LTD-5223AJF LED 디스플레이 데이터시트 - 0.56인치 디지트 높이 - AlInGaP 황오렌지색 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-5223AJF는 낮은 전력 소비로 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 전자 장치에서 시각적인 숫자 출력을 제공하는 것입니다. 핵심 기술은 독특한 황오렌지색 발광을 생성하기 위해 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 활용합니다. 이 재료 시스템은 높은 효율과 우수한 가시성으로 알려져 있습니다. 디스플레이는 밝은 회색 전면과 흰색 세그먼트 색상을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 최적의 가독성을 위한 높은 대비를 제공합니다.

이 장치는 우측 소수점 구성의 공통 캐소드 타입으로 분류됩니다. 고체 상태의 신뢰성을 위해 설계되어 긴 작동 수명과 일관된 성능을 보장합니다. 목표 시장은 산업용 제어판, 시험 및 측정 장비, 소비자 가전, 그리고 소형, 신뢰성 높고 에너지 효율적인 숫자 디스플레이가 필요한 임베디드 시스템을 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광학적 특성

광학적 성능은 디스플레이의 기능성에 핵심적입니다. 주변 온도(TA) 25°C에서 측정된 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 평균 발광 강도(I_V):세그먼트당 순방향 전류(I_F) 1mA로 구동 시 최소 320 µcd에서 대표값 700 µcd까지 범위를 가집니다. 이 높은 밝기 수준은 우수한 가시성을 보장합니다.
• 피크 발광 파장(λ_p):대표적으로 611 나노미터(nm)입니다. 이는 가시 스펙트럼의 황오렌지 영역에서 최고의 스펙트럼 파워 출력의 특정 지점을 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):약 17 nm입니다. 이 파라미터는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다; 더 좁은 폭은 더 포화되고 순수한 색상을 의미합니다.
• 주 파장(λ_d):대표적으로 605 nm입니다. 이는 인간의 눈이 인지하는 색상의 단일 파장으로, 인지되는 황오렌지 색조와 밀접하게 일치합니다.
• 발광 강도 매칭 비율(I_V-m):최대 2:1입니다. 이는 동일한 조건(I_F=1mA)에서 구동될 때 동일한 숫자의 다른 세그먼트 간 허용 가능한 밝기 변동을 지정하여 균일한 외관을 보장합니다.

모든 발광 강도 측정은 CIE 명시도 눈 반응 곡선에 근사하도록 보정된 센서와 필터 조합을 사용하여 수행되어, 인간 시각과의 데이터 관련성을 보장합니다.

2.2 전기적 특성

전기적 파라미터는 장치의 작동 조건과 한계를 정의합니다:

• 세그먼트당 순방향 전압(V_F):대표적으로 2.6V, I_F=20mA에서 최대 2.6V입니다. 이는 점등된 세그먼트 양단의 전압 강하입니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V가 인가될 때 최대 100 µA입니다. 이는 LED가 역바이어스될 때의 누설 전류 수준을 나타냅니다.

2.3 절대 최대 정격

이는 영구적인 손상을 방지하기 위해 어떤 상황에서도 초과해서는 안 되는 스트레스 한계입니다:

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA (1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭).
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25 mA. 이 정격은 25°C에서 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 납땜 온도:260°C에서 3초, 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm) 지점에서 측정.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 측정된 광 출력을 기반으로 한 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다. 이 발췌문에서 특정 빈 코드 세부사항은 제공되지 않지만, 이러한 디스플레이에 대한 일반적인 분류는 표준 테스트 전류(예: 1mA 또는 20mA)에서 측정된 발광 강도를 기반으로 유닛을 그룹화하는 것을 포함합니다. 이는 설계자가 균일한 제품 외관을 위해 일관된 밝기 수준의 디스플레이를 받도록 보장합니다. 구매자는 설계에서 전기적 호환성을 보장하기 위해 강도 및 잠재적으로 순방향 전압(V_f)과 관련된 상세한 코드 정의를 위해 제조사의 전체 빈닝 사양을 참조해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "대표적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 언급합니다. 이러한 그래픽 표현은 단일 지점 사양을 넘어 장치 동작을 이해하는 데 중요합니다. 제공된 텍스트에 특정 곡선이 표시되지는 않았지만, 일반적으로 다음을 포함합니다:

• I-V (전류-전압) 곡선:순방향 전류(I_F)와 순방향 전압(V_F)의 관계를 보여줍니다. 이는 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류:광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 설명하여 밝기와 전력 소비 사이의 균형을 최적화하는 데 도움을 줍니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 밝기가 어떻게 감소하는지 보여주며, 이는 고온 환경에서 작동하는 애플리케이션에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 피크(λ_p)와 방출된 빛 스펙트럼의 모양을 보여줍니다.

설계자는 비표준 조건에서의 성능을 예측하고 지정된 온도 범위 전반에 걸쳐 신뢰할 수 있는 작동을 보장하기 위해 이러한 곡선을 참조해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

이 장치는 0.56인치(14.22 mm)의 디지트 높이를 가집니다. 패키지 치수 도면(참조되었으나 표시되지 않음)은 전체 길이, 너비, 높이, 세그먼트 치수 및 리드(핀) 간격을 포함한 상세한 기계적 윤곽을 제공합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 공차 ±0.25mm로 밀리미터 단위로 지정됩니다. 이 정보는 PCB 풋프린트 설계 및 최종 제품 외장 내 적절한 장착을 보장하는 데 매우 중요합니다.

5.2 핀 연결 및 극성 식별

LTD-5223AJF는 18핀을 가진 2자리 공통 캐소드 디스플레이입니다. 핀아웃은 다음과 같습니다:

• 공통 캐소드(CC):핀 13과 14는 각각 디지트 2와 디지트 1의 공통 캐소드 단자입니다. 공통 캐소드 구성에서 주어진 숫자의 모든 LED 세그먼트 캐소드는 내부적으로 이 단일 핀에 연결됩니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 애노드 핀을 하이(전류 제한 저항을 통한 양전압)로 구동하면서 해당 숫자의 공통 캐소드를 로우(접지)로 당겨야 합니다.
• 세그먼트 애노드:핀 1-12 및 15-18은 두 숫자의 개별 세그먼트(A-G 및 DP)에 대한 애노드 연결입니다. 매핑은 핀 연결 테이블(예: 핀 1: 디지트 1의 애노드 E)에 명확히 정의되어 있습니다.
• 우측 소수점:소수점 애노드는 각 숫자에 대해 지정되어 있습니다(핀 4 및 9). 이는 숫자의 오른쪽에 위치함을 확인시켜 줍니다.

내부 회로도(참조)는 이 공통 캐소드 아키텍처와 각 숫자 내 세그먼트의 상호 연결을 시각적으로 확인시켜 줍니다.

6. 납땜 및 조립 지침

절대 최대 정격은 중요한 납땜 파라미터를 지정합니다: 리드는 장착 평면(패키지 본체가 PCB와 만나는 곳) 아래 1/16인치(1.6mm) 지점에서 측정 시 최대 3초 동안 260°C의 온도에 견딜 수 있습니다. 이는 표준 리플로우 납땜 프로파일 제약 조건입니다. 신뢰성을 보장하려면:

• 리플로우 납땜 공정 중 이 시간-온도 프로파일을 엄격히 준수하십시오.
• 패키지 본체에 직접 핸드 납땜을 피하고 리드에만 열을 가하십시오.
• 납땜 후 장치를 자연적으로 냉각시키십시오; 열 충격을 피하십시오.
• 취급 및 조립 중 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 따르십시오.
• 사용 전 지정된 온도 범위(-35°C ~ +85°C) 내의 건조한 환경에 장치를 보관하십시오.

7. 애플리케이션 권장사항

7.1 대표적인 애플리케이션 회로

LTD-5223AJF와 같은 공통 캐소드 디스플레이에는 두 가지 주요 구동 방법이 사용됩니다:

1. 정적 구동:각 세그먼트 애노드에는 전용 전류 제한 저항과 드라이버 핀이 있습니다. 공통 캐소드는 영구적으로 접지에 연결됩니다. 이 방법은 간단하지만 많은 I/O 핀(숫자당 7세그먼트 + DP)이 필요합니다.
2. 멀티플렉싱(동적) 구동:이는 다중 숫자 디스플레이에 가장 일반적인 방법입니다. 숫자 전체에서 동일한 세그먼트 위치에 대한 모든 세그먼트 애노드가 함께 연결됩니다. 각 숫자의 공통 캐소드는 트랜지스터 또는 드라이버 IC에 의해 독립적으로 제어됩니다. 마이크로컨트롤러는 공통 애노드 라인에 해당 숫자의 세그먼트 데이터를 표시하면서 한 번에 하나의 숫자 캐소드를 켜는 것을 빠르게 순환합니다. 이는 필요한 I/O 핀을 크게 줄이고 매우 효율적입니다. AlInGaP LED의 높은 밝기와 우수한 응답 시간은 멀티플렉싱에 매우 적합하게 만듭니다.

7.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 각 세그먼트 애노드(또는 멀티플렉싱의 공통 애노드 라인)에 직렬 저항을 사용하여 순방향 전류를 원하는 밝기와 전력 예산에 따라 일반적으로 1mA에서 20mA 사이의 안전한 값으로 제한하십시오. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F.
• 저전류 작동:데이터시트는 세그먼트당 1mA와 같은 낮은 전류에서도 우수한 성능을 강조합니다. 이는 배터리 구동 또는 에너지 민감한 애플리케이션의 주요 장점입니다.
• 시야각:넓은 시야각은 다양한 위치에서의 가독성을 보장하며, 이는 패널 장착 장비에 중요합니다.
• 열 관리:전력 소산은 낮지만, 작동 주변 온도가 85°C를 초과하지 않도록 하십시오. 밀폐된 공간이나 고온 환경에서는 환기를 고려하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTD-5223AJF의 주요 차별화 요소는 재료 기술과 저전류 최적화입니다:

• AlInGaP 대 기존 재료:오래된 GaAsP 또는 GaP LED 기술과 비교하여, AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 큰 밝기 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 제공합니다. 또한 온도와 수명에 걸쳐 우수한 색상 포화도와 안정성을 제공합니다.
• 저전류 설계:많은 디스플레이는 더 높은 전류(예: 20mA)에서 특성화됩니다. LTD-5223AJF는 1mA에서 우수한 특성을 위해 명시적으로 테스트 및 선별되어, 모든 밀리암페어가 중요한 초저전력 설계에서 두드러진 선택이 됩니다.
• 균일성:"연속 균일 세그먼트" 및 엄격한 발광 강도 매칭 비율(2:1)과 같은 기능은 모든 숫자와 세그먼트에 걸쳐 전문적이고 일관된 외관을 보장하며, 이는 저가형 디스플레이에서는 항상 보장되지 않습니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 세그먼트가 점등되는 것을 보기 위해 필요한 최소 전류는 얼마입니까?

A: 장치는 1mA까지 테스트되지만, 세그먼트는 더 낮은 전류에서도 보일 수 있지만 밝기는 매우 어두울 것입니다. 신뢰할 수 있는 작동을 위해 지정된 최소 1mA로 설계하십시오.

Q: 3.3V 또는 5V 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있습니까?

A: 예, 하지만 항상 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 대표적인 V_F가 2.6V일 때, 5V 공급 전압의 경우 20mA 구동을 위해 약 (5V - 2.6V) / 0.020A = 120Ω의 저항 값이 필요합니다. 3.3V 로직의 경우 여유 전압이 더 작습니다: (3.3V - 2.6V) / 0.020A = 35Ω. 항상 실제 순방향 전류를 확인하십시오.

Q: "공통 캐소드"가 내 회로 설계에 무엇을 의미합니까?

A> 이는 숫자를 켜기 위해 접지로 전류를 싱크한다는 의미입니다. 실제로는 공통 캐소드 핀을 마이크로컨트롤러 I/O 핀(출력 로우로 설정) 또는 이미터가 접지된 NPN 트랜지스터의 컬렉터에 연결합니다. 마이크로컨트롤러는 그런 다음 트랜지스터를 켜서 숫자를 활성화합니다.

Q: 멀티플렉싱할 때 균일한 밝기를 어떻게 달성합니까?

A> 멀티플렉싱 구동에서 세그먼트당 순간 전류는 각 숫자가 시간의 일부(듀티 사이클) 동안만 켜지기 때문에 원하는 평균 전류보다 높습니다. 예를 들어, 동일한 듀티 사이클로 2자리 멀티플렉스에서 세그먼트당 평균 5mA를 달성하려면 해당 숫자가 활성화될 때 각 세그먼트를 약 10mA로 구동합니다. 피크 전류는 여전히 절대 최대 정격인 연속 25mA/펄스 90mA 내에 머물러야 합니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 저전력 휴대용 멀티미터 디스플레이 설계

한 설계자가 단일 9V 배터리로 장시간 작동해야 하는 핸드헬드 디지털 멀티미터를 만들고 있습니다. 다양한 조명 조건에서의 가독성이 중요합니다. LTD-5223AJF는 이상적인 후보입니다.

구현:설계자는 통합 LCD/세그먼트 드라이버가 있는 마이크로컨트롤러 또는 전용 멀티플렉싱 드라이버 IC를 사용합니다. 전력을 절약하기 위해 세그먼트당 평균 전류 2mA로 구동하기로 선택합니다. 2자리 멀티플렉스의 경우 활성 시간 슬롯 동안의 피크 전류는 세그먼트당 4mA로 설정되며, 이는 장치의 능력 범위 내에 잘 들어갑니다. 저전류에서의 높은 발광 강도(1mA에서 320-700 µcd)는 디스플레이가 선명하게 보이도록 보장합니다. AlInGaP 황오렌지색은 밝은 회색 전면에 대한 높은 대비와 어둡고 밝은 주변광 모두에서의 효과성 때문에 선택되었습니다. 넓은 시야각은 사용자가 선명도를 잃지 않고 다른 각도에서 측정값을 읽을 수 있게 합니다. 낮은 순방향 전압은 구동 회로에서의 전력 손실을 최소화하여 배터리 수명을 더욱 연장시킵니다.

11. 기술 원리 소개

핵심 작동 원리는 반도체 P-N 접합에서의 전계발광을 기반으로 합니다. LTD-5223AJF는 활성 반도체 재료로 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)를 사용합니다. 접합 양단에 재료의 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, N형 영역의 전자가 P형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출된 빛의 파장(색상)에 해당합니다—이 경우 황오렌지색(~605-611 nm). 칩은 불투명한 GaAs 기판에 장착되어 세그먼트를 통해 위쪽으로 빛 출력을 향상시키고 효율과 대비를 개선합니다. 일곱 개의 개별 세그먼트(A-G)와 소수점(DP)은 별도의 LED 칩 또는 칩 영역으로 형성되며, 전기적으로는 분리되었지만 물리적으로는 숫자 패턴을 형성하도록 배열됩니다. 공통 캐소드 구성은 내부적으로 단일 숫자 내 모든 세그먼트의 캐소드를 연결하여 외부 구동 회로를 단순화합니다.

12. 기술 동향 및 배경

7세그먼트 LED 디스플레이는 숫자 표시를 위한 강력하고 비용 효율적인 솔루션으로 남아 있지만, 광전자 분야 전반은 진화하고 있습니다. AlInGaP의 사용은 GaAsP와 같은 오래된 III-V 반도체 재료에 비해 발전을 나타내며, 더 높은 효율과 더 나은 색상 순도를 제공합니다. 더 복잡한 정보를 위한 디스플레이 기술의 현재 동향은 유사한 크기의 패키지에서 완전한 영숫자 및 그래픽 기능을 제공하는 도트 매트릭스 OLED 또는 LCD로의 전환을 포함합니다. 그러나 극도의 신뢰성, 넓은 온도 범위 작동, 높은 밝기 및 단순성이 필요한 전용 숫자 애플리케이션의 경우, LTD-5223AJF와 같은 LED 7세그먼트 디스플레이는 계속해서 선호되는 선택입니다. 미래 발전은 더 높은 효율 재료(다른 색상을 위한 개선된 InGaN 또는 마이크로 LED 기술과 같은)에 초점을 맞추어 배터리 중요 애플리케이션의 전력 소비를 더욱 줄이고, 시스템 설계를 단순화하기 위해 드라이버 전자 장치를 디스플레이 패키지에 직접 통합하는 데 집중할 수 있습니다.