LTS-3361JG 7-세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 0.3인치 (7.62mm) - 순방향 전압 2.6V - 녹색 (572nm)

1. 제품 개요

LTS-3361JG는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 활용한 단일 자릿수 7-세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 이 장치의 주요 기능은 전자 장비에서 높은 가독성을 가진 숫자 및 제한된 영숫자 출력을 제공하는 것입니다. 그 핵심 응용 분야는 계측기, 소비자 가전, 산업용 제어판 및 명확하고 밝은 숫자 표시가 필요한 모든 장치에 있습니다.

이 장치는 0.3인치(7.62mm)의 숫자 높이를 특징으로 하며, 디스플레이 크기와 컴팩트함 사이에서 탁월한 균형을 제공합니다. 회색 전면과 흰색 세그먼트를 갖추고 있어 다양한 조명 조건에서 최적의 가독성을 위한 높은 대비를 제공하도록 설계되었습니다. 불투명한 GaAs 기판 위에 성장된 AlInGaP 소재의 사용은 녹색 파장 스펙트럼에서 높은 밝기와 효율을 가능하게 하는 성능의 핵심입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

LTS-3361JG는 시장에서의 위치를 정의하는 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 높은 밝기 및 대비:AlInGaP 칩은 낮은 구동 전류 1mA에서 200~800 µcd 범위의 발광 강도를 생성하여 밝은 환경에서도 가시성을 보장합니다.
• 저전력 소비:효율성을 위해 설계되어 최소한의 전력만 필요로 하므로, 배터리 구동 또는 전력에 민감한 응용 분야에 적합합니다.
• 탁월한 문자 외관 및 균일성:세그먼트는 연속적이고 균일하여, 간격이나 불규칙성 없이 깔끔하고 전문적인 느낌의 숫자를 제공합니다.
• 넓은 시야각:광학 설계는 넓은 각도 범위에서 명확한 가독성을 허용하여 사용자 경험을 향상시킵니다.
• 고체 상태 신뢰성:LED 기반 장치로서, 필라멘트 기반 디스플레이와 같은 오래된 기술보다 우수한 긴 작동 수명, 충격 저항성 및 신뢰성을 제공합니다.
• 분류된 발광 강도:장치는 강도별로 분류되어, 설계자가 제품 내 여러 유닛에서 일관된 밝기를 위해 부품을 선택할 수 있게 합니다.

목표 시장에는 신뢰할 수 있고 명확하며 효율적인 숫자 디스플레이가 필요한 시험 및 계측 장비, 자동차 계기판(보조 디스플레이), 가전제품, 의료 기기 및 산업 제어 시스템의 설계자가 포함됩니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 기술 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 광도 및 광학적 특성

이 매개변수들은 디스플레이의 광 출력 및 색상 특성을 정의합니다.

• 평균 발광 강도 (I_V):순방향 전류(I_F) 1mA에서 200 µcd(최소)에서 800 µcd(전형) 범위입니다. 이는 인간 눈의 명시 응답(CIE 곡선)에 맞추어 필터링된 센서로 측정된 인지된 밝기입니다. 넓은 범위는 분류 과정을 나타냅니다. 설계자는 이 변동을 고려하거나 균일한 외관을 위해 더 엄격한 분류를 지정해야 합니다.
• 주 파장 (λ_d):572 nm입니다. 이는 빛의 인지된 색상으로, 스펙트럼의 녹색 영역에 위치시킵니다. 색상 특정 응용 분야를 위한 핵심 매개변수입니다.
• 최대 발광 파장 (λ_p):571 nm(전형). 이는 스펙트럼 파워 분포가 최대가 되는 파장으로, 주 파장에 매우 가까워 스펙트럼적으로 순수한 녹색 출력을 나타냅니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):15 nm(전형). 이는 스펙트럼 대역폭을 측정합니다. 15 nm의 값은 상대적으로 좁아, 녹색 LED에 대한 좋은 색순도를 확인시켜 줍니다.
• 발광 강도 매칭 비율 (I_V-m):2:1(최대). 이는 단일 장치 내 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이의 최대 허용 비율입니다. 2:1 이하의 비율은 숫자 전체에 걸쳐 허용 가능한 균일성을 보장합니다.

2.2 전기적 특성

이 매개변수들은 회로 설계 및 전력 관리에 매우 중요합니다.

• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 2.6V(최대). 전형적인 값은 약 2.05V입니다. 이 전압 강하는 전류 제한 회로를 설계할 때 고려되어야 합니다. 구동 회로는 정격 전류에서 적절한 세그먼트 발광을 보장하기 위해 최소 2.6V를 공급해야 합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류 (I_F):25°C에서 25 mA(최대). 이는 손상 위험 없이 단일 세그먼트에 연속적으로 적용할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 60 mA(최대). 이는 멀티플렉싱 방식 또는 더 높은 인지 밝기를 위한 짧은 과구동을 허용합니다.
• 전류 감액:최대 연속 전류는 주변 온도(T_a)가 25°C를 초과할 경우 0.33 mA/°C씩 선형적으로 감액되어야 합니다. 이는 중요한 열 관리 고려 사항입니다.
• 세그먼트당 역방향 전압 (V_R):5V(최대). 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 LED 접합이 영구적으로 손상될 수 있습니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 100 µA(최대). 이는 LED가 역방향 바이어스되었을 때의 누설 전류입니다.
• 세그먼트당 전력 소산 (P_D):70 mW(최대). V_F* I_F로 계산되며, 이 한계는 각 세그먼트의 열 부하를 제어합니다.

2.3 열 및 환경 정격

• 작동 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 산업 및 확장된 상업 환경에 적합합니다.
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 솔더링 온도:최대 260°C를 최대 3초 동안 견딥니다(착면 아래 1.6mm(1/16인치)에서 측정). 이는 표준 무연 리플로우 솔더링 프로파일과 호환됩니다.

3. 분류 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도별로 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 분류 과정을 의미합니다.

• 발광 강도 분류:넓은 I_V범위(200-800 µcd)는 LED가 생산 후 다른 강도 등급으로 분류됨을 시사합니다. 여러 디스플레이(예: 다중 자릿수 패널)에 걸쳐 일관된 밝기가 필요한 응용 분야에서는 동일한 강도 등급에서 부품을 지정하는 것이 필수적입니다.
• 순방향 전압 분류:명시적으로 분류되었다고 명시되지는 않았지만, 제공된 범위(2.05V 전형, 2.6V 최대)는 자연적인 변동을 나타냅니다. 정밀 응용 분야나 대규모 배열에서는 균일한 전류 분배를 위한 전압 매칭도 고려 사항이 될 수 있습니다.
• 파장 분류:주 파장은 단일 전형 값(572 nm)으로 지정됩니다. 이 제품의 경우, 단일 녹색 색상이 지정되므로 파장 분류는 매우 엄격하거나 주요 분류 기준이 아닐 가능성이 높습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "전형적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 제공된 텍스트에 상세히 설명되지 않았지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):이 비선형 곡선은 인가된 전압과 결과 전류 사이의 관계를 보여줍니다. "무릎" 전압은 약 2.0V이며, 그 이후에는 작은 전압 증가로 전류가 급격히 증가하여 안정적인 밝기를 위한 정전류 구동이 필요합니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (I-L 곡선):이 곡선은 일반적으로 넓은 범위에서 선형입니다. 발광 강도는 순방향 전류에 거의 비례하므로, PWM(펄스 폭 변조) 또는 아날로그 전류 조정을 통해 밝기를 제어할 수 있습니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:AlInGaP LED의 경우, 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 일반적으로 감소합니다. 순방향 전류에 대한 감액 사양은 밝기와 수명을 유지하기 위해 이 열 효과를 관리하는 것과 직접적으로 연결됩니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 명시된 15 nm 반치폭과 함께 571-572 nm 근처에서 피크를 보입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

패키지는 표준 단일 자릿수 7-세그먼트 LED 디스플레이 외형입니다. 모든 치수는 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차 ±0.25 mm로 밀리미터 단위입니다. 주요 치수에는 패키지의 전체 높이, 너비 및 깊이, 숫자 높이(7.62mm), 세그먼트 간 간격이 포함됩니다. 정확한 풋프린트는 PCB(인쇄 회로 기판) 레이아웃에 매우 중요합니다.

5.2 핀아웃 및 극성 식별

LTS-3361JG는공통 캐소드장치입니다. 이는 모든 LED 세그먼트 캐소드가 내부적으로 공통 핀(핀 1 및 핀 6)에 연결되고, 각 세그먼트 애노드는 자체 핀을 가짐을 의미합니다. 세그먼트를 발광시키려면 해당 애노드 핀을 HIGH(전류 제한 저항을 통한 양전압)로 구동하고 공통 캐소드 핀을 GROUND(LOW)에 연결해야 합니다.

핀 연결:

1. 공통 캐소드

2. 애노드 F(오른쪽 상단 세그먼트)

3. 애노드 G(중앙 세그먼트)

4. 애노드 E(오른쪽 하단 세그먼트)

5. 애노드 D(하단 세그먼트)

6. 공통 캐소드

7. 애노드 DP(소수점)

8. 애노드 C(왼쪽 하단 세그먼트)

9. 애노드 B(왼쪽 상단 세그먼트)

10. 애노드 A(상단 세그먼트)

참고: 핀 1과 6은 모두 공통 캐소드이며, PCB에서 함께 연결하여 균일한 전류 분배를 보장해야 합니다.

5.3 내부 회로도

내부 회로도는 8개의 LED 요소(세그먼트 A-G 및 DP)에 연결된 10개의 핀을 보여줍니다. 두 공통 캐소드 핀(1 & 6)은 내부적으로 연결되어 있습니다. 이 구성은 공통 캐소드 단일 자릿수 디스플레이의 표준입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

• 리플로우 솔더링:표준 SMT 리플로우 공정과 호환됩니다. 최대 정격 솔더링 온도는 3초 동안 260°C입니다. 이 한계 내에 머물도록 피크 온도 245-250°C 사이의 표준 무연 프로파일을 권장합니다.
• 핸드 솔더링:수동 솔더링이 필요한 경우, 최대 350°C로 설정된 온도 제어 납땜 인두를 사용하고 플라스틱 패키지 및 내부 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지하기 위해 핀당 접촉 시간을 3초 미만으로 제한하십시오.
• 세척:LED 에폭시 및 플라스틱 재료와 호환되는 세척제만 사용하십시오. 특정 패키지에 대해 안전하다고 확인되지 않는 한 초음파 세척은 피하십시오.
• ESD(정전기 방전) 주의:명시적으로 명시되지는 않았지만, LED는 일반적으로 ESD에 민감합니다. 적절한 ESD 예방 조치(접지된 작업대, 손목 스트랩)로 취급하십시오.
• 보관 조건:지정된 온도 범위(-35°C ~ +85°C) 내에서 건조하고 정전기 방지 환경에 보관하십시오.

7. 응용 제안

7.1 전형적인 응용 회로

가장 일반적인 구동 방법은멀티플렉싱입니다. 다중 자릿수 디스플레이의 경우, 마이크로컨트롤러는 각 자릿수의 공통 캐소드를 순차적으로 활성화하면서 공통 애노드 라인에 해당 자릿수의 세그먼트 패턴을 출력합니다. 이렇게 하면 필요한 구동기 핀 수를 크게 줄일 수 있습니다. 세그먼트에 충분한 전류를 공급하기 위해 정전류 구동기 IC나 트랜지스터 어레이가 종종 사용됩니다.

전류 제한 저항 계산:직접 구동에 필수적입니다. 공식: R = (V_공급- V_F) / I_F. 예: 5V 공급, V_F=2.2V, I_F=10mA: R = (5 - 2.2) / 0.01 = 280 Ω. 가장 가까운 표준 값(예: 270 Ω 또는 330 Ω)을 사용하십시오. 직접 구동하는 경우 세그먼트 애노드당 하나의 저항이 필요합니다.

7.2 설계 고려 사항

• 밝기 제어:캐소드 또는 애노드 구동기에 PWM을 사용하여 디스플레이를 어둡게 하십시오. 이는 DC 전류를 변화시키는 것보다 더 효과적이고 효율적입니다.
• 시야각:디스플레이의 넓은 시야각을 고려하여 최종 사용자에게 최적의 가시성을 보장하도록 위치를 지정하십시오.
• 열 관리:높은 주변 온도 응용 분야에 대해 전류 감액 지침을 준수하십시오. 최대 전류 근처에서 구동하는 경우 충분한 PCB 구리 면적 또는 환기를 보장하십시오.
• 디커플링:디스플레이의 전원 핀 근처에 작은 세라믹 커패시터(예: 100nF)를 배치하여 노이즈를 억제하십시오. 특히 멀티플렉싱 설계에서 중요합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

이전 기술인적색 GaAsP LED와 비교하여, AlInGaP 기반 LTS-3361JG는 주어진 전류에 대해 훨씬 더 높은 밝기와 효율을 제공합니다. 일부 현대의인광체를 사용한 백색 또는 청색 LED와 비교하여, 인광체 변환의 복잡성과 효율 손실 없이 순수하고 포화된 녹색 색상을 제공합니다.

그 주요 차별화 요소는 다음과 같은 특정 조합에 있습니다:0.3인치 숫자 높이, 공통 캐소드 구성, 순수 녹색 AlInGaP 발광, 특성화된 강도 등급. 경쟁 제품은 다른 칩 기술(예: 청색/녹색용 InGaN)을 사용하거나, 다른 패키지 색상(예: 검정색 전면)을 가지거나, 공통 애노드일 수 있습니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q1: 이 디스플레이를 3.3V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 가능성은 있지만 주의가 필요합니다. 전형적인 V_F는 2.05V이며, GPIO 핀의 출력 HIGH 전압(V_OH)은 3.3V 공급에서 2.64V 정도로 낮을 수 있습니다. 전류 제한 저항을 위한 전압 여유(3.3V - 2.6V = 0.7V)는 최소입니다. 마이크로컨트롤러와 인터페이스하기 위해 트랜지스터나 구동기 IC를 사용하는 것이 더 안전합니다.

Q2: 왜 두 개의 공통 캐소드 핀(1과 6)이 있나요?

A: 이는 기계적 대칭과 향상된 전류 분배를 위한 것입니다. PCB에서 두 핀을 모두 접지에 연결하면 전류 부하를 균형 있게 하여 세그먼트 밝기 균일성과 장기 신뢰성을 잠재적으로 향상시킬 수 있습니다.

Q3: 최대 발광 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 최대 발광 파장(λ_p)은 방출된 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장(λ_d)은 인간 눈이 인지하는 광원의 색상과 일치하는 단일 파장입니다. 이 녹색 LED와 같은 단색 광원의 경우, 둘은 매우 가깝습니다.

Q4: 다중 자릿수 설계에서 일관된 밝기를 어떻게 달성하나요?

A: 1) 정전류 구동 회로를 사용하십시오. 2) 필요한 경우 자릿수당 소프트웨어 보정 또는 PWM 조정을 구현하십시오. 3) 가장 중요한 것은 공급업체로부터 동일한 발광 강도 등급의 LED를 지정하고 사용하는 것입니다.

10. 설계 사례 연구

시나리오: 간단한 4자릿수 전압계 디스플레이 설계.

1. 부품 선택:가독성과 "켜짐" 또는 "정상" 상태와 연관되는 녹색 색상 때문에 네 개의 LTS-3361JG 디스플레이가 선택되었습니다.
2. 구동 방식:멀티플렉싱 방식이 선택되었습니다. 12개의 I/O 핀(세그먼트 애노드 A-G, DP용 8개 및 자릿수 캐소드용 4개)을 가진 마이크로컨트롤러로 전체 디스플레이를 구동할 수 있습니다.
3. 회로 설계:세그먼트 애노드 라인은 네 자릿수 모두에 병렬로 연결됩니다. 각 자릿수의 공통 캐소드 핀(1 & 6)은 함께 연결된 후 NPN 트랜지스터 싱크에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러는 한 번에 하나의 트랜지스터(자릿수)를 켜면서 애노드 라인에 해당하는 7-세그먼트 코드를 출력합니다. 깜빡임을 피하기 위해 재생 빈도는 60 Hz 이상으로 설정됩니다.
4. 전류 계산:멀티플렉싱 디스플레이의 경우, 동일한 평균 밝기를 달성하기 위해 세그먼트당 순간 전류를 더 높일 수 있습니다. 듀티 사이클이 1/4(4자릿수)인 경우, 평균 I_{F_평균}을 5mA로 얻으려면 활성 시간 동안의 순간 전류는 I_{F_순간}= I_{F_평균}/ 듀티 사이클 = 5mA / 0.25 = 20mA여야 합니다. 이는 연속 정격 내에 있지만 선택된 멀티플렉싱 주파수에 대한 피크 정격에 대해 확인해야 합니다.
5. PCB 레이아웃:디스플레이는 치수 도면에 따라 정확한 간격으로 배치됩니다. 공통 캐소드 연결을 위한 트레이스는 자릿수가 완전히 켜졌을 때(예: 숫자 '8') 누적 세그먼트 전류를 처리하기 위해 더 넓게 만들어집니다.

11. 기술 원리 소개

LTS-3361JG는AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)반도체 소재를 기반으로 합니다. 이는 III-V족 화합물 반도체로, 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 인 원자가 결정 격자에 배열되어 있습니다. 순방향 바이어스가 가해지면, 전자와 정공이 PN 접합의 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 결정 내 Al, In, Ga 및 P의 특정 비율은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 572 nm 근처의 녹색 발광을 위해서는 정밀한 조성이 필요합니다.

칩은불투명한 GaAs(갈륨 비소) 기판위에 제작됩니다. 이 기판은 생성된 빛의 일부를 흡수하지만, AlInGaP 소재 시스템 자체는 매우 효율적입니다. 빛은 칩의 상단 표면에서 방출됩니다. 패키지의 회색 전면과 흰색 세그먼트 확산체는 주변광을 흡수하고 칩에서 방출된 녹색 빛을 효율적으로 산란시켜 각각 대비를 향상시키는 데 도움을 줍니다.

12. 기술 동향

이 특정 제품은 성숙하고 신뢰할 수 있는 AlInGaP 기술을 사용하지만, 더 넓은 LED 디스플레이 시장 동향에는 다음이 포함됩니다:

• 더 높은 효율:지속적인 재료 과학 연구는 모든 LED 색상의 내부 양자 효율(IQE) 및 광 추출 효율(LEE)을 개선하여 동일한 밝기에 대한 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 합니다.
• 소형화:더 작은 픽셀 피치와 더 높은 밀도의 디스플레이로의 추세가 있지만, 독립형 7-세그먼트 장치의 경우 0.3인치 크기는 가독성을 위한 인기 있는 표준으로 남아 있습니다.
• 통합:더 많은 디스플레이가 구동기 IC를 직접 모듈 패키지에 통합하여 설계자를 위한 외부 회로를 단순화하고 있습니다.
• 대체 기술:전체 색상 또는 고해상도 응용 분야를 위해, MicroLED 및 고급 OLED와 같은 기술이 발전하고 있습니다. 그러나 단순하고 견고하며 밝고 저렴한 단일 자릿수 숫자 디스플레이의 경우, AlInGaP 및 InGaN 기반 LED는 신뢰성, 수명 및 단순성 때문에 여전히 지배적입니다.

LTS-3361JG는 확립된 반도체 물리학 및 패키징 기술을 기반으로 성능, 비용 및 신뢰성의 균형을 맞춘 틈새 시장 내에서 잘 최적화된 솔루션을 나타냅니다.