LTS-3401TBE 0.8인치 블루 LED 7세그먼트 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 20.32mm - 순방향 전압 3.8V - 소비전력 70mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-3401TBE는 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고체 상태의 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 이 장치의 주요 기능은 개별적으로 어드레싱 가능한 LED 세그먼트를 사용하여 숫자(0-9)와 일부 문자를 시각적으로 표현하는 것입니다. 이 디스플레이는 사파이어 기판 위에 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 에피택시 기반의 블루 LED 칩을 사용합니다. 디스플레이는 밝은 회색 전면과 흰색 세그먼트 색상을 특징으로 하여 높은 대비로 우수한 가독성을 제공합니다. 이는 공통 애노드 타입 디스플레이로 분류되며, 모든 세그먼트의 애노드가 내부적으로 공통 핀에 연결되어 있어 전류 싱크 구동기 구성이 필요함을 의미합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 디스플레이는 저전력 동작을 위해 설계되어 배터리 구동 또는 에너지 효율을 중시하는 장치에 적합합니다. 주요 장점으로는 세그먼트당 1mA와 같은 낮은 전류에서도 효과적으로 구동될 수 있는 낮은 전류 요구 사항과 균일한 외관을 위한 세그먼트 간 우수한 발광 강도 일치도를 포함합니다. 높은 밝기와 넓은 시야각은 다양한 각도에서의 가시성을 보장합니다. 고체 상태 구조는 다른 디스플레이 기술에 비해 높은 신뢰성과 긴 작동 수명을 제공합니다. 주요 목표 시장에는 휴대용 계측기, 소비자 가전, 산업용 제어판, 테스트 장비, 그리고 소형이고 신뢰할 수 있는 숫자 디스플레이가 필요한 모든 장치가 포함됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 광도 및 광학 특성

광학 성능은 디스플레이 기능의 핵심입니다. 세그먼트당 10mA 순방향 전류(I_F)의 표준 테스트 조건에서 평균 발광 강도(I_V)는 최소 6.4 밀리칸델라(mcd)에서 전형적인 값인 10 mcd까지의 범위를 가집니다. 이 강도는 CIE 명시야 눈 반응 곡선에 맞춰 필터링된 센서를 사용하여 측정되며, 이 값이 인간의 지각과 상관관계가 있음을 보장합니다. 주 파장(λ_d)은 470 나노미터(nm)로 지정되어 가시 스펙트럼의 파란색 영역에 방출을 위치시킵니다. 최대 방출 파장(λ_p)은 전형적으로 468 nm이며, 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 25 nm로 상대적으로 순수한 파란색을 나타냅니다. 세그먼트 간 발광 강도 일치 비율은 최대 2:1로, 숫자 전체에 걸쳐 허용 가능한 균일성을 보장합니다.

2.2 전기적 파라미터

전기적 특성은 구동 요구사항과 한계를 정의합니다. 세그먼트당 절대 최대 연속 순방향 전류는 25°C에서 20 mA이며, 주변 온도가 증가함에 따라 선형적으로 0.25 mA/°C씩 감소합니다. 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭의 펄스 동작을 위한 피크 순방향 전류는 100 mA에 도달할 수 있습니다. 세그먼트당 순방향 전압(V_F)은 I_F=20mA에서 측정 시 최대값이 3.8볼트이며, 전형적인 값은 3.3볼트입니다. 이 파라미터는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 세그먼트당 최대 소비 전력은 70 mW입니다. 역전류(I_R)는 역전압(V_R) 5V에서 최대 100 µA로 제한되지만, 이 장치는 연속 역바이어스 동작을 위한 것이 아닙니다.

2.3 열적 및 환경 등급

이 장치는 작동 온도 범위 -35°C ~ +85°C로 등급이 매겨졌으며, 보관 온도 범위도 동일합니다. 이 넓은 범위는 다양한 환경 조건에 적합하게 만듭니다. 중요한 취급 사양은 솔더링 온도 한계입니다: 이 장치는 장착 평면 아래 1.6mm(1/16인치)에서 측정 시 최대 260°C를 최대 3초 동안 견딜 수 있으며, 이는 리플로우 솔더링 공정을 사용한 PCB 조립에 필수적인 정보입니다.

3. 기계적 및 패키징 정보

3.1 치수 및 공차

디스플레이의 숫자 높이는 0.8인치(20.32 mm)입니다. 모든 패키지 치수는 밀리미터 단위로 제공됩니다. 별도로 명시되지 않는 한 일반 공차는 ±0.25 mm입니다. 주요 기계적 참고사항으로는 핀 끝 이동 공차 ±0.4 mm, 세그먼트 표면의 이물질 및 잉크 오염 제한, 반사판 굽힘 제한(길이의 ≤1%)이 포함됩니다. 핀을 위한 권장 PCB 구멍 직경은 적절한 맞춤을 보장하기 위해 1.0 mm입니다.

3.2 핀아웃 및 연결 다이어그램

이 장치는 듀얼 인라인 패키지(DIP) 구성으로 18개의 핀을 가지고 있습니다. 내부 회로도는 공통 애노드 아키텍처를 확인시켜 줍니다. 핀 연결은 다음과 같습니다: 핀 4, 6, 12, 17은 공통 애노드 연결입니다. 세그먼트 캐소드는 다른 핀들에 분배되어 있습니다: A (핀 2), B (핀 15), C (핀 13), D (핀 11), E (핀 5), F (핀 3), G (핀 14). 추가로, 왼쪽 소수점(L.D.P, 핀 7)과 오른쪽 소수점(R.D.P, 핀 10)을 위한 캐소드가 있습니다. 핀 1, 8, 9, 16, 18은 연결 없음(NO PIN)으로 표시되어 있습니다. 이 핀아웃은 PCB 레이아웃과 구동 회로 설계에 필수적입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 LED 구성 요소에 표준적인 전형적인 전기적 및 광학 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프가 제공된 텍스트에 상세히 설명되어 있지는 않지만, 이러한 곡선에는 일반적으로 순방향 전류(I_F)와 순방향 전압(V_F) 사이의 관계가 포함되며, 이는 비선형적이고 구동기 설계에 중요합니다. 또 다른 일반적인 곡선은 발광 강도 대 순방향 전류를 보여주며, 밝기가 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 세 번째 전형적인 곡선은 접합 온도에 대한 주 파장 또는 순방향 전압의 변화를 설명합니다. 이러한 곡선을 분석함으로써 설계자는 성능을 최적화하고 효율성을 이해하며, 온도 변화 또는 디밍 방식과 같은 다양한 작동 조건에서의 동작을 예측할 수 있습니다.

5. 솔더링 및 조립 가이드라인

5.1 리플로우 솔더링 파라미터

절대 최대 등급에서 언급된 바와 같이, 이 장치는 최대 3초 동안 최대 솔더링 온도 260°C를 견딜 수 있습니다. 이는 일반적인 무연 리플로우 솔더링 프로파일과 일치합니다. 설계자는 PCB 조립 중 사용되는 열 프로파일이 이 한계를 초과하지 않도록 하여 내부 LED 칩, 와이어 본드 또는 플라스틱 패키지에 손상을 방지해야 합니다.

5.2 정전기 방전(ESD) 주의사항

LED는 정전기 방전에 민감합니다. 취급 및 조립 중 ESD 손상을 방지하기 위해 다음 조치를 강력히 권장합니다: 작업자는 도전성 손목 스트랩 또는 방전 장갑을 사용해야 합니다. 모든 장비, 작업대 및 보관대는 적절하게 접지되어야 합니다. 취급 또는 보관 중 마찰로 인해 플라스틱 패키지 표면에 축적될 수 있는 정전기를 중화시키기 위해 이온화기(이온 블로어)를 사용해야 합니다. 이러한 예방 조치는 제조에서 높은 수율과 신뢰성을 유지하는 데 매우 중요합니다.

5.3 보관 조건

이 장치는 지정된 온도 범위인 -35°C ~ +85°C 내에서 보관해야 합니다. 습기 흡수에 민감한 경우, 건조제가 들어 있는 습기 차단 백에 부품을 보관하는 것이 좋지만, 이 특정 요구사항은 제공된 데이터시트에 명시되어 있지 않습니다. 핀이나 디스플레이 전면에 기계적 스트레스를 피하기 위한 적절한 취급도 중요합니다.

6. 응용 제안

6.1 대표적인 응용 시나리오

LTS-3401TBE는 소형, 저전력 숫자 디스플레이가 필요한 모든 응용 분야에 이상적입니다. 일반적인 용도로는 디지털 멀티미터, 주파수 카운터, 시계 디스플레이, 체중계, 의료 모니터링 장비, 자동차 계기판 표시(비중요 정보용), 산업 공정 지시기가 있습니다. 파란색은 가시성이 좋으며, 전통적인 빨간색 또는 녹색 디스플레이와의 미적 또는 기능적 차별화를 위해 선택될 수 있습니다.

6.2 설계 고려사항 및 회로

구동 회로를 설계할 때 공통 애노드 구성이 고려되어야 합니다. 이는 일반적으로 공통 애노드 핀들을 공통 라인을 위한 가능한 전류 제한 저항을 통해 양의 공급 전압(V_CC)에 연결하는 것을 포함합니다. 각 세그먼트 캐소드는 필요한 세그먼트 전류를 싱크할 수 있는 구동기 IC에 연결됩니다. 각 세그먼트의 전류는 원하는 밝기와 최대 등급에 기반하여 제한되어야 합니다. 전형적인 순방향 전압 3.3V-3.8V를 사용하여 전류 제한 저항 값은 R = (V_CC- V_F) / I_F로 계산될 수 있습니다. 여러 자릿수를 멀티플렉싱할 때는 평균 밝기를 유지하면서 펄스 전류 등급 내에 머물도록 피크 전류를 관리해야 합니다. 설계자는 또한 선택되지 않은 세그먼트의 의도하지 않은 발광을 정의하는 최대 2.5%의 크로스토크 사양도 고려해야 합니다.

7. 기술 비교 및 차별화

오래된 백열등 또는 진공 형광 디스플레이(VFD)와 비교하여, 이 LED 디스플레이는 고체 상태 특성으로 인해 상당히 낮은 전력 소비, 더 긴 수명 및 더 높은 신뢰성을 제공합니다. LED 디스플레이 세그먼트 내에서, 주요 차별화 요소는 많은 표준 디스플레이보다 낮은 특정 저전류 최적화(세그먼트당 1mA까지)와 발광 강도 분류로 더 나은 밝기 일관성을 제공한다는 점입니다. InGaN 기술로 달성된 파란색은 오래된 빨간색 GaAsP LED에 비해 일반적으로 더 높은 효율과 다른 미적 옵션을 제공합니다. 왼쪽 및 오른쪽 소수점을 모두 포함하는 것은 다양한 숫자 형식 요구에 유연성을 더합니다.

8. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q: 공통 애노드와 공통 캐소드의 차이점은 무엇인가요?

A: 공통 애노드 디스플레이에서는 모든 LED 세그먼트의 애노드가 공통 핀(들)에 함께 연결되어 있으며, 이는 양의 공급 전압에 연결됩니다. 세그먼트는 각각의 캐소드 핀에 LOW(접지) 신호를 적용하여 켜집니다. 공통 캐소드 디스플레이에서는 캐소드가 공통이며 접지에 연결되고, 세그먼트는 애노드에 HIGH 신호를 적용하여 켜집니다. LTS-3401TBE는 공통 애노드 타입입니다.

Q: 5V 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 네, 하지만 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 순방향 전압이 약 3.3-3.8V이므로, 남은 전압(예: 5V - 3.5V = 1.5V)을 떨어뜨리고 전류를 원하는 값(예: 10mA는 150Ω 저항 필요)으로 제한하기 위한 저항이 필요합니다. 마이크로컨트롤러의 구동 핀은 필요한 세그먼트 전류를 싱크할 수 있어야 합니다.

Q: "발광 강도 분류"는 무엇을 의미하나요?

A: 이는 디스플레이가 측정된 발광 출력을 기반으로 테스트되고 빈(그룹)으로 분류된다는 의미입니다. 이는 동일 모델의 다른 유닛 간에 더 일관된 밝기를 보장하여, 단일 제품에 여러 디스플레이가 사용되는 경우 더 균일한 외관을 만듭니다.

Q: 네 개의 공통 애노드 핀을 어떻게 연결하나요?

A: 모든 공통 애노드 핀(4, 6, 12, 17)은 동일한 양의 전압 공급 라인에 함께 연결되어야 하며, 일반적으로 단일 숫자의 모든 세그먼트를 동시에 구동하는 경우 단일 전류 제한 저항을 통해 연결됩니다. 이렇게 하면 모든 세그먼트가 동일한 기준 전압을 갖게 됩니다.

9. 실용적인 설계 및 사용 예시

간단한 디지털 전압계 디스플레이를 설계하는 것을 고려해 보십시오. 마이크로컨트롤러의 아날로그-디지털 변환기가 전압을 읽고 처리하며, 3자리 값(예: 5.12V)을 표시해야 합니다. 세 개의 LTS-3401TBE 디스플레이가 사용될 것입니다. 세 자릿수의 모든 공통 애노드 핀은 멀티플렉싱 제어를 위해 디지털 출력으로 구성된 세 개의 별도 마이크로컨트롤러 I/O 핀에 연결됩니다. 세 자릿수에 걸친 모든 해당 세그먼트 캐소드(모든 'A' 세그먼트, 모든 'B' 세그먼트 등)는 함께 연결된 후 적절한 전류 제한 저항을 통해 여덟 개의 마이크로컨트롤러 I/O 핀(일곱 세그먼트 + 하나의 소수점)에 연결되며, 전류 싱크를 처리하기 위해 트랜지스터 어레이 또는 전용 디스플레이 구동기 IC를 사용할 가능성이 높습니다. 마이크로컨트롤러는 각 자릿수를 통해 빠르게 순환(멀티플렉싱)하며, 한 번에 하나의 공통 애노드를 켜고 해당 특정 자릿수에 대한 캐소드 패턴을 설정합니다. 시각의 잔상 효과로 인해 모든 자릿수가 계속 켜져 있는 것처럼 보입니다. 중간 자릿수의 오른쪽 소수점은 소수점 자리를 표시하기 위해 켜집니다. 낮은 전류 능력은 이 멀티플렉싱 방식이 과도한 전력 소비 없이 효율적으로 작동하도록 합니다.

10. 동작 원리 소개

7세그먼트 LED 디스플레이는 8자 모양으로 배열된 발광 다이오드의 조립체입니다. 일곱 개의 세그먼트(A부터 G까지 레이블링) 각각은 개별 LED입니다. 이러한 세그먼트의 다른 조합을 선택적으로 전원 공급함으로써 숫자 0-9와 일부 문자에 대한 패턴을 형성할 수 있습니다. LTS-3401TBE에서 이러한 LED는 사파이어 기판 위에 증착된 InGaN 반도체 재료로 제작됩니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. InGaN 층의 특정 구성이 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정하며, 이 경우 파란색입니다. 공통 애노드 설계는 전원 공급이 제어 논리 접지에 대해 양의 전압인 많은 응용 분야에서 구동 회로를 단순화합니다.

11. 기술 트렌드 및 배경

7세그먼트 LED 디스플레이는 성숙하고 신뢰할 수 있는 디스플레이 기술을 나타냅니다. 도트 매트릭스 및 그래픽 OLED/LCD 디스플레이는 임의의 문자와 그래픽을 표시하는 데 더 많은 유연성을 제공하지만, 7세그먼트 디스플레이는 단순성, 낮은 비용, 높은 밝기, 다양한 조명 조건(직사광선 포함)에서의 우수한 가독성, 정적 또는 낮은 멀티플렉싱 시나리오에서의 극도로 낮은 전력 소비로 인해 여전히 매우 관련성이 높습니다. 이 세그먼트의 트렌드는 더 높은 효율의 LED(와트당 더 많은 루멘)를 통해 더 낮은 구동 전류 또는 더 높은 밝기를 가능하게 하는 방향과 자동화 조립을 위한 표면 실장 장치(SMD) 패키지 방향으로 나아가고 있지만, 이와 같은 스루홀 DIP 패키지는 프로토타이핑, 수리 및 특정 산업 응용 분야에서 여전히 널리 사용됩니다. 이 장치에서 볼 수 있는 무연 및 RoHS 준수 패키징으로의 이동은 이제 표준 산업 요구사항입니다.