ELS-315SYGWA/S530-E2 세븐 세그먼트 디스플레이 데이터시트 - 9.14mm 자릿수 높이 - 옐로우 그린 색상 - 2.0V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ELS-315SYGWA/S530-E2는 명확한 디지털 표시를 위해 설계된 스루홀 장착 방식의 세븐 세그먼트 알파벳 숫자 디스플레이입니다. 자릿수 높이 9.14mm(0.36인치)의 표준 산업용 사이즈를 특징으로 합니다. 이 장치는 회색 배경 표면에 흰색 발광 세그먼트를 배치하여 높은 대비와 우수한 가독성을 제공하며, 밝은 주변 조명 조건에서도 뛰어난 성능을 발휘합니다. 본 디스플레이는 광도에 따라 분류되며, 무연(Pb-free) 및 RoHS 환경 기준을 준수하여 현대 전자 응용 분야에 적합합니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

본 디스플레이의 주요 장점은 낮은 전력 소비, 기존 설계에 쉽게 통합할 수 있는 표준화된 풋프린트, 그리고 안정적인 성능입니다. 내구성이 뛰어나고 가독성이 좋은 숫자 또는 제한된 알파벳 숫자 표시기가 필요한 응용 분야를 특별히 타겟으로 합니다. 주요 타겟 시장은 신뢰성과 명확성이 가장 중요한 소비자 가전 제품, 산업용 계기판, 다양한 디지털 표시 시스템 등을 포함합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

본 섹션에서는 데이터시트에 정의된 장치의 주요 전기적 및 광학적 사양에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 스트레스 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):25 mA. 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):60 mA. 이는 더 높은 밝기를 짧게 달성하기 위해 펄스 조건(듀티 사이클 1/10, 주파수 1 kHz)에서만 허용됩니다.
• 전력 소산 (P_d):60 mW. 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 동작 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C. 안정적인 동작을 위한 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +100°C.
• 솔더링 온도 (T_sol):최대 5초 동안 260°C (웨이브 또는 핸드 솔더링 공정에 일반적).

2.2 전기 광학 특성

이 파라미터들은 표준 주변 온도 25°C에서 측정되며, 일반적인 작동 조건에서 장치의 성능을 정의합니다.

• 광도 (I_v):순방향 전류(I_F) 10mA에서 세그먼트당 전형값은 3.2 mcd이며, 최소값은 2.0 mcd입니다. 데이터시트는 이 값에 ±10%의 허용 오차가 있음을 명시합니다. 이 광도는 단일 세그먼트에서 측정된 평균값입니다.
• 피크 파장 (λ_p):전형적으로 575 nm. 방출된 광 파워가 가장 큰 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):전형적으로 573 nm. 인간의 눈이 인지하는 파장으로, 색상을 정의합니다(본 제품의 경우 옐로우 그린).
• 스펙트럼 방사 대역폭 (Δλ):전형적으로 20 nm. 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):전형적으로 2.0 V, I_F=20 mA에서 최대 2.4 V. 허용 오차는 ±0.1V입니다. 이는 전류 제한 회로 설계에 있어 중요한 파라미터입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압(V_R) 5 V에서 최대 100 µA. 이는 오프 상태에서의 누설 전류를 나타냅니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치들이 "광도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다.

• 광도 빈닝:생산 배치의 LED들은 지정된 테스트 전류에서 측정된 광 출력에 따라 다른 그룹(빈)으로 측정 및 분류됩니다. 이는 최종 제품의 밝기 일관성을 보장합니다. 전형값은 3.2 mcd이지만, 장치들은 최소 2.0 mcd를 보장하도록 빈닝되며, 실제 빈 코드는 패키지 라벨("CAT" 필드)에 표시될 가능성이 높습니다.
• 색상/파장:칩 재료는 AlGaInP로 지정되어 있으며, 이는 일반적으로 적색에서 옐로우 그린 스펙트럼의 색상을 생성합니다. 주 파장은 엄격하게 제어되지만(전형 573 nm), 특히 다중 자릿수 디스플레이에서 색상 일관성을 유지하기 위해 빈닝을 통해 사소한 변동도 관리될 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 비표준 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 전형적인 성능 곡선을 참조합니다.

4.1 스펙트럼 분포

이 곡선은 상대 광도를 파장에 대해 도표화합니다. 피크 파장(λ_p~575 nm)과 스펙트럼 대역폭(Δλ ~20 nm)을 시각적으로 확인할 수 있습니다. 더 좁은 곡선은 스펙트럼적으로 더 순수한 색상을 나타냅니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 그래프는 LED를 통해 흐르는 전류와 LED 양단의 전압 강하 사이의 관계를 보여줍니다. 이는 비선형적입니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 원하는 작동 전류에 필요한 구동 전압을 결정하며, 이는 적절한 직렬 저항 선택 또는 정전류 드라이버 설계에 중요합니다.

4.3 순방향 전류 디레이팅 곡선

이것은 신뢰성에 있어 가장 중요한 그래프 중 하나입니다. 이는 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 최대 허용 연속 순방향 전류(I_F)가 어떻게 감소해야 하는지를 보여줍니다. 적절한 디레이팅 없이 고온 환경에서 높은 전류로 LED를 작동하면 접합 온도가 과도하게 상승하여 수명이 크게 단축됩니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 표준 스루홀 DIP(Dual In-line Package) 형식을 사용합니다.

5.1 치수 도면

패키지 도면은 전체 높이, 너비, 자릿수 크기, 리드 간격(피치), 리드 직경을 포함한 중요한 기계적 치수를 제공합니다. 별도로 언급되지 않는 한 허용 오차는 ±0.25mm로 명시되어 있습니다. 엔지니어들은 이 도면을 PCB 풋프린트 설계 및 인클로저 내 적절한 장착을 보장하는 데 사용합니다.

5.2 핀아웃 및 극성 식별

내부 회로도는 필수적입니다. 커먼 애노드 또는 커먼 캐소드 구성은 이 도면에서 식별되어야 합니다. 이는 모든 개별 세그먼트(a-g) 및 소수점(dp, 존재하는 경우)의 애노드와 캐소드가 내부적으로 어떻게 연결되어 있는지를 보여줍니다. 올바른 회로 연결을 위해서는 정확한 식별이 필수적입니다. 핀 번호도 여기에서 정의됩니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

데이터시트는 수동 솔더링 공정을 위한 구체적인 파라미터를 제공합니다.

• 솔더링 온도:권장 최대 솔더링 아이언 팁 온도는 260°C입니다.
• 솔더링 시간:내부 다이 및 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지하기 위해 리드는 솔더링 아이언과 5초를 초과하여 접촉해서는 안 됩니다.
• ESD (정전기 방전) 보호:이 장치는 ESD에 민감합니다. 접지된 손목 스트랩, ESD 안전 작업대, 도전성 바닥 매트, 이오나이저 사용을 강력히 권장합니다. 모든 장비 및 인원은 취급 및 조립 중 적절하게 접지되어야 합니다.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 패키징 사양

이 장치는 튜브 및 박스에 포장됩니다. 표준 포장 흐름은 다음과 같습니다: 튜브당 35개, 박스당 140튜브, 카톤당 4박스.

7.2 라벨 설명

포장 라벨에는 여러 코드가 포함되어 있습니다: CPN (고객 부품 번호), P/N (제품 번호), QTY (수량), CAT (광도 카테고리/빈), HUE (색상 참조), REF (참조), LOT No. (생산 로트 번호), 그리고 REFERENCE 볼륨 라벨 코드. 이들은 추적성 및 재고 관리에 사용됩니다.

8. 응용 권장사항

8.1 전형적인 응용 시나리오

• 가전 제품:전자레인지/오븐의 타이머, 온도 조절기 또는 히터의 온도 표시, 세탁기의 사이클 표시기.
• 계기판:테스트 장비, 산업용 제어 장치, 자동차 애프터마켓 게이지의 전압, 전류, 주파수 또는 RPM 표시.
• 일반 디지털 표시:시계, 카운터 또는 기본 측정 장치와 같이 단순하고 신뢰할 수 있는 숫자 표시가 필요한 모든 장치.

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하여 I_F를 25 mA 이하(온도에 따라 디레이팅)로 제한하십시오. 저항값은 R = (V_공급- V_F) / I_F.
• 멀티플렉싱:다중 자릿수 디스플레이의 경우, 더 적은 I/O 핀으로 많은 세그먼트를 제어하기 위해 멀티플렉싱 방식이 일반적입니다. 멀티플렉싱 설계에서 피크 전류가 I_FP(60mA)를 초과하지 않고 세그먼트당 평균 전류가 한계 내에 유지되도록 하십시오.
• 시야각 및 대비:회색 배경은 대비를 향상시킵니다. 최종 제품의 시야각 요구사항을 고려하십시오.
• 열 관리:전류 디레이팅 곡선을 준수하십시오. 고온 환경에서는 작동 전류를 줄이거나 환기를 개선하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

일반적인 세븐 세그먼트 디스플레이와 비교하여, ELS-315SYGWA/S530-E2는 다음과 같은 특정 장점을 제공합니다:

• 표준화된 산업용 사이즈:많은 기존 PCB 레이아웃 및 전면 패널 절단부와의 드롭인 호환성을 보장합니다.
• 광도 빈닝:보장된 최소 밝기 수준을 제공하여, 빈닝되지 않은 디스플레이에 비해 다중 자릿수 응용 분야에서 더 균일한 외관을 가져옵니다.
• 환경 규정 준수:무연 및 RoHS 준수는 많은 글로벌 시장에서 판매되는 제품에 필수적입니다.
• 견고한 사양:명확하게 정의된 절대 최대 정격 및 디레이팅 곡선은 제한 사항이 제대로 문서화되지 않은 부품에 비해 더 신뢰할 수 있고 오래 지속되는 설계를 가능하게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

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

A: 아닙니다. 전형적인 V_F가 2.0V이므로, 5V에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 LED가 파괴됩니다. 반드시 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 5V 전원에서 10mA 구동 시: R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300 Ω.

Q: "피크 순방향 전류(I_FP) 60 mA"가 제 설계에 어떤 의미인가요?

A: 이 정격은 더 높은 전류의 짧은 펄스를 허용하며, 각 자릿수가 시간의 일부만 전원이 공급되는 멀티플렉싱 디스플레이에서 유용합니다. 전체 사이클에 걸친 평균 전류는 여전히 25mA 연속 정격 내에 있어야 합니다. 1kHz에서 1/10 듀티 사이클은 특정 테스트 조건이며, 다른 펄스 방식은 신중한 분석이 필요합니다.

Q: 라벨의 "CAT" 코드는 어떻게 해석하나요?

A: "CAT" 코드는 광도 빈을 지정합니다. 데이터시트는 최소/전형값을 제공하지만, 실제 빈닝은 한 배치의 모든 장치가 유사한 출력을 가지도록 보장합니다. 제품의 모든 자릿수에서 일관된 밝기를 위해 동일한 CAT 코드의 디스플레이를 사용하십시오.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 4자릿수 멀티플렉싱 전압계 디스플레이 설계

한 설계자가 간단한 0-30V DC 전압계를 만들고 있습니다. 마이크로컨트롤러의 I/O 핀이 제한적입니다. 그들은 멀티플렉싱 구성으로 네 개의 ELS-315SYGWA/S530-E2 디스플레이를 사용하기로 선택합니다.

1. 회로 설계:각 자릿수의 커먼 애노드(또는 캐소드)는 트랜지스터 스위치를 통해 마이크로컨트롤러 핀에 연결됩니다. 세그먼트 라인(a-g)은 전류 제한 저항을 통해 마이크로컨트롤러 핀에 연결되며, 모든 자릿수에서 공유됩니다.

2. 소프트웨어:펌웨어는 각 자릿수를 빠르게(예: 200Hz) 순환하며, 한 번에 하나의 자릿수 커먼 핀을 켜고 해당 자릿수에 대한 적절한 세그먼트 패턴을 설정합니다. 시각 잔상 효과로 인해 모든 자릿수가 동시에 켜져 있는 것처럼 보입니다.

3. 전류 계산:좋은 밝기를 달성하기 위해 설계자는 활성 시간 슬롯 동안 피크 세그먼트 전류를 15mA로 목표할 수 있습니다. 4자릿수의 경우 자릿수당 듀티 사이클은 1/4입니다. 세그먼트당 평균 전류는 15mA / 4 = 3.75mA로, 25mA 연속 정격 내에 잘 들어갑니다. 15mA의 피크 전류는 또한 60mA I_FP rating.

4. 저항값:세그먼트에 5V 공급 전원 사용 시: R = (5V - 2.0V) / 0.015A ≈ 200 Ω.

12. 동작 원리 소개

세븐 세그먼트 LED 디스플레이는 8자 모양으로 배열된 여러 개의 발광 다이오드(LED)의 조립체입니다. 각 세그먼트(a부터 g까지 라벨링됨)는 개별 LED입니다. 이러한 세그먼트의 다른 조합을 선택적으로 전원 공급함으로써 0부터 9까지의 숫자와 일부 문자를 형성할 수 있습니다. 설명된 장치는 AlGaInP(알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드) 반도체 재료를 사용합니다. 순방향 바이어스(애노드에 캐소드에 비해 양의 전압이 인가됨)가 걸리면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaInP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출된 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 본 제품의 경우 옐로우 그린(~573 nm)입니다. 칩에서 나오는 빛은 세그먼트 모양을 형성하는 성형된 에폭시 렌즈를 통해 방출됩니다.

13. 기술 동향 및 맥락

세븐 세그먼트 LED 디스플레이는 성숙하고 매우 신뢰할 수 있는 디스플레이 기술을 대표합니다. 도트 매트릭스 OLED 또는 LCD와 같은 새로운 기술이 그래픽 및 알파벳 숫자에 더 큰 유연성을 제공하지만, 세븐 세그먼트 LED는 특정 영역에서 강력한 장점을 유지합니다:극도의 가독성:단순하고 높은 대비의 세그먼트는 먼 거리에서도, 직사광선을 포함한 다양한 조명 조건에서도 쉽게 읽을 수 있습니다.견고성 및 장수명:움직이는 부품이 없는 고체 상태 장치로, 충격 및 진동에 강하며 매우 긴 작동 수명(종종 수만 시간)을 제공합니다.단순성 및 비용 효율성:더 복잡한 디스플레이에 비해 상대적으로 간단한 구동 전자 장치가 필요하여, 숫자 또는 제한된 문자 집합만 표시해야 하는 응용 분야에 비용 효율적인 솔루션이 됩니다. ELS-315SYGWA/S530-E2와 같은 부품의 동향은 급진적인 기술 변화보다는 신뢰성을 위한 지속적인 개선, 전력 소비의 추가 감소, 진화하는 환경 기준(예: RoHS) 준수 쪽으로 향하고 있습니다. 명확성, 내구성 및 단순성이 주요 설계 동인인 응용 분야에서는 여전히 최선의 선택으로 남아 있습니다.