LTD-4608JR LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 자릿수 높이 - AlInGaP 슈퍼 레드 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-4608JR는 듀얼 디지트, 7세그먼트 영숫자 LED 디스플레이 모듈입니다. 계기판, 소비자 가전, 산업용 제어 장치, 테스트 장비와 같이 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 이 장치는 발광 칩에 고급 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 활용하며, 이 칩들은 불투명한 GaAs 기판 위에 실장되어 있습니다. 이러한 구조는 그 성능 특성에 기여합니다. 디스플레이는 흰색 세그먼트 마킹이 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 최적의 가독성을 위한 높은 대비를 제공합니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• 자릿수 크기:0.4인치(10.0 mm)의 문자 높이를 특징으로 하여 크기와 가독성 사이의 좋은 균형을 제공합니다.
• 세그먼트 품질:각 세그먼트 전체에 걸쳐 연속적이고 균일한 발광을 제공하여 일관된 시각적 외관을 보장합니다.
• 전력 효율:낮은 전력 요구 사항을 위해 설계되어 배터리 구동 또는 에너지 절약형 장치에 적합합니다.
• 광학 성능:고휘도와 높은 대비를 제공하여 어두운 환경과 밝은 환경 모두에서 가시성을 보장합니다.
• 시야각:넓은 시야각을 제공하여 다양한 위치에서도 디스플레이를 선명하게 읽을 수 있습니다.
• 신뢰성:움직이는 부품이 없는 고체 상태의 신뢰성으로 인해 긴 작동 수명을 누릴 수 있습니다.
• 빈닝:광도가 분류(빈닝)되어 있어, 다중 디스플레이 애플리케이션에서 일치하는 밝기 수준의 유닛을 선택할 수 있습니다.
• 환경 규정 준수:패키지는 무연이며 RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수합니다.

1.2 장치 구성

부품 번호 LTD-4608JR는 AlInGaP 슈퍼 레드 LED 칩이 듀플렉스(듀얼 디지트), 커먼 애노드 구성으로 배열된 장치를 지정합니다. 오른쪽 소수점을 포함합니다. 커먼 애노드 설계는 각 자릿수의 애노드를 개별적으로 제어하면서 캐소드(세그먼트 핀)는 공유하는 멀티플렉싱 구동 회로를 단순화합니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 작동은 항상 이 경계 내에서 유지되어야 합니다.

• 세그먼트당 전력 소산:최대 70 mW. 이를 초과하면 과열 및 가속화된 성능 저하를 초래할 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 90 mA. 이는 단기간 테스트용이며, 연속 작동용이 아닙니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 정격은 주변 온도(Ta)가 25°C 이상 증가함에 따라 0.28 mA/°C로 선형적으로 감쇠됩니다. 예를 들어, 85°C에서 허용 가능한 최대 연속 전류는 대략 다음과 같습니다: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.28 mA/°C) = 8.2 mA.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 정격화되어 있습니다.
• 납땜 온도:리드는 260°C에서 5초 동안 납땜할 수 있으며, 이는 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6 mm)에서 측정됩니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (Ta=25°C 기준, 일반값)

이 파라미터들은 디스플레이의 정상 작동 성능을 정의합니다.

• 평균 광도 (Iv):순방향 전류(IF) 1 mA에서 320에서 850 마이크로칸델라(µcd) 범위입니다. 이 넓은 범위는 장치들이 밝기에 따라 분류되는 빈닝 과정을 나타냅니다.
• 피크 발광 파장 (λp):639 nm로, 가시 스펙트럼의 적색 영역에 속합니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (VF):IF=20 mA에서 일반적으로 2.6V, 최대 2.6V입니다. 최소값은 2.0V입니다. 회로 설계는 일관된 전류 구동을 보장하기 위해 이 범위를 고려해야 합니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V에서 최대 100 µA. 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용되며, 장치는 연속 역방향 바이어스 작동을 위해 설계되지 않았습니다.
• 광도 매칭 비율:동일한 "유사 광역" 내 세그먼트에 대해 최대 2:1입니다. 이는 정의된 그룹 내에서 가장 밝은 세그먼트가 가장 어두운 세그먼트보다 두 배 이상 밝아서는 안 된다는 의미로, 균일성을 보장합니다.
• 크로스 토크:≤2.5%로 명시됩니다. 이는 점등된 세그먼트에서 인접한 비점등 세그먼트로의 원치 않는 빛 누출을 의미합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LTD-4608JR는 광도에 대한 분류 시스템을 채택하고 있습니다. 이는 유사한 광 출력을 가진 장치들을 그룹화하기 위한 LED 제조의 표준 관행입니다. 모듈의 마킹에는 빈 코드를 나타내는 "Z" 코드가 포함되어 있습니다. 설계자는 주문 시 특정 빈 코드를 지정하여 제품 내 모든 디스플레이의 밝기를 일관되게 유지할 수 있으며, 이는 여러 디스플레이가 나란히 사용되는 애플리케이션에서 매우 중요합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 비표준 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 일반적인 곡선들을 참조합니다. 특정 그래프들은 본문에 제공되지는 않지만, 이러한 장치들의 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류 (I-V 곡선):구동 전류가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여주며, 일반적으로 비선형 관계를 가집니다. 권장 전류 이상으로 동작하면 밝기 증가 효과가 감소하고 발열이 증가합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:광 출력의 열적 감쇠를 보여줍니다. 온도가 증가함에 따라 발광 효율은 일반적으로 감소합니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:다이오드의 V-I 특성을 설명하며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 631 nm의 주 파장을 중심으로 하는 AlInGaP LED의 전형적인 좁은 대역폭을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

디스플레이는 표준 듀얼 인라인 패키지 풋프린트를 가지고 있습니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 일반 공차는 ±0.20 mm입니다.
• 핀 끝단 이동 공차는 ±0.4 mm입니다.
• 외부 물질, 잉크 오염, 반사판 굽힘, 세그먼트 영역 내 기포에 대한 한계가 정의되어 외관 및 광학적 품질을 보장합니다.
• 최적의 맞춤을 위해 1.30 mm의 PCB 홀 직경을 권장합니다.

5.2 핀 연결 및 극성

장치는 단일 열에 10개의 핀을 가지고 있습니다. 내부 회로도는 두 자릿수에 대한 커먼 애노드 구성을 보여줍니다. 핀아웃은 다음과 같습니다:

1. 핀 1: 캐소드 C
2. 핀 2: 캐소드 D.P. (소수점)
3. 핀 3: 캐소드 E
4. 핀 4: 커먼 애노드 (자릿수 2)
5. 핀 5: 캐소드 D
6. 핀 6: 캐소드 F
7. 핀 7: 캐소드 G
8. 핀 8: 캐소드 B
9. 핀 9: 커먼 애노드 (자릿수 1)
10. 핀 10: 캐소드 A

이 배열은 자릿수 1과 자릿수 2의 애노드를 고주파로 교대로 켜고 적절한 세그먼트 캐소드를 활성화하여 원하는 숫자를 형성하는 멀티플렉싱 구동에 최적입니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 자동 납땜

웨이브 또는 리플로우 납땜의 경우, 조건은 260°C에서 5초이며, 패키지 장착 평면 아래 1.6 mm(1/16인치)에서 측정됩니다. 공정 중 디스플레이 본체 자체의 온도는 최대 저장 온도인 105°C를 초과해서는 안 됩니다.

6.2 수동 납땜

수동 납땜 시, 납땜 인두 팁 온도는 350°C ±30°C로 명시됩니다. 납땜 시간은 핀당 5초를 초과해서는 안 되며, 이 역시 장착 평면 아래 1.6 mm에서 측정됩니다. 인두 팁과 패키지 본체 사이의 리드에 히트싱크를 사용하는 것은 과도한 열 전달을 방지하는 좋은 방법입니다.

7. 애플리케이션 권장사항

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

LTD-4608JR는 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 일반 전자 장비에 적합합니다:

• 디지털 멀티미터 및 오실로스코프
• 오디오 장비 디스플레이 (앰프, 리시버)
• 산업용 타이머 및 카운터 패널
• 소비자 가전 (전자레인지, 세탁기)
• 판매 시점 단말기 및 기본 정보 디스플레이

7.2 중요한 설계 고려사항

• 구동 방법:정전압 구동보다 정전류 구동을 강력히 권장합니다. 이는 세그먼트 간 또는 유닛 간 순방향 전압(VF) 변동에 관계없이 일관된 광도를 보장합니다. 간단한 직렬 저항으로 기본적인 전류 제한을 제공할 수 있지만, 전용 LED 드라이버 IC는 더 나은 안정성과 멀티플렉싱 제어를 제공합니다.
• 회로 보호:구동 회로는 전원 인가 또는 종료 시 발생할 수 있는 역전압 및 전압 서지에 대한 보호 장치를 포함해야 합니다. 애플리케이션에 따라 직렬 다이오드나 서지 전압 억제기(TVS)를 사용할 수 있습니다.
• 열 관리:전류 및 전력 소산에 대한 절대 최대 정격을 초과하지 마십시오. 최종 제품에서 디스플레이 주변의 주변 온도를 지정된 한계 내로 유지하기 위해 적절한 환기를 보장하십시오. 고온 환경 설계 시 온도에 따른 연속 전류의 선형 감쇠를 고려해야 합니다.
• 멀티플렉싱:두 자릿수를 멀티플렉싱할 때, 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 리프레시 레이트가 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >60 Hz). 멀티플렉싱된 펄스 동안의 피크 전류는 DC 연속 전류 정격보다 높을 수 있지만, 듀티 사이클을 고려하여 시간 평균 전류는 연속 정격 내에 유지되어야 합니다.

8. 신뢰성 테스트

이 장치는 군사(MIL-STD), 일본 산업(JIS) 및 내부 표준을 기반으로 한 포괄적인 신뢰성 테스트를 거칩니다. 이러한 테스트들은 그 견고성과 장수명을 검증합니다:

• 작동 수명 테스트 (RTOL):최대 정격 조건에서 1000시간 연속 작동.
• 환경 스트레스 테스트:고온/고습 저장, 고온 저장, 저온 저장, 온도 사이클링 및 열 충격 테스트를 포함합니다.
• 기계적 및 공정 테스트:납땜 저항(260°C, 10초) 및 납땜성(245°C, 5초) 테스트는 리드가 표준 조립 공정을 견딜 수 있음을 보장합니다.

9. 주의사항 및 사용 제한

데이터시트는 의도된 사용 및 책임을 정의하는 중요한 주의사항을 포함합니다:

• 이 디스플레이는 "일반적인" 전자 장비를 위해 설계되었습니다. 예외적인 신뢰성이 요구되는 애플리케이션, 특히 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 경우(항공, 의료 기기, 중요한 안전 시스템)는 사전 협의가 필요하며, 아마도 다른 등급의 부품이 필요할 것입니다.
• 제조사는 절대 최대 정격을 벗어난 작동 또는 제공된 지침을 따르지 않아 발생한 손상에 대해 책임을 지지 않습니다.
• 제품 수명과 성능을 보장하는 주요 수단으로 전기적 및 열적 한계를 엄격히 준수하는 것이 강조됩니다.

10. 기술 비교 및 차별화

GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색 LED와 같은 오래된 기술과 비교하여, LTD-4608JR에 사용된 AlInGaP 기술은 상당한 장점을 제공합니다:

• 높은 효율 및 밝기:AlInGaP는 우수한 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 높은 밝기를 제공합니다.
• 더 나은 온도 안정성:AlInGaP LED의 광 출력은 일반적으로 오래된 기술보다 온도 변화에 덜 민감합니다.
• 색 순도:20 nm의 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 더 넓은 스펙트럼 광원에 비해 상대적으로 순수한 적색을 나타냅니다.
• 오른쪽 소수점을 가진 커먼 애노드 구성은 커먼 캐소드 또는 왼쪽 소수점 구성을 가질 수 있는 다른 듀얼 디지트 디스플레이와 차별화되는 특정 기능입니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 5V 전원과 저항으로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 네, 하지만 신중한 계산이 필요합니다. 20 mA에서 일반적인 VF가 2.6V일 때, 직렬 저항 값은 (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 옴이 필요합니다. 5V 전원이 안정적인지 확인하고, 더 높은 전류를 초래할 수 있는 최소 VF(2.0V)를 고려해야 합니다. 정전류 드라이버가 더 신뢰할 수 있습니다.

Q: 광도 매칭 비율 2:1이 제 설계에 어떤 의미인가요?

A: 이는 단일 디스플레이 내에서 세그먼트 간 밝기 차이가 두 배를 초과해서는 안 된다는 의미입니다. 대부분의 애플리케이션에서는 이 정도면 허용 가능합니다. 완벽한 균일성이 중요한 경우, 더 엄격한 빈에서 유닛을 선택하거나 소프트웨어/하드웨어에서 개별 세그먼트 보정을 구현해야 할 수 있습니다.

Q: 마킹에 있는 날짜 코드 "YYWW"는 어떻게 해석하나요?

A: "YYWW"는 일반적으로 두 자리 연도와 그 뒤에 두 자리 제조 주차를 나타냅니다. 예를 들어, "2415"는 2024년 15주차에 제조된 장치를 나타냅니다.

12. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 간단한 두 자릿수 카운터 설계

마이크로컨트롤러(예: Arduino, PIC 또는 ARM Cortex-M)가 사용됩니다. 두 개의 I/O 핀은 작은 NPN 트랜지스터나 MOSFET을 통해 커먼 애노드(핀 4와 9)를 구동하는 출력으로 구성됩니다. 다른 일곱 개의 I/O 핀(또는 핀을 절약하기 위해 74HC595와 같은 시프트 레지스터)은 전류 제한 저항이나 정전류 싱크 어레이를 통해 세그먼트 캐소드(핀 1, 3, 5, 6, 7, 8, 10)를 구동합니다. 소수점(핀 2)은 무시하거나 사용할 수 있습니다. 펌웨어는 멀티플렉싱을 구현합니다: 자릿수 1용 트랜지스터를 켜고, 첫 번째 자릿수 값에 대한 세그먼트 패턴을 설정하고, 짧은 시간(예: 5ms) 대기한 후, 자릿수 1을 끄고, 자릿수 2용 트랜지스터를 켜고, 두 번째 자릿수에 대한 세그먼트 패턴을 설정하고, 대기한 후 반복합니다. ON 시간 동안 각 세그먼트의 전류는 듀티 사이클(두 자릿수에 대해 50%)을 기반으로 계산되어 평균 전류가 연속 정격을 초과하지 않도록 해야 합니다.

13. 동작 원리 소개

7세그먼트 LED 디스플레이는 여러 개의 발광 다이오드(LED)의 조립체입니다. 각 세그먼트(A부터 G까지 레이블링)와 소수점은 별도의 LED 또는 LED 칩 그룹입니다. LTD-4608JR와 같은 커먼 애노드 구성에서, 주어진 자릿수에 대한 모든 LED의 애노드는 하나의 커먼 핀에 연결됩니다. 각 개별 세그먼트 LED의 캐소드는 별도의 핀으로 나와 있습니다. 세그먼트를 점등하려면, 그 캐소드 핀을 더 낮은 전압(접지 또는 전류 싱크)에 연결하고 커먼 애노드 핀을 더 높은 전압(Vcc)에 연결하여 회로를 완성하고 해당 특정 LED를 통해 전류가 흐르도록 합니다. 활성 애노드 핀에 대해 어떤 캐소드 핀이 활성화되는지 제어함으로써 다른 숫자와 일부 문자를 형성할 수 있습니다.

14. 기술 동향

개별 7세그먼트 LED 디스플레이는 특정 애플리케이션에 여전히 관련성이 있지만, 디스플레이 기술의 더 넓은 동향은 통합 솔루션으로 이동하고 있습니다:

• 통합 드라이버 디스플레이:LED 어레이, 멀티플렉싱 회로, 때로는 간단한 직렬 인터페이스(I2C, SPI)를 단일 PCB에 포함하는 모듈로, 최종 엔지니어의 설계를 단순화합니다.
• OLED 및 LCD로의 전환:더 복잡한 그래픽이나 영숫자가 필요한 애플리케이션의 경우, 유기 발광 다이오드(OLED) 및 액정 디스플레이(LCD) 모듈이 더 비용 경쟁력을 갖추고 더 큰 유연성을 제공하고 있습니다.
• 소형화 및 효율성:LED 칩 기술의 지속적인 발전은 발광 효율(루멘/와트)을 계속 개선하여 더 낮은 전력으로 더 밝은 디스플레이를 가능하게 하거나 동일한 풋프린트 내에서 더 높은 해상도를 위한 더 작은 칩 크기를 가능하게 합니다. 그러나 적색/주황색/황색을 위한 기본적인 AlInGaP 기술은 여전히 고성능 표준으로 남아 있습니다.

LTD-4608JR는 단순하고 밝으며 저렴한 숫자 표시가 필요한 애플리케이션에 이상적인 성숙하고 신뢰할 수 있으며 잘 이해된 기술을 대표합니다.