LTC-5689TBZ 블루 7세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 0.56인치 디지트 높이 - 3.6V 순방향 전압 - InGaN 블루 칩 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-5689TBZ는 고성능 3자리 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 이 모듈은 선명하고 밝은 숫자 표시와 우수한 가시성이 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 이 디스플레이의 핵심 구성 요소는 사파이어 기판 위에 에피택셜 성장된 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 블루 LED 칩으로, 안정적이고 효율적인 발광을 제공합니다. 주요 통합 기능은 각 세그먼트마다 제너 다이오드를 내장하여 역방향 전압 서지를 방지하는 보호 기능을 제공하며, 이는 전기적 노이즈 환경에서 디스플레이의 장기 신뢰성을 향상시키는 중요한 요소입니다.

이 디스플레이는 검은색 전면에 흰색 세그먼트를 갖추고 있어 다양한 조명 조건에서 가독성을 크게 향상시키는 높은 대비의 외관을 자랑합니다. 공통 애노드 타입 디스플레이로 분류되며, 이는 마이크로컨트롤러 기반 시스템에서 흔히 사용되는 멀티플렉스 구동 회로의 표준 구성입니다. 본 장치는 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수하여 무연 재료로 제조되었음을 보장합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

LTC-5689TBZ의 주요 장점은 광전자 설계와 견고한 구조에서 비롯됩니다. InGaN 기술을 사용함으로써 높은 밝기와 일반적으로 470-475 nm 범위의 주 파장을 가진 일관된 블루 색상을 구현합니다. 연속적이고 균일한 세그먼트는 전문적이고 매끄러운 문자 표시를 보장하며, 이는 소비자 가전, 산업용 제어 패널, 계측기 및 테스트 장비의 사용자 인터페이스에 매우 중요합니다.

낮은 전력 요구 사항은 배터리 구동 또는 에너지 효율을 중시하는 장치에 적합하게 만듭니다. 넓은 시야각은 측면에서 볼 때도 디스플레이가 선명하게 보이도록 하여 패널 장착 애플리케이션에서의 활용도를 확대합니다. LED의 고체 상태 신뢰성에 추가된 제너 다이오드 보호 기능이 결합되어, 이 디스플레이는 장기간 작동 수명과 안정성을 요구하는 애플리케이션에 내구성 있는 선택지가 됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격을 이해하는 것은 회로 설계 및 작동 중 장치 고장을 방지하는 데 필수적입니다. 이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 연속 작동 시 단일 점등 세그먼트가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:100 mA. 이 전류는 1/10 듀티 사이클과 0.1 ms 펄스 폭을 가진 펄스 조건에서만 허용됩니다. 정상 작동 조건 계산에는 사용해서는 안 됩니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 20 mA. 이는 표준 작동을 위한 권장 최대 전류입니다. 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 증가함에 따라 0.21 mA/°C의 선형 디레이팅 계수가 적용됩니다. 예를 들어, 50°C에서는 최대 연속 전류가 약 20 mA - (0.21 mA/°C * 25°C) = 14.75 mA가 됩니다.
• 작동 및 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 본 장치는 산업용 온도 범위로 등급이 매겨져 있습니다.
• 솔더링 조건:본 장치는 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6 mm)에서 솔더 온도가 260°C인 상태로 최대 3초 동안 웨이브 솔더링 또는 리플로우 공정을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (Ta=25°C)

이 파라미터들은 특정 테스트 조건에서 측정되며, 장치의 일반적인 성능을 나타냅니다.

• 평균 발광 강도 (Iv):순방향 전류(IF) 10 mA에서 5400 - 9000 µcd(마이크로칸델라). 이 넓은 범위는 장치가 강도에 따라 빈 또는 카테고리화되었음을 나타냅니다. 설계자는 여러 유닛이나 디스플레이에서 일관된 밝기를 목표로 할 때 이 변동성을 고려해야 합니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (VF):IF=20 mA에서 3.3V(최소), 3.6V(일반). 이 파라미터는 전류 제한 저항 값을 설계하는 데 매우 중요합니다. 표준 5V 공급 전압을 사용할 경우, 저항 값은 R = (Vcc - VF) / IF = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 옴이 됩니다. 신뢰성과 VF 변동을 고려하여 약간 더 높은 값(예: 75-100 옴)이 종종 사용됩니다.
• 피크 발광 파장 (λp):468 nm(일반). 이는 발광 강도가 가장 높은 파장입니다.
• 주 파장 (λd):470 - 475 nm(일반). 이는 인간의 눈이 인지하는 파장으로 LED의 색상을 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):25 nm(일반). 이는 스펙트럼 순도를 나타내며, 값이 작을수록 더 단색광에 가깝습니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V에서 100 µA(최대).중요 참고사항:이 테스트 조건은 품질 보증(IR 테스트) 전용입니다. 본 장치는 역방향 바이어스 하에서 연속 작동하도록 설계되지 않았습니다. 통합된 제너 다이오드는 순간적인 보호를 위한 것이지, 정상 상태 역방향 전압 작동을 위한 것이 아닙니다.
• 발광 강도 매칭 비율:2:1(최대). 이는 단일 숫자 내 또는 유사한 점등 영역 간 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이의 최대 허용 비율을 지정하여 시각적 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 및 분류 시스템

데이터시트는 본 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 명시합니다. 이는 측정된 성능 파라미터에 따라 제품을 그룹화하는 LED 제조업계의 일반적인 관행입니다.

• 발광 강도 빈닝:5400-9000 µcd의 Iv 범위는 여러 강도 빈이 있음을 시사합니다. 일관된 밝기가 필요한 애플리케이션(예: 다중 숫자 디스플레이 또는 여러 유닛이 있는 패널)의 경우, 더 좁은 빈을 지정하거나 동일한 생산 로트에서 조달하는 것이 좋습니다.
• 파장/색상 빈닝:코드로 명시적으로 상세히 설명되지는 않았지만, 470-475 nm의 일반적인 λd 범위는 잠재적인 색상 분류를 의미합니다. 일관된 주 파장은 균일한 색상 외관의 핵심입니다.
• 순방향 전압 분류:VF 범위(3.3V ~ 3.6V)도 분류 대상이 될 수 있으며, 이는 대형 어레이에서 전원 공급 설계 및 열 관리에 영향을 미칠 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 언급합니다. 발췌문에 구체적인 그래프는 제공되지 않았지만, 표준 LED 곡선을 추론할 수 있으며 설계에 매우 중요합니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):LED는 지수적인 I-V 관계를 나타냅니다. 20 mA에서 지정된 VF는 이 곡선 상의 한 점을 제공합니다. 이 곡선은 턴온 전압과 이 지점 이상에서 전압에 따라 전류가 급격히 증가하는 방식을 보여주며, 전류 제한 메커니즘의 필요성을 강조합니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (L-I 곡선):광 출력은 일반적으로 순방향 전류에 비례하지만, 열 효과로 인해 높은 전류에서 포화될 수 있습니다. 권장 20 mA 이하에서 작동하면 선형성과 수명이 보장됩니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:LED 광 출력은 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 연속 전류의 디레이팅(0.21 mA/°C)은 밝기와 신뢰성을 유지하기 위해 이 열 효과를 관리하는 것과 직접적으로 관련이 있습니다.
• 스펙트럼 분포:이 그래프는 파장에 따른 발광의 상대적 강도를 보여주며, 일반적으로 25 nm의 반치폭을 가진 470-475 nm를 중심으로 합니다.

5. 기계적, 패키지 및 핀아웃 정보

5.1 패키지 치수

디스플레이는 0.56인치(14.2 mm)의 디지트 높이를 가집니다. 모든 기계적 치수는 달리 명시되지 않는 한 ±0.25 mm의 표준 공차를 가진 밀리미터 단위로 제공됩니다. 특정 참고사항으로 핀 끝 변위 공차 +0.4 mm가 언급되어 있으며, 이는 적절한 정렬과 납땜성을 보장하기 위한 PCB 풋프린트 설계에 중요합니다.

5.2 내부 회로도 및 핀 연결

내부 회로도는 구조를 보여줍니다: 각 세그먼트(A-G, DP1-5)는 제너 다이오드와 직렬로 연결된 개별 InGaN 블루 LED 칩입니다. 이 모든 LED-제너 쌍은 숫자당 하나의 공통 애노드 연결을 공유합니다. 핀아웃은 다음과 같습니다:

• 핀 1-7: 각각 세그먼트 A, B, C, D, E, F, G의 캐소드.
• 핀 8: 오른쪽 세 개의 소수점(DP1, DP2, DP3)의 공통 캐소드.
• 핀 9, 10, 11: 각각 디지트 3, 디지트 2, 디지트 1의 공통 애노드. 이는 각 숫자의 전원 공급 지점입니다.
• 핀 12: 왼쪽 두 개의 소수점(DP4, DP5)의 공통 애노드.
• 핀 13, 14: 각각 DP5와 DP4의 캐소드.

이 구성은 멀티플렉싱에 이상적입니다. 공통 애노드(핀 9,10,11,12)를 순차적으로 HIGH로 구동하고 적절한 세그먼트 캐소드 핀을 통해 전류를 싱크함으로써, 마이크로컨트롤러의 상대적으로 적은 핀 수로 세 자리 숫자와 다섯 개의 소수점을 모두 제어할 수 있습니다.

6. 솔더링, 조립 및 취급 지침

솔더링 사양 준수가 매우 중요합니다. 본 장치는 패키지 본체 아래 1.6 mm에서 측정 시 최대 260°C의 솔더 온도를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 표준 무연 리플로우 프로파일(IPC/JEDEC J-STD-020)이 일반적으로 적용 가능합니다. 삽입 시 핀에 가해지는 기계적 스트레스를 피하고, 핸드 솔더링 시 과도한 가열을 방지해야 합니다. 보관을 위해서는 건조하고 응결이 없는 환경에서 -35°C ~ +85°C 범위를 권장합니다.

7. 애플리케이션 노트 및 설계 고려사항

7.1 일반적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구동 방법은 멀티플렉싱입니다. 마이크로컨트롤러는 공통 애노드 라인에서 트랜지스터 스위치(예: PNP 또는 P-채널 MOSFET)를 제어하기 위해 출력 핀을 사용하고, 캐소드 라인에서는 싱크 가능한 I/O 포트나 드라이버 IC(ULN2003 달링턴 어레이가 있는 74HC595 시프트 레지스터 등)를 사용합니다. 각 캐소드 라인(또는 드라이버에 내장)에는 전류 제한 저항이 필요합니다. 멀티플렉싱 주파수는 플리커를 방지할 수 있을 만큼 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >60 Hz).

7.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항을 사용하십시오. 과전류를 피하기 위해 최악의 경우(최소) VF를 기준으로 계산하십시오.
• 멀티플렉싱 듀티 사이클:각 숫자는 시간의 일부만 전원이 공급되므로, 원하는 밝기를 달성하기 위해 세그먼트당 순간 전류는 평균보다 높을 수 있습니다. 예를 들어, 3자리 멀티플렉스에서 숫자당 듀티 사이클은 약 1/3입니다. 평균 전류 10 mA를 달성하려면, 피크 전류 정격을 초과하지 않고 평균 전력 소산이 한도 내에 있는 경우, 활성 시간 동안의 순간 전류를 30 mA로 설정할 수 있습니다.
• 제너 다이오드 기능:통합된 제너 다이오드는 세그먼트의 모든 음의 전압 서지를 클램핑하여 섬세한 LED 칩을 보호합니다. 정상 순방향 작동 중에는 전압을 조정하지 않습니다.
• 시야각 및 장착:디스플레이가 PCB에 정사각형으로 장착되고 패널 절단부가 올바르게 정렬되어 넓은 시야각의 이점을 극대화하도록 하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

보호 다이오드가 없는 표준 7세그먼트 디스플레이와 비교하여, LTC-5689TBZ는 백-EMF, 유도성 스위칭 또는 배선 오류로 인한 전기적 과부하에 대한 저항성이 크게 향상되었습니다. 오래된 GaP 또는 GaAsP 기술을 사용하는 디스플레이와 비교하여, InGaN 블루 칩은 더 높은 밝기와 더 생생하고 채도 높은 블루 색상을 제공합니다. 0.56인치 디지트 높이는 중간 거리 시청에 적합한 범주에 위치시켜, 소형 SMD 디스플레이보다 크지만 대형 패널 미터보다는 작습니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 3.3V 마이크로컨트롤러 시스템으로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 가능성은 있지만 주의가 필요합니다. 일반 VF는 3.6V로, 3.3V보다 높습니다. 매우 어둡거나 전혀 점등되지 않을 수 있습니다. LED 공급을 위해서는 부스트 회로나 더 높은 전압(예: 5V)으로 구동되는 드라이버 IC가 필요하며, 제어 신호는 3.3V 논리 레벨로 유지될 수 있습니다.

Q: 역방향 전압을 가하지 말아야 한다면 왜 역방향 전류(IR) 사양이 있나요?

A: IR 테스트는 제너 다이오드와 LED 접합이 온전한지 확인하기 위한 제조 품질 검사입니다. 이는 작동 지침이 아닙니다. 연속 역방향 바이어스는 장치를 열화시킬 수 있습니다.

Q: 소수점을 독립적으로 어떻게 제어하나요?

A: 다섯 개의 소수점은 두 그룹으로 나뉩니다: DP1/DP2/DP3(핀 8의 공통 캐소드)와 DP4/DP5(핀 14 & 13의 개별 캐소드, 핀 12의 공통 애노드). 이들은 멀티플렉싱 시퀀스에 따라 그에 맞게 구동되어야 합니다.

10. 실용 애플리케이션 예시

사례: 간단한 3자리 전압계 표시 장치 설계.ADC가 있는 마이크로컨트롤러가 전압을 측정합니다. 펌웨어는 측정값을 세 자리 숫자로 변환합니다. 멀티플렉싱 루틴을 사용하여, 먼저 디지트 1의 애노드(핀 11)를 활성화한 후, 첫 번째 숫자 값에 대한 캐소드 핀(1-7, DP용 8)을 그라운드 패턴으로 설정하고, 짧은 간격을 기다린 후, 디지트 1을 비활성화하고 디지트 2(핀 10)를 활성화하는 식으로 진행합니다. 소수점(예: DP2)은 해당 공통 애노드 그룹(DP4/DP5용 핀 12 또는 DP1/2/3의 경우 숫자 사이클에 포함)을 활성화하고 올바른 숫자의 활성 기간 동안 특정 캐소드를 LOW로 끌어서 점등됩니다. 각 캐소드 라인에 100 옴의 전류 제한 저항을 사용하면 5V 공급 전압에서 안전한 작동 지점을 제공합니다.

11. 작동 원리

본 장치는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리로 작동합니다. 다이오드의 턴온 임계값(이 InGaN LED의 경우 약 3.3-3.6V)을 초과하는 순방향 전압이 가해지면, 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 물질 구성(InGaN)이 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출되는 빛의 블루 파장에 해당합니다. 통합된 제너 다이오드는 역방향 전압이 항복 전압을 초과할 때 크게 전도하여 유해한 역방향 전류를 LED 접합에서 분로시켜 손상으로부터 보호합니다.

12. 기술 동향

InGaN 기반 LED는 블루 및 그린 발광을 위한 성숙하고 매우 효율적인 기술을 대표합니다. 디스플레이 기술의 동향은 더 높은 픽셀 밀도(더 작은 세그먼트 또는 도트 매트릭스), 디스플레이 패키지 내 통합 드라이버 및 컨트롤러, 자동화 조립을 위한 표면 실장 장치(SMD) 패키지 채택을 포함합니다. 개별 7세그먼트 디스플레이는 특정 애플리케이션에 여전히 중요하지만, 그래픽 및 다중 색상 출력에 더 큰 유연성을 제공하는 OLED 및 TFT LCD 모듈이 그 역할을 점점 더 보완하고 있습니다. LTC-5689TBZ에서 볼 수 있는 제너 다이오드와 같은 보호 구성 요소의 통합은 비용 민감한 애플리케이션에서 견고성과 신뢰성을 향상시키는 산업적 초점을 반영합니다.