LTD-4608JS LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 자릿수 높이 - AlInGaP 노란색 - 2.6V 순방향 전압 - 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-4608JS는 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 듀얼 디지트, 세븐 세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 개별 LED 세그먼트를 사용하여 두 자리 숫자(0-9)와 소수점을 시각적으로 표현하는 것입니다. 핵심 기술은 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 재료를 활용하여 노란색 발광을 생성합니다. 이 재료 시스템은 기존 LED 기술에 비해 높은 효율과 우수한 밝기로 알려져 있습니다. 이 장치는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시킵니다. 발광 강도에 따라 분류되어 대량 생산 시 선택 일관성을 보장합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 디스플레이는 다양한 애플리케이션에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 낮은 전력 요구 사항은 배터리 구동 또는 에너지 민감 장치에 이상적입니다. 높은 밝기와 대비, 넓은 시야각이 결합되어 다양한 각도에서 가독성을 보장하며, 이는 소비자 가전, 계측기 및 산업용 제어판에 매우 중요합니다. LED의 고체 신뢰성은 기계식 또는 진공 형광 디스플레이와 달리 긴 작동 수명과 충격 및 진동 저항성을 의미합니다. 연속적이고 균일한 세그먼트는 보기 좋은 미적 문자 외관을 제공합니다. 주요 목표 시장에는 휴대용 전자 장치, 시험 및 측정 장비, 자동차 계기판(비중요 지시등용), 가전제품 및 명확하고 신뢰할 수 있는 숫자 표시가 필요한 판매 시점 단말기가 포함됩니다.

2. 심층 기술 매개변수 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기 및 광학 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공하여 설계 엔지니어에게 그 중요성을 설명합니다.

2.1 광도 및 광학 특성

광도 성능은 디스플레이 기능의 핵심입니다.평균 발광 강도(Iv)는 순방향 전류(IF) 1mA에서 200~650 µcd로 지정됩니다. 이 넓은 범위는 빈닝 과정을 나타냅니다. 설계자는 이 변동을 고려하거나 여러 디스플레이에서 균일한 외관을 위해 더 엄격한 빈을 지정해야 합니다.피크 발광 파장(λp)는 588 nm이며,주 파장(λd)는 587 nm입니다. 둘 다 IF=20mA에서 측정됩니다. 이 값들은 노란색 색좌표를 정의합니다.스펙트럼 선 반폭(Δλ)15 nm는 상대적으로 좁은 스펙트럼 대역폭을 나타내며, 이는 채도 높은 노란색을 결과로 냅니다.발광 강도 매칭 비율(IV-m)최대 2:1은 단일 장치 내 세그먼트 간 허용 가능한 밝기 변동을 정의하며, 전반적인 균일성에 영향을 미칩니다.

2.2 전기적 매개변수

전기 사양은 작동 한계와 조건을 정의합니다.세그먼트당 순방향 전압(VF)는 IF=20mA에서 전형적인 값이 2.6V입니다. 이 매개변수는 전류 제한 저항 네트워크 설계에 매우 중요합니다.세그먼트당 역방향 전류(IR)는 VR=5V에서 최대 100 µA이며, LED가 역바이어스될 때의 누설 전류를 나타내며 일반적으로 정상 작동에서는 무시할 수 있습니다. 이러한 매개변수는 안정적인 작동을 보장하기 위해 절대 최대 정격과 함께 고려되어야 합니다.

2.3 열적 및 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다.세그먼트당 연속 순방향 전류는 25°C에서 25 mA이며, 디레이팅 계수는 0.33 mA/°C입니다. 이는 허용 가능한 연속 전류가 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 증가함에 따라 감소함을 의미합니다. 예를 들어, 85°C에서 최대 전류는 대략 25 mA - (0.33 mA/°C * (85-25)°C) = 5.2 mA가 됩니다.피크 순방향 전류는 60 mA이지만 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 가능합니다.세그먼트당 전력 소산는 70 mW입니다. 작동 및 저장 온도 범위는 -35°C ~ +85°C로, 사용 및 비작동 시 환경적 한계를 정의합니다. 솔더링 온도 정격(3초 동안 최대 260°C)은 PCB 조립 공정에 매우 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"을 나타냅니다. 이는 제조 후 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다. 이 문서에서 특정 빈 코드는 제공되지 않지만, 이러한 디스플레이에 대한 일반적인 빈닝은 표준 테스트 전류(예: 특성에 표시된 1mA)에서 측정된 발광 강도를 기반으로 유닛을 분류하는 것을 포함합니다. 이는 여러 유닛을 조달하는 설계자가 제품 전반에 걸쳐 일관된 밝기 수준을 달성할 수 있도록 보장합니다. 엔지니어는 균일성이 중요한 설계 요구 사항인 경우 제조업체에 자세한 빈닝 사양 또는 로트별 데이터를 문의해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "전형적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 제공된 텍스트에서 특정 그래프는 상세히 설명되지 않았지만, 이러한 LED에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• IV 곡선 (전류 대 순방향 전압):지수 관계를 보여주며, 동적 저항과 다양한 작동 전류에서의 정확한 전압 강하를 결정하는 데 도움이 됩니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (Iv-IF):광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여주며, 일반적으로 작동 범위 내에서 거의 선형 관계를 가져 밝기 보정 및 효율 계산에 도움이 됩니다.
• 발광 강도 대 주변 온도 (Iv-Ta):접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여주며, 이는 고온 환경에서 작동하는 애플리케이션 설계에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 피크 및 주 파장과 발광 스펙트럼의 형태를 확인합니다.

이러한 곡선은 비표준 조건에서 장치의 동작을 이해하고 성능과 수명을 위한 구동 회로를 최적화하는 데 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

장치 패키지는 상세한 치수 도면(밀리미터 단위)으로 정의됩니다. 주요 특징에는 전체 풋프린트, 디스플레이 높이, 두 자리 숫자 사이의 간격, 장착 구멍 또는 핀의 위치와 직경이 포함됩니다. 핀 연결도는 매우 중요합니다: 두 개의 공통 애노드(각 자릿수당 하나)와 세그먼트 A-G 및 소수점(D.P.)에 대한 개별 캐소드를 가진 10핀 구성입니다. 내부 회로도는 멀티플렉싱 배열을 보여줍니다: 두 자릿수 사이의 모든 해당 세그먼트(예: 모든 'A' 세그먼트)는 내부적으로 단일 캐소드 핀에 연결됩니다. 각 자릿수의 애노드는 별도로 제어됩니다(자릿수 1용 핀 9, 자릿수 2용 핀 4). 이 멀티플렉싱 설계는 필요한 구동기 핀 수를 15개(자릿수당 7세그먼트 + DP, 플러스 두 개의 접지)에서 10개로 줄여 인터페이스 회로를 단순화합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

주요 조립 고려 사항은 솔더링 공정입니다. 절대 최대 정격은 솔더링 온도가 장착 평면 아래 1.6mm(1/16인치)에서 측정 시 최대 3초 동안 260°C를 초과해서는 안 된다고 명시합니다. 이는 웨이브 솔더링 또는 핸드 솔더링에 대한 표준 정격입니다. 리플로우 솔더링의 경우 피크 온도가 260°C 미만인 표준 무연 프로파일을 사용해야 하며, 액상선 이상의 시간을 제어하여 LED 칩과 플라스틱 패키지에 대한 열 응력을 최소화해야 합니다. 데이터시트가 ESD 정격을 명시하지는 않지만 정전기 방전(ESD)을 피하기 위한 적절한 처리가 권장됩니다. 저장은 수분 흡수를 방지하기 위해 저습도 환경에서 지정된 온도 범위(-35°C ~ +85°C) 내에서 이루어져야 하며, 이는 리플로우 중 "팝콘 현상"을 유발할 수 있습니다.

7. 애플리케이션 권장 사항

7.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

이 디스플레이는 컴팩트하고 밝은 두 자리 숫자 표시가 필요한 모든 애플리케이션에 적합합니다. 예로는 디지털 멀티미터, 벤치 전원 공급 장치, 주파수 카운터, 시계 디스플레이(분/초), 스코어보드, 생산 라인 카운터, 네트워크 또는 오디오 장비의 상태 표시등이 있습니다. 노란색은 주의 지시등에 자주 선택되거나 다른 디스플레이와 구별되는 시각적 대비를 제공하기 위해 선택됩니다.

7.2 설계 고려 사항

• 구동 회로:멀티플렉싱 구동 회로를 사용하십시오. 각 자릿수는 높은 주파수(일반적으로 >100Hz)로 번갈아 켜져 두 자릿수가 모두 계속 켜져 있는 것처럼 인식되게 합니다. 이는 세그먼트 전류를 싱크하고 자릿수 애노드 전류를 소싱할 수 있는 마이크로컨트롤러 GPIO 핀 또는 전용 디스플레이 드라이버 IC(7447 디코더 또는 MAX7219와 같은)가 필요합니다.
• 전류 제한:외부 전류 제한 저항은 각 캐소드 라인(세그먼트)에 필수적이거나 드라이버에 통합되어야 합니다. 저항 값은 R = (Vcc - VF) / IF로 계산되며, 여기서 VF는 순방향 전압(최악의 경우 전류 계산에는 최대값 사용), Vcc는 공급 전압, IF는 원하는 순방향 전류(연속 정격을 초과하지 않음)입니다.
• 밝기 제어:평균 밝기는 IF 전류를 조정하거나 구동 신호에 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 제어할 수 있습니다.
• 시야각:디스플레이의 넓은 시야각을 고려하여 최종 사용자에게 가시성을 보장하도록 위치를 설정하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

다른 디스플레이 기술과 비교하여, 이 AlInGaP LED 디스플레이는 뚜렷한 장점을 제공합니다. 오래된GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색 LED에 비해, AlInGaP는 동일한 전류에서 훨씬 더 높은 발광 효율과 밝기, 그리고 더 나은 온도 안정성을 제공합니다.LCD(액정 디스플레이)모듈과 비교하여, 백라이트가 필요하지 않으며, 더 넓은 시야각을 제공하며, 저온에서 더 빠르게 작동하고, 기계적으로 더 견고합니다. 주요 절충점은 많은 세그먼트를 표시할 때 LCD에 비해 더 높은 전력 소비입니다. LED 세그먼트 디스플레이 시장 내에서 주요 차별화 요소는 특정 0.4인치 자릿수 높이, AlInGaP 노란색, 듀플렉스 공통 애노드 구성 및 품질 일관성을 보장하는 분류된 발광 강도입니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 이 디스플레이를 마이크로컨트롤러에 어떻게 연결하나요?

A: 최소 10개의 GPIO 핀이 필요합니다. 공통 애노드 핀(4 & 9)을 자릿수를 활성화하기 위해 HIGH로 설정된 출력으로 구성된 마이크로컨트롤러 핀에 연결하십시오. 세그먼트 캐소드 핀(1,2,3,5,6,7,8,10)을 세그먼트를 켜기 위해 LOW로 설정된 출력으로 구성된 핀에 연결하십시오. 한 자릿수를 빠르게 활성화하고 세그먼트를 설정한 다음 다른 자릿수로 전환하여 멀티플렉싱해야 합니다. MCU 부하를 줄이기 위해 전용 드라이버 IC 사용을 강력히 권장합니다.

Q: 왜 순방향 전류가 온도에 따라 디레이팅되나요?

A: 온도가 증가함에 따라 LED의 내부 효율이 떨어지고, 더 많은 전력이 빛 대신 열로 변환됩니다. 이 열이 관리되지 않으면 접합 온도를 더욱 높여 가속화된 열화 또는 고장으로 이어질 수 있습니다. 전류를 디레이팅하면 생성된 열이 제한되어 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지합니다.

Q: "발광 강도 매칭 비율 2:1"은 무엇을 의미하나요?

A: 단일 디스플레이 유닛 내에서 가장 어두운 세그먼트의 밝기가 가장 밝은 세그먼트 밝기의 절반 이상이 됨을 의미합니다. 1:1 비율은 완벽한 균일성일 것이며, 2:1은 허용 가능한 시각적 일관성을 보장하는 일반적인 사양입니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 간단한 두 자리 카운터 설계.목표는 00에서 99까지 세는 것입니다. 저비용 마이크로컨트롤러(예: ATtiny)가 제어 신호를 생성합니다. 회로는 8개의 180Ω 전류 제한 저항(세그먼트 캐소드당 하나, 5V 공급, VF=2.6V, IF~13mA에 대해 계산됨)을 사용합니다. 두 개의 NPN 트랜지스터(예: 2N3904)가 공통 애노드 핀에 대한 하이 사이드 스위치로 사용되며, 두 개의 추가 MCU 핀에 의해 제어됩니다. 펌웨어는 2ms에서 타이머 인터럽트를 구현합니다. 인터럽트 서비스 루틴에서 현재 표시된 자릿수를 비활성화하고, 카운트 값에 기반하여 다음 자릿수에 대한 세그먼트 패턴을 업데이트하고, 해당 자릿수에 대한 트랜지스터를 활성화한 다음 종료합니다. 메인 루프는 매초 카운트 변수를 증가시킵니다. 이 설계는 MCU 리소스를 효율적으로 사용하고 안정적이고 깜빡임 없는 디스플레이를 제공합니다.

11. 작동 원리 소개

이 장치는 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광 원리로 작동합니다. 세그먼트에 순방향 전압(공통 애노드에서 특정 캐소드까지)이 다이오드의 턴온 전압(약 2.05-2.6V)을 초과하여 인가되면, 활성 AlInGaP 영역에서 전자와 정공이 재결합합니다. 이 재결합은 광자 형태로 에너지를 방출하여 약 588 nm를 중심으로 하는 파장의 노란색 빛을 생성합니다. 일곱 개의 세그먼트(A부터 G까지)는 "8" 패턴으로 배열된 개별 LED 칩입니다. 이러한 세그먼트의 다른 조합을 선택적으로 활성화함으로써 0부터 9까지의 모든 숫자를 형성할 수 있습니다. 듀플렉스 공통 애노드 구성은 한 자릿수에 대한 모든 LED가 공통 양전압 연결을 공유함을 의미하며, 이는 멀티플렉싱 중 해당 자릿수를 활성화하기 위해 스위칭됩니다.

12. 기술 동향 및 발전

이 특정 장치는 확립된 AlInGaP 기술을 사용하지만, LED 디스플레이의 광범위한 분야는 계속 발전하고 있습니다. 동향에는 더 넓은 색 영역을 위한 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드)과 같은 더 효율적인 재료의 채택이 포함되지만, AlInGaP는 적색, 주황색 및 노란색에서 여전히 지배적입니다. 시스템 설계를 단순화하기 위해 통합 드라이버 및 컨트롤러("지능형 디스플레이")를 갖춘 고밀도 다중 자릿수 모듈 및 디스플레이로의 이동이 있습니다. 소형화는 휴대용 장치에 사용 가능한 더 작은 자릿수 높이를 가진 또 다른 동향입니다. 또한, 패키징의 발전은 열 관리를 개선하여 주어진 전류 수준에서 더 높은 밝기 또는 향상된 수명을 가능하게 하는 것을 목표로 합니다. 핀 수 감소의 효율성 때문에 기본 멀티플렉싱 원리는 표준으로 남아 있습니다.