LTD-5721AJF LED 디스플레이 데이터시트 - 0.56인치 자릿수 높이 - AlInGaP 황오렌지색 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-5721AJF는 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 듀얼 디지트, 세븐 세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 개별적으로 어드레싱 가능한 LED 세그먼트를 사용하여 숫자와 일부 제한된 영숫자 문자를 시각적으로 표현하는 것입니다. 핵심 기술은 불투명 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 증착된 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 활용하여 특징적인 황오렌지색 발광을 생성합니다. 이 장치는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 세그먼트가 점등 또는 소등 상태일 때 대비와 가독성을 향상시킵니다. 디스플레이는 발광 강도에 따라 분류되어 여러 유닛 간에 균일한 외관이 중요한 애플리케이션에서 밝기 수준의 일관성을 보장합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 디스플레이는 다양한 산업 및 소비자 애플리케이션에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 높은 밝기와 우수한 명암비는 밝은 조명 환경에서도 가독성을 보장합니다. 넓은 시야각을 통해 다양한 위치에서 표시된 정보를 선명도 손실 없이 읽을 수 있습니다. 고체 상태 장치로서 기계식 또는 진공 형광 디스플레이(VFD)와 같은 구형 디스플레이 기술에 비해 높은 신뢰성, 긴 작동 수명, 충격 및 진동 저항성을 제공합니다. 낮은 전력 요구 사항으로 에너지 효율적입니다. 이러한 특징으로 LTD-5721AJF는 테스트 및 측정 장비, 산업용 제어 패널, 판매 시점 단말기, 자동차 계기판 계기, 그리고 신뢰할 수 있는 숫자 표시가 필요한 다양한 소비자 가전을 포함한 타겟 시장에 이상적입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기 및 광학 파라미터에 대한 객관적인 분석을 제공하며, 설계 엔지니어에게 그 중요성을 설명합니다.

2.1 절대 최대 정격

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

• 세그먼트당 소비 전력:70 mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 어떤 조건에서도 열로 소산할 수 있는 최대 허용 전력입니다. 이를 초과하면 과열 및 LED 칩의 가속화된 열화를 초래할 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60 mA (1/10 듀티 사이클, 0.1 ms 펄스 폭). 이 정격은 평균 전류 한계를 초과하지 않으면서 더 높은 인지 밝기를 달성하기 위해 멀티플렉싱 방식에서 자주 사용되는 짧은 펄스 작동을 위한 것입니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25 mA (25°C에서 0.33 mA/°C로 선형 감소). 이는 25°C에서 연속 작동을 위해 권장되는 최대 DC 전류입니다. 감소 계수는 열 폭주를 방지하기 위해 주변 온도(Ta)가 증가함에 따라 안전 작동 전류를 줄여야 함을 나타냅니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. 이보다 높은 역방향 바이어스 전압을 가하면 LED 접합의 항복 및 고장을 일으킬 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 장치는 이 온도 범위 내에서 작동 및 저장되도록 정격이 지정되어 있습니다.
• 솔더링 온도:260°C, 3초 (시트 평면 아래 1/16인치 지점에서 측정). 이는 패키지나 내부 본드를 손상시키지 않기 위한 리플로우 솔더링 프로파일 조건을 정의합니다.

2.2 전기 및 광학 특성 (Ta=25°C 기준)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 평균 발광 강도 (I_V):320 - 900 µcd (전형적 900 µcd) (I_F=1mA 기준). 이는 인간의 눈이 인지하는 광 출력을 측정합니다. 범위는 빈닝 과정을 나타냅니다. 설계자는 애플리케이션에서 충분한 밝기를 보장하기 위해 최소값(320 µcd)을 고려해야 합니다.
• 피크 발광 파장 (λ_p):611 nm (전형적) (I_F=20mA 기준). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 전력 분포가 최대가 되는 파장입니다. 인지되는 색상(황오렌지색)을 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):17 nm (전형적) (I_F=20mA 기준). 이 파라미터는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색(순수한 색상)의 출력을 의미합니다.
• 주 파장 (λ_d):605 nm (전형적) (I_F=20mA 기준). 이는 인간의 눈이 LED의 인지 색상과 가장 잘 일치하는 단일 파장으로, 색상 사양에 자주 사용됩니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):2.05 - 2.6 V (전형적 2.6V) (I_F=20mA 기준). 이는 LED가 작동할 때 걸리는 전압 강하입니다. 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 최악의 경우 설계를 위해 최대값(2.6V)을 사용하여 충분한 구동 전압을 보장해야 합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):100 µA (최대) (V_R=5V 기준). 이는 LED가 최대 정격 내에서 역방향 바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 발광 강도 매칭 비율 (I_V-m):2:1 (최대). 이는 단일 장치 내에서 또는 동일한 빈의 장치 간에서 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이의 최대 허용 비율을 지정합니다. 2:1 비율은 가장 어두운 세그먼트가 가장 밝은 세그먼트의 절반 이상의 밝기를 가질 수 없음을 의미하여 시각적 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

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

3.1 발광 강도 빈닝

반도체 제조의 고유한 변동성으로 인해 동일한 생산 배치의 LED 칩은 다른 광 출력을 가질 수 있습니다. 고객에게 일관성을 보장하기 위해 LED는 표준 테스트 전류(예: 1mA)에서 측정된 발광 강도에 따라 그룹(빈)으로 테스트 및 분류됩니다. LTD-5721AJF의 지정된 범위 320~900 µcd는 여러 빈에 걸친 분포를 나타낼 가능성이 높습니다. 전체 부품 번호의 특정 주문 코드 또는 접미사는 일반적으로 구매한 빈을 나타내며, 강도가 더 좁고 미리 정의된 범위(예: 700-900 µcd) 내에 있음을 보장합니다. 설계자는 제품에서 밝기 일관성을 보장하기 위해 제조사의 빈닝 문서를 참조하거나 주문 시 필요한 빈을 지정해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 PDF 발췌문이 "전형적 전기/광학 특성 곡선"을 언급하지만, 특정 그래프는 본문에 포함되어 있지 않습니다. 표준 LED 동작을 기반으로, 이러한 곡선은 일반적으로 비표준 조건에서 장치 성능을 이해하는 데 중요한 다음 관계를 설명할 것입니다:

• 순방향 전류 (I_F) 대 순방향 전압 (V_F):다이오드의 지수적 I-V 특성을 보여줍니다. 원하는 전류에 필요한 구동 전압을 결정하는 데 중요합니다.
• 발광 강도 (I_V) 대 순방향 전류 (I_F):일반적으로 낮은 전류에서는 거의 선형 관계를 보이며, 열 효과로 인해 매우 높은 전류에서는 포화될 수 있습니다. 전류 변조 또는 PWM을 통한 밝기 제어에 필수적입니다.
• 발광 강도 (I_V) 대 주변 온도 (T_a):일반적으로 온도가 증가함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. 고온 환경에서 작동하는 애플리케이션의 경우 이 열 감소를 고려해야 합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도를 파장에 대해 그린 그래프로, 약 611 nm에서 피크를 보이고 17 nm의 반치폭으로 정의된 모양을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 표준 듀얼 디지트 세븐 세그먼트 LED 패키지를 특징으로 합니다. 도면(본문에서 참조되지만 상세히 설명되지 않음)은 모듈의 전체 길이, 너비, 높이, 자릿수 높이(0.56인치 / 14.22 mm), 세그먼트 치수 및 자릿수 간 간격을 보여줄 것입니다. 또한 장착 구멍의 위치와 직경(있는 경우)을 지정할 것입니다. 도면에 별도로 명시되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.25 mm입니다.

5.2 핀 연결 및 극성

LTD-5721AJF는 18핀 구성을 가지며커먼 애노드회로 구조를 사용합니다. 이는 각 자릿수에 대한 모든 LED의 애노드가 내부적으로 공통 핀(자릿수 2의 경우 핀 13, 자릿수 1의 경우 핀 14)에 연결되어 있음을 의미합니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 세그먼트의 해당 캐소드 핀을 낮은 논리 레벨(접지 또는 전류 싱크)로 구동해야 하며, 해당 자릿수의 커먼 애노드는 양의 전압(전류 제한 저항을 통해)으로 유지되어야 합니다. 핀아웃 목록은 두 자릿수 모두에 대한 각 세그먼트(A-G 및 DP)의 특정 캐소드 연결을 제공합니다. 핀 1(패키지에 노치, 베벨 또는 점으로 표시되는 경우가 많음)의 정확한 식별은 조립 중 올바른 방향을 위해 매우 중요합니다.

5.3 내부 회로도

회로도(PDF에서 참조됨)는 커먼 애노드 구조를 시각적으로 나타냅니다. 두 블록(각 자릿수당 하나씩)을 보여주며, 각 블록에는 7개의 세그먼트 LED(A-G)와 하나의 소수점(DP) LED가 포함되어 있습니다. 한 자릿수 블록 내의 모든 애노드는 해당 자릿수의 커먼 애노드 핀에 함께 연결됩니다. 각 개별 세그먼트의 캐소드는 별도의 핀으로 나와 독립적인 제어를 가능하게 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

절대 최대 정격은 주요 솔더링 파라미터를 지정합니다: 패키지는 시트 평면(일반적으로 PCB 표면) 아래 1/16인치(약 1.6 mm) 지점에서 측정하여 260°C의 피크 온도를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 무연(SnAgCu) 솔더를 사용하는 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정에 대한 표준 정격입니다. 설계자는 플라스틱 패키지, 내부 와이어 본드 또는 LED 칩 자체를 손상시키지 않도록 리플로우 오븐 프로파일이 이 시간-온도 조합을 초과하지 않도록 해야 합니다. 취급 및 조립 중에는 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다. 저장은 지정된 -35°C ~ +85°C 범위 내에서 저습도 환경에서 이루어져야 합니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 전형적인 애플리케이션 회로

LTD-5721AJF와 같은 커먼 애노드 디스플레이의 경우, 전형적인 구동 회로는 마이크로컨트롤러 또는 전용 디스플레이 드라이버 IC를 사용하는 것을 포함합니다. 커먼 애노드 핀(13, 14)은 개별 전류 제한 저항을 통해 또는 멀티플렉싱하는 경우 트랜지스터 스위치를 통해 양의 공급 전압(예: 5V)에 연결됩니다. 세그먼트 캐소드 핀(1-12, 15-18)은 드라이버의 싱크 출력에 연결됩니다. 각 세그먼트의 전류는 연속 순방향 전류 정격(최대 25 mA, 밝기와 수명의 균형을 위해 일반적으로 10-20 mA에서 작동)으로 제한되어야 합니다. 순방향 전압 강하(최대 2.6V)는 공급 전압에서 빼서 적절한 전류 제한 저항 값을 계산해야 합니다: R = (V_공급- V_F) / I_F.

7.2 설계 고려 사항

• 멀티플렉싱:더 적은 I/O 핀으로 두 자릿수를 제어하기 위해 멀티플렉싱 기술이 사용됩니다. 자릿수는 빠르게 연속적으로 한 번에 하나씩 점등됩니다(예: 100Hz 이상). 인간의 눈은 이를 두 자릿수가 지속적으로 켜져 있는 것으로 인지합니다. 이는 커먼 애노드를 스위칭 신호로 구동하고 각 자릿수에 대한 세그먼트 데이터를 동기화해야 합니다. 세그먼트당 피크 전류는 짧은 점등 시간 동안(최대 60mA 피크 정격까지) 증가시켜 감소된 듀티 사이클을 보상하고 평균 밝기를 유지할 수 있습니다.
• 열 관리:세그먼트당 소비 전력은 낮지만, 한 자릿수에서 점등된 모든 세그먼트의 총 전력은 합산될 수 있습니다. 디스플레이가 밀폐된 경우, 특히 높은 주변 온도에서 접합 온도가 안전 한계를 초과하지 않도록 적절한 환기를 보장해야 합니다.
• 시야각:넓은 시야각은 장점이지만, 제품 외함의 기계적 설계(예: 디스플레이 창의 깊이, 필터 또는 렌즈 사용)는 최종 사용자의 유효 시야각에 영향을 미칠 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTD-5721AJF의 주요 차별화 요소는 황오렌지색 발광을 위한AlInGaP반도체 기술의 사용입니다. 표준 갈륨 포스파이드(GaP) 황색 LED와 같은 구형 기술에 비해, AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 큰 밝기를 제공합니다. 또한 일반적으로 더 나은 색 채도와 온도 및 수명에 걸친 안정성을 제공합니다. 여과된 빛(예: 컬러 필터가 있는 백색 LED)을 사용하는 디스플레이에 비해, AlInGaP는 여과 과정에서 빛이 손실되지 않으므로 더 순수한 스펙트럼 출력과 더 높은 효율을 제공합니다. 회색 전면/흰색 세그먼트 디자인은 전원이 켜져 있거나 꺼져 있을 때 전문적이고 높은 대비의 외관을 제공하며, 특정 애플리케이션에서 녹색 또는 빨간색 전면판보다 선호될 수 있습니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 피크 발광 파장과 주 파장의 차이점은 무엇인가요?

A: 피크 파장은 방출된 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장은 인간 관찰자에게 동일한 색상으로 보일 단색광의 단일 파장입니다. 두 값은 종종 가깝지만 동일하지는 않으며, 특히 비대칭 스펙트럼 곡선을 가진 LED의 경우 그렇습니다. 주 파장은 색상 매칭에 더 관련이 있습니다.

Q: 레벨 시프터 없이 3.3V 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 가능성은 있지만 신중한 계산이 필요합니다. 마이크로컨트롤러의 I/O 핀이 필요한 세그먼트 전류(예: 10-20mA)를 싱크할 수 있고, 커먼 애노드에 3.3V 공급 전압을 사용하는 경우, 순방향 전압 강하(최대 2.6V)로 인해 전류 제한 저항에 0.7V만 남게 됩니다. 이는 매우 작은 저항 값(예: 20mA의 경우 35옴)을 초래하며, 이는 비실용적이고 V_F의 변동에 민감할 수 있습니다. 애노드에 5V 공급 전압을 사용하는 것이 더 일반적이며 안정적인 전류 제어를 위한 더 나은 헤드룸을 제공합니다.

Q: "발광 강도 매칭 비율 2:1"이 내 설계에 무엇을 의미하나요?

A: 이는 하나의 디스플레이 유닛 내에서 가장 어두운 세그먼트가 가장 밝은 세그먼트의 절반 정도 밝을 수 있음을 의미합니다. 절대적인 균일성이 중요한 경우(예: 의료 장비), 더 좁은 빈에서 장치를 선택하거나 각 세그먼트에 대해 복잡한 소프트웨어 밝기 보정을 구현해야 합니다. 많은 애플리케이션의 경우 2:1 비율은 허용 가능하며 시각적으로 방해가 되지 않습니다.

10. 실용적 사용 사례 예시

시나리오: 간단한 디지털 타이머/스톱워치 설계.

LTD-5721AJF는 분과 초(MM:SS)를 표시하는 데 탁월한 선택입니다. 저비용 마이크로컨트롤러를 사용하여 시간 측정을 관리하고 디스플레이를 구동할 수 있습니다. 두 자릿수는 멀티플렉싱됩니다. "분" 자릿수와 "초" 자릿수의 커먼 애노드는 출력으로 구성된 두 개의 별도 GPIO 핀에 연결되며, 한 번에 하나씩 높게 스위칭됩니다(더 높은 전류 용량을 위해 트랜지스터를 통해). 일곱 개의 세그먼트 캐소드 라인(A-G)은 오픈 드레인 또는 능동적으로 낮게 구동되도록 구성된 다른 일곱 개의 GPIO 핀에 연결되며, 각 라인에 직렬 저항이 있습니다(또는 밝기 균일성이 덜 중요한 경우 커먼 애노드 경로에 단일 저항). 마이크로컨트롤러 소프트웨어는 활성 자릿수에 대한 세그먼트 패턴을 업데이트한 다음 빠르게 다른 자릿수로 전환합니다. 황오렌지색은 주의 또는 경고와 연관되는 경우가 많아 타이머 디스플레이에 적합합니다. 높은 밝기는 다양한 조명 조건에서도 가시성을 보장합니다.

11. 작동 원리 소개

이 장치는 반도체 p-n 접합에서의전계 발광원리로 작동합니다. AlInGaP 재료 시스템은 가시 스펙트럼의 황오렌지색 영역(~2.0 eV)에 해당하는 직접 밴드갭을 가집니다. 접합의 내장 전위(순방향 전압 V_F)를 초과하는 순방향 바이어스 전압이 가해지면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 반도체의 활성 영역에서 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 알루미늄, 인듐, 갈륨, 포스파이드의 특정 합금 조성은 밴드갭 에너지를 결정하고 따라서 방출된 빛의 색상(파장)을 결정합니다. 불투명 GaAs 기판은 아래쪽으로 방출되는 모든 빛을 흡수하여 장치가 의도된 시야 방향에서 더 효율적이게 합니다.

12. 기술 동향

AlInGaP는 빨강, 주황, 노랑 LED를 위한 고성능 기술로 남아 있지만, 더 넓은 디스플레이 기술 환경은 계속 발전하고 있습니다. 세븐 세그먼트 숫자 디스플레이의 경우 동향은 다음과 같습니다: 1)더 높은 통합:내장 드라이버 IC, 컨트롤러, 심지어 통신 인터페이스(I2C, SPI)가 있는 모듈이 더 일반화되어 시스템 설계를 단순화하고 있습니다. 2)대체 기술:유기 발광 다이오드(OLED) 세그먼트는 초박형 프로파일과 넓은 시야각을 제공하지만, 수명과 비용이 고려 사항이 될 수 있습니다. 3)소형화 및 집적도:0.56인치는 표준 크기이지만, 더 작은(휴대용 장치용) 및 더 크고 밝은 디스플레이에 대한 수요가 있습니다. 4)색상 옵션 및 RGB:RGB LED 칩을 사용하는 다색 또는 풀컬러 세븐 세그먼트 디스플레이는 동적 색상 변경을 가능하게 하지만, 더 복잡한 구동 전자 장치가 필요합니다. LED 기술의 근본적인 장점인 신뢰성, 효율성, 고체 상태 견고성은 예측 가능한 미래 동안 숫자 디스플레이 애플리케이션에서 계속 관련성을 보장합니다.