LTS-3401LJF LED 디스플레이 데이터시트 - 0.8인치 디지트 높이 - 옐로우 오렌지 색상 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-3401LJF는 선명하고 저전력의 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 단일 디지트 세븐 세그먼트 발광 다이오드(LED) 디스플레이입니다. 이 제품의 핵심 기술은 앰버에서 레드 오렌지 스펙트럼에서 고효율 빛을 생성하는 것으로 알려진 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 이 특정 장치는 옐로우 오렌지 색상을 방출합니다. 디스플레이는 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시키는 회색 얼굴과 흰색 세그먼트를 특징으로 합니다. 이 부품의 주요 설계 목표는 낮은 전력 소비, 균일한 세그먼트 조명을 통한 우수한 문자 외관, 그리고 솔리드 스테이트 신뢰성으로, 숫자 데이터를 선명하고 효율적으로 표시해야 하는 다양한 소비자 및 산업용 전자 장치에 적합합니다.

1.1 핵심 장점

• 저전력 동작:최소한의 전력 소모를 위해 설계되어 배터리 구동 또는 에너지 민감도가 높은 애플리케이션에 이상적입니다.
• 높은 가시성:연속적이고 균일한 세그먼트와 넓은 시야각을 제공하여 다양한 위치에서도 가독성을 보장합니다.
• 솔리드 스테이트 신뢰성:LED 기반 장치로서 기계식 또는 필라멘트 기반 디스플레이에 비해 긴 작동 수명, 충격 저항성, 일관된 성능을 자랑합니다.
• 표준 인터페이스:I.C. 호환 구동 요구 사항으로 일반적인 마이크로컨트롤러 및 논리 회로와의 통합을 단순화합니다.
• 분류된 성능:장치는 광도에 따라 분류되어 다중 디지트 애플리케이션에서 일관된 밝기 매칭을 가능하게 합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 주요 전기적, 광학적, 물리적 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 전기적 특성

전기적 매개변수는 디스플레이의 작동 한계와 조건을 정의합니다.

• 절대 최대 정격:이는 영구적인 손상을 방지하기 위해 어떠한 조건에서도 초과해서는 안 되는 스트레스 한계입니다.
  • 세그먼트당 소비 전력:최대 70 mW. 이는 각 LED 세그먼트에 걸친 순방향 전류와 전압 강하의 결합 효과를 제한합니다.
  • 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 최대 25 mA. 주변 온도가 25°C 이상으로 상승함에 따라 0.33 mA/°C의 선형 디레이팅 계수가 적용됩니다.
  • 세그먼트당 피크 순방향 전류:최대 60 mA, 단 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1 ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다. 이는 멀티플렉싱 애플리케이션에서 더 높은 피크 밝기를 달성하기 위해 짧은 시간 동안 오버드라이브를 가능하게 합니다.
  • 세그먼트당 역방향 전압:최대 5 V. 이를 초과하면 LED의 PN 접합이 손상될 수 있습니다.
  • 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
  • 솔더링 온도:착면 아래 1/16인치(약 1.6 mm) 거리에서 260°C, 3초. 이는 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정에 대한 중요한 매개변수입니다.
• 전기적/광학적 특성 (T_A=25°C):이는 일반적인 작동 매개변수입니다.
  • 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 2.05V(최소), 2.6V(일반). 이는 지정된 전류로 구동될 때 활성 세그먼트 양단의 전압 강하입니다.
  • 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 100 µA. 이는 LED가 역방향 바이어스되었을 때의 최소 누설 전류를 나타냅니다.

2.2 광학적 특성

광학적 매개변수는 디스플레이의 광 출력 및 색상 특성을 정량화합니다.

• 평균 광도 (I_V):I_F=1mA에서 320 µcd(최소), 900 µcd(일반). 이는 인간의 눈의 명시 응답(CIE 곡선)에 맞추어 필터링된 센서로 측정된 세그먼트의 인지된 밝기 측정값입니다. 넓은 범위는 분류 공정을 나타냅니다.
• 광도 매칭 비율 (I_V-m):I_F=10mA에서 최대 2:1. 이는 동일한 디지트의 다른 세그먼트 간 또는 다른 유닛 간의 최대 허용 밝기 변동을 지정하여 시각적 균일성을 보장합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):I_F=20mA에서 611 nm(일반). 이는 광 출력이 가장 큰 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):I_F=20mA에서 605 nm(일반). 이는 방출된 빛의 색상과 가장 잘 일치하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 그 옐로우 오렌지 색조를 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):I_F=20mA에서 17 nm(일반). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다. 더 작은 값은 더 단색(순수)한 색상을 의미합니다.

3. 분류 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "광도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 생산 후 분류(빈닝) 공정을 의미합니다.

• 광도 분류:제조 후, LED는 표준 테스트 전류(예: 1mA 또는 10mA)에서 측정된 광도에 따라 테스트되고 그룹화됩니다. 지정된 일반 값 900 µcd와 최소값 320 µcd는 가능한 분류 범위를 정의합니다. 분류된 부품을 사용하면 다중 디지트 디스플레이의 모든 세그먼트에서 일관된 밝기 수준을 보장하여 최종 제품의 미적 및 기능적 균일성에 중요합니다. 설계자는 조달을 위한 특정 분류 코드 가용성 및 사양을 제조업체에 문의해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 PDF 발췌문이 "일반적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 언급하고 있지만, 특정 그래프는 본문에 포함되어 있지 않습니다. 일반적으로 이러한 곡선에는 다음이 포함됩니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류 (I-V 곡선):이 그래프는 일반적으로 비선형 방식으로 구동 전류에 따라 광 출력이 어떻게 증가하는지 보여주며, 효율 변화를 강조합니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:다이오드의 지수적 I-V 관계를 설명하며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여주며, 고온 또는 고휘도 애플리케이션에서 열 관리에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 플롯으로, 피크 및 주 파장과 스펙트럼 반치폭을 시각적으로 보여줍니다.

설계자는 견고한 회로 설계를 위해 이러한 관계를 완전히 이해하려면 항상 그래프가 포함된 완전한 데이터시트를 참조해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

이 장치는 0.8인치 디지트 높이 디스플레이로 설명되며, 이는 숫자 문자 자체의 높이인 20.32 mm에 해당합니다. 패키지 치수 도면(본문에서 참조되지만 상세히 설명되지 않음)은 플라스틱 패키지의 전체 길이, 너비, 높이, 리드 간격 및 세그먼트 배치를 지정할 것입니다. 달리 명시되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.25 mm입니다. 정확한 기계 도면은 PCB 풋프린트 설계 및 인클로저 내 적절한 장착을 보장하는 데 필수적입니다.

5.2 핀 구성 및 내부 회로

LTS-3401LJF는커먼 애노드디스플레이입니다. 이는 모든 LED 세그먼트(및 소수점)의 애노드가 내부적으로 연결되어 공통 핀(4, 6, 12, 17)으로 나온다는 의미입니다. 개별 세그먼트 캐소드(A-G 및 좌/우 소수점)는 각각 자체 핀을 가지고 있습니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 캐소드 핀을 로우(접지 또는 전류 싱크에 연결)로 구동하면서 공통 애노드 핀을 하이(V_CC에 전류 제한 저항을 통해 연결)로 유지해야 합니다. 핀아웃 테이블은 올바른 PCB 레이아웃 및 소프트웨어 구동 루틴 개발에 중요합니다. 여러 핀(1, 8, 9, 16, 18)은 "NO PIN"으로 나열되어 있으며, 이는 물리적으로 존재하지만 전기적으로 연결되지 않았음을 의미합니다(N/C).

6. 솔더링 및 조립 지침

데이터시트는 주요 솔더링 매개변수를 제공합니다: 패키지는 착면 아래 1/16인치(1.6 mm) 거리에서 260°C의 솔더링 온도를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 웨이브 솔더링에 대한 표준 참조입니다. 리플로우 솔더링의 경우, 피크 온도 약 260°C의 표준 무연 프로파일이 적용될 수 있지만, 액상선 이상의 시간은 제어되어야 합니다. 수분 민감 장치(해당되는 경우) 처리 및 조립 중 리드에 대한 기계적 스트레스 방지를 위한 표준 JEDEC/IPC 지침을 따르는 것이 좋습니다. 저장은 지정된 -35°C ~ +85°C 온도 범위 내에서 건조한 환경에서 이루어져야 합니다.

7. 애플리케이션 권장 사항

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 테스트 및 측정 장비:디지털 멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치.
• 소비자 가전:시계, 타이머, 주방 가전, 오디오 장비 디스플레이.
• 산업 제어:패널 미터, 공정 지시기, 제어 시스템 판독 장치.
• 자동차 애프터마켓:높은 가시성과 신뢰성이 필요한 계기 및 디스플레이.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 각 커먼 애노드 연결(또는 멀티플렉싱 방식의 각 세그먼트)에 대해 직렬 저항을 사용하여 순방향 전류를 설정하십시오. R = (V_CC- V_F) / I_F 공식을 사용하여 저항 값을 계산하십시오. 안전한 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오.
• 멀티플렉싱:다중 디지트 디스플레이의 경우 멀티플렉싱 구동 회로가 일반적입니다. 이는 각 디지트에 전원(커먼 애노드를 통해)을 빠르게 순환시키면서 해당 디지트에 대한 해당 세그먼트 데이터를 제공하는 것을 포함합니다. 이는 필요한 I/O 핀 수를 크게 줄입니다. 이러한 구성에서 피크 전류 정격(1/10 듀티에서 60 mA)을 초과하지 않도록 하십시오.
• 시야각:넓은 시야각은 유리하지만 디스플레이를 장착할 때 의도된 사용자의 시선을 고려하십시오.
• 열 관리:저전력이지만, 높은 주변 온도 또는 고휘도 설정에서는 보드 레이아웃과 공기 흐름을 고려하여 패키지 온도가 한계 내에 유지되도록 하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTS-3401LJF의 주요 차별화 요소는 옐로우 오렌지 발광을 위한AlInGaP기술의 사용입니다. 표준 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) LED와 같은 오래된 기술에 비해, AlInGaP는 상당히 높은 광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 밝은 출력 또는 동일한 밝기에서 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다. 또한 일반적으로 온도와 수명에 걸쳐 더 나은 안정성과 색상 일관성을 제공합니다. 백색 LED(일반적으로 형광체 코팅이 있는 청색 LED)에 비해, 이 단색 장치는 저조도 또는 야간 투시 호환 설정과 같이 특정 앰버/오렌지 색상이 필요한 애플리케이션에서 더 높은 효율을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

• Q: "No Pin" 연결의 목적은 무엇입니까?
  
  A: 이들은 솔더링 중 패키지를 고정하고 구조적 무결성을 제공하는 기계적 자리 표시자입니다. 회로의 어떤 전기적 네트에도 연결해서는 안 됩니다.
• Q: 이 디스플레이를 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있습니까?
  
  A: 아니요. 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 캐소드에 5V를 직접 연결하면(애노드가 하이일 때) 과도한 전류를 끌어 LED와 마이크로컨트롤러 핀을 모두 손상시킬 수 있습니다. 공급 전압과 원하는 세그먼트 전류를 기반으로 저항을 계산하십시오.
• Q: "커먼 애노드"가 내 회로 설계에 어떤 의미가 있습니까?
  
  A: 이는 공통 애노드 핀에 양전압(V_CC)을 공급하고, 개별 캐소드 핀을 통해 접지로 전류를 싱크하여 세그먼트를 켠다는 의미입니다. 구동 회로(예: 마이크로컨트롤러)는 캐소드에 연결된 I/O 핀을 논리 LOW(0V) 상태로 설정하여 세그먼트를 활성화합니다.
• Q: 다중 디지트 설계에서 균일한 밝기를 어떻게 달성합니까?
  
  A: 제조업체로부터 동일한 광도 분류 코드의 부품을 조달하십시오. 또한 모든 세그먼트에 대해 동일한 전류 제한 저항 값을 보장하고 멀티플렉싱 또는 정적 구동 방식에서 일관된 구동 전류를 사용하십시오.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 간단한 디지털 전압계 판독 장치 설계.

설계자가 LTS-3401LJF를 사용하여 3-디지트 DC 전압계 디스플레이를 만들고 있습니다. 그들은 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 있는 마이크로컨트롤러를 사용하여 전압을 측정합니다. 세 개의 디스플레이가 사용됩니다. 마이크로컨트롤러 핀으로는 모든 세그먼트(3 디지트 * 8 세그먼트 = 24 라인)를 직접 구동하기에 부족하므로 멀티플렉싱 설계가 선택되었습니다. 단일 8비트 시프트 레지스터와 정전류 싱크 출력(예: 외부 트랜지스터가 있는 74HC595 또는 전용 LED 드라이버 IC)을 사용하여 모든 디지트의 모든 세그먼트 캐소드(A-G, DP)를 제어합니다. 세 개의 마이크로컨트롤러 I/O 핀은 작은 PNP 트랜지스터 또는 MOSFET을 통해 각 디지트의 커먼 애노드를 선택적으로 활성화하는 데 사용됩니다. 소프트웨어는 각 디지트(1, 2, 3)를 활성화하면서 해당 디지트에 대한 해당 세그먼트 패턴을 시프트 레지스터로 빠르게 순환시킵니다. 시각의 잔상 효과로 인해 모든 디지트가 계속 켜져 있는 것처럼 보입니다. 설계자는 5V 공급 전압, V_F 2.6V, 원하는 평균 세그먼트 전류 10mA를 기반으로 커먼 애노드 라인에 대한 전류 제한 저항을 계산하며, 세 디지트를 멀티플렉싱하는 1/3 듀티 사이클을 고려하여 조정합니다.

11. 기술 원리 소개

LTS-3401LJF는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)로 만들어진 반도체 PN 접합의 전계발광 원리를 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면 N형 물질의 전자가 활성 영역에서 P형 물질의 정공과 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 반도체의 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출된 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 옐로우 오렌지(~605 nm 주 파장)입니다. 불투명한 GaAs 기판을 사용하면 잡광을 흡수하여 대비를 향상시켜 디스플레이의 우수한 문자 외관에 기여합니다. 일곱 개의 개별 세그먼트는 패턴으로 배열된 여러 개의 작은 AlInGaP LED 칩으로 형성되며, 각각 전기적으로 절연되어 주소 지정이 가능합니다.

12. 기술 동향

세븐 세그먼트 LED 디스플레이는 숫자 판독을 위한 견고하고 비용 효율적인 솔루션으로 남아 있지만, 더 넓은 디스플레이 기술 환경은 진화하고 있습니다. 필요한 마이크로컨트롤러 I/O와 소프트웨어 복잡성을 크게 줄이는 내장 컨트롤러(I2C 또는 SPI 인터페이스)가 있는 디스플레이와 같은 더 높은 통합을 향한 추세가 있습니다. 재료 측면에서 AlInGaP 기술은 앰버/레드 색상에 대해 성숙하고 매우 효율적입니다. 풀 컬러 또는 백색 애플리케이션의 경우 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 기반의 청색/녹색/백색 LED가 지배적입니다. 미래 동향에는 더 낮은 작동 전압, 더 높은 효율(와트당 더 많은 빛), 그리고 디스플레이를 유연하거나 투명한 기판에 통합하는 것이 포함될 수 있지만, 이는 기존의 세그먼트 숫자 장치보다는 새로운 디스플레이 유형과 더 관련이 있습니다. LED의 핵심 장점인 신뢰성, 장수명, 저전압 작동은 이러한 요소가 가장 중요한 애플리케이션에서의 지속적인 사용을 보장합니다.