LTD-5221AJF LED 디스플레이 데이터시트 - 0.56인치 자릿수 높이 - AlInGaP 황오렌지색 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-5221AJF는 선명하고 밝은 숫자 표시와 낮은 전력 소모가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 이 제품의 주요 기능은 디지털 계기, 소비자 가전 및 산업용 제어 패널에 높은 가독성을 제공하는 것입니다.

이 장치의 핵심 장점은 LED 칩에 Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) 반도체 재료를 사용한다는 점에 있습니다. 이 재료 시스템은 적색에서 황오렌지색 스펙트럼에서 높은 발광 효율과 우수한 색 순도로 유명합니다. 디스플레이는 밝은 회색 전면과 흰색 세그먼트 색상을 특징으로 하여 높은 명암비를 제공하며, 다양한 주변 조명 조건에서도 문자를 쉽게 읽을 수 있게 합니다.

이 디스플레이는 저전류 장치로 분류되며, 낮은 구동 전류에서 최적의 성능을 위해 특별히 테스트 및 선별되었습니다. 우수한 문자 외관, 높은 밝기 및 넓은 시야각을 제공하도록 설계되어 다양한 각도에서 가시성을 보장합니다. 고체 구조는 고유한 신뢰성과 긴 작동 수명을 제공하여 내구성이 중요한 애플리케이션에 적합합니다.

1.1 핵심 특징 및 목표 애플리케이션

이 제품을 정의하는 주요 특징으로는 크기와 가독성 사이의 좋은 균형을 제공하는 0.56인치(14.22 mm) 자릿수 높이가 있습니다. 세그먼트는 연속적이고 균일하여 깔끔하고 전문적인 미적 감각을 제공합니다. 낮은 전력 요구 사항은 배터리 구동 또는 에너지 민감 장치에 상당한 이점입니다.

이 장치는 발광 강도에 따라 분류됩니다. 즉, 단위는 광 출력에 따라 빈(bin)으로 분류되거나 정렬되어 단일 제품 내 여러 디스플레이 간의 밝기 일관성을 보장합니다. 이는 다중 자릿수 패널 미터나 스코어보드와 같은 애플리케이션에 중요합니다.

일반적인 목표 시장 및 애플리케이션에는 휴대용 테스트 장비, 의료 기기, 자동차 계기판(보조 디스플레이용), 가전 제어 장치, 판매 시점 단말기 및 산업용 타이머/카운터 디스플레이가 포함됩니다. 그 신뢰성과 성능은 소비자 및 전문가용 전자 제품 모두에서 선호되는 선택입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

LTD-5221AJF의 전기적 및 광학적 특성은 주변 온도(TA) 25°C의 표준 테스트 조건에서 명시됩니다. 이러한 파라미터에 대한 상세한 이해는 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성 보장에 필수적입니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 과열을 일으키지 않고 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA. 이는 더 높은 순간 밝기를 달성하기 위해 멀티플렉싱 구동 방식과 같은 펄스 조건(0.1ms 펄스 폭, 1/10 듀티 사이클)에서만 허용됩니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 전류는 주변 온도가 25°C 이상으로 상승함에 따라 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다. 이 감소는 열 관리에 중요합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 LED의 PN 접합이 손상될 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 넓은 범위는 가혹한 환경에서의 기능성을 보장합니다.
• 납땜 온도:이 장치는 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm) 지점에서 260°C의 납땜 온도를 3초 동안 견딜 수 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터들은 정상 작동 조건에서 장치의 성능을 설명합니다.

• 평균 발광 강도 (Iv):순방향 전류(IF) 1 mA에서 320 μcd(최소) ~ 700 μcd(일반) 범위입니다. 이 예외적으로 낮은 구동 전류는 그 효율성을 강조합니다. 강도는 인간 눈의 명시 응답(CIE 곡선)을 모방하는 필터를 사용하여 측정됩니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (VF):일반적으로 2.6 V, IF=20 mA에서 최대 2.6 V입니다. 최소값은 2.05 V입니다. 이 파라미터는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 피크 발광 파장 (λp):611 nm. 이는 방출된 빛의 강도가 가장 높은 파장으로, 황오렌지색을 정의합니다.
• 주 파장 (λd):605 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 파장으로, 색점과 밀접한 관련이 있습니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):17 nm. 이는 색 순도를 나타냅니다. 더 좁은 폭은 더 포화되고 순수한 색상을 의미합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V에서 최대 100 μA.
• 발광 강도 매칭 비율 (Iv-m):최대 2:1. 이는 동일한 조건(IF=1mA)에서 구동될 때 단일 자릿수 내 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이의 최대 허용 비율을 지정하여 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 및 분류 시스템

데이터시트는 이 장치가 "발광 강도에 따라 분류된다"고 명시합니다. 이는 빈닝 과정을 의미합니다.

3.1 발광 강도 빈닝

이 문서에서 특정 빈 코드는 제공되지 않지만, 이 관행은 각 디스플레이 또는 LED 배치를 테스트하고 표준 테스트 전류(예: 1mA 또는 20mA)에서 측정된 광 출력에 따라 그룹(빈)으로 분류하는 것을 포함합니다. 이를 통해 제조업체는 보장된 최소 밝기 또는 특정 밝기 범위 내의 디스플레이를 구매할 수 있어 다중 자릿수 디스플레이 애플리케이션에서 모든 자릿수의 시각적 일관성을 보장합니다. 설계자는 일관성이 중요한 설계 요구 사항일 때 제조업체의 특정 빈닝 문서를 참조하여 사용 가능한 코드와 사양을 확인해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조하며, 이는 표의 단일 지점 데이터를 넘어 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 도구입니다.

4.1 일반 곡선 해석

제공된 텍스트에 특정 그래프가 렌더링되지 않았지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):이 비선형 곡선은 LED 양단의 전압과 흐르는 전류 사이의 관계를 보여줍니다. 적절한 전류 제한 저항 선택 또는 정전류 드라이버 설계에 중요합니다. 이 곡선의 "무릎"은 일반적인 VF 값 주변에 있습니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (I-L 곡선):이 그래프는 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위에서 선형이지만 매우 높은 전류에서는 포화될 수 있습니다. 이 곡선은 낮은 전류에서의 높은 효율성을 확인시켜 줍니다(Iv에 대한 1mA 테스트 지점으로 증명됨).
• 발광 강도 대 주변 온도:이 곡선은 광 출력의 열적 감소를 보여줍니다. 온도가 상승하면 LED의 효율이 감소하여 동일한 구동 전류에서 더 낮은 발광 강도를 초래합니다. 이는 절대 최대 정격에 명시된 전류 감소의 중요성을 강화합니다.
• 스펙트럼 분포 곡선:이 플롯은 611 nm 피크를 중심으로 다양한 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여주며, 폭은 17 nm 반폭 파라미터로 정의됩니다.

설계자는 비표준 조건(예: 다른 구동 전류 또는 작동 온도)에서의 성능을 예측하기 위해 이러한 곡선을 사용해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 공차

장치의 물리적 외곽선과 주요 치수는 도면(참조는 되지만 표시되지 않음)에 제공됩니다. 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 특정 특징 노트에 달리 명시되지 않는 한 표준 공차는 ±0.25 mm(0.01 인치)입니다. 이 정보는 PCB 레이아웃, 풋프린트 및 절단부가 올바르게 설계되도록 하고 최종 제품 인클로저에의 기계적 통합에 중요합니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

LTD-5221AJF는 두 자릿수, 공통 애노드 디스플레이입니다. 내부 회로도 및 핀 연결 테이블은 올바른 배선에 필수적입니다.

• 구성:공통 애노드. 이는 각 자릿수에 대한 모든 LED의 애노드가 내부적으로 함께 연결되어 있음을 의미합니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 캐소드 핀을 로우(접지 또는 전류 싱크에 연결)로 구동해야 하며, 해당 자릿수의 공통 애노드는 하이(전류 제한 저항을 통해 VCC에 연결)로 구동해야 합니다.
• 핀아웃:18핀 장치는 Digit 1과 Digit 2 모두에 대한 세그먼트 A-G 및 소수점(D.P.)의 캐소드와 두 개의 공통 애노드 핀(자릿수당 하나)에 대한 특정 할당을 가집니다. 핀 1은 "연결 없음"(N.C.)으로 표시됩니다.
• 소수점:데이터시트는 "Rt. Hand Decimal"을 지정하여 자릿수에 대한 소수점의 위치를 나타냅니다.

이 공통 애노드 구성은 I/O 핀이 소싱 전류(하이 구동)보다 싱킹 전류(로우 구동)에 더 능숙한 마이크로컨트롤러 기반 시스템에서 종종 선호됩니다.

6. 납땜 및 조립 지침

절대 최대 정격은 주요 납땜 파라미터를 제공합니다: 장치는 장착 평면 아래 1.6mm에서 측정된 260°C의 피크 온도를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 일반적인 무연 리플로우 납땜 프로파일과 일치합니다.

6.1 권장 사례

• 리플로우 납땜:피크 온도가 260°C를 초과하지 않는 표준 무연 리플로우 프로파일을 사용하십시오. 액상선 온도(예: 217°C) 이상의 시간은 플라스틱 패키지 및 내부 와이어 본드에 대한 열 응력을 최소화하도록 제어해야 합니다.
• 핸드 납땜:핸드 납땜이 필요한 경우 온도 조절 납땜 인두를 사용하십시오. 디스플레이 핀에 직접 열을 가하지 말고 PCB 패드에 열을 가하고 과열을 방지하기 위해 접촉 시간을 제한하십시오.
• 세척:디스플레이의 플라스틱 재료와 호환되는 세척 용제를 사용하여 변색 또는 열화를 피하십시오.
• 저장:지정된 온도 범위(-35°C ~ +85°C) 내의 건조한 정전기 방지 환경에 보관하여 수분 흡수(리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있음) 및 정전기 방전 손상을 방지하십시오.

7. 애플리케이션 설계 고려 사항

7.1 구동 회로 설계

구동 회로를 올바르게 설계하는 것은 성능과 수명에 매우 중요합니다.

• 전류 제한:각 공통 애노드(정적 구동용)와 직렬로 전류 제한 저항을 항상 사용하거나 정전류 드라이버를 사용하십시오. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (Vcc - VF) / IF. 예를 들어, Vcc가 5V, VF가 2.6V, 원하는 IF가 10 mA인 경우: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω.
• 저전류 작동:이 장치는 세그먼트당 1mA까지 특성화되었습니다. 초저전력 애플리케이션의 경우 1-2 mA에서 구동하면 전력 소모를 최소화하면서 충분한 가시성을 제공할 수 있습니다.
• 멀티플렉싱:다중 자릿수 디스플레이의 경우 멀티플렉싱이 표준입니다. 이는 한 번에 한 자릿수의 공통 애노드를 순차적으로 활성화하면서 해당 자릿수에 대한 세그먼트 데이터를 제공하는 것을 포함합니다. 피크 전류 정격(1/10 듀티 사이클에서 90 mA)은 감소된 듀티 사이클을 보상하기 위해 더 높은 펄스 전류를 허용하여 인지된 밝기를 유지합니다. 세그먼트당 평균 전류는 여전히 연속 전류 정격을 준수해야 합니다.
• 마이크로컨트롤러 인터페이스:공통 애노드 디스플레이의 경우 세그먼트 캐소드에 연결된 마이크로컨트롤러 핀은 출력으로 구성해야 합니다. 세그먼트를 켜려면 해당 핀을 LOW로 설정하십시오. 끄려면 HIGH(또는 가능하면 고임피던스)로 설정하십시오. 공통 애노드 핀은 일반적으로 총 자릿수 전류를 소싱할 수 있는 외부 트랜지스터(예: PNP BJT 또는 P-채널 MOSFET)에 의해 구동됩니다.

7.2 열 관리

LED는 효율적이지만 여전히 열을 발생시킵니다. 연속 전류에 대한 0.33 mA/°C 감소 계수는 설계에서 고려되어야 합니다. 디스플레이가 높은 주변 온도 환경(예: 밀폐된 인클로저 내부 또는 다른 열원 근처)에서 작동할 것으로 예상되는 경우 최대 허용 연속 전류를 그에 따라 줄여야 합니다. 최대 정격 전류 또는 그 근처에서 구동하는 경우 적절한 환기 또는 방열을 보장하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTD-5221AJF의 주요 차별화 요소는 재료 기술과 저전류 최적화에 있습니다.

• 기존 GaAsP 또는 GaP LED 대비:AlInGaP 기술은 상당히 높은 발광 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공하여 더 밝은 디스플레이와 온도 및 수명에 걸쳐 더 일관된 색상을 제공합니다.
• 표준 밝기 LED 대비:이 장치는 저전류 성능을 위해 특별히 "테스트 및 선별"되었습니다. 많은 표준 7세그먼트 디스플레이는 20mA에서 특성화되지만, 이 제품은 1mA에서 성능을 보장하여 배터리 중요 애플리케이션에 더 우수합니다.
• 청색/녹색/백색 LED 디스플레이 대비:황오렌지색(605-611 nm)은 우수한 가시성을 제공하며 어두운 조건에서 더 짧은 파장 색상에 비해 눈의 피로가 덜하다고 종종 간주됩니다. 또한 일반적으로 초기 청색 또는 백색 LED보다 더 높은 발광 효율을 가집니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 전류 제한 저항 없이 3.3V 마이크로컨트롤러 핀에서 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있습니까?

A: 아니요. 항상 전류 제한 메커니즘(저항 또는 정전류 드라이버)을 사용해야 합니다. Vcc(3.3V)가 VF(2.05-2.6V)에 가깝더라도 저항이 없으면 과도한 전류가 흐를 수 있어 LED와 마이크로컨트롤러 핀 모두를 손상시킬 수 있습니다.

Q: "피크 발광 파장"과 "주 파장"의 차이는 무엇입니까?

A: 피크 파장(λp=611nm)은 방출된 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장(λd=605nm)은 인간 관찰자에게 LED와 동일한 색상으로 보이는 순수 단색광의 파장입니다. 종종 가깝지만 동일하지는 않습니다.

Q: 매칭 비율이 2:1입니다. 이는 한 세그먼트가 다른 세그먼트보다 두 배 밝을 수 있다는 의미입니까?

A: 예, 사양은 동일한 테스트 조건에서 이 최대 변동을 허용합니다. 대부분의 애플리케이션에서 이 변동은 눈에 띄게 불쾌하지 않습니다. 극도의 균일성이 필요한 경우 제조업체에 더 엄격한 빈닝 옵션을 문의하거나 동일한 생산 로트의 디스플레이를 사용하는 것을 고려하십시오.

Q: 이 디스플레이를 야외 애플리케이션에 사용할 수 있습니까?

A: 작동 온도 범위(-35°C ~ +85°C)는 많은 야외 환경을 지원합니다. 그러나 직사광선과 날씨에 직접 노출되는 경우 PCB에 컨포멀 코팅을 하고 디스플레이 위에 보호 창을 설치하여 플라스틱의 UV 열화 및 수분 침투를 방지해야 합니다. 밝은 회색/흰색 전면의 높은 명암비는 햇빛 아래 가독성에 도움이 됩니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 예시

10.1 사례 연구: 휴대용 멀티미터 디스플레이

휴대용 디지털 멀티미터에서는 전력 효율이 중요합니다. LTD-5221AJF는 멀티플렉싱 구성에서 세그먼트당 1-2 mA로 구동될 수 있습니다. 통합 LED 드라이버 세그먼트가 있는 마이크로컨트롤러는 2-4자릿수를 효율적으로 제어할 수 있습니다. 넓은 시야각은 사용자가 다양한 각도에서 측정값을 읽을 수 있게 하며 높은 명암비는 어두운 실험실 환경과 밝은 환경 모두에서 가독성을 보장합니다. 낮은 순방향 전압은 3V 또는 4.5V 배터리 공급을 사용할 때 배터리 수명을 최대화하는 데 도움이 됩니다.

10.2 사례 연구: 산업용 타이머/카운터

패널 장착형 산업용 타이머의 경우 신뢰성과 가시성이 핵심입니다. LED 디스플레이의 고체 신뢰성은 진공 형광 디스플레이(VFD)와 같은 오래된 기술보다 충격/진동 저항성 및 수명 측면에서 뛰어납니다. AlInGaP 재료의 안정성은 수년간의 연속 작동 동안 디스플레이 색상과 밝기가 크게 변하지 않도록 보장합니다. 공통 애노드 구성은 종종 공통 접지 방식을 가진 산업용 PLC 디지털 출력 모듈과의 인터페이스를 단순화합니다.

11. 기술 원리 소개

LTD-5221AJF는 불투명 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 성장된 Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) 반도체 기술을 기반으로 합니다. 이 재료 시스템은 Al, In, Ga 및 P의 비율을 조정하여 반도체의 밴드갭을 정밀하게 설계할 수 있게 합니다. 더 큰 밴드갭은 더 짧은 파장(더 높은 에너지)의 빛 방출에 해당합니다. 여기서 사용된 구성은 순방향 바이어스 하에서 PN 접합을 가로질러 전자와 정공이 재결합할 때 황오렌지 영역(약 611 nm)에서 광자를 방출하는 밴드갭을 생성합니다.

"불투명 GaAs 기판"은 중요합니다. 초기 적색 LED는 투명 GaP 기판을 사용했지만 AlInGaP 층은 GaAs에 더 잘 격자 정합됩니다. 기판 자체는 생성된 빛의 일부를 흡수하지만, 현대 칩 설계는 고급 장치에서 분산 브래그 반사기(DBR) 또는 투명 기판(예: GaP)에 대한 웨이퍼 본딩과 같은 기술을 사용하여 광 추출 효율을 향상시킵니다. 이 데이터시트가 불투명 기판을 언급한다는 사실은 표준적이고 비용 효율적인 칩 설계를 나타냅니다.

12. 기술 동향 및 맥락

이 특정 데이터시트는 2000년 것이지만, 기본 AlInGaP 기술은 그 효율성과 색상 안정성으로 인해 적색, 주황색 및 황색 LED에 대해 여전히 매우 관련성이 높습니다. 그러나 더 넓은 디스플레이 환경은 진화했습니다.

• 통합 추세:현대 애플리케이션은 종종 텍스트와 그래픽을 표시하는 데 더 큰 유연성을 위해 도트 매트릭스 OLED 또는 LCD 디스플레이를 사용합니다. 그러나 7세그먼트 LED는 단순하고 고밝기, 저비용의 숫자 표시가 필요하고 사용자 정의가 필요하지 않은 곳에서 여전히 무적입니다.
• 효율성 개선:AlInGaP 재료 및 칩 설계(예: 박막 플립칩 설계)에 대한 지속적인 연구는 발광 효율(루멘/와트)을 더 높게 밀어붙여 더 낮은 전류에서 더 밝은 디스플레이 또는 감소된 열 발생을 가능하게 합니다.
• 색상 혼합:전체 색상 애플리케이션의 경우 적색 AlInGaP LED는 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 청색 및 녹색 LED와 결합됩니다. LTD-5221AJF와 같은 황오렌지색 변종은 특정 색상과 높은 효율이 요구되는 단색 애플리케이션에서 틈새 시장을 찾습니다.
• 드라이버 통합:현대적인 추세는 LED 디스플레이와 드라이버 IC를 단일 패키지 또는 모듈로 통합하여 설계를 단순화하고 구성 요소 수를 줄이는 것이지만, 단위 비용이 더 높을 수 있습니다.

요약하면, LTD-5221AJF는 특정하고 지속적인 애플리케이션 요구 사항인 신뢰할 수 있고 밝으며 저전력 숫자 디스플레이를 위한 성숙하고 최적화된 솔루션을 나타냅니다.