LTS-5701AJF 0.56인치 황오렌지색 7세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 14.22mm - 순방향 전압 2.6V - 소비 전력 70mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-5701AJF는 고성능 단일 숫자 7세그먼트 LED 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 전자 장치에서 선명하고 밝은 숫자 및 제한된 영숫자 표현을 제공하는 것입니다. 핵심 기술은 황오렌지색 스펙트럼에서 빛을 방출하도록 특별히 설계된 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 이 재료 시스템은 기존의 갈륨 포스파이드(GaP)와 같은 오래된 기술에 비해 높은 효율과 우수한 밝기로 알려져 있습니다. 이 장치는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 크게 향상시킵니다. 공통 애노드 구성으로 설계되어 전류를 공급하는 것이 더 간단한 많은 마이크로컨트롤러 기반 응용 분야에서 회로 설계를 단순화합니다.

1.1 주요 특징 및 장점

이 디스플레이는 광범위한 응용 분야에 적합하도록 하는 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 최적의 문자 크기:0.56인치(14.22mm)의 숫자 높이로 컴팩트한 공간을 유지하면서도 원거리에서도 우수한 가시성을 제공합니다.
• 우수한 광학 성능:AlInGaP 칩의 사용은 높은 밝기와 높은 대비를 제공합니다. 연속적이고 균일한 세그먼트는 어두운 점이나 불규칙성 없이 일관되고 보기 좋은 문자 모양을 보장합니다.
• 넓은 시야각:이 설계는 넓은 각도에서 선명한 가시성을 허용하며, 이는 패널 미터, 계측기 및 소비자 가전 제품에 매우 중요합니다.
• 저전력 동작:양호한 발광 강도를 달성하기 위해 상대적으로 낮은 순방향 전류가 필요하여 에너지 효율적이며 배터리 구동 장치에 적합합니다.
• 향상된 신뢰성:고체 상태 장치로서 기계식 또는 진공 형광 디스플레이에 비해 높은 신뢰성, 긴 작동 수명, 충격 및 진동 저항성을 제공합니다.
• 품질 보증:장치는 발광 강도에 따라 분류(빈닝)되어 균일한 패널 외관을 위한 생산 배치 전반에 걸쳐 밝기 일관성을 보장합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 전기 및 광학 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다. 이러한 값을 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성 보장에 매우 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않으며 신뢰할 수 있는 설계를 위해 피해야 합니다.

• 세그먼트당 소비 전력 (70 mW):이는 단일 LED 세그먼트가 연속 작동 중에 안전하게 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 한계를 초과하면 반도체 접합부의 과열 위험이 있어 가속화된 성능 저하 또는 파괴적 고장으로 이어질 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류 (60 mA, 1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스):이 정격은 멀티플렉싱 디스플레이나 강조 표시와 같이 순간적인 밝기 피크를 달성하기 위해 더 높은 전류의 짧은 펄스를 허용합니다. 엄격한 듀티 사이클과 펄스 폭 제한은 매우 중요합니다. 평균 전류는 여전히 연속 정격을 준수해야 합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류 (25 mA):단일 세그먼트의 정상 상태, 비펄스 동작을 위한 권장 최대 전류입니다. 주변 온도(Ta) 25°C 이상에서는 0.33 mA/°C의 선형 디레이팅 계수가 지정됩니다. 이는 주변 온도가 50°C로 상승하면 허용 가능한 최대 연속 전류는 다음과 같음을 의미합니다: 25 mA - ((50°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 25 mA - 8.25 mA =16.75 mA.
• 세그먼트당 역방향 전압 (5 V):LED 세그먼트에 역바이어스 방향으로 인가할 수 있는 최대 전압입니다. 이를 초과하면 항복이 발생하여 PN 접합을 손상시킬 수 있습니다. 역방향 전압 변동이 가능한 경우 적절한 회로 설계에 보호 장치를 포함해야 합니다.
• 동작 및 저장 온도 범위 (-35°C ~ +85°C):신뢰할 수 있는 동작 및 비동작 저장을 위한 환경적 한계를 정의합니다.
• 납땜 온도 (260°C, 3초):웨이브 또는 리플로우 납땜 공정에 대한 지침을 제공하며, 플라스틱 패키지 및 내부 와이어 본드 손상을 방지하기 위해 제한된 시간 동안 특정 지점의 최대 온도를 지정합니다.

2.2 전기 및 광학 특성 (Ta=25°C 기준)

이는 지정된 테스트 조건에서의 대표적인 성능 파라미터입니다. 설계 계산 및 성능 기대치에 사용됩니다.

• 평균 발광 강도 (I_V):I_F=1mA에서 320-900 μcd. 이는 인간의 눈이 인지하는 밝기의 측정값입니다. 넓은 범위(최소: 320, 대표값: 900)는 빈닝 과정을 나타냅니다. 설계자는 모든 조건에서 가시성을 보장하기 위해 최악의 경우 밝기 계산에 최소값을 사용해야 합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):I_F=20mA에서 611 nm (대표값). 이는 스펙트럼 출력이 가장 강한 파장입니다. 가시광선 스펙트럼의 황오렌지색 영역에 속합니다.
• 주 파장 (λ_d):I_F=20mA에서 605 nm (대표값). 이는 방출된 빛의 색상과 가장 잘 일치하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. 이는 더 넓은 스펙트럼을 가진 LED의 경우 일반적인 피크 파장보다 약간 낮습니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):I_F=20mA에서 17 nm (대표값). 이 파라미터는 색 순도를 나타냅니다. 17 nm의 값은 중간 정도로 넓어 포화되었지만 단색은 아닌 황오렌지색을 생성합니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 2.05V (최소), 2.6V (대표값). 이는 LED가 동작할 때 걸리는 전압 강하입니다. 전류 제한 저항값 계산에 매우 중요합니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 대표값 또는 최대값을 사용하면 전류가 원하는 수준을 초과하지 않도록 보장합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 100 μA (최대). 이는 LED가 최대 정격 내에서 역바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 발광 강도 매칭 비율 (I_V-m):2:1 (최대). 이는 동일한 숫자의 다른 세그먼트 간 또는 다중 숫자 디스플레이에서 다른 숫자 간의 허용 가능한 최대 밝기 변동을 지정합니다. 2:1의 비율은 가장 밝은 세그먼트가 가장 어두운 세그먼트보다 두 배 이상 밝아서는 안 됨을 의미하며, 균일한 외관을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 제조 후 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다.

• 발광 강도 빈닝:반도체 에피택셜 성장 및 칩 제조 공정의 자연적 변동으로 인해 LED의 광 출력은 달라질 수 있습니다. 생산 후, 장치는 표준 테스트 전류(예: 1mA)에서 측정된 발광 강도에 따라 다른 빈으로 테스트 및 분류됩니다. 320~900 μcd의 지정된 범위는 여러 빈을 포함할 가능성이 높습니다. 제조업체는 엄격한 밝기 매칭이 필요한 응용 분야를 위해 특정 빈 코드를 제공할 수 있습니다.
• 순방향 전압 분류:빈닝된 파라미터로 명시적으로 언급되지는 않았지만, V_F에 대해 주어진 범위(2.05V ~ 2.6V)는 일반적입니다. 매우 대량 또는 민감한 설계의 경우, 부품은 순방향 전압에 따라 분류될 수도 있어 디스플레이 전체에서 일관된 전력 소비 및 열 특성을 보장할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 데이터시트 발췌문은 "대표적인 전기/광학 특성 곡선"을 언급하지만, 특정 그래프는 텍스트에 포함되어 있지 않습니다. 표준 LED 동작을 기반으로, 이러한 곡선은 일반적으로 비표준 조건에서 장치 성능을 이해하는 데 필수적인 다음 관계를 설명할 것입니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):지수 관계를 보여줍니다. 곡선은 온도에 따라 이동합니다. 주어진 전류에 대해 접합 온도가 증가함에 따라 V_F는 감소합니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류:일반적으로 낮은 전류에서는 거의 선형 관계를 보이며, 매우 높은 전류에서는 포화 또는 효율 저하가 있을 수 있습니다. 이 그래프는 원하는 밝기 수준에 대한 동작 전류를 선택하는 데 사용됩니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:주변(따라서 접합) 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이는 고온 환경에서 작동하는 설계에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 약 611 nm에서 피크와 약 17 nm의 반폭을 보여 정확한 색상 특성을 정의합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수 및 핀아웃

이 장치는 표준 10핀 단일 숫자 7세그먼트 LED 디스플레이 패키지에 장착됩니다. 데이터시트는 모든 중요한 치수를 밀리미터 단위로 제공하는 상세한 치수 도면(여기서는 재현되지 않음)을 제공합니다. 주요 특징에는 전체 높이, 너비 및 깊이, 숫자 창 크기, 리드 간격(피치) 및 시팅 플레인이 포함됩니다. 달리 명시되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.25 mm입니다. 핀 연결은 명확하게 정의됩니다:

1. 핀 1: 캐소드 E
2. 핀 2: 캐소드 D
3. 핀 3: 공통 애노드
4. 핀 4: 캐소드 C
5. 핀 5: 캐소드 D.P. (소수점)
6. 핀 6: 캐소드 B
7. 핀 7: 캐소드 A
8. 핀 8: 공통 애노드
9. 핀 9: 캐소드 F
10. 핀 10: 캐소드 G

내부 회로도는 모든 세그먼트 LED(A-G 및 DP)의 애노드가 내부적으로 두 개의 공통 애노드 핀(3 및 8)에 연결되어 있으며, 이들도 내부적으로 연결되어 있음을 보여줍니다. 이 공통 애노드 설계는 세그먼트를 점등하려면 해당 캐소드 핀을 로우(접지 또는 낮은 전압에 연결)로 구동해야 하며, 애노드 핀은 전류 제한 저항을 통해 양의 전압을 유지해야 함을 의미합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

절대 최대 정격은 납땜 조건을 지정합니다: 시팅 플레인 아래 1/16인치(약 1.59 mm)에서 측정한 260°C, 3초. 이는 웨이브 납땜을 위한 표준 참조입니다. 리플로우 납땜의 경우, 피크 온도가 260°C를 초과하지 않는 표준 무연 프로파일이 적합합니다. 에폭시 패키지 균열, 내부 다이 부착 손상 또는 칩을 리드에 연결하는 미세 와이어 본드 파손을 일으킬 수 있는 과도한 열 응력을 피하는 것이 매우 중요합니다. 열 충격을 최소화하기 위해 예열이 권장됩니다. 납땜 후 장치는 서서히 냉각되도록 해야 합니다. 저장의 경우, 납땜성 유지 및 수분 흡수 방지(리플로우 중 "팝콘 현상"을 유발할 수 있음)를 위해 -35°C ~ +85°C의 지정된 범위를 건조하고 응축되지 않는 환경에서 유지해야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 대표적인 응용 시나리오

LTS-5701AJF는 선명하고 신뢰할 수 있는 숫자 표시가 필요한 응용 분야에 이상적입니다:

• 테스트 및 측정 장비:디지털 멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치, 센서 판독 장치.
• 산업 제어:온도, 압력, 유량, RPM 및 공정 변수 표시용 패널 미터.
• 소비자 가전 제품:시계, 타이머, 주방 가전 디스플레이, 오디오 장비 레벨 미터.
• 자동차 애프터마켓:보조 시스템용 계기 및 디스플레이(온도 및 신뢰성 인증 요구 사항으로 인해 기본 계기판 제외).
• 의료 기기:비중요 모니터링 장비의 간단한 파라미터 디스플레이(적절한 규제 승인 대상).

7.2 설계 고려사항 및 회로 구현

• 전류 제한:공통 애노드 또는 각 캐소드와 직렬로 저항을 연결하여 순방향 전류를 안전한 값(예: 10-20 mA)으로 제한해야 합니다. 저항값은 공급 전압(V_CC), LED 순방향 전압(V_F), 원하는 전류(I_F)를 사용하여 계산됩니다: R = (V_CC- V_F) / I_F. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F를 사용하여 전류가 목표를 절대 초과하지 않도록 보장합니다.
• 멀티플렉싱:다중 숫자 디스플레이의 경우, 구동 마이크로컨트롤러의 핀 수를 최소화하기 위해 거의 항상 멀티플렉싱 기술이 사용됩니다. 이는 한 번에 하나의 숫자를 빠른 순서로 점등하는 것을 포함합니다. 시각의 잔상 효과로 인해 디스플레이는 계속 켜져 있는 것처럼 보입니다. 멀티플렉싱할 때, 감소된 듀티 사이클을 보상하고 평균 밝기를 유지하기 위해 세그먼트당 피크 전류는 더 높을 수 있습니다(60mA 펄스 정격 내). 설계는 세그먼트당 평균 전류 및 소비 전력이 연속 한계 내에 있도록 보장해야 합니다.
• 마이크로컨트롤러 구동:공통 애노드 디스플레이는 오픈 드레인 또는 오픈 컬렉터 출력으로 구성된 마이크로컨트롤러 포트 핀에 의해 접지로 전류를 싱크하는 방식으로 쉽게 구동할 수 있습니다. 또는 더 높은 전류 용량이나 더 간단한 논리를 위해 전용 LED 드라이버 IC나 트랜지스터 어레이(예: ULN2003)를 사용할 수 있습니다.
• 시야각 및 장착:패널 절단 및 장착 깊이를 설계할 때 의도된 사용자의 시야각을 고려하여 디스플레이의 넓은 시야각을 활용하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTS-5701AJF의 주요 차별화 요소는 황오렌지색 방출을 위한 AlInGaP 재료의 사용입니다. 기존의 GaP 황색 LED와 비교하여 AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 디스플레이 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 제공합니다. 적색 GaAsP 또는 AllnGaP LED와 비교하여 특정 주변광 조건에서 읽기 쉬운 독특한 색상을 제공하며 특정 미적 또는 기능적 색상 코딩 요구 사항에 선호될 수 있습니다. 0.56인치 숫자 크기는 계기판에 일반적인 범주에 속하며 크기와 가독성 사이의 좋은 균형을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 5V 공급 전압으로 세그먼트를 15mA로 구동하려면 어떤 저항값을 사용해야 합니까?

A1: 안전한 설계를 위해 최대 V_F값 2.6V를 사용합니다: R = (5V - 2.6V) / 0.015A = 2.4V / 0.015A = 160 Ω. 가장 가까운 표준값인 150 Ω 또는 180 Ω이 적합할 것입니다. 항상 회로에서 실제 밝기와 전류를 확인하십시오.

Q2: 두 공통 애노드 핀을 함께 연결할 수 있습니까?

A2: 예, 핀 3과 8은 내부적으로 연결되어 있습니다. PCB에서 이들을 함께 연결하는 것은 표준 관행이며 전류 분배에 도움이 되어 잠재적으로 밝기 균일성을 향상시킬 수 있습니다.

Q3: 숫자 "7"을 어떻게 표시합니까?

A3: "7"을 표시하려면 세그먼트 A, B, C를 점등해야 합니다. 따라서 공통 애노드 구성에서 공통 애노드에 양의 전압(전류 제한 저항을 통해)을 인가하고, A(핀 7), B(핀 6), C(핀 4)의 캐소드 핀을 접지(로우 논리 레벨)에 연결합니다.

Q4: 왜 최대 연속 전류가 25°C 이상에서 디레이팅됩니까?

A4: 소비 전력 한계는 고정되어 있습니다. 주변 온도가 상승하면 LED 접합부와 주변 공기 사이의 온도 차이(열 구배)가 감소하여 열을 방산하기가 더 어려워집니다. 접합 온도가 안전 한계를 초과하는 것을 방지하기 위해 허용 가능한 전력(따라서 주어진 V_F에 대한 전류)을 감소시켜야 합니다.

10. 실용 설계 예시

시나리오: 4자리 전압계 디스플레이 설계.

제한된 I/O 핀을 가진 마이크로컨트롤러가 사용됩니다. 네 개의 LTS-5701AJF 디스플레이는 멀티플렉싱 구성으로 연결됩니다. 네 자리 모두의 세그먼트 캐소드(A-G, DP)는 병렬로 연결됩니다. 각 자리의 공통 애노드 핀은 마이크로컨트롤러 핀에 의해 구동되는 별도의 NPN 트랜지스터에 의해 제어됩니다. 마이크로컨트롤러는 타이머 인터럽트를 사용하여 2-5밀리초마다 자리를 순환합니다. 활성 자리에 대한 세그먼트 데이터를 계산하고 전류 제한 저항을 통해 공통 캐소드에 연결된 포트로 출력합니다. 1/4 듀티 사이클로 좋은 밝기를 유지하기 위해 활성 시간 동안의 피크 세그먼트 전류는 25-30 mA(60mA 펄스 정격보다 훨씬 낮음)로 설정될 수 있으며, 이는 세그먼트당 평균 약 6-7.5 mA의 전류를 발생시켜 안전하고 충분한 밝기를 제공합니다. 장치가 고온 환경에서 작동할 것으로 예상되는 경우 설계에 디레이팅 계산을 포함해야 합니다.

11. 기술 원리 소개

LTS-5701AJF는 III-V족 반도체 화합물인 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(Al_xIn_yGa_1-x-yP)를 기반으로 합니다. 이러한 원소들의 특정 비율은 재료의 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우, 황오렌지색 광자(~605-611 nm)에 해당하는 밴드갭을 위해 조성이 설계되었습니다. PN 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이들은 복사 재결합하여 빛의 형태로 에너지를 방출합니다. 불투명한 GaAs 기판의 사용은 산란광을 흡수하여 대비를 향상시키는 데 도움이 됩니다. 회색 전면과 흰색 세그먼트는 확산 안료가 포함된 성형 에폭시로 만들어져 각 세그먼트 전체에 빛을 고르게 퍼뜨리고 점등되지 않은 배경에 대한 대비를 향상시킵니다.

12. 기술 동향

개별 7세그먼트 디스플레이는 많은 응용 분야에 여전히 관련이 있지만, 디스플레이 기술의 일반적인 동향은 통합과 유연성 쪽으로 나아가고 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

통합:내장 드라이버 IC(예: SPI/I2C 인터페이스 포함)가 있는 다중 숫자 모듈이 점점 더 일반화되고 있어 마이크로컨트롤러 인터페이싱을 단순화합니다.

재료:AlInGaP는 적색-주황색-황색에 효율적이지만, InGaN(청색/녹색/백색용)과 같은 새로운 재료는 훨씬 더 높은 효율을 제공합니다. 더 복잡한 정보 표시를 위해 하이브리드 디스플레이 또는 풀컬러 어드레서블 LED 매트릭스가 인기를 얻고 있습니다.

폼 팩터:더 얇은 패키지, 햇빛 가독성을 위한 더 높은 밝기, 휴대용 장치를 위한 더 낮은 전력 소비를 위한 지속적인 추진이 있습니다. 그러나 LTS-5701AJF와 같은 표준 7세그먼트 LED의 근본적인 단순성, 견고성 및 비용 효율성은 단순한 숫자 출력이 필요한 광범위한 응용 분야에서 계속 사용될 것을 보장합니다.