LTD-2601JS LED 디스플레이 데이터시트 - 0.28인치 숫자 높이 - AlInGaP 노란색 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-2601JS는 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 듀얼 디지트, 세븐 세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 개별적으로 어드레싱 가능한 세그먼트를 통해 숫자와 일부 제한된 문자를 시각적으로 표현하는 것입니다. 핵심 기술은 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 재료를 활용하며, 이는 노란색 파장 스펙트럼에서 빛을 방출하도록 특별히 설계되었습니다. 이 재료 선택은 기존 기술에 비해 효율성과 색 순도 측면에서 장점을 제공합니다. 이 장치는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 최적의 가독성을 위한 높은 대비를 제공합니다. 공통 애노드 구성으로 분류되며, 이는 다중 디지트 애플리케이션에서 멀티플렉싱을 단순화하는 표준 설계입니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 디스플레이는 시장에서의 위치를 정의하는 몇 가지 주요 장점을 자랑합니다. 0.28인치(7mm)의 숫자 높이는 컴팩트하면서도 가독성 있는 형식을 제공하여 공간이 제한된 패널 미터, 계측기, 소비자 가전 및 산업 제어 인터페이스에 적합합니다. AlInGaP 기술의 사용은 높은 발광 강도와 우수한 문자 외관을 제공하여 밝은 환경에서도 가시성을 보장합니다. 광시야각은 또 다른 중요한 기능으로, 패널 장착 장비에 필수적인 다양한 위치에서 정확하게 디스플레이를 읽을 수 있게 합니다. 이 장치는 또한 발광 강도에 따라 분류되어 일관된 밝기를 위해 단위가 구분되며, 엄격한 환경 규정이 있는 글로벌 시장에 적합한 무연 RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하는 패키지로 제공됩니다. 타겟 시장에는 테스트 및 측정 장비, 판매 시점 단말기, 자동차 계기판(보조 디스플레이), 그리고 신뢰할 수 있고 유지보수가 적은 숫자 표시기가 필요한 가전제품의 설계자가 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

전기적 및 광학적 파라미터에 대한 철저한 이해는 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성 보장에 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

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

• 세그먼트당 소비 전력:70 mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 이 한계를 초과하면 반도체 접합의 열적 열화 위험이 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60 mA. 이는 세그먼트가 처리할 수 있는 최대 순간 전류 펄스로, 일반적으로 높은 듀티 사이클 펄스를 사용하는 멀티플렉싱 방식과 관련이 있습니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이는 정상 상태(DC) 작동을 위한 권장 최대 전류입니다. 0.28 mA/°C의 디레이팅 계수가 지정되어 있으며, 이는 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 상승함에 따라 과열을 방지하기 위해 허용 가능한 최대 연속 전류가 감소함을 의미합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. 이보다 높은 역바이어스 전압을 가하면 항복이 발생하여 LED가 손상될 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 이 장치는 이 넓은 온도 범위 내에서 작동 및 저장이 가능하도록 정격화되어 대부분의 산업 및 소비자 환경에 적합합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (Ta=25°C 기준)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 평균 발광 강도 (Iv):순방향 전류(If) 1 mA에서 200 (최소), 600 (일반) µcd. 이 파라미터는 인간의 눈 반응(CIE 곡선)을 시뮬레이션하는 필터로 측정되며, 인지된 밝기를 정량화합니다. 넓은 범위는 구분 시스템이 사용됨을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장 (λp):If=20mA에서 588 nm (일반). 이는 광 출력이 최대가 되는 파장으로, 노란색을 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):15 nm (일반). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 좁은 폭은 더 포화되고 순수한 노란색을 의미합니다.
• 주 파장 (λd):587 nm (일반). 이는 인간의 눈이 LED의 색상과 일치한다고 인지하는 단일 파장으로, 피크 파장과 밀접한 관련이 있습니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (Vf):If=20mA에서 2.05 (최소), 2.6 (일반) V. 이는 LED가 전도할 때 걸리는 전압 강하입니다. 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (Ir):Vr=5V에서 100 µA (최대). 이는 LED가 최대 정격에서 역바이어스될 때의 작은 누설 전류입니다.
• 발광 강도 매칭 비율:2:1 (최대). 이는 동일한 숫자 내 세그먼트 간 또는 숫자 간 허용 가능한 최대 밝기 변동을 지정하여 균일한 외관을 보장합니다.
• 크로스 토크:≤2.5%. 이 파라미터는 인접한 세그먼트가 활성화될 때 내부 광학적 반사 또는 전기적 누설로 인해 발생하는 인접 세그먼트의 의도하지 않은 발광을 측정합니다.

3. 구분 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 명시합니다. 이는 제조 후 구분 또는 분류 과정을 의미합니다.

• 발광 강도 구분:Iv 사양은 1mA에서 최소 200 µcd, 일반 값 600 µcd를 보여줍니다. 단위는 테스트되어 다른 강도 구분(예: 고휘도, 표준 휘도)으로 분류됩니다. 설계자는 여러 디스플레이 또는 생산 런에 걸쳐 일관된 밝기가 필요한 애플리케이션을 위해 특정 구분을 선택할 수 있습니다.
• 파장/색상 구분:여러 구분으로 명시적으로 상세히 설명되지는 않았지만, 피크(588 nm) 및 주(587 nm) 파장에 대한 엄격한 사양은 엄격한 공정 제어를 나타냅니다. 중요한 색상 매칭 애플리케이션의 경우, 추가적인 파장 분류가 맞춤 옵션으로 제공될 수 있습니다.
• 순방향 전압 구분:Vf 범위(2.05V ~ 2.6V)는 자연적인 변동이 있음을 시사합니다. 전원 공급 전압에 민감하거나 멀티플렉싱 어레이에서 정확한 전류 매칭을 목표로 하는 설계의 경우, 엄격한 Vf 구분에서 LED를 선택하는 것이 중요할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 PDF 발췌문이 "일반적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 언급하지만, 특정 그래프는 텍스트에 포함되어 있지 않습니다. 표준 LED 동작을 기반으로, 이러한 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 전류 대 전압 (I-V) 곡선:이 그래프는 순방향 전류(If)와 순방향 전압(Vf) 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 원하는 전류에 필요한 구동 전압을 결정하고 정전류 드라이버를 설계하는 데 필수적입니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (L-I 곡선):이 그래프는 광 출력이 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 낮은 전류에서는 선형이지만, 열적 및 효율 저하로 인해 높은 전류에서는 포화될 수 있습니다. 이 곡선은 원하는 밝기와 효율을 위한 구동 전류를 최적화하는 데 도움이 됩니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:이 곡선은 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 설명합니다. 이 디레이팅을 이해하는 것은 고온 환경에서 작동하는 애플리케이션에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포 곡선:상대 광 출력 대 파장의 그래프로, 약 588 nm에서 피크와 약 15 nm의 스펙트럼 반폭을 보여 노란색 특성을 확인합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 공차

디스플레이는 표준 스루홀 DIP(듀얼 인라인 패키지) 형식을 따릅니다. 데이터시트의 주요 치수 정보에는 다음이 포함됩니다: 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 달리 명시되지 않는 한 일반 공차는 ±0.25 mm입니다. 핀 팁 시프트 공차는 ±0.4 mm로, PCB 홀 배치에 중요합니다. 특정 품질 관리 사항이 언급됩니다: 세그먼트의 이물질은 ≤10 mils, 표면 잉크 오염은 ≤20 mils, 굽힘은 ≤1/100, 세그먼트 재료 내 기포는 ≤10 mils 이하여야 합니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 단일 행에 10개의 핀을 가지고 있습니다. 내부 회로도는 두 개의 별도 공통 애노드 핀(디지트 2용 핀 6, 디지트 1용 핀 9)을 가진 공통 애노드 타입임을 보여줍니다. 각 세그먼트(A, B, C, D, E, F, G 및 소수점)에는 자체 전용 캐소드 핀이 있습니다. 이 구성은 멀티플렉싱을 위한 표준입니다: 한 번에 하나의 공통 애노드(디지트)를 순차적으로 활성화하고 해당 디지트의 세그먼트에 대한 적절한 캐소드 핀을 구동함으로써, 적은 수의 I/O 핀으로 여러 디지트를 제어할 수 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

데이터시트는 PCB 조립 중 열 손상을 방지하기 위한 특정 납땜 조건을 제공합니다: "납땜 조건: 260°C에서 3초 동안 착석 평면 아래 1/16인치." 이는 웨이브 솔더링을 가리킵니다. 솔더링 팁은 디스플레이 플라스틱 본체 아래 1.6mm(1/16")에 위치해야 하며, 접촉 시간은 최대 온도 260°C에서 3초를 초과해서는 안 됩니다. 이는 플라스틱 하우징이 녹거나 내부 와이어 본드가 과도한 열로 손상되는 것을 방지합니다. 리플로우 솔더링의 경우, 프로파일은 저장 온도(+105°C)에 안전 마진을 더한 최대 정격 온도를 초과해서는 안 되지만, 특정 리플로우 프로파일은 제공되지 않습니다. 구성 요소는 수분 흡수를 방지하기 위해 제어된 환경에서 원래의 방습 백에 보관해야 하며, 이는 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있습니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구동 방법은 멀티플렉싱입니다. 마이크로컨트롤러는 두 개의 I/O 핀을 디지트 선택기(트랜지스터를 통해 공통 애노드에 대한 싱크 전류)로 사용하고, 8개의 I/O 핀(또는 시프트 레지스터)을 세그먼트 캐소드에 대한 싱크 전류로 사용합니다. 각 세그먼트 캐소드 또는 각 공통 애노드와 직렬로 전류 제한 저항이 필요합니다. 저항 값은 R = (Vcc - Vf_led) / I_desired 공식을 사용하여 계산됩니다. Vf가 20mA에서 일반적으로 2.6V이고, 5V 공급 전압을 사용할 경우, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 옴입니다. 멀티플렉싱 작동의 경우, 세그먼트당 순간 전류는 더 높을 수 있지만(예: 20mA), 듀티 사이클을 고려한 평균 전류는 연속 정격 내에 유지되어야 합니다.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. LED를 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 멀티플렉싱 주파수:가시적인 깜빡임을 피할 수 있을 만큼 충분히 높은 새로고침 속도를 사용하십시오(일반적으로 디지트당 >60 Hz). 시각 잔상이 빛을 통합합니다.
• 시야각:주요 시청 방향이 지정된 광시야각 내에 있도록 디스플레이를 배치하여 최상의 대비를 얻으십시오.
• ESD 보호:명시적으로 언급되지는 않았지만, LED는 정전기 방전에 민감합니다. 조립 중 ESD 예방 조치를 취하여 취급하십시오.
• 열 방출:고휘도 또는 고주변 온도 애플리케이션에서는, 특히 최대 연속 전류 근처에서 구동할 경우, PCB 레이아웃이 LED 패키지에서의 열 방출을 허용하도록 하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

기존의 적색 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) LED 디스플레이와 비교하여, LTD-2601JS의 AlInGaP 기술은 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 디스플레이 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 제공합니다. 노란색(587-588 nm)은 인간의 명시(주간) 시각에 대한 높은 감도 영역에 있어, 유사한 복사 전력을 가진 적색 또는 녹색 LED보다 주관적으로 더 밝게 보입니다. 동시대의 사이드 글로우 또는 도트 매트릭스 디스플레이와 비교하여, 세븐 세그먼트 형식은 구동 및 디코딩이 더 간단하여 순수 숫자 애플리케이션에 대해 더 낮은 시스템 비용을 제공합니다. 스루홀 패키지는 표면 실장 대안에 비해 견고한 기계적 부착을 제공하며, 이는 진동이 있는 애플리케이션에 유리합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

• Q: 3.3V 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?A: 예. 일반적인 Vf는 2.6V이므로, 3.3V 공급 전압으로는 전류 제한 저항을 위한 0.7V의 여유가 있습니다. 저항 값은 더 작아집니다: R = (3.3 - 2.6) / I_desired. 원하는 전류가 마이크로컨트롤러의 핀 전류 공급/싱크 능력 내에서 달성 가능한지 확인하십시오.
• Q: 연속 전류에 대한 디레이팅 계수의 목적은 무엇인가요?A: 디레이팅 계수(0.28 mA/°C)는 더 높은 주변 온도에서 감소된 열 방출 능력을 고려합니다. 주변 온도 85°C에서 허용 가능한 최대 연속 전류는 25mA - [0.28mA/°C * (85°C-25°C)] = 25mA - 16.8mA = 8.2mA입니다. 이 디레이팅된 전류 이상으로 작동하면 최대 접합 온도를 초과할 위험이 있습니다.
• Q: 데이터시트에 "오른쪽 소수점"이 언급되어 있습니다. 이는 무엇을 의미하나요?A: 이는 소수점 세그먼트의 위치를 나타냅니다. "오른쪽 소수점"은 소수점이 숫자의 오른쪽에 위치함을 의미하며, 이는 분수를 표시하는 표준 관례입니다(예: "12.3").
• Q: 방열판이 필요한가요?A: 중간 주변 온도에서 세그먼트당 20mA 이하의 일반적인 작동의 경우, 전용 방열판은 필요하지 않습니다. PCB 자체가 열 확산체 역할을 합니다. 그러나 절대 최대 정격에서의 연속 작동 또는 고온 환경에서는 열 관리를 고려해야 합니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 간단한 디지털 전압계 표시 장치 설계.설계자는 벤치탑 전원 공급 장치에 대해 0.0에서 9.9V까지의 전압을 표시할 두 자리 디스플레이가 필요합니다. LTD-2601JS는 가독성과 간단한 인터페이스로 선택되었습니다. 마이크로컨트롤러의 ADC가 전압을 읽고, 이를 십진수로 변환한 다음, 십의 자리, 일의 자리 및 소수점에 대한 7-세그먼트 코드를 조회합니다. 두 개의 NPN 트랜지스터가 공통 애노드 핀(디지트 1 및 2)을 접지로 스위칭하는 데 사용됩니다. 120옴 직렬 저항이 각각 있는 8개의 마이크로컨트롤러 I/O 핀이 세그먼트 캐소드(A-G 및 DP)에 연결됩니다. 펌웨어는 100 Hz로 디지트를 멀티플렉싱합니다. 회색 전면/흰색 세그먼트는 전원 공급 장치의 검은색 패널에 대해 우수한 대비를 제공합니다. 높은 밝기는 밝은 실험실에서도 가시성을 보장합니다. 무연 규정 준수는 신제품에 대한 회사의 환경 기준을 충족합니다.

11. 작동 원리 소개

기본 원리는 반도체 P-N 접합에서의 전계 발광입니다. AlInGaP 재료는 직접 밴드갭 반도체입니다. 접합의 내재 전위(대략 Vf와 동일)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, N 영역의 전자가 접합을 가로질러 P 영역으로 주입되고, P 영역의 정공이 N 영역으로 이동합니다. 이 주입된 소수 캐리어(P 측의 전자, N 측의 정공)는 다수 캐리어와 재결합합니다. AlInGaP와 같은 직접 밴드갭 재료에서는 이러한 재결합의 상당 부분이 방사성입니다. 즉, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 광자의 특정 에너지와 따라서 그 파장(색상)은 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 인의 정확한 비율로 설계된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 불투명한 GaAs 기판은 빛을 위쪽으로 반사시켜 순방향 발광 강도를 증가시키는 데 도움이 됩니다. 각 세그먼트는 별도의 LED 칩이며, 켜진 세그먼트의 조합이 원하는 숫자나 문자를 형성합니다.

12. 기술 동향 및 발전

LTD-2601JS와 같은 스루홀 세븐 세그먼트 디스플레이는 프로토타이핑, 교육용 키트 및 견고한 기계적 장착이 필요한 애플리케이션에 여전히 관련성이 있지만, 더 넓은 산업 동향은 결정적으로 표면 실장 장치(SMD) 패키지로 이동하고 있습니다. SMD LED는 더 작은 공간 점유율, 더 낮은 프로파일, 자동화된 픽 앤 플레이스 조립에 적합성, 그리고 종종 PCB에 직접 부착을 통한 더 나은 열 성능을 제공합니다. 디스플레이의 경우, 통합 드라이버 IC가 더 일반화되고 있으며, LED 어레이와 스캐닝 로직, 때로는 직렬 통신 인터페이스(I2C 또는 SPI와 같은)를 결합하여 마이크로컨트롤러 I/O 및 소프트웨어 오버헤드를 크게 줄입니다. 재료 측면에서, AlInGaP는 적색, 주황색 및 노란색에 우수하지만, InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드)은 더 넓은 밴드갭 조정 가능성으로 인해 청색, 녹색 및 백색 LED 시장을 지배하고 있습니다. 미래 디스플레이의 경우, 마이크로 LED 및 미니 LED 기술은 더 높은 밀도, 밝기 및 효율을 약속하지만, 이들은 현재 간단한 세그먼트 디스플레이보다는 고해상도 비디오 스크린을 대상으로 하고 있습니다. 그러나 세븐 세그먼트 형식의 지속적인 원리는 예측 가능한 미래 동안 비용에 민감하고 가독성이 중요한 숫자 애플리케이션에서의 유용성을 보장합니다.