LTC-5653KF 0.56인치 4자리 LED 디스플레이 데이터시트 - 14.22mm 자리 높이 - 옐로우 오렌지 색상 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-5653KF는 명확한 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 4자리 7세그먼트 LED 디스플레이 모듈입니다. 이 장치의 주요 기능은 숫자 데이터 표시가 중요한 계측기, 제어판, 테스트 장비 및 소비자 가전에서 밝고 가독성 높은 디스플레이를 제공하는 것입니다.

이 장치의 핵심 장점은 발광 칩에 고급 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 사용한다는 점에 있습니다. 이 소재 시스템은 적색에서 황색-주황색 스펙트럼에서 높은 효율과 우수한 색 순도로 알려져 있습니다. 디스플레이는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하며, 이는 특히 다양한 주변 조명 조건에서 세그먼트가 점등될 때 명암비와 가독성을 크게 향상시킵니다.

이 부품의 목표 시장은 산업 자동화, 의료 계측기, 자동차 계기판 서브 디스플레이, 판매 시점 단말기 및 실험실 장비를 포함합니다. 그 설계는 신뢰성, 긴 작동 수명 및 일관된 광학 성능을 최우선으로 하여 상업용 및 산업용 애플리케이션 모두에 적합합니다.

2. 기술 파라미터 심층 목적 해석

2.1 광도 및 광학적 특성

광학 성능은 주변 온도(T_A) 25°C의 표준 테스트 조건에서 정의됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 평균 발광 강도(I_V):이는 세그먼트에서 방출되는 빛의 지각된 세기를 측정한 것입니다. 순방향 전류(I_F) 1mA로 구동할 때 전형적인 값은 2222 µcd(마이크로칸델라)입니다. 최소 보장 값은 800 µcd입니다. 이 높은 밝기는 거리에서나 밝은 환경에서도 가시성을 보장합니다.
• 최대 방출 파장(λ_p):방출 스펙트럼이 최대 강도에 도달하는 파장입니다. 이 옐로우 오렌지 장치의 경우 전형적인 값은 611 nm(나노미터)입니다. 이 파라미터는 방출된 빛의 지배적인 색상 점을 정의합니다.
• 주 파장(λ_d):이는 605 nm이며, LED의 실제 색상 출력과 가장 근접하게 일치하는 색상의 단일 파장 지각입니다. 이는 인간 눈의 스펙트럼 감도 곡선의 형태로 인해 피크 파장과 약간 다릅니다.
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):이는 17 nm이며, 빛의 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 더 좁은 반치폭은 더 포화되고 순수한 색상을 의미합니다. 이 값은 AlInGaP 기술의 전형적이며 독특한 황색-주황색 색조에 기여합니다.
• 발광 강도 매칭 비율:유사한 광역에 대해 최대 2:1로 지정됩니다. 이는 동일한 자릿수의 임의의 두 세그먼트 간의 밝기 차이가 2배를 초과해서는 안 됨을 의미하며, 디스플레이 전체에 걸쳐 균일한 외관을 보장합니다.

2.2 전기적 파라미터

전기적 특성은 신뢰할 수 있는 사용을 위한 작동 한계와 조건을 정의합니다.

• 세그먼트당 순방향 전압(V_F):I_F=20mA에서 전형적으로 2.6V, 최대 2.6V입니다. 이는 LED 세그먼트가 전류를 흘릴 때 세그먼트 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 설계자는 구동 회로가 이 강하를 극복할 수 있는 충분한 전압을 제공할 수 있어야 합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류(I_F):연속 작동을 위해 권장되는 최대 DC 전류는 25 mA입니다. 이 값을 초과하면 가속화된 열화와 수명 단축으로 이어질 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 90 mA의 더 높은 전류가 허용됩니다. 이는 더 높은 순간 밝기가 필요한 멀티플렉싱 방식에 유용합니다.
• 역방향 전압(V_R):허용 가능한 최대 역바이어스 전압은 5V입니다. 이를 초과하면 LED 접합의 즉각적이고 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다.
• 역방향 전류(I_R):최대 역방향 전압 5V에서 전형적으로 100 µA 미만이며, 이는 우수한 접합 품질을 나타냅니다.
• 세그먼트당 전력 소산:70 mW로 제한됩니다. 이는 V_F* I_F로 계산됩니다. 이 한도 내에서 작동하는 것은 열 관리에 매우 중요합니다.

2.3 열 및 환경 등급

• 작동 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 이 넓은 범위는 혹한부터 고온 산업 환경까지 가혹한 환경에 디스플레이를 적합하게 만듭니다.
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +105°C.
• 전류 감액:연속 순방향 전류는 25°C에서 25 mA부터 선형적으로 감액되어야 합니다. 이는 주변 온도가 25°C 이상으로 상승함에 따라 과열을 방지하기 위해 허용 가능한 최대 연속 전류를 줄여야 함을 의미합니다. 감액 계수는 0.28 mA/°C입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

제공된 데이터시트가 파장이나 강도와 같은 파라미터에 대한 다단계 빈닝 시스템을 명시적으로 자세히 설명하지는 않지만, 주요 광학적 특성에 대한 엄격한 범위를 지정합니다. 피크 파장(611 nm)과 주 파장(605 nm)의 전형적인 값은 통제된 제조 공정을 시사합니다. 발광 강도는 정의된 최소값(800 µcd)과 전형값(2222 µcd)을 가지며, 이는 장치가 최소 성능 임계값을 충족하도록 선별됨을 나타냅니다. 더 엄격한 색상이나 밝기 매칭이 필요한 애플리케이션의 경우, 사용자는 제조업체에 특정 빈닝 옵션을 문의하거나 동일한 생산 로트에서 장치를 선택해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 비표준 조건에서 장치 동작을 이해하는 데 필수적인 전형적인 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프가 본문에 제공되지는 않았지만, 표준 LED 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• I-V(전류-전압) 곡선:순방향 전압과 순방향 전류 사이의 관계를 보여줍니다. 비선형적이며, 순방향 전압이 접합의 문턱값(AlInGaP의 경우 약 2V)을 초과하면 전류가 급격히 증가합니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류:이 곡선은 빛 출력이 전류와 함께 증가하지만 매우 높은 전류에서는 열 및 효율 저하로 인해 비선형적이 될 수 있음을 보여줍니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:AlInGaP LED의 경우, 빛 출력은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 전체 온도 범위에서 작동하는 시스템을 설계하는 데 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 611 nm 근처에서 피크를 보이며 특성 폭(Δλ)은 17 nm입니다.

설계자는 이러한 곡선을 사용하여 다양한 온도에서 원하는 밝기에 대한 적절한 구동 전류를 결정하고 구동 회로의 전압 요구 사항을 이해해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 표준 12핀 듀얼 인라인 패키지를 가진 스루홀 부품입니다.

• 자리 높이:0.56인치(14.22 mm). 이는 각 숫자 문자의 물리적 크기를 정의합니다.
• 패키지 치수:모든 치수는 밀리미터 단위로 제공됩니다. 기계적 치수에 대한 일반 공차는 달리 명시되지 않는 한 ±0.25 mm입니다. 특정 참고 사항으로 핀 끝 이동 공차가 +0.4 mm임을 언급하며, 이는 PCB 홀 배치 및 웨이브 솔더링 공정에 중요합니다.
• 극성 식별:이 장치는 커먼 애노드 구성을 사용합니다. 내부 회로도(참조되었지만 표시되지 않음)는 각 자릿수의 모든 세그먼트의 애노드가 내부적으로 어떻게 함께 연결되고 개별 세그먼트의 캐소드가 별도의 핀으로 어떻게 나오는지 자세히 설명할 것입니다. 이 구성은 멀티플렉싱 구동에 일반적입니다.
• 핀 연결:핀아웃은 명확하게 정의됩니다: 핀 6, 8, 9, 12는 각각 자릿수 4, 3, 2, 1의 커먼 애노드입니다. 나머지 핀들은 자릿수 1의 특정 세그먼트(A-G 및 DP)의 캐소드입니다. 완전한 4자리 디스플레이의 경우, 세그먼트 캐소드는 자릿수 간에 내부적으로 연결될 가능성이 높으며(예: 모든 'A' 세그먼트가 하나의 캐소드 핀을 공유), 이 세부 사항은 내부 회로도에서 확인될 것입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

데이터시트는 조립 중 손상을 방지하기 위한 특정 솔더링 조건을 제공합니다.

• 웨이브 또는 핸드 솔더링:권장 조건은 최대 3초 동안 260°C에서 솔더링하는 것이며, 솔더링 아이언 팁은 패키지 본체의 착석면에서 최소 1/16인치(약 1.6 mm) 아래에 위치시킵니다. 이는 과도한 열이 리드를 따라 올라가 내부 LED 칩과 와이어 본드를 손상시키는 것을 방지합니다.
• 일반 주의사항:조립 과정 중 LED 유닛 자체의 온도는 최대 온도 등급(작동 105°C, 솔더링 중 단기 노출에도 유사할 것으로 추정)을 초과해서는 안 됩니다.
• 보관 조건:장치는 지정된 보관 온도 범위(-35°C ~ +105°C) 내의 건조한 환경에 보관해야 합니다. 습기에 민감한 장치는 사용 전까지 건조제가 들어 있는 밀봉된 봉지에 보관해야 합니다.

7. 패키징 및 주문 정보

주요 장치 부품 번호는 LTC-5653KF입니다. 이 번호는 주요 속성을 인코딩합니다: 시리즈(LTC), 크기/유형(5653), 색상/기능(KF는 오른쪽 소수점이 있는 옐로우 오렌지)일 가능성이 높습니다. 데이터시트는 벌크 패키징 세부 사항(예: 튜브, 트레이 또는 릴 수량)을 지정하지 않습니다. 생산을 위해 사용자는 자동화 배치 장비와 호환되는 특정 패키징 옵션, 릴 크기 및 테이프 사양에 대해 공급업체에 문의해야 합니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 산업용 타이머 및 카운터:공정 시간, 생산 수량 또는 기계 작동 시간을 표시하기 위해.
• 테스트 및 측정 장비:디지털 멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치 및 센서 판독값.
• 소비자 가전:전자레인지, 세탁기, 오디오 증폭기(볼륨 레벨 또는 스테이션 주파수용).
• 자동차 애프터마켓 디스플레이:커스텀 설치에서 전압, 온도 또는 RPM용 게이지.

8.2 설계 고려사항

• 구동 회로:커먼 애노드 구성으로 인해 적절한 드라이버 IC(7세그먼트 디코더/드라이버 또는 충분한 전류 공급 능력을 가진 마이크로컨트롤러)가 필요합니다. 애노드는 Vcc로 스위칭되고, 캐소드는 세그먼트를 켜기 위해 로우로 풀다운됩니다.
• 전류 제한:외부 전류 제한 저항은 각 캐소드 라인(또는 멀티플렉싱 설정에서 각 커먼 애노드에 대해)에 필수적이며, 순방향 전류를 안전한 값(예: 10-20 mA)으로 설정합니다. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F.
• 멀티플렉싱:4자리 디스플레이의 경우, 컨트롤러의 핀 수를 최소화하기 위해 거의 항상 멀티플렉싱이 사용됩니다. 이는 각 자릿수의 커먼 애노드에 전원을 빠르게 순환시키면서 공통 캐소드 라인에 해당 자릿수의 세그먼트 데이터를 표시하는 것을 포함합니다. 시각의 잔상 효과로 인해 모든 자릿수가 동시에 켜져 있는 것 같은 착시가 발생합니다. 피크 전류 등급(90 mA)은 짧은 멀티플렉싱 펄스 동안 더 높은 순간 전류를 허용하여 평균 밝기를 달성합니다.
• 시야각:넓은 시야각은 디스플레이를 측면에서 볼 수 있는 애플리케이션에 유리합니다.

9. 기술 비교

LTC-5653KF의 주요 차별점은 AlInGaP 기술과 특정 기계적 폼 팩터에 있습니다.

• 표준 GaP 또는 GaAsP LED 대비:AlInGaP는 적색-주황색-황색 스펙트럼에서 훨씬 더 높은 발광 효율과 더 나은 색상 포화도를 제공하여 동일한 지각 밝기에 대해 더 낮은 전력 소비로 더 밝은 디스플레이를 가능하게 합니다.
• SMD(표면 실장 장치) 디스플레이 대비:이것은 스루홀 부품입니다. SMD 7세그먼트 디스플레이와 비교할 때 프로토타이핑이 더 쉽고 특정 애플리케이션에 대해 더 견고한 것으로 인식될 수 있지만, 더 많은 PCB 공간과 수동 또는 웨이브 솔더링이 필요합니다.
• 다른 색상 대비:옐로우 오렌지 색상(605-611 nm)은 독특한 미적 감각을 제공하며, 여전히 높은 가시성을 유지하면서 밝은 빨간색이나 녹색 디스플레이에 비해 저조도 조건에서 눈에 더 편할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

• Q: 설명에 언급된 "회색 전면과 흰색 세그먼트"의 목적은 무엇입니까?
  
  A: 이것은 코스메틱 필터입니다. 회색 전면은 비활성 디스플레이 영역의 반사율을 줄여 명암비를 향상시킵니다. 흰색 세그먼트 표시는 점등 시 방출된 황색-주황색 빛이 세그먼트 전체에 고르게 확산되도록 도와 균일한 외관을 만듭니다.
• Q: 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있습니까?
  
  A: 아니요, 직접은 불가능합니다. 순방향 전압은 약 2.6V이므로, 5V 신호는 과도한 전류로 인해 LED를 태울 수 있습니다. 각 캐소드와 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 더욱이, 마이크로컨트롤러 핀은 일반적으로 여러 세그먼트에 충분한 전류를 공급하거나 싱크할 수 없습니다. 일반적으로 드라이버 IC나 트랜지스터 어레이가 필요합니다.
• Q: 절대 최대 연속 전류는 25mA이지만, V_F에 대한 테스트 조건은 20mA를 사용합니다. 설계에는 어떤 것을 사용해야 합니까?
  
  A: 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해, 절대 최대값 미만의 전류로 설계하는 것이 표준 관행입니다. 테스트 조건에 지정된 20mA를 사용하는 것은 안전하고 일반적인 설계 지점입니다. 밝기가 충분하다면 더 낮은 전류(예: 10-15 mA)를 사용하여 수명을 늘리고 전력 소비를 줄일 수 있습니다.
• Q: "커먼 애노드"가 내 회로 설계에 무엇을 의미합니까?
  
  A: 커먼 애노드 디스플레이에서, 한 자릿수 내의 모든 LED의 애노드는 단일 핀에 함께 연결됩니다. 세그먼트를 켜려면 해당 캐소드 핀을 낮은 전압(접지)에 연결하면서 커먼 애노드 핀에 높은 전압(Vcc)을 인가합니다. 이는 커먼 캐소드 디스플레이와 반대입니다.

11. 실제 사용 사례

간단한 4자리 전압계 판독값 설계:아날로그-디지털 변환기(ADC)가 있는 마이크로컨트롤러가 전압을 측정합니다. 펌웨어는 이 값을 표시할 네 자리 숫자로 변환합니다. 28개의 개별 세그먼트(7세그먼트 x 4자리)를 구동할 만큼 충분한 I/O 핀이 없는 마이크로컨트롤러는 드라이버 IC를 사용한 멀티플렉싱 방식을 사용합니다. 드라이버 IC의 출력은 LTC-5653KF의 세그먼트 캐소드(A-G, DP)에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러의 네 개 I/O 핀은 각각 전류 공급 트랜지스터를 통해 연결되어 네 개의 커먼 애노드 핀(자릿수 1-4)을 제어합니다. 펌웨어는 자릿수를 통해 빠르게 순차적으로 동작합니다: 자릿수 1의 애노드용 트랜지스터를 켜고, 첫 번째 자릿수의 세그먼트 패턴을 드라이버 IC로 보내고, 짧은 시간(예: 2ms) 기다린 다음, 자릿수 1을 끄고 자릿수 2에 대해 반복하는 식입니다. 전류 제한 저항은 드라이버 IC와 디스플레이 사이의 캐소드 라인에 배치됩니다. 옐로우 오렌지 색상은 계기판에서 명확한 가시성을 제공합니다.

12. 원리 소개

7세그먼트 디스플레이는 8자 모양으로 배열된 발광 다이오드(LED)의 조립체입니다. 7개의 세그먼트(A부터 G까지 레이블 지정) 각각은 개별 LED입니다. 추가 LED가 소수점(DP)용으로 포함되는 경우가 많습니다. 이러한 세그먼트의 특정 조합을 선택적으로 점등함으로써 모든 숫자(0-9)와 일부 문자를 형성할 수 있습니다. LTC-5653KF와 같은 4자리 디스플레이에서는 네 개의 이러한 자릿수 조립체가 단일 패키지에 수용됩니다. 내부 전기 연결은 커먼 애노드(모든 애노드 연결) 또는 커먼 캐소드(모든 캐소드 연결)일 수 있으며, 이는 필요한 구동 회로 토폴로지를 결정합니다. 발광 원리는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광입니다. 순방향 바이어스가 가해지면 전자와 정공이 활성 영역(AlInGaP 층)에서 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 소재 구성(Al, In, Ga, P)이 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)을 결정합니다.

13. 발전 동향

LTC-5653KF와 같은 숫자 디스플레이의 진화는 광전자의 광범위한 동향에 영향을 받습니다. 스루홀, 이산 7세그먼트 모듈은 견고성이나 유지보수 용이성이 필요한 특정 애플리케이션에 여전히 관련이 있지만, 일반적인 동향은 더 높은 밀도와 자동화 조립을 위한 표면 실장 기술(SMT)로 이동하고 있습니다. 더욱이, 이산 LED 세그먼트 디스플레이에서 통합 도트 매트릭스 디스플레이 또는 심지어 작은 OLED 또는 TFT-LCD 패널로 점진적인 전환이 있으며, 이는 숫자, 문자, 기호 및 간단한 그래픽을 표시하는 데 훨씬 더 큰 유연성을 제공합니다. 그러나 순수한 숫자 출력에 대해 극도의 밝기, 긴 수명, 단순성 및 저비용을 요구하는 애플리케이션의 경우, 이와 같은 AlInGaP 기반 LED 디스플레이는 계속해서 매우 효과적이고 신뢰할 수 있는 솔루션입니다. 향후 반복에서는 효율성 향상으로 인해 더 낮은 전력 소비를 허용하거나 디스플레이 패키지 자체 내에 구동 전자 장치를 통합할 수 있습니다.