LTD-5721AKF LED 디스플레이 데이터시트 - 0.56인치 디지트 높이 - AlInGaP 황오렌지색 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-5721AKF는 선명하고 밝으며 신뢰할 수 있는 숫자 표시가 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고성능 2자리 숫자 LED 디스플레이 모듈입니다. 이 장치의 주요 기능은 컴팩트하고 효율적인 패키지로 시각적 숫자 데이터를 제공하는 것입니다. 본 장치의 핵심 장점은 황오렌지 스펙트럼에서 고효율 발광으로 알려진 첨단 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 LED 칩에 활용한다는 점에 있습니다. 이 기술은 불투명 GaAs 기판 위의 특정 칩 구조와 결합되어 디스플레이의 주요 성능 특성에 기여합니다.

이 장치는 공통 애노드 타입으로 분류되며, 이는 다중 세그먼트 디스플레이에서 구동 회로를 단순화하기 위한 표준 구성입니다. 각 자릿수마다 오른쪽 소수점을 갖추고 있어 소수 표시에 유연성을 제공합니다. 물리적 설계는 회색 전면판과 흰색 세그먼트 색상의 조합을 포함하며, 이는 다양한 조명 조건에서 대비를 극대화하고 문자 가독성을 향상시키도록 설계되었습니다. 0.56인치(14.22mm)의 디지트 높이는 지나치게 큰 부품 없이 중간 거리에서도 정보를 읽을 수 있어야 하는 응용 분야에 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 근처에서 디스플레이를 지속적으로 동작시키는 것은 권장되지 않으며, 작동 수명을 단축시킬 가능성이 높습니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 개별 LED 세그먼트가 손상을 일으키지 않고 안전하게 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60 mA. 이 전류 정격은 펄스 조건(1 kHz 주파수, 10% 듀티 사이클)에서 적용되며, 멀티플렉싱 구동 방식에서 더 높은 순간 밝기를 허용합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이는 단일 세그먼트의 연속 동작을 위한 최대 권장 DC 전류입니다. 0.28 mA/°C의 디레이팅 계수가 지정되어 있으며, 이는 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 상승함에 따라 과열을 방지하기 위해 허용 가능한 최대 연속 전류가 감소함을 의미합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. 이 값보다 큰 역방향 전압을 가하면 LED의 PN 접합이 항복될 수 있습니다.
• 동작 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 이 장치는 산업 등급의 온도 내성을 갖추도록 정격화되었습니다.
• 솔더링 조건:최대 3초 동안 260°C에서 웨이브 솔더링, 단 유닛의 본체 온도가 최대 정격 온도를 초과하지 않는 조건. 이는 플라스틱 패키지 및 내부 본딩에 대한 열 손상을 방지하기 위한 조립 시 핵심 사항입니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건(Ta = 25°C)에서 측정되며, 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 평균 휘도 강도(I_V):I_F= 20 mA에서 43.75 mcd (최소), 70 mcd (일반). 이는 인간의 눈이 인지하는 광 출력의 척도입니다. 테스트 조건이 1 mA에서 20 mA로 수정되었으며, 이는 밝기 사양을 위한 표준 동작 전류를 나타냅니다.
• 피크 발광 파장(λ_p):611 nm (일반). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):17 nm (일반). 이 파라미터는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타내며, 방출 피크의 반치 전폭(FWHM)으로 측정됩니다.
• 주 파장(λ_d):605 nm (일반). 이는 방출 스펙트럼과 CIE 색상 일치 함수로부터 계산된, 빛의 인지된 색상을 가장 잘 나타내는 단일 파장입니다.
• 세그먼트당 순방향 전압(V_F):I_F= 20 mA에서 2.05 V (최소), 2.6 V (일반). 이는 LED 세그먼트가 동작할 때 걸리는 전압 강하입니다. 설계자는 구동 회로가 이 전압을 제공할 수 있어야 합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(I_R):V_R= 5 V에서 100 μA (최대). 이는 지정된 역방향 전압이 인가될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 휘도 강도 매칭 비율:유사 광역에 대해 2:1 (최대). 이는 동일 조건에서 구동될 때 장치 내 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 간의 최대 허용 비율을 지정하여 시각적 균일성을 보장합니다.

측정 참고사항:휘도 강도 값은 표준 인간 눈의 정상(명시) 조명 조건에서의 스펙트럼 감도를 모델링하는 CIE 명시 광도 함수에 근사하도록 설계된 센서와 필터 조합을 사용하여 측정됩니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 본 장치가 "휘도 강도에 따라 분류됨"이라고 명시하고 있습니다. 이는 제조 후 빈닝 또는 선별 공정이 존재함을 나타냅니다. 반도체 에피택셜 성장 및 칩 제조 공정의 고유한 변동성으로 인해, 휘도 강도와 순방향 전압과 같은 LED 파라미터는 로트 간, 심지어 동일 로트 내에서도 변동될 수 있습니다.

빈닝 공정은 각 유닛을 테스트하고 특정 측정 파라미터를 기준으로 다른 그룹(빈)으로 분류하는 과정을 포함합니다. LTD-5721AKF의 경우, 주요 빈닝 기준은평균 휘도 강도입니다. 유닛들은 표준 테스트 전류(20mA)에서 측정된 광 출력에 따라 그룹화됩니다. 이를 통해 고객은 일관된 밝기 수준의 디스플레이를 받을 수 있습니다. 이 간략한 데이터시트에 명시적으로 상세히 설명되지는 않았지만, 이러한 디스플레이는 전기적 일관성을 보장하기 위해 순방향 전압(V_F)에 대해서도, 그리고 색상 일관성을 유지하기 위해 주 파장(λ_d)에 대해서도 빈닝이 이루어지는 것이 일반적입니다. 물론 좁은 반치폭은 본질적으로 우수한 색순도를 암시합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 5페이지에 "일반적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 언급하고 있습니다. 특정 그래프가 본문에 제공되지는 않았지만, 나열된 파라미터를 기반으로 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

이러한 장치의 일반적인 곡선에는 다음이 포함될 것입니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):이 그래프는 LED를 통해 흐르는 전류와 그 양단 전압 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다. 곡선은 턴온 전압(약 2V) 이후 전압이 약간 증가함에 따라 전류가 급격히 증가하는 것을 보여줄 것입니다.
• 휘도 강도 대 순방향 전류 (I-L 곡선):이 그래프는 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위 내에서 선형이지만, 열 및 효율 저하 효과로 인해 매우 높은 전류에서 포화됩니다. 이 곡선은 강도 사양에 대한 20mA 테스트 지점을 검증합니다.
• 휘도 강도 대 주변 온도:이 곡선은 LED의 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 디레이팅되는 것을 보여줍니다. AlInGaP LED는 온도 의존적 효율을 가지는 것으로 알려져 있으며, 일반적으로 온도가 상승함에 따라 출력이 감소합니다. 이는 열 관리 설계에 정보를 제공합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 약 611 nm에서 피크와 약 17 nm의 반치폭을 보여주며, 단색 황오렌지색 발광을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 표준 LED 디스플레이 패키지로 제공됩니다. 치수 도면은 PCB(인쇄 회로 기판) 풋프린트 설계 및 기계적 통합을 위한 중요한 측정치를 제공합니다. 도면의 주요 참고사항은 다음과 같습니다:

• 모든 선형 치수는 밀리미터(mm)로 지정됩니다.
• 특별한 참고사항이 없는 한 치수의 기본 공차는 ±0.25 mm입니다.
• 핀 끝 이동에 대한 특정 공차는 ±0.4 mm로 주어지며, 이는 자동 삽입 시 핀이 PCB 구멍에 올바르게 정렬되도록 보장하는 데 중요합니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 듀얼 인라인 패키지 구성으로 18개의 핀을 가지고 있습니다. 내부 회로도 및 핀 연결 테이블은 올바른 전기적 인터페이싱에 중요합니다.

• 회로 타입:공통 애노드. 이는 각 자릿수에 대한 모든 LED 세그먼트의 애노드 단자가 내부적으로 함께 연결되어 있음을 의미합니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 자릿수의 공통 애노드가 하이(전류 제한 저항을 통해 양극 공급에 연결)로 구동되는 동안 해당 세그먼트의 캐소드 핀을 로우(접지 또는 전류 싱크에 연결)로 구동해야 합니다.
• 핀아웃:상세 테이블은 각 핀 번호를 디지트 1 또는 디지트 2의 특정 세그먼트(A-G, DP)에 대한 캐소드 또는 각 디지트의 공통 애노드 기능에 매핑합니다. 예를 들어, 핀 1은 디지트 1의 세그먼트 'E'에 대한 캐소드이고, 핀 14는 디지트 1의 공통 애노드입니다. 이 정확한 매핑은 마이크로컨트롤러 또는 드라이버 IC 소프트웨어에서 올바른 구동 시퀀스를 생성하는 데 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

조립 중 적절한 취급은 신뢰성에 매우 중요합니다. 데이터시트는 특정 솔더링 파라미터를 제공합니다.

• 웨이브 솔더링:권장 조건은 최대 3초 동안 260°C입니다. "시팅 평면 아래 1/16 인치"라는 참고사항은 핀이 솔더 웨이브에 잠겨야 하는 깊이를 가리킬 가능성이 높습니다.
• 중요 조건:가장 중요한 주의사항은 "(조립 중) 유닛의 온도가 최대 정격 온도를 초과하지 않아야 한다"는 것입니다. 이는 LED 디스플레이 패키지 자체의 본체 온도가 예열 및 후열 단계를 포함한 전체 솔더링 공정 동안 최대 저장 온도인 105°C를 절대 초과해서는 안 된다는 의미입니다. 이를 준수하지 않으면 내부 박리, 렌즈 균열 또는 LED 칩의 열화를 초래할 수 있습니다.
• 일반 취급:LED 칩은 정전기에 민감하므로 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 대표적인 응용 시나리오

LTD-5721AKF는 컴팩트하고 밝으며 신뢰할 수 있는 숫자 디스플레이가 필요한 광범위한 산업, 상업 및 계측 응용 분야에 적합합니다. 예시는 다음과 같습니다:

• 테스트 및 측정 장비:디지털 멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치, 센서 리드아웃.
• 산업 제어:기계의 온도, 압력, 속도 또는 계수 표시를 위한 패널 미터.
• 소비자 가전:고급 주방 가전, 오디오 장비 튜너, 구형 디지털 시계 또는 타이머.
• 자동차 애프터마켓:게이지 및 디스플레이 모듈 (특정 자동차 요구 사항에 대한 환경 사양은 확인해야 함).

7.2 설계 고려사항

• 전류 제한:LED는 전류 구동 장치입니다. 디레이팅 지침에 따라 동작 전류를 20 mA 이하로 설정하기 위해 각 공통 애노드 연결(또는 더 고급의 정전류 드라이버 설계에서는 세그먼트당)에 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 저항 값은 R = (V_공급- V_F- V_{드라이버_포화}) / I_F.
• 멀티플렉싱:2자리 디스플레이의 경우, 멀티플렉싱이 표준 구동 기술입니다. 자릿수는 빠르게 연속적으로 한 번에 하나씩 점등됩니다(예: >100 Hz 주파수). 이는 공통 애노드 핀(자릿수)과 캐소드 핀(세그먼트)을 순차적으로 제어해야 합니다. 이 방법은 필요한 드라이버 핀 수와 전체 전력 소비를 줄입니다.
• 시야각:데이터시트는 "넓은 시야각"을 주장하며, 이는 확산 렌즈 또는 전면을 가진 LED 디스플레이의 일반적인 특징입니다. 이는 최종 제품에서 디스플레이의 기계적 배치를 고려해야 합니다.
• 열 관리:이 장치는 최대 105°C까지 동작할 수 있지만, 휘도 효율은 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 최적의 밝기와 수명을 위해 설계 시 적절한 환기 또는 방열판을 제공하는 것이 좋습니다. 특히 최대 전류 근처 또는 높은 주변 온도에서 동작할 경우 더욱 그렇습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTD-5721AKF의 다른 숫자 LED 디스플레이, 특히 구형 기술과 비교한 주요 차별화 요소는 다음과 같습니다:

• AlInGaP 기술 대 전통적인 GaAsP 또는 GaP:AlInGaP LED는 구형 반도체 재료에 비해 적색, 주황색 및 황색에 대해 훨씬 더 높은 휘도 효율과 밝기를 제공합니다. 이는 동일한 인지 밝기에 대해 더 나은 가시성 및/또는 더 낮은 전력 소비로 이어집니다.
• 회색 전면/흰색 세그먼트:전면과 세그먼트의 특정 색상 조합은 높은 대비를 위해 설계되었습니다. 회색 전면은 검정색 전면보다 주변광을 더 많이 흡수하여 반사를 줄이고, 흰색 세그먼트 영역은 방출된 황오렌지색 빛을 고르게 확산시켜 문자 외관을 개선하는 데 도움이 됩니다.
• 무연 패키지 (RoHS 준수):이 장치는 유해 물질 제한(RoHS) 지침을 준수하도록 제작되어 엄격한 환경 규정이 있는 시장에서 판매되는 제품에 적합합니다. 이는 중요한 규정 준수 차별화 요소입니다.
• 고체 상태 신뢰성:모든 LED와 마찬가지로, 기계적 디스플레이(플립 디스크 등) 또는 진공 형광 디스플레이(VFD)에 비해 충격/진동 저항성, 즉시 점등 기능 및 긴 작동 수명 측면에서 장점을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: "휘도 강도 매칭 비율" 2:1의 목적은 무엇인가요?

A1: 이 비율은 시각적 일관성을 보장합니다. 이는 단일 디스플레이 유닛 내에서 동일한 전기 조건에서 구동될 때 어떤 세그먼트도 다른 세그먼트보다 두 배 이상 밝지 않을 것임을 보장합니다. 이는 고르지 않거나 "덜렁거리는" 숫자 모양을 방지합니다.

Q2: 이 디스플레이를 5V 전원으로 구동할 수 있나요?

A2: 예, 5V 전원은 매우 일반적입니다. 그러나 각 공통 애노드에 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 일반적인 V_F값 2.6V와 목표 I_F값 20 mA를 사용하면, 저항 값은 약 (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 옴이 됩니다. 실제 V_F값과 원하는 밝기에 맞춰 조정하여 표준 120Ω 또는 150Ω 저항이 적합합니다.

Q3: "공통 애노드"가 내 회로 설계에 어떤 의미인가요?

A3: 공통 애노드 구성에서는 활성화하려는 자릿수의 공통 핀에 양전압을 공급합니다. 그런 다음 해당 자릿수에서 점등하려는 세그먼트의 캐소드 핀을 통해 접지로 전류를 싱크합니다. 구동 회로(마이크로컨트롤러 또는 드라이버 IC)는 애노드에 대해 전류를 소싱하고 캐소드에 대해 전류를 싱크하도록 구성되어야 합니다.

Q4: 피크 파장(611nm)이 주 파장(605nm)과 다른 이유는 무엇인가요?

A4: 이는 LED의 정상적인 현상입니다. 피크 파장은 방출 스펙트럼 곡선의 문자 그대로 가장 높은 지점입니다. 주 파장은 전체 스펙트럼과 인간 눈의 색상 반응으로부터 계산됩니다. 이는 동일한 색상으로 보일 순수한 빛의 단일 파장입니다. 이 차이는 LED의 실제 방출 스펙트럼의 모양과 비대칭성을 설명합니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 간단한 디지털 전압계 리드아웃 설계.

설계자가 0-20V DC 전압계를 만들고 있습니다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 이진화 십진법(BCD) 값을 출력합니다. 이 BCD 데이터는 7세그먼트 형식으로 변환되어 두 자릿수(예: 19.99V)에 표시되어야 합니다.

구현:

1. 충분한 I/O 핀을 가진 마이크로컨트롤러(또는 전용 BCD-7세그먼트 디코더/드라이버 IC)가 사용됩니다.

2. 마이크로컨트롤러의 I/O 핀은 LTD-5721AKF의 세그먼트 캐소드(A-G, DP)에 연결됩니다.

3. 두 개의 추가 마이크로컨트롤러 핀이 두 공통 애노드(디지트 1 및 디지트 2)에 연결됩니다.

4. 소프트웨어에서 멀티플렉싱 루틴이 작성됩니다. 먼저 디지트 1(십의 자리)에 대해 어떤 세그먼트를 점등할지 계산하고, 디지트 1 애노드 핀을 활성화(하이로 설정)하고, 해당 세그먼트 캐소드 핀을 로우로 설정합니다. 짧은 지연(예: 5ms) 후 디지트 1을 비활성화하고, 디지트 2(일의 자리)에 대한 세그먼트를 계산하고, 디지트 2 애노드를 활성화하고, 해당 세그먼트 핀을 로우로 설정합니다. 이 사이클이 빠르게 반복됩니다.

5. 전류 제한 저항(예: 150Ω)은 마이크로컨트롤러 핀과 디스플레이 사이의 공통 애노드 라인에 배치됩니다. 값은 공급 전압(예: 5V)과 원하는 세그먼트 전류(~20mA)를 기준으로 선택됩니다.

6. 회색 전면/흰색 세그먼트 설계는 작업대의 밝은 조명 조건에서 표시된 전압이 쉽게 읽히도록 보장합니다.

11. 기술 원리 소개

핵심 발광 구성 요소는 AlInGaP LED 칩입니다. AlInGaP는 III-V족 화합물 반도체입니다. 결정 성장 공정(일반적으로 금속-유기 화학 기상 증착법 - MOCVD를 통해) 중 알루미늄(Al), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 인(P)의 비율을 정밀하게 제어함으로써 엔지니어는 재료의 밴드갭을 조정할 수 있습니다. 밴드갭 에너지는 접합을 가로질러 전자와 정공이 재결합할 때 방출되는 광자의 파장(색상)을 직접 결정합니다.

LTD-5721AKF에서 조성은 황오렌지 영역(~605-611 nm)에서 발광하도록 조정됩니다. 칩은 불투명한 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 제작됩니다. 디스플레이의 "회색 전면"은 플라스틱 패키지 성형의 일부이며, 여기에는 작은 칩에서 나온 빛을 더 큰 세그먼트 영역에 고르게 퍼뜨리는 확산기가 포함됩니다. 내부 회로는 와이어 본딩을 사용하여 여러 LED 칩(자릿수당 세그먼트당 하나)의 애노드와 캐소드를 적절한 패키지 핀에 연결하여 핀아웃에 설명된 공통 애노드 매트릭스를 형성합니다.

12. 기술 동향

LTD-5721AKF와 같은 개별 LED 숫자 디스플레이는 특정 응용 분야에서 여전히 관련성이 있지만, 디스플레이 기술의 더 넓은 동향은 변화했습니다. 새로운 설계의 경우, 설계자들은 종종 다음을 고려합니다:

• 통합 도트 매트릭스 LED 디스플레이:이들은 숫자뿐만 아니라 영숫자 및 기호 기능을 제공하여 유사한 풋프린트에서 더 큰 유연성을 제공합니다.
• OLED(유기 발광 다이오드) 디스플레이:우수한 대비, 더 넓은 시야각 및 더 얇은 폼 팩터를 제공하지만, 역사적으로 산업용으로는 다른 수명 및 비용 프로파일을 가집니다.
• TFT-LCD 모듈:전체 그래픽 기능, 색상 및 복잡한 정보 표시 능력을 제공하지만, 더 복잡한 구동 전자 장치와 백라이트가 필요합니다.
• LED 디스플레이 내 동향:모든 LED 색상에 대한 효율(루멘/와트)의 지속적인 개선, 더욱 견고하고 내열성이 뛰어난 패키지 개발, 시스템 설계를 단순화하기 위해 드라이버 전자 장치를 디스플레이 모듈에 직접 통합하는 것.

LTD-5721AKF와 같은 장치의 지속적인 가치는 단순성, 견고성, 높은 밝기, 숫자 전용 응용 분야에 대한 낮은 비용, 그리고 마이크로컨트롤러와의 쉬운 인터페이스에 있으며, 이는 전용 리드아웃 기능을 위한 전자 생태계 내에서의 자리를 보장합니다.