ELT-512SURWA/S530-A3 0.56인치 7세그먼트 디스플레이 데이터시트

1. 제품 개요

ELT-512SURWA/S530-A3는 스루홀 방식으로 장착되는 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 표준 산업용 규격으로, 숫자 높이는 14.22mm(0.56인치)입니다. 이 장치는 선명한 빨간색 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 칩으로 제작되었으며, 빛의 방출과 시야각을 향상시키기 위해 흰색 확산 수지로 캡슐화되어 있습니다. 디스플레이의 외부 표면은 회색으로 마감 처리되어 다양한 패널 디자인에 적합한 중립적이고 전문적인 외관을 제공합니다.

이 디스플레이는 저전력 소모 부품으로 분류되어 에너지 효율이 중요한 애플리케이션에 이상적입니다. 무연(Pb-free) 및 RoHS(유해물질 제한) 지침을 완전히 준수하여 전 세계적으로 엄격한 환경 규정이 적용되는 제품에 사용하기에 적합합니다.

이 디스플레이의 주요 설계 목표는 밝은 주변광 조건에서도 우수한 신뢰성과 가독성을 제공하는 것입니다. 표준 크기와 스루홀 패키징 덕분에 프로토타이핑과 대량 생산 모두에 다용도로 사용할 수 있으며, 기존의 납땜 기술을 사용하여 인쇄 회로 기판(PCB)에 쉽게 통합할 수 있습니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

ELT-512SURWA/S530-A3의 핵심 장점은 재료 선택과 설계에서 비롯됩니다. LED 칩에 AlGaInP 기술을 사용함으로써 높은 효율의 선명한 빨간색 출력과 우수한 색 순도를 제공합니다. 흰색 확산 수지는 각 세그먼트에 빛을 고르게 분산시켜 핫스팟을 줄이고 균일한 조명을 보장하는 데 도움이 되며, 이는 사용자 가독성에 매우 중요합니다.

이 장치의 목표 시장은 명확하고 신뢰할 수 있는 숫자 또는 제한된 영숫자 표시가 필요한 모든 애플리케이션을 포괄합니다. 견고성과 표준 인터페이스 덕분에 최종 사용자에게 데이터를 간단하고 효과적으로 표시해야 하는 시스템을 설계하는 엔지니어들에게 필수 부품입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

장치의 사양을 철저히 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 장기적인 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다. 파라미터는 주변 온도(Ta) 25°C의 표준 테스트 조건에서 정의됩니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계 이하 또는 이 한계에서의 동작은 보장되지 않으며 정상 사용 시 피해야 합니다.

• 역방향 전압 (V_R): 5V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합이 즉시 항복될 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F): 25mA. 이는 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP): 60mA. 이는 듀티 사이클 10% 이하, 주파수 1kHz의 펄스 조건에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (P_d): 60mW. 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 동작 및 보관 온도: -40°C ~ +85°C (동작), -40°C ~ +100°C (보관).
• 납땜 온도 (T_sol): 5초를 초과하지 않는 기간 동안 260°C로, 표준 웨이브 또는 리플로우 납땜 공정과 호환됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이 특성은 정상 동작 조건에서 장치의 성능을 설명합니다. 설계 지침을 위해 전형적인 값이 제공되지만, 설계자는 최소 및 최대 한계를 고려해야 합니다.

• 광도 (I_v): I_F=10mA에서 7.8mcd (최소), 17.6mcd (전형). 이는 세그먼트당 평균 광 출력입니다. 이 파라미터에는 ±10%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 피크 파장 (λ_p): I_F=20mA에서 632nm (전형). 이는 스펙트럼 방출이 가장 강한 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d): I_F=20mA에서 624nm (전형). 이는 인간의 눈이 인지하는 파장으로, 색상을 "선명한 빨간색"으로 정의합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ): I_F=20mA에서 20nm (전형), 방출되는 파장의 범위를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F): I_F=20mA에서 2.0V (전형), 2.4V (최대). 설계자는 구동 회로가 충분한 전압을 제공할 수 있는지 확인해야 합니다. ±0.1V의 허용 오차가 적용됩니다.
• 역방향 전류 (I_R): V_R=5V에서 100µA (최대).

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 광도가 "분류됨"이라고 표시합니다. 이는 제조된 디스플레이를 측정된 광 출력에 따라 분류하는 빈닝 과정을 의미합니다. 특정 빈(또는 라벨에 표시된 "CAT") 내의 장치는 전형적인 값(예: 17.6mcd ±10%) 주변의 정의된 범위 내에 광도를 가질 것입니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 일관된 밝기의 디스플레이를 선택하여 제품 내 여러 유닛 간에 균일한 외관을 보장할 수 있습니다. 순방향 전압도 엄격한 허용 오차(±0.1V)로 제어되어 전류 제한 저항 계산을 단순화하고 한 배치의 장치 간에 일관된 전력 소모와 열적 거동을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 주요 파라미터 간의 관계를 보여주는 전형적인 곡선을 제공합니다. 이는 비표준 조건에서의 거동을 이해하는 데 필수적입니다.

4.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선은 다양한 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여줍니다. ELT-512SURWA/S530-A3의 경우, 이 곡선은 632nm(피크)를 중심으로 하며 전형적인 대역폭은 20nm로, AlGaInP 기술의 좁고 순수한 빨간색 방출 특성을 확인시켜 줍니다. 이는 높은 색 채도를 가져옵니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 LED를 통해 흐르는 전류와 LED 양단의 전압 강하 사이의 비선형 관계를 나타냅니다. 초기에는 순방향 전압이 문턱값(이 장치의 경우 약 1.8-2.0V)에 도달할 때까지 매우 적은 전류가 흐릅니다. 이 지점을 넘어서면 전압이 약간 증가해도 전류가 급격히 증가합니다. 이것이 LED가 항상 전류 제한 메커니즘(저항 또는 정전류 드라이버)으로 구동되고 전압원으로 직접 구동되지 않는 이유입니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 곡선

이것은 신뢰성에 있어 중요한 곡선입니다. 주변 동작 온도가 증가함에 따라 최대 허용 연속 순방향 전류(I_F)가 어떻게 감소해야 하는지를 보여줍니다. 온도가 상승하면 LED의 내부 효율이 떨어지고 열 소산 능력이 감소합니다. 과열과 가속화된 열화를 방지하기 위해 구동 전류를 그에 따라 낮춰야 합니다. 예를 들어, 25°C에서는 25mA가 허용되지만, 주변 온도 85°C에서는 상당히 낮은 전류가 최대 안전 값이 될 것입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 표준 스루홀 DIP(듀얼 인라인 패키지) 형식을 사용합니다. 패키지 치수 도면은 PCB 레이아웃에 필요한 모든 중요한 기계적 측정치를 제공하며, 다음을 포함합니다:

• 전체 높이, 너비 및 깊이.
• 핀 간격(피치) 및 직경.
• 세그먼트 창 치수 및 배치.
• 권장 PCB 패드 크기 및 간격.

이 치수에 대한 허용 오차는 특별히 명시되지 않는 한 일반적으로 ±0.25mm입니다. 내부 회로도는 7세그먼트와 소수점(있는 경우)의 커먼 캐소드 또는 커먼 애노드 구성을 보여주며, 이는 올바른 구동 회로를 설계하는 데 필수적입니다. 핀아웃은 각 세그먼트(A-G 및 DP)를 제어하는 핀을 식별합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

이 장치는 표준 납땜 공정에 적합합니다. 납땜 온도의 절대 최대 정격은 최대 5초 동안 260°C입니다. 이는 일반적인 웨이브 납땜 또는 핸드 납땜 프로파일과 일치합니다. 이 시간/온도 조합을 초과하지 않도록 하여 과도한 열 응력을 피하는 것이 중요합니다. 열 충격을 최소화하기 위해 보드를 예열하는 것이 좋습니다. 납땜 후에는 표준 PCB 세척 절차에 따라 장치를 청소하여 장기적인 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 플럭스 잔류물이 남지 않도록 해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

이 장치는 운송 및 취급 중 보호하기 위해 특정 포장 흐름을 따릅니다.

• 단위 포장: 13개가 정전기 방지 튜브에 포장됩니다.
• 중간 포장: 63개의 튜브가 박스에 포장됩니다.
• 마스터 카톤: 4개의 박스가 운송용 카톤에 포장되어 카톤당 총 3,276개(13 x 63 x 4)입니다.

포장의 라벨에는 추적성과 식별을 위한 주요 정보가 포함되어 있습니다:

• CPN: 고객 부품 번호(할당된 경우).
• P/N: 제조업체 부품 번호(ELT-512SURWA/S530-A3).
• QTY: 포장 내 수량.
• CAT: 광도 등급(빈닝 카테고리).
• LOT No: 추적을 위한 제조 로트 번호.

8. 적용 제안

8.1 전형적인 적용 시나리오

데이터시트에 나열된 대로, 주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 가전 제품: 오븐, 전자레인지, 세탁기, 에어컨의 타이머, 온도 설정 또는 상태 코드 표시.
• 계기판: 테스트 장비, 산업용 제어 장치, 자동차 애프터마켓 게이지 및 의료 기기의 표시 장치.
• 디지털 표시기 디스플레이: 시계, 카운터, 저울 또는 간단한 데이터 로거와 같이 숫자 출력이 필요한 모든 장치.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 제한: 항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 저항 값을 R = (V_supply- V_F) / I_F 공식을 사용하여 계산하십시오. 최악의 조건에서도 충분한 전류를 보장하기 위해 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오.
• 멀티플렉싱: 다중 숫자 디스플레이의 경우, 더 적은 I/O 핀으로 많은 세그먼트를 제어하기 위해 멀티플렉싱 기술이 일반적으로 사용됩니다. 이 멀티플렉싱 방식에서 피크 전류가 I_FP rating.
• 시야각: 흰색 확산 수지는 넓은 시야각을 제공합니다. 기계적 설계 시 의도된 사용자의 디스플레이에 대한 상대적 위치를 고려하십시오.
• ESD 보호(정전기 방전): LED는 ESD에 민감합니다. 조립 시 처리 절차(접지된 작업대, 손목 스트랩)를 구현하십시오. 최종 제품에서 입력 라인이 사용자나 외부 환경에 노출되는 경우 과도 전압 억제 장치를 추가하는 것을 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 빨간색 LED와 같은 오래된 기술과 비교할 때, 이 디스플레이에 사용된 AlGaInP는 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 밝은 출력을 가져옵니다. "선명한 빨간색"은 또한 표준 빨간색에 비해 더 채도가 높고 시각적으로 뚜렷합니다. 스루홀 패키지는 표면 실장 장치(SMD)에 비해 고진동 또는 고신뢰성 애플리케이션에서 PCB에 대한 우수한 기계적 강도와 열 전도를 제공하지만, 수동 또는 웨이브 납땜이 필요하고 더 많은 보드 공간을 차지합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 디스플레이를 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 전형적인 순방향 전압은 2.0V입니다. 5V에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 LED가 파괴됩니다. 반드시 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 5V 공급 전압, 목표 I_F=10mA, 안전을 위해 최대 V_F=2.4V를 사용하는 경우: R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260Ω. 표준 270Ω 저항이 적절할 것입니다.

Q: 이 디스플레이에서 "커먼 캐소드" 또는 "커먼 애노드"는 무엇을 의미하나요?

A: 내부 회로도가 구성을 명시합니다. 커먼 캐소드 디스플레이에서는 모든 세그먼트 LED의 캐소드(음극 측)가 하나의 공통 핀에 연결됩니다. 개별 애노드 핀에 양의 전압을 인가하여 세그먼트를 구동합니다. 커먼 애노드 디스플레이에서는 애노드가 공통입니다. 올바른 구동 회로(소싱 대 싱킹 전류)를 설계하려면 데이터시트의 내부 회로도를 확인해야 합니다.

Q: 피크 순방향 전류 정격(I_FP)이 연속 정격(I_F)보다 높은 이유는 무엇인가요?

A: LED는 펄스 사이에 접합이 냉각될 시간이 있기 때문에 과열 없이 더 높은 전류의 짧은 펄스를 처리할 수 있습니다. 이를 통해 더 밝은 디스플레이 멀티플렉싱 또는 펄스 동작이 가능합니다. 1/10 듀티 사이클과 1kHz 주파수는 이 피크 전류에 대해 정의된 안전 조건입니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 간단한 디지털 전압계 표시기 설계

엔지니어가 0-30V DC 전압계를 제작하고 있습니다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)는 BCD(이진화 십진법) 신호를 출력합니다. 이 BCD 데이터는 디코더/드라이버 IC(커먼 애노드 디스플레이용 7447과 같은)를 사용하여 7세그먼트 형식으로 변환되어야 합니다. ELT-512SURWA/S530-A3 디스플레이는 이 드라이버 IC의 출력에 연결됩니다. 엔지니어는 다음을 수행해야 합니다:

1. 드라이버 IC의 출력 전류 능력이 디스플레이의 I_F 요구 사항(예: 세그먼트당 10-20mA)과 일치하는지 확인합니다.

2. 드라이버에 내장된 전류 제한 기능이 없는 경우 드라이버 IC 출력과 디스플레이 핀 사이에 전류 제한 저항을 계산하여 배치합니다.

3. 패키지 치수에 따라 PCB 레이아웃을 설계하고 올바른 핀 정렬을 보장합니다.

4. 드라이버의 블랭킹 또는 강도 제어 핀에 PWM(펄스 폭 변조)을 사용하여 듀티 사이클을 변조하여 전류를 변경하지 않고 밝기를 제어하는 디밍 기능 추가를 고려합니다.

12. 원리 소개

7세그먼트 디스플레이는 7개의 직사각형 LED 요소(세그먼트)가 8자 모양으로 배열된 조립체입니다. 이러한 세그먼트의 특정 조합을 발광시켜 모든 십진수(0-9)와 일부 문자(A, C, E, F 등)를 형성할 수 있습니다. 각 세그먼트는 개별 LED입니다. ELT-512SURWA/S530-A3에서 이 LED들은 AlGaInP 반도체 재료로 만들어집니다. 다이오드의 문턱값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 반도체의 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 재료의 특정 밴드갭이 방출되는 빛의 파장(색상)을 결정하며, 이 경우 선명한 빨간색입니다. 그런 다음 빛은 흰색 에폭시 수지 캡슐화에 의해 확산되고 형성되어 가시적인 세그먼트를 만듭니다.

13. 개발 동향

ELT-512SURWA/S530-A3와 같은 스루홀 디스플레이는 수리, 취미 활동, 특정 산업 시장에서 여전히 중요하지만, 전자 제품의 전반적인 동향은 표면 실장 기술(SMT)을 강력하게 지향하고 있습니다. SMT 디스플레이는 더 작은 크기, 더 낮은 프로파일, 자동화된 픽 앤 플레이스 조립에 적합하며, 종종 PCB에 직접 부착함으로써 더 나은 열 성능을 제공합니다. 고휘도 애플리케이션의 경우 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드)과 같은 새로운 재료가 파란색, 녹색, 흰색과 같은 색상에 사용됩니다. 그러나 표준 빨간색 디스플레이의 경우 AlGaInP는 여전히 매우 효율적이고 비용 효율적인 솔루션입니다. 향후 발전에는 통합 드라이버 및 컨트롤러가 내장된 디스플레이, 외부 부품 수 감소, 더 넓은 시야각과 햇빛 아래 향상된 대비를 위한 고급 플라스틱 또는 코팅 사용이 포함될 수 있습니다.