비 및 증가된 통합화를 향하고 있습니다. 개별 LED 숫자 디스플레이는 단순성, 밝기 및 넓은 시야각으로 인해 여전히 인기가 있지만, 일부 애플리케이션에서는 그래픽 기능을 제공하는 OLED(유기 발광 다이오드) 디스플레이나 TFT-LCD와 같은 더 통합된 솔루션으로 보완되거나 대체되고 있습니다. 그러나 특히 산업 또는 야외 환경에서 극도로 밝고 견고하며 간단한 숫자 표시가 필요한 애플리케이션의 경우, LTC-2621JD-01과 같은 LED 숫자 디스플레이는 계속해서 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 선택지로 남아 있습니다. 향후 발전은 더 높은 효율의 재료와 아마도 디스플레이 패키지 자체 내에 통합된 구동 회로를 보게 될 것입니다.