LTC-5675KG LED 디스플레이 데이터시트 - 0.52인치 자릿수 높이 - AlInGaP 녹색 - 2.6V 순방향 전압 - 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-5675KG는 4자리, 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 다양한 전자 장치 및 계측기에서 명확하고 가시성이 높은 숫자 및 제한된 영숫자 정보를 제공하는 것입니다. 핵심 기술은 고효율 녹색광을 생성하는 것으로 알려진 불투명 GaAs 기판 위에 장착된 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED 칩을 활용합니다. 이 디스플레이는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 점등된 녹색 세그먼트에 대한 우수한 대비를 제공합니다. 이 설계는 낮은 전력 소비와 우수한 시각적 성능을 갖춘 신뢰할 수 있는 고체 상태 숫자 표시가 필요한 산업용 제어판, 테스트 장비, 소비자 가전 및 컴팩트한 폼 팩터로 여러 자릿수가 필요한 계측기와 같은 애플리케이션을 대상으로 합니다.

1.1 주요 특징 및 장점

• 자릿수 크기:0.52인치(13.2 mm) 문자 높이로 가독성이 우수합니다.
• 세그먼트 설계:연속적이고 균일한 세그먼트로 우수한 문자 외관과 미적 감각을 제공합니다.
• 광학 성능:다양한 조명 조건에서 선명한 가시성을 위한 고휘도 및 고대비비.
• 시야각:넓은 시야각으로 축외 위치에서도 디스플레이를 읽을 수 있도록 보장합니다.
• 전력 효율:낮은 전력 요구 사항으로 배터리 구동 또는 에너지 절약형 애플리케이션에 적합합니다.
• 신뢰성:움직이는 부품이 없는 고체 상태 신뢰성으로 긴 작동 수명을 제공합니다.
• 품질 관리:광도에 따라 장치가 분류되어 다중 자릿수 또는 다중 유닛 애플리케이션에서 일관된 밝기 매칭이 가능합니다.
• 환경 규정 준수:RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하는 무연 패키지입니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 전기 및 광학 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계를 벗어난 동작은 권장되지 않습니다.

• 세그먼트당 전력 소산:최대 70 mW. 이는 순방향 전압을 기반으로 최대 연속 전류를 제한합니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:최대 60 mA, 단 펄스 조건(1 kHz, 25% 듀티 사이클)에서만 가능합니다. 이 정격은 멀티플렉싱 또는 짧은 서지 조건용입니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 최대 25 mA. 이 전류는 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 0.33 mA/°C씩 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 허용 가능한 최대 연속 전류는 대략 다음과 같습니다: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA.
• 세그먼트당 역방향 전압:최대 5 V. 이를 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 작동 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 정격이 지정되었습니다.
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 솔더링 조건:260°C에서 3초간, 이는 부품의 착석 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm)에서 측정된다는 조건이 있습니다. 이는 일반적인 리플로우 프로파일 지침입니다.

2.2 전기 및 광학 특성 (Ta=25°C)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 작동 매개변수입니다.

• 평균 광도 (I_V):이것이 핵심 밝기 매개변수입니다.
  • 최소: I_F= 1 mA에서 320 µcd
  • 일반: I_F= 10 mA에서 1050 µcd
  • 최대: I_F= 10 mA에서 11550 µcd. 최소에서 최대까지의 넓은 범위는 장치가 빈닝(분류)되었음을 나타냅니다. 설계자는 균일한 밝기를 위해 적절한 빈에서 선택해야 합니다.
• 피크 발광 파장 (λ_p):I_F=20mA에서 571 nm (일반). 이는 가시 스펙트럼의 녹색 영역에 해당합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):15 nm (일반). 이는 방출된 녹색광의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다.
• 주 파장 (λ_d):572 nm (일반). 피크 파장과 약간 다르며, 이는 인간의 눈이 광원의 색상과 일치한다고 인지하는 단일 파장입니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 2.1V (최소), 2.6V (일반). 이는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 구동 회로는 이 V_F.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 100 µA. 낮은 값은 우수한 접합 품질을 나타냅니다.
• 광도 매칭 비율 (I_V-m):"유사 광역" 내 세그먼트에 대해 최대 2:1. 이는 단일 자릿수 또는 지정된 그룹 내에서 가장 밝은 세그먼트가 가장 어두운 세그먼트보다 두 배 이상 밝아서는 안 된다는 의미이며, 시각적 균일성을 보장합니다.

측정 참고:광도는 CIE 명시도 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터 조합을 사용하여 측정되며, 이 값이 인간의 밝기 인지에 대응하도록 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "광도에 따라 분류"되었다고 명시적으로 언급합니다. 이것이 빈닝 과정입니다.

• 광도 빈닝:I_V사양(10mA에서 320 ~ 11550 µcd)의 넓은 분포는 여러 밝기 빈이 존재함을 의미합니다. 제조업체는 측정된 출력을 기반으로 구성 요소를 그룹(빈)으로 테스트하고 분류합니다. 이를 통해 고객은 고휘도 애플리케이션을 위해 보장된 최소 밝기 수준(예: I_V> 8000 µcd 빈)의 부품을 구매하거나 비용에 민감한 설계를 위한 표준 빈을 구매할 수 있습니다. 빈닝된 부품을 사용하는 것은 여러 디스플레이 또는 자릿수에 걸쳐 균일한 외관을 달성하는 데 필수적입니다.
• 파장 일관성:명시적으로 빈닝되었다고 언급되지는 않았지만, λ_p(571 nm) 및 λ_d(572 nm)에 대한 엄격한 일반 값은 우수한 공정 제어를 나타내며, 이는 생산 배치 전반에 걸쳐 일관된 녹색 색상을 초래합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않지만, 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):이 그래프는 지수 관계를 보여줍니다. 주어진 구동 전류에 필요한 공급 전압을 결정하고 전력 소산(P = V_F* I_F)을 계산하는 데 매우 중요합니다.
• 광도 대 순방향 전류:이 곡선은 전류가 증가함에 따라 밝기가 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 비선형이며, 효율(와트당 루멘)은 가열로 인해 매우 높은 전류에서 종종 감소합니다. 데이터시트는 1mA 및 10mA에서의 이산 점을 제공합니다.
• 광도 대 주변 온도:AlInGaP LED의 경우, 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 일반적으로 감소합니다. 이 곡선은 전체 온도 범위(-35°C ~ +85°C)에서 작동하는 애플리케이션을 설계하여 고온에서 충분한 밝기를 보장하는 데 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장을 보여주는 그래프로, 약 15 nm의 반폭을 가진 571-572 nm를 중심으로 하여 녹색 색상 출력을 확인합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 표준 LED 디스플레이 패키지를 사용합니다. 치수 도면(본문에서 참조되지만 상세히 설명되지 않음)은 일반적으로 다음을 보여줍니다:

• 모듈의 전체 길이, 너비 및 높이.
• 자릿수 간 간격(피치).
• 세그먼트 치수 및 간격.
• 리드(핀) 간격, 길이 및 직경. 참고 사항에 따르면, 달리 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며 일반 공차는 ±0.25 mm입니다.

5.2 핀 구성 및 극성

LTC-5675KG는공통 애노드장치입니다. 이는 각 자릿수에 대한 모든 LED의 애노드가 내부적으로 함께 연결되어 자릿수당 단일 핀(핀 10-13: 자릿수 1-4 애노드)으로 나온다는 의미입니다. 각 세그먼트(A-G, DP)의 캐소드는 모든 자릿수에서 공유되며 각각의 핀(세그먼트 A-G용 핀 27-30, 35-37; 소수점용 핀 31-34)에 연결됩니다. 이 구성은 멀티플렉싱에 이상적입니다.

멀티플렉싱 동작:숫자를 표시하기 위해 마이크로컨트롤러는 다음을 수행합니다:

1. 원하는 문자에 대한 세그먼트 캐소드(A-G) 패턴을 설정합니다.
2. 해당 문자가 나타나야 하는 특정 자릿수의 공통 애노드 핀을 켭니다(전압을 인가합니다).
3. 각 자릿수의 애노드를 고주파(예: 100Hz+)로 순차적으로 순환시켜 모든 자릿수가 동시에 점등되는 인식을 생성합니다. 이는 정적 구동에 비해 필요한 구동 핀과 전력 소비를 크게 줄입니다.

내부 회로도:참조된 다이어그램은 공통 애노드, 멀티플렉싱 아키텍처를 시각적으로 확인시켜 주며, 네 개의 자릿수 애노드와 7+1 세그먼트 캐소드를 보여줍니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

• 리플로우 솔더링:지정된 조건은 260°C에서 3초간이며, 부품 본체 아래 1.6mm에서 측정됩니다. 이는 일반적인 무연 리플로우 프로파일(피크 온도 245-260°C)과 일치합니다.
• 주의 사항:
  • 취급 중 리드에 기계적 응력을 가하지 마십시오.
  • 솔더링 전후에 디스플레이가 최대 보관 온도를 초과하는 온도에 노출되지 않도록 하십시오.
  • 취급 중 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 따르십시오.
• 보관 조건:습기 흡수로 인해 리플로우 중 "팝콘 현상"이 발생할 수 있으므로, 지정된 온도 범위인 -35°C ~ +85°C 내의 건조한 환경에 보관하십시오.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 산업 계측:패널 미터, 공정 제어기, 타이머 디스플레이.
• 테스트 및 측정 장비:디지털 멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치.
• 소비자/상업용 가전:전자레인지, 오디오 장비, 판매 시점 단말기.
• 자동차 애프터마켓:주간 가시성을 위해 고휘도가 필요한 계기 및 디스플레이.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:각 세그먼트 캐소드 또는 자릿수 애노드(구동 방식에 따라)에 대해 항상 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F로 계산됩니다. 5V 공급, V_F=2.6V, I_F=10mA의 경우: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω.
• 멀티플렉싱 드라이버:충분한 I/O 핀이 있는 마이크로컨트롤러 또는 멀티플렉싱 및 전류 제어를 처리하는 전용 LED 드라이버 IC(예: MAX7219, TM1637)를 사용하십시오. 드라이버 IC는 설계를 단순화하고 종종 밝기 제어를 제공합니다.
• 전력 소산:멀티플렉싱 중 여러 자릿수의 모든 세그먼트를 동시에 구동할 때 총 전력을 계산하십시오. 정격을 초과하지 않도록 하고, 높은 주변 온도에서 작동하는 경우 열 관리를 고려하십시오.
• 밝기 매칭:최상의 시각적 결과를 위해, 특히 여러 디스플레이를 사용하는 경우 공급업체로부터 광도 빈을 지정하십시오.
• 시야각:넓은 시야각은 유연한 장착을 허용하지만, 기계 설계 시 주요 사용자의 시선을 고려하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

표준 GaP(갈륨 포스파이드) 녹색 LED 또는 여과된 백열등 디스플레이와 같은 오래된 기술과 비교하여, LTC-5675KG의 AlInGaP 기술은 다음을 제공합니다:

• 더 높은 효율 및 밝기:AlInGaP는 우수한 광 효율을 제공하여 더 낮은 전류에서 더 밝은 디스플레이를 생성합니다.
• 더 나은 색상 채도:녹색 색상이 일반적으로 더 순수하고 생생합니다.
• 향상된 신뢰성:고체 상태 LED는 백열등 또는 진공 형광 디스플레이(VFD)보다 훨씬 긴 수명을 가집니다.
• 낮은 전력 소비:휴대용 및 배터리 구동 장치에 필수적입니다.
• 필터 뒤에 사용되는 일부 현대적인 블루 칩 + 형광체 백색 LED와 비교하여, AlInGaP 녹색은 단색 녹색 애플리케이션에 대해 종종 더 효율적입니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

1. Q: "피크 파장"과 "주 파장"의 차이점은 무엇입니까?
   
   A: 피크 파장은 방출 스펙트럼이 최대 강도를 갖는 단일 파장입니다. 주 파장은 광원의 인지된 색상과 일치하는 단색광의 단일 파장입니다. 둘은 종종 가깝지만 동일하지 않으며, 주 파장이 인간의 인지와 더 관련이 있습니다.
2. Q: 드라이버 IC 없이 3.3V 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 구동할 수 있습니까?
   
   A: 가능하지만 주의해야 합니다. 일반적인 V_F는 20mA에서 2.6V입니다. 3.3V에서 전류 제한 저항을 위한 전압 여유는 0.7V에 불과합니다. 10mA 전류의 경우 70Ω 저항이 필요합니다. 이는 가능하지만, V_F및 공급 전압의 변동으로 인해 상당한 전류 변동이 발생할 수 있습니다. 전용 LED 드라이버나 트랜지스터 버퍼가 더 강력합니다.
3. Q: 왜 연속 전류가 온도에 따라 감소합니까?
   
   A: LED 접합 온도가 상승하면 내부 효율이 떨어지고 열 폭주 위험이 증가합니다. 전류를 감소시키면 과도한 열 발생을 방지하여 장기적인 신뢰성을 보장하고 밝기 저하 또는 고장을 방지합니다.
4. Q: "광도에 따라 분류됨"이 내 설계에 어떤 의미가 있습니까?
   
   A: 이는 특정 밝기 빈(예: 최소 I_V값)을 선택하기 위해 유통업체와 협력해야 함을 의미합니다. 그렇지 않으면 다른 빈의 부품을 받을 수 있으며, 이는 자릿수 간 또는 제품의 다른 유닛 간에 눈에 띄는 밝기 차이를 초래할 수 있습니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 4자리 DC 전압 패널 미터 설계.

1. 마이크로컨트롤러 선택:최소 12개의 디지털 I/O 핀(4 자릿수 애노드 + 7 세그먼트 캐소드 + 1 소수점)이 있는 MCU를 선택하거나 I/O 확장기를 사용합니다.
2. 구동 회로:펌웨어에서 멀티플렉싱을 구현합니다. MCU는 자릿수 1-4를 빠르게 순환합니다. 각 자릿수에 대해 캐소드 핀에 세그먼트 패턴을 설정하고 작은 NPN 트랜지스터를 통해 해당 애노드 핀을 활성화합니다(완전히 점등된 숫자 '8'의 애노드 전류는 8 세그먼트 * 10mA = 80mA가 될 수 있어 대부분의 MCU 핀 한계를 초과하기 때문입니다).
3. 전류 제한:8개의 220Ω 저항(각 세그먼트 캐소드 A-G 및 DP당 하나씩)을 배치합니다. 이는 5V 공급 및 일반적인 V_F.
4. 밝기 제어:필요한 경우 디스플레이를 전역적으로 어둡게 하기 위해 자릿수 활성화 시간에 소프트웨어 PWM(펄스 폭 변조)을 구현합니다.
5. 결과:0.000 ~ 19.99V의 전압 판독값을 표시하는 컴팩트하고 효율적이며 밝은 디스플레이로, 고대비, 고휘도 AlInGaP 세그먼트 덕분에 실내 및 실외 조명 조건에서 우수한 가독성을 제공합니다.

11. 기술 원리 소개

LTC-5675KG는AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)반도체 기술을 기반으로 합니다. 이 물질 시스템은불투명 GaAs(갈륨 비소) 기판위에 에피택셜 성장됩니다. AlInGaP 층의 p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 재결합하여 광자 형태로 에너지를 방출합니다. 활성층 내 Al, In, Ga 및 P 원자의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)을 직접 결정합니다. 이 장치의 경우 구성이 약 572 nm를 중심으로 녹색광을 생성하도록 조정되었습니다. 불투명 기판은 빛이 주로 칩의 상부 표면에서 방출됨을 의미하며, 이는 세그먼트 기반 디스플레이 구조에 적합합니다. 개별 LED 칩은 와이어 본딩되어 플라스틱 패키지 내 표준 7세그먼트 패턴으로 조립됩니다.

12. 기술 동향 및 맥락

AlInGaP 기술은 고효율 적색, 주황색, 호박색 및 녹색 LED를 위한 성숙하고 매우 최적화된 솔루션을 나타냅니다. 디스플레이 환경에서:\p>

• 단색 디스플레이의 경우:AlInGaP는 효율성과 색상 순도로 인해 순수한 녹색, 적색 및 호박색에 대한 최상의 선택으로 남아 있으며, 종종 이러한 색상으로 여과된 블루 칩+형광체 백색 LED보다 성능이 우수합니다.
• 시장 맥락:도트 매트릭스 OLED 및 TFT-LCD가 풀 컬러, 고정보량 디스플레이를 지배하지만, LTC-5675KG와 같은 7세그먼트 LED 디스플레이는 단순하고 매우 밝으며 저렴하고 신뢰할 수 있으며 저전력 숫자 표시가 필요한 애플리케이션에서 강력한 위치를 유지하고 있습니다.
• 향후 발전:추세에는 효율성의 추가 개선, 고급 애플리케이션을 위한 더 엄격한 밝기 및 색상 빈닝, 그리고 시스템 설계를 단순화하기 위해 드라이버 전자 장치 및 통신 인터페이스(예: I2C)를 디스플레이 모듈에 직접 통합하는 것이 포함됩니다. 그러나 표준 색상에 대한 기본적인 7세그먼트 폼 팩터와 AlInGaP 기술은 대상 애플리케이션에서 향후 수년 동안 관련성을 유지할 가능성이 높습니다.