7.62mm 적황색 세븐 세그먼트 디스플레이 데이터시트 - 크기 19.0x13.2x8.0mm - 순방향 전압 2.0V - 전력 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 7.62mm(0.3인치) 자릿수 높이의 세븐 세그먼트 영숫자 디스플레이에 대한 기술 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 스루홀 장착(THT)을 위해 설계되었으며 적황색 빛을 방출하기 위해 AlGaInP 칩 기술을 활용합니다. 회색 배경 표면에 흰색 발광 세그먼트를 특징으로 하여, 특히 밝은 주변 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시킵니다. 제품은 광도에 따라 분류되며 무연(Pb-free) 및 RoHS 환경 기준을 준수하여, 신뢰할 수 있는 숫자 또는 제한된 영숫자 표시가 필요한 다양한 전자 응용 분야에 적합합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 디스플레이의 주요 장점은 산업 표준 풋프린트를 준수하여 이 일반적인 크기에 맞게 설계된 기존 PCB 레이아웃 및 소켓과의 호환성을 보장한다는 점입니다. 낮은 전력 소비는 배터리 구동 또는 에너지 효율적인 장치의 주요 이점입니다. 회색 표면 수지는 반사된 주변광을 줄여 대비를 현저히 개선하여 발광 세그먼트를 더 선명하게 돋보이게 합니다. 이 장치는 주로 가정용 가전제품, 산업용 계기판 및 다양한 디지털 표시 시스템과 같이 내구성 있고 가독성이 높으며 비용 효율적인 숫자 디스플레이가 필요한 응용 분야를 대상으로 합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

다음 섹션에서는 데이터시트에 정의된 장치의 전기적, 광학적 및 열적 사양에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계 이하 또는 이 한계에서의 동작은 보장되지 않으며 신뢰할 수 있는 설계에서는 피해야 합니다.

• 역방향 전압 (V_R):5V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):25mA. 이는 연속 동작에 권장되는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):60mA. 이는 펄스 조건(듀티 사이클 ≤ 10%, 주파수 ≤ 1kHz)에서만 허용되며 DC 바이어스에는 사용해서는 안 됩니다.
• 전력 소산 (P_d):60mW. 이는 주변 온도(T_a) 25°C에서 패키지가 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 더 높은 온도에 대해서는 전력 감액 곡선을 참조해야 합니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 장치는 이 주변 온도 범위 내에서 기능이 보장됩니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +100°C.
• 솔더링 온도 (T_sol):최대 5초 동안 260°C로, 이는 웨이브 또는 핸드 솔더링 공정에 일반적입니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터는 표준 주변 온도 25°C에서 측정되며 정상 작동 조건에서 장치의 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v):순방향 전류(I_F) 10mA로 구동할 때 세그먼트당 전형값은 17.6 mcd입니다. 지정된 최소값은 7.8 mcd입니다. 광도에는 ±10%의 허용 오차가 적용됩니다. 설계자는 최악의 경우 밝기 계산을 위해 최소값을 사용해야 합니다.
• 피크 파장 (λ_p):621 nm (전형적). 이는 스펙트럼 방출이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):615 nm (전형적). 이 파장은 빛의 지각된 색상을 설명하며 피크 파장보다 인간 시각에 더 관련이 있습니다.
• 스펙트럼 방사 대역폭 (Δλ):18 nm (전형적). 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 작은 대역폭은 더 단색에 가까운 색상을 의미합니다.
• 순방향 전압 (V_F):전형 2.0V, I_F=20mA에서 최대 2.4V. 허용 오차는 ±0.1V입니다. 이 파라미터는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 100 µA. 이는 장치가 역방향 바이어스되었을 때의 누설 전류입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "광도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 제조 후 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다.

• 광도 빈닝:주요 빈닝 기준은 광도(I_v)입니다. 장치는 테스트되어 특정 광도 범위 또는 "CAT" 코드(포장 라벨에 참조된 대로)로 그룹화됩니다. 이는 단일 생산 배치 또는 주문 내에서 밝기의 일관성을 보장합니다. 이 부품을 지정하는 설계자는 CAT 코드가 다르면 밝기가 달라질 수 있음을 인지해야 합니다.
• 색상/파장:빈닝된 파라미터로 명시적으로 언급되지는 않았지만, 피크(621nm) 및 주 파장(615nm)에 대한 전형값이 제공됩니다. 적황색에 AlGaInP를 사용하는 대부분의 응용 분야에서 색상 변동은 일반적으로 작지만, 중요한 색상 일치 응용 분야는 공급업체와 확인해야 합니다.
• 순방향 전압:지정된 허용 오차는 ±0.1V로 상대적으로 엄격합니다. 반드시 공식적인 빈은 아니지만, 이 엄격한 허용 오차는 디스플레이 전체의 전압 강하 변동을 줄여 드라이버 설계를 단순화합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 비표준 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 전형적인 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 출력 곡선은 약 621 nm 근처의 특징적인 방출 피크를 보여 적황색을 확인시켜 줍니다. 18nm 대역폭은 합리적으로 포화된 색상을 나타냅니다. 곡선 형태는 AlGaInP 재료에 전형적입니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 전류와 전압 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 주어진 순방향 전류(예: 20mA)에 대해 순방향 전압은 일반적으로 약 2.0V임을 보여줍니다. 곡선의 기울기는 LED 접합의 동적 저항을 나타냅니다. 설계자는 이를 사용하여 적절한 전류 조정을 위한 필요한 공급 전압과 직렬 저항 값을 계산합니다.

4.3 순방향 전류 감액 곡선

이것은 신뢰할 수 있는 설계를 위한 가장 중요한 그래프 중 하나입니다. 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 최대 허용 연속 순방향 전류를 어떻게 줄여야 하는지 보여줍니다. 최대 동작 온도 85°C에서 허용되는 연속 전류는 25°C에서의 25mA 절대 최대 정격보다 현저히 낮습니다. 이 감액을 무시하면 과열로 인한 광속 감소, 색상 변화 및 치명적인 고장이 가속화될 수 있습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

디스플레이는 표준 DIP(듀얼 인라인 패키지) 풋프린트를 가지고 있습니다. 도면의 주요 치수는 다음과 같습니다:

• 전체 높이: 8.0 mm (최대)
• 본체 너비: 13.2 mm (공칭)
• 본체 길이: 19.0 mm (공칭)
• 자릿수 높이: 7.62 mm (0.3인치)
• 리드(핀) 간격: 2.54 mm (0.1인치) 표준 그리드.
• 리드 직경: 0.5 mm (전형적)

별도로 명시되지 않는 한 허용 오차는 ±0.25mm입니다. 이 치수는 PCB 레이아웃에 매우 중요하며, 장착 구멍에 적절히 맞고 웨이브 솔더링을 위한 올바른 간격을 보장합니다.

5.2 핀아웃 및 극성 식별

내부 회로도는 세븐 세그먼트에 대한 커먼 캐소드 구성을 보여줍니다. 이는 모든 세그먼트 LED가 공통의 음극 연결(캐소드)을 공유함을 의미합니다. 세그먼트 a부터 g까지의 개별 애노드는 별도의 핀에 있습니다. 커먼 캐소드 핀은 회로에서 접지(또는 낮은 전위)에 연결되어야 합니다. PCB 설계 중에는 각 세그먼트에 신호를 올바르게 라우팅하기 위해 핀아웃 다이어그램을 참조해야 합니다. 잘못된 연결은 세그먼트가 점등되지 않거나 잘못된 숫자/문자가 표시되는 결과를 초래합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

• 솔더링:절대 최대 솔더링 온도는 최대 5초 동안 260°C입니다. 이는 솔더링 아이언을 사용한 핸드 솔더링 또는 웨이브 솔더링 공정에 적합합니다. 플라스틱 패키지 및 내부 와이어 본드 손상을 방지하기 위해 장시간 열에 노출되는 것을 피해야 합니다.
• ESD(정전기 방전) 주의사항:LED 다이는 ESD에 민감합니다. 권장되는 취급 주의사항에는 접지된 손목 스트랩, 도전성 매트가 있는 ESD 안전 작업대 및 모든 장비의 적절한 접지가 포함됩니다. 절연 재료는 이온화기로 처리하거나 전하를 소산시키기 위해 제어된 습도로 유지해야 합니다.
• 세척:명시되지는 않았지만, 에폭시 수지 패키지와 호환되는 표준 PCB 세척 공정을 사용할 수 있습니다. 특정 화학적 호환성에 대해서는 제조업체에 문의하십시오.
• 보관:장치는 지정된 보관 온도 범위(-40°C ~ +100°C) 내에서 저습도, ESD 안전 환경에 보관해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

• 포장 형식:장치는 튜브에 포장된 후 박스에, 마지막으로 카톤에 포장됩니다. 구체적인 포장은 튜브당 26개, 박스당 88튜브, 카톤당 4박스로 총 카톤당 9,152개입니다.
• 라벨 정보:포장 라벨에는 추적성 및 식별을 위한 중요한 정보가 포함됩니다:
  • CPN: 고객 부품 번호
  • P/N: 제조업체 부품 번호 (예: ELS-321USOWA/S530-A4)
  • QTY: 포장 내 수량
  • CAT: 광도 등급 (빈 코드)
  • LOT No.: 추적을 위한 제조 로트 번호.

8. 응용 제안

8.1 전형적인 응용 회로

커먼 캐소드 디스플레이이므로 일반적으로 마이크로컨트롤러 또는 전용 디스플레이 드라이버 IC(예: 74HC595 시프트 레지스터, MAX7219)에 의해 구동됩니다. 각 세그먼트 애노드는 전류 제한 저항을 통해 드라이버 출력에 연결됩니다. 이 저항(R_series)의 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R_series= (V_supply- V_F) / I_F. 견고한 설계를 위해 최대 V_F(2.4V)를 사용하고, 5V 공급 전압에서 원하는 I_F가 10mA일 때: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ω. 표준 270 Ω 저항이 적절할 것입니다. 커먼 캐소드 핀은 컨트롤러에 의해 접지로 스위칭되어 자릿수를 활성화합니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류로 인해 LED가 파괴됩니다.
• 멀티플렉싱:다중 자릿수 디스플레이의 경우 I/O 핀을 절약하기 위해 멀티플렉싱이 일반적입니다. 멀티플렉싱 설계에서 세그먼트당 피크 전류가 I_FP정격(60mA)을 초과하지 않도록 하고, 사용된 듀티 사이클에 대한 시간 평균 전류가 I_F감액을 준수하는지 확인하십시오.
• 시야각:회색 배경은 대비를 개선하지만 검은색 배경에 비해 시야각에 약간 영향을 줄 수 있습니다. 최종 제품의 의도된 시청 위치를 고려하십시오.
• 열 관리:고주변 온도 환경에서 또는 최대 전류 근처에서 구동할 때는 접합 온도가 안전 한계를 초과하지 않도록 디스플레이 주변에 적절한 환기를 보장하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

이전 기술 또는 더 작은 디스플레이와 비교하여 이 장치는 다음과 같은 특정 장점을 제공합니다:

• 백열등 또는 VFD 디스플레이 대비:훨씬 낮은 전력 소비, 더 긴 수명, 더 높은 충격/진동 저항 및 더 시원한 작동.
• 더 작은 LED 디스플레이(예: 5mm 또는 3mm 자릿수) 대비:7.62mm 자릿수 높이는 거리에서 우수한 가독성을 제공하여 사용자가 가까이 있지 않을 수 있는 패널 미터 및 가전제품에 적합합니다.
• LCD 디스플레이 대비:LED는 자체 발광하여 백라이트 없이 저조도 조건에서도 우수한 가시성을 제공합니다. 또한 훨씬 더 넓은 작동 온도 범위와 더 빠른 응답 시간을 가지고 있습니다.
• 핵심 차별화 요소:산업 표준 7.62mm 크기, 대비를 향상시키는 회색 표면, 그리고 적황색 방출을 위한 신뢰할 수 있는 AlGaInP 기술의 조합은 이 디스플레이를 산업 및 소비자용 숫자 표시를 위한 견고하고 가독성이 높으며 에너지 효율적인 선택으로 자리매김하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 이 디스플레이를 20mA로 연속 구동할 수 있습니까?

예, 하지만 주의가 필요합니다. 절대 최대 연속 전류는 주변 온도 25°C에서 25mA입니다. 20mA로 구동하는 것은 사양 내에 있지만, 주변 온도가 상승할 것으로 예상된다면 순방향 전류 감액 곡선을반드시참조해야 합니다. 85°C에서는 허용되는 최대 연속 전류가 현저히 낮아집니다. 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해 10-15mA로 구동하는 것이 종종 더 안전한 관행이며 작동 수명도 연장합니다.

10.2 전형적인 순방향 전압(2.0V)이 일부 백색 또는 청색 LED보다 낮은 이유는 무엇입니까?

순방향 전압은 주로 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 적황색/적색/호박색에 사용되는 AlGaInP는 청색, 녹색 및 백색 LED에 사용되는 InGaN 재료보다 낮은 밴드갭 에너지를 가집니다. 낮은 밴드갭은 전자가 이동하여 광자를 방출하는 데 더 적은 에너지(낮은 전압)를 필요로 합니다.

10.3 "광도에 따라 분류됨"이 내 설계에 어떤 의미가 있습니까?

이는 다른 생산 배치 또는 다른 "CAT" 코드로 표시된 디스플레이가 다른 밝기 수준을 가질 수 있음을 의미합니다. 제품의 모든 유닛에서 균일한 밝기가 중요한 경우 단일 광도 빈(CAT 코드)에서 장치를 지정 및 조달해야 합니다. 대부분의 응용 분야에서는 지정된 허용 오차(±10%) 내의 변동은 허용됩니다.

11. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:최대 50°C 환경에서 작동하는 벤치탑 전원 공급 장치용 간단한 3자리 전압계 설계.

설계 단계:

1. 구동 전류 선택:좋은 밝기와 수명을 위해 세그먼트당 10mA를 목표로 합니다.
2. 전류 제한 저항:5V 마이크로컨트롤러 공급 전압과 최대 V_F2.4V 사용: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω. 270Ω(가장 가까운 표준값) 사용.
3. 멀티플렉싱:더 적은 핀으로 3자리(21세그먼트 + 3커먼 캐소드)를 제어하기 위해 1/3 듀티 사이클로 멀티플렉싱을 사용합니다. 활성 시간 슬롯 동안 세그먼트당 피크 전류는 평균 10mA를 유지하기 위해 30mA가 됩니다(1/3 시간만 켜지므로). 이 30mA 피크는 60mA I_FP rating.
4. 열 점검:주변 온도 50°C에서 감액 곡선을 확인해야 합니다. 허용 연속 전류는 25mA보다 낮습니다. 그러나 우리의 경우 세그먼트당평균전류는 10mA에 불과하고 디스플레이는 멀티플렉싱되므로(각 자릿수는 2/3 시간 동안 꺼짐) 접합 온도 상승은 최소화되어 이 설계는 열적으로 안전합니다.
5. 마이크로컨트롤러 인터페이스:74HC595와 같은 시프트 레지스터를 사용하여 세그먼트 애노드를 제어하고, 트랜지스터(예: 2N3904 NPN 트랜지스터)를 통해 커먼 캐소드를 싱크하기 위해 세 개의 GPIO 핀을 사용합니다.

12. 작동 원리 소개

세븐 세그먼트 LED 디스플레이는 7개의 개별 발광 다이오드(LED)가 8자 모양으로 배열된 조립체입니다. 각 LED는 하나의 세그먼트(a부터 g까지 라벨링)를 형성합니다. 이 세그먼트들의 특정 조합을 선택적으로 점등함으로써 모든 십진수(0-9)와 일부 문자를 형성할 수 있습니다. 이 커먼 캐소드 장치에서는 7개 세그먼트 LED의 모든 캐소드(음극 단자)가 내부적으로 하나 이상의 커먼 핀에 연결됩니다. 세그먼트를 점등하려면 개별 애노드 핀에 양의 전압을(전류 제한 저항을 통해) 가하고, 커먼 캐소드 핀을 접지에 연결하여 회로를 완성해야 합니다. 빛 방출 자체는 AlGaInP 반도체 칩의 전기발광 현상 때문입니다: 순방향 바이어스가 가해지면 전자와 정공이 p-n 접합에서 재결합하여 재료의 밴드갭(적황색의 경우 약 615-621 nm)에 해당하는 파장의 광자 형태로 에너지를 방출합니다.

13. 기술 동향 및 맥락

이와 같은 스루홀 세븐 세그먼트 디스플레이는 성숙하고 매우 신뢰할 수 있는 기술을 나타냅니다. 표면 실장 장치(SMD) 디스플레이는 자동화 조립 및 소형화를 위해 점점 더 일반화되고 있지만, 스루홀 디스플레이는 프로토타이핑, 교육용, 수리 시장 및 기계적 견고성과 손쉬운 핸드 솔더링이 우선시되는 응용 분야에서 여전히 인기가 있습니다. AlGaInP의 사용은 고효율 적색, 주황색 및 호박색 LED에 표준입니다. 더 넓은 디스플레이 시장의 동향에는 컨트롤러/드라이버를 디스플레이 모듈에 통합, 햇빛 가독성을 위한 초고휘도 버전 개발, SMD 패키지로의 전환이 포함됩니다. 그러나 표준 세븐 세그먼트 디스플레이의 기본 설계 및 전기적 인터페이스는 수십 년 동안 안정적으로 유지되어 장기적인 가용성과 설계 친숙도를 보장하고 있습니다.