LTC-4627JD-01 LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 자릿수 높이 - 하이퍼 레드 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-4627JD-01은 숫자 표시용으로 설계된 4자리 7세그먼트 LED 디스플레이입니다. 각 자릿수는 0.4인치(10.0 mm)의 높이를 가지며, 다양한 전자 장비 인터페이스에 적합한 선명하고 가독성 높은 문자를 제공합니다. 본 장치는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 활용하여 하이퍼 레드 발광을 구현합니다. 회색 면에 흰색 세그먼트를 적용하여 대비와 가독성을 향상시켰습니다. 디스플레이는 멀티플렉스 공통 애노드 타입으로 구성되어 있으며, 이는 다중 자릿수 디스플레이에서 필요한 구동 핀 수를 최소화하는 표준 구성 방식입니다.

1.1 주요 특징

• 자릿수 높이:0.4인치 (10.0 mm).
• 세그먼트 설계:균일한 문자 외관을 위한 연속적이고 균일한 세그먼트.
• 전력 효율:낮은 전력 요구 사항.
• 광학 성능:탁월한 문자 외관, 높은 휘도 및 높은 대비.
• 시야각:넓은 시야각.
• 신뢰성:고체 상태의 신뢰성.
• 품질 관리:휘도에 따른 분류(빈닝) 적용.
• 환경 규정 준수:RoHS 지침을 준수하는 무연 패키지.

1.2 장치 식별

부품 번호 LTC-4627JD-01은 AlInGaP 하이퍼 레드 LED를 사용하는 멀티플렉스 공통 애노드 디스플레이를 특정하며, 오른쪽 소수점을 포함합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 세그먼트당 소비 전력:70 mW
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA (1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭 기준)
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25 mA (25°C 기준), 25°C 이상에서는 0.28 mA/°C로 선형적으로 감소.
• 동작 온도 범위:-35°C ~ +105°C
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +105°C
• 납땜 조건:260°C에서 3초간 웨이브 솔더링, 납땜 지점은 디스플레이 본체의 장착면에서 최소 1/16인치(약 1.6 mm) 아래에 위치해야 함.

2.2 전기적 및 광학적 특성

일반적인 성능 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C에서 측정됩니다.

• 평균 광도(I_V):200 - 650 μcd (I_F= 1 mA 기준). 이는 밝기의 주요 측정 기준입니다.
• 피크 발광 파장(λ_p):650 nm (I_F= 20 mA 기준). 이는 방출된 빛의 강도가 가장 높은 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):20 nm (I_F= 20 mA 기준). 이는 색 순도를 나타내며, 값이 작을수록 더 단색광에 가깝습니다.
• 주 파장(λ_d):639 nm (I_F= 20 mA 기준). 이는 인간의 눈이 인지하는 파장입니다.
• 칩당 순방향 전압(V_F):2.1 V (최소), 2.6 V (일반) (I_F= 20 mA 기준). 허용 오차는 ±0.1V입니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(I_R):최대 100 μA (V_R= 5V 기준). 참고: 이는 테스트 조건이며, 연속 역방향 바이어스 동작은 허용되지 않습니다.
• 광도 매칭 비율:최대 2:1 (동일 광역 내 세그먼트 간, I_F= 1 mA 기준). 이는 세그먼트 간 밝기의 균일성을 보장합니다.
• 크로스 토크:≤ 2.5%. 이는 한 세그먼트가 켜지고 다른 세그먼트가 꺼져 있을 때 인접 세그먼트 간 허용 가능한 최대 빛 누출을 지정합니다.

2.3 광도 빈닝 시스템

LED는 순방향 전류 10 mA에서 측정된 광도에 따라 분류(빈닝)됩니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 맞는 일관된 밝기 수준의 디스플레이를 선택할 수 있습니다. 빈닝 테이블은 다음과 같습니다:

• 빈 E:200 - 320 μcd
• 빈 F:321 - 500 μcd
• 빈 G:501 - 800 μcd
• 빈 H:801 - 1300 μcd
• 빈 J:1301 - 2100 μcd

선택된 빈 내의 광도 허용 오차는 ±15%입니다. 하나의 조립체에 여러 디스플레이를 사용하는 응용 분야의 경우, 밝기 차이(색조 불균일)를 방지하기 위해 동일한 빈의 디스플레이를 사용하는 것이 강력히 권장됩니다.

3. 기계적 및 패키지 정보

3.1 패키지 치수

디스플레이는 표준 DIP(듀얼 인라인 패키지) 풋프린트를 따릅니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 일반 허용 오차 ±0.25 mm의 밀리미터 단위입니다. 주요 기계적 사항은 다음과 같습니다:

• 핀 끝 변위 허용 오차: ±0.4 mm.
• 세그먼트 상의 이물질: ≤ 10 mil (약 0.254 mm).
• 반사판 굽힘: 길이의 ≤ 1%.
• 세그먼트 내 기포: ≤ 10 mil.
• 표면 잉크 오염: ≤ 20 mil (약 0.508 mm).
• 핀용 권장 PCB 홀 직경: 1.0 mm.

3.2 핀 구성 및 회로도

디스플레이는 16핀 구성을 가지지만, 모든 핀이 물리적으로 존재하거나 전기적으로 연결된 것은 아닙니다. 멀티플렉스 공통 애노드 타입입니다. 내부 회로도는 4개의 공통 애노드 핀(각 자릿수당 하나)과 각 세그먼트(A-G 및 DP)에 대한 공통 캐소드 핀을 보여줍니다. 핀 연결 테이블은 다음과 같습니다:

• 핀 1: 자릿수 1 공통 애노드
• 핀 2: 자릿수 2 공통 애노드
• 핀 3: 세그먼트 D 캐소드
• 핀 4: 세그먼트 L1, L2, L3 공통 애노드 (사용자 정의 아이콘용으로 추정)
• 핀 5: 세그먼트 E 캐소드
• 핀 6: 자릿수 3 공통 애노드
• 핀 7: 소수점(DP) 캐소드
• 핀 8: 자릿수 4 공통 애노드
• 핀 9: 연결 없음
• 핀 10: 핀 없음
• 핀 11: 세그먼트 F 캐소드
• 핀 12: 핀 없음
• 핀 13: 세그먼트 C 및 L3 캐소드
• 핀 14: 세그먼트 A 및 L1 캐소드
• 핀 15: 세그먼트 G 캐소드
• 핀 16: 세그먼트 B 및 L2 캐소드

4. 성능 곡선 및 분석

데이터시트에는 상세한 회로 설계에 필수적인 일반적인 특성 곡선이 포함되어 있습니다. 이 곡선들은 다양한 조건에서 주요 파라미터 간의 관계를 그래픽으로 나타냅니다. 설계자는 다음을 위해 이를 참조해야 합니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압(I_F-V_F곡선):비선형 관계를 보여주며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 광도 대 순방향 전류(I_V-I_F곡선):구동 전류에 따른 밝기 변화를 나타내어, 원하는 밝기와 전력 소비를 최적화하는 데 도움을 줍니다.
• 광도 대 주변 온도(I_V-T_a곡선):온도 상승에 따른 광 출력 감소를 보여주며, 고온 환경에서의 응용에 필수적입니다.
• 상대 스펙트럼 분포:650 nm의 피크 파장을 중심으로 파장 스펙트럼 전체에 걸쳐 방출되는 빛의 강도를 나타냅니다.

5. 적용 지침 및 주의사항

5.1 설계 및 적용 고려사항

• 용도:일반 전자 장비(사무실, 통신, 가정용)용입니다. 사전 협의 및 평가 없이는 안전 관련 시스템(항공, 의료 등)에는 권장되지 않습니다.
• 구동 회로 설계:
  • 정전류 구동:안정적인 광도와 수명을 보장하기 위해 적극 권장됩니다.
  • 전압 범위:회로는 의도한 전류를 공급하기 위해 전체 순방향 전압(V_F) 범위(허용 오차를 고려한 2.0V ~ 2.7V)를 수용해야 합니다.
  • 보호:전원 사이클링 중 역전압 및 순간 스파이크에 대한 보호 회로를 포함해야 합니다.
  • 전류 감소:최대 연속 전류가 25°C 이상에서 감소하므로, 최대 주변 온도를 고려하여 동작 전류를 선택해야 합니다.
• 열 및 환경:
  • 빠른 광 열화를 방지하기 위해 권장 전류/온도 이상에서 동작하지 않도록 합니다.
  • 습한 환경에서 급격한 온도 변화를 피하여 디스플레이에 응결이 생기지 않도록 합니다.
• 기계적 취급:조립 중 디스플레이 본체에 비정상적인 힘을 가하지 마십시오. 장식 필름을 적용하는 경우, 외부 힘에 의해 필름이 이동할 수 있으므로 전면 패널/커버와 직접 접촉하지 않도록 합니다.
• 다중 디스플레이 조립:균일한 외관을 보장하기 위해 동일한 광도 빈의 디스플레이를 사용하십시오.
• 신뢰성 테스트:최종 제품에 낙하 또는 진동 테스트가 필요한 경우, 설계 확정 전에 평가를 위해 조건을 공유해야 합니다.

5.2 보관 조건

성능을 유지하고 핀 산화와 같은 문제를 방지하기 위해 디스플레이는 다음 조건에서 원래 포장 상태로 보관해야 합니다:

• 온도:5°C ~ 30°C
• 상대 습도:60% RH 미만

6. 납땜 및 조립 가이드

권장 납땜 방법은 웨이브 솔더링입니다. 중요한 파라미터는 PCB의 납땜 지점이 디스플레이 본체의 장착면에서 최소 1.6 mm (1/16인치) 아래에 위치하도록 하여 과도한 열이 플라스틱 본체와 LED 칩에 도달하지 않도록 하는 것입니다. 납땜 온도는 260°C에서 3초 동안 유지해야 합니다. 이 과정에서 디스플레이 유닛 자체의 온도는 최대 정격 온도를 초과해서는 안 됩니다.

7. 기술 비교 및 포지셔닝

LTC-4627JD-01은 신뢰할 수 있는 중간 밝기의 숫자 표시 솔루션으로 자리매김하고 있습니다. 주요 차별점은 다음과 같습니다:

• AlInGaP 기술:적색 LED용 기존 GaAsP 또는 GaP 기술에 비해 더 높은 효율과 더 나은 온도 안정성을 제공하여 좋은 밝기를 가진 "하이퍼 레드" 등급을 구현합니다.
• 0.4인치 자릿수 높이:가독성과 보드 공간 소비 사이의 균형을 제공하는 일반적인 크기로, 계기판, 가전 제품 및 산업용 제어 장치에 적합합니다.
• 일관성을 위한 빈닝:광도 빈 제공은 품질 관리의 표시이며, 대량 생산에서 예측 가능한 성능을 가능하게 합니다.
• RoHS 준수:무연 제조를 위한 현대 환경 규정을 충족합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 피크 파장(650nm)과 주 파장(639nm)의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장은 스펙트럼 발광이 가장 높은 물리적 지점입니다. 주 파장은 광원의 색상과 일치하는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장입니다. 이 짙은 적색 LED의 경우, 눈은 물리적 피크보다 약간 짧은 파장을 인지합니다.

Q: 정전압보다 정전류 구동을 권장하는 이유는 무엇인가요?

A: LED 밝기는 주로 전류의 함수입니다. 순방향 전압(V_F)은 제조 허용 오차가 있으며 온도에 따라 변합니다. 정전류원은 이러한 V_F variations.

Q: 마이크로컨트롤러로 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있나요?

A: 아닙니다. 세그먼트당 연속 전류는 25mA로, 마이크로컨트롤러의 일반적인 GPIO 핀 전류 정격(종종 절대 최대 20-25mA)을 초과합니다. 트랜지스터 어레이 또는 전용 LED 드라이버 IC와 같은 외부 드라이버를 사용해야 하며, 이는 4자리 디스플레이에 필요한 멀티플렉싱도 용이하게 합니다.

Q: "멀티플렉스 공통 애노드"가 내 회로 설계에 어떤 의미인가요?

A: 이는 각 자릿수에 대한 LED의 애노드가 내부적으로 함께 연결되어 있음을 의미합니다(자릿수 1 애노드, 자릿수 2 애노드 등). 숫자를 표시하려면 원하는 세그먼트에 대한 올바른 캐소드 패턴을 적용하면서 한 번에 하나의 자릿수 공통 애노드를 순차적으로 켭니다. 이는 빠르게(일반적으로 >100Hz) 순환하여 모든 자릿수가 동시에 켜져 있는 것처럼 보이게 하여 필요한 I/O 핀 수를 크게 줄입니다.

9. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 디지털 멀티미터 디스플레이 설계

설계자가 4자리 디지털 멀티미터를 제작 중입니다. 가독성과 적색(이러한 계기에 일반적임)을 위해 LTC-4627JD-01을 선택합니다.

1. 밝기 선택:멀티미터는 실내외에서 사용될 수 있습니다. 설계자는 다양한 조명 조건에서 충분한 밝기를 보장하기 위해 빈 G(501-800 μcd)의 디스플레이를 선택합니다.
2. 구동 회로:전용 멀티플렉싱 LED 드라이버 IC를 선택합니다. 설계자는 장기 신뢰성을 보장하고 미터 내부의 잠재적 고온을 고려하여 세그먼트당 정전류를 최대 25 mA보다 훨씬 낮은 15 mA로 설정합니다.
3. PCB 레이아웃:핀용 권장 1.0 mm 홀 직경을 사용합니다. PCB 레이아웃에서 열 패드(있는 경우)와 트레이스가 여러 세그먼트가 켜질 때 누적 전류를 처리할 수 있도록 주의를 기울입니다.
4. 소프트웨어:마이크로컨트롤러 펌웨어는 멀티플렉싱 루틴을 구현하여 네 자릿수 애노드 핀을 고주파로 순환합니다. 또한 오른쪽 소수점(핀 7 캐소드)을 제어하는 로직도 포함합니다.
5. 테스트:최종 조립 전에 샘플을 동작 온도 범위 전체에 걸쳐 테스트하여 밝기 일관성을 확인하고, 선택한 구동 전류가 온도 범위의 상한에서도 적절한지 확인합니다.

10. 동작 원리 및 기술 동향

10.1 동작 원리

디스플레이는 AlInGaP LED 칩을 기반으로 합니다. 칩의 밴드갭 전압(약 2V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 이를 전기발광이라고 합니다. AlInGaP 층의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 따라서 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 하이퍼 레드 스펙트럼에 해당합니다. 7세그먼트는 개별 LED 또는 8자 모양으로 배열된 LED 칩 그룹입니다. 멀티플렉싱은 인간 시각의 잔상 효과를 이용하여 적은 수의 선으로 많은 LED를 빠른 순서로 점등하여 제어하는 전자 기술입니다.

10.2 기술 동향

7세그먼트 디스플레이는 여전히 기본적이지만, 더 넓은 LED 디스플레이 기술 환경은 진화하고 있습니다. 동향은 다음과 같습니다:

• 더 높은 효율:지속적인 재료 과학 개선을 통해 동일한 밝기에 대한 전력 소비를 줄이는 더 높은 루멘/와트(효율)를 목표로 합니다.
• 소형화:소형 장치를 위한 더 작은 자릿수 높이와 피치를 가진 디스플레이가 개발되고 있습니다.
• 통합:드라이버 전자 장치가 디스플레이 모듈에 점점 더 통합되어 시스템 설계를 단순화하고 있습니다.
• 첨단 재료:페로브스카이트 및 양자점과 같은 재료에 대한 연구는 더 넓은 색 영역과 조정 가능한 특성을 가진 미래 디스플레이를 약속합니다. 그러나 표준 숫자 표시기의 경우, AlInGaP와 같은 성숙된 기술이 성능, 신뢰성 및 비용의 최적 균형을 제공합니다.