LTD-5023AJR 0.56인치 AlInGaP 슈퍼 레드 LED 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 14.22mm - 순방향 전압 2.6V - 소비 전력 70mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTD-5023AJR는 고성능, 저전력 7세그먼트 LED 디스플레이 모듈입니다. 주된 기능은 디지털 표시가 필요한 전자 장치를 위해 선명하고 밝은 숫자 및 제한된 영숫자 문자 출력을 제공하는 것입니다. 핵심 기술은 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 재료를 기반으로 하며, 특히 고효율과 높은 신뢰성으로 슈퍼 레드 색상을 생성하도록 설계되었습니다.

이 장치는 공통 캐소드 타입으로 분류되며, 이는 각 숫자에 대한 LED의 모든 캐소드가 내부적으로 함께 연결되어 있음을 의미합니다. 이 구성은 특히 멀티플렉싱 응용 분야에서 구동 회로를 단순화합니다. 숫자당 오른쪽 소수점을 특징으로 하여 유연한 숫자 표현이 가능합니다. 이 디스플레이는 솔리드 스테이트 구조로 특징지어지며, 충격 저항, 수명 및 전력 효율성 측면에서 진공 형광 또는 백열 디스플레이와 같은 구형 기술에 비해 장점을 제공합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 광도 및 광학적 특성

광학적 성능은 이 디스플레이의 기능의 핵심입니다. 주 색상은 AlInGaP 칩을 통해 달성된 "슈퍼 레드"로 정의됩니다. 주변 온도 25°C에서 측정된 주요 광학적 매개변수는 다음과 같습니다:

• 평균 발광 강도 (I_V):매우 낮은 순방향 전류(I_F) 1mA(세그먼트당)로 구동할 때 최소 320 µcd에서 일반 최대 700 µcd까지 범위입니다. 낮은 전류에서의 이 높은 밝기는 중요한 특징입니다.
• 최대 발광 파장 (λ_p):일반적으로 639 나노미터(nm)입니다. 이는 방출된 빛 스펙트럼에서 최고 강도의 특정 지점을 정의합니다.
• 주 파장 (λ_d):일반적으로 631 nm입니다. 이는 인간의 눈이 인지하는 파장이며 색상 사양에 중요합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):약 20 nm입니다. 이 매개변수는 스펙트럼 순도 또는 방출된 광대역의 좁음을 나타냅니다.
• 발광 강도 매칭 비율 (I_V-m):I_F=1mA에서 최대 2:1입니다. 이는 동일한 숫자의 다른 세그먼트 간의 밝기 균일성을 보장하여 일관된 시각적 외관에 중요합니다.

모든 발광 강도 측정은 CIE 명시적 눈 반응 곡선에 맞춰 보정된 센서와 필터 조합을 사용하여 수행되며, 인간 시각과 관련된 데이터의 관련성을 보장합니다.

2.2 전기적 및 절대 최대 정격

이러한 정격을 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 작동과 장치의 영구적 손상을 방지하는 데 필수적입니다.

• 세그먼트당 연속 순방향 전류:절대 최대치는 25 mA입니다. 주변 온도(T_A)가 25°C를 초과할 경우 0.33 mA/°C의 선형 디레이팅 계수가 적용됩니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:최대 90 mA이지만, 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭의 펄스 조건에서만 허용됩니다. 이는 멀티플렉싱 시스템에서 더 높은 피크 밝기를 달성하기 위해 짧은 시간 동안 과구동을 가능하게 합니다.
• 세그먼트당 소비 전력:최대 70 mW입니다. 이 한계는 순방향 전류 정격과 결합되어 작동 조건에서 허용 가능한 최대 순방향 전압을 결정합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:최대 5 볼트입니다. 이를 초과하면 LED 접합이 손상될 수 있습니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):일반적으로 2.6V이며, 테스트 전류(I_F) 20mA에서 최대 2.6V입니다. 최소값은 2V로 나열되어 있습니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):역방향 전압(V_R) 5V가 인가될 때 최대 100 µA입니다.

2.3 열 및 환경 사양

• 작동 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 넓은 범위는 산업 제어에서 소비자 가전제품에 이르기까지 다양한 환경 조건에 적합하게 만듭니다.
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 납땜 온도:이 장치는 좌석 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm)에서 측정했을 때 260°C의 납땜 온도를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 표준 무연 리플로우 납땜 공정과 호환됩니다.

3. 빈닝 및 분류 시스템

데이터시트는 이 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 명시적으로 언급합니다. 이는 표준 테스트 전류(아마도 1mA 또는 20mA)에서 측정된 광 출력을 기반으로 디스플레이를 분류하는 생산 빈닝 공정을 나타냅니다. 빈은 최소 및/또는 일반 강도 값(예: 320-700 µcd 범위)으로 정의됩니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 일관된 밝기 수준의 부품을 선택하여 제품 내 여러 유닛 간의 균일한 외관을 보장할 수 있습니다. 이 특정 시트에는 자세히 설명되어 있지 않지만, 유사한 장치에는 전기적 및 색상 일관성을 보장하기 위해 순방향 전압(V_F) 및 주 파장(λ_d)에 대한 빈이 있는 경우가 많습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학적 특성 곡선"을 참조합니다. 텍스트에 특정 그래프는 제공되지 않았지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):지수 관계를 보여주며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다. 무릎 전압은 일반적인 V_F값인 2.6V 근처입니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (I-L 곡선):광 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여주며, 일반적으로 작동 범위 내에서 거의 선형 관계입니다. 낮은 전류(1mA)에서의 높은 효율을 강조합니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여주며, 고온 또는 고전력 응용 분야에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포 곡선:상대 강도 대 파장의 그래프로, 지정된 20 nm 반폭으로 631-639 nm 영역을 중심으로 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

이 디스플레이는 숫자 높이가 0.56인치(14.22 mm)입니다. 패키지 치수 도면이 참조되며, 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차 ±0.25mm로 모든 치수를 밀리미터 단위로 지정합니다. 물리적 패키지에는 두 개의 완전한 7세그먼트 숫자와 각각의 소수점이 포함되어 있습니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 18핀 구성을 가지고 있습니다. 핀아웃은 명확하게 정의됩니다:

• 핀 1-12, 15-18: 숫자 1과 숫자 2의 개별 세그먼트(A-G, DP)에 대한 애노드 연결입니다.
• 핀 13 및 14: 각각 숫자 2와 숫자 1의 공통 캐소드입니다.

내부 회로도는 공통 캐소드 배열을 보여줍니다: 주어진 숫자에 대한 모든 LED는 공통 캐소드 핀을 공유하는 반면, 각 세그먼트(및 소수점)는 자체 독립적인 애노드 핀을 가지고 있습니다. 이는 공통 캐소드, 다중 숫자 디스플레이의 표준 구성입니다.

6. 납땜 및 조립 지침

제공된 주요 조립 사양은 납땜 프로파일입니다: 좌석 평면 아래 1.6mm 지점에서 260°C, 3초. 이는 표면 실장 장치 리플로우 납땜을 위한 IPC/JEDEC 표준과 일치합니다. 모범 사례는 다음과 같습니다:

• 열 응력을 최소화하기 위해 피크 온도까지 적절히 상승하고 냉각되는 프로파일을 가진 제어된 리플로우 오븐 사용.
• 반도체 칩이나 플라스틱 렌즈의 과열 및 손상을 방지하기 위해 LED 패키지에 직접 핸드 솔더링하지 않기.
• 조립 전 디스플레이가 건조한 환경에 보관되어 수분 흡수를 방지하여 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으키지 않도록 하기.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

이 디스플레이는 선명하고 저전력 숫자 표시가 필요한 응용 분야에 이상적입니다:

• 테스트 및 측정 장비:멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치.
• 산업 제어:패널 미터, 공정 지시기, 타이머 디스플레이.
• 소비자 가전제품:오디오 장비(앰프, 리시버), 주방 가전, 시계.
• 자동차 애프터마켓:계기 및 진단 도구(환경 사양이 적합한 경우).

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:LED는 전류 구동 장치입니다. 각 애노드 핀은 직렬 전류 제한 저항을 통해 구동되어야 합니다. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F로 계산됩니다. 일반적인 V_F값 2.6V와 적절한 밝기를 위한 원하는 I_F값 5-10mA를 사용하는 것이 일반적입니다.
• 멀티플렉싱:다중 숫자 디스플레이의 경우, 더 적은 드라이버 핀으로 많은 세그먼트를 제어하기 위해 멀티플렉싱이 사용됩니다. 이는 각 숫자의 공통 캐소드 사이에서 전원을 빠르게 순환시키면서 해당 세그먼트를 점등하는 것을 포함합니다. LTD-5023AJR의 공통 캐소드 설계는 이에 완벽합니다. 피크 전류 정격(90mA)은 짧은 멀티플렉싱 펄스 동안 더 높은 순간 전류를 허용하여 더 낮은 연속 전류와 비슷한 평균 밝기를 달성할 수 있게 합니다.
• 마이크로컨트롤러 인터페이스:일반적으로 GPIO 핀이나 전용 LED 드라이버 IC(시프트 레지스터나 정전류 드라이버와 같은)가 애노드를 제어하고, 멀티플렉싱 중 각 공통 캐소드 핀에서 전류를 싱크하기 위해 트랜지스터(NPN 또는 N채널 MOSFET)가 필요합니다.
• 시야각:데이터시트는 "넓은 시야각"을 언급하며, 이는 디스플레이가 축외 위치에서 볼 수 있는 응용 분야에 유리합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTD-5023AJR는 몇 가지 주요 기능을 통해 차별화됩니다:

• AlInGaP 기술:구형 GaAsP 또는 GaP LED와 비교하여, AlInGaP는 특히 적색/주황색/호박색 스펙트럼에서 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여 낮은 전류에서 더 밝은 출력을 제공합니다.
• 저전류 작동:우수한 저전류 특성(세그먼트당 1mA까지)에 대한 명시적인 테스트와 선택은 모든 밀리암페어가 중요한 배터리 구동 또는 에너지 민감한 응용 분야에서 우수하게 만듭니다.
• 세그먼트 매칭:발광 강도 매칭 비율(최대 2:1) 보장은 시각적 일관성을 보장하며, 이는 저급 디스플레이에서는 항상 주어지지 않습니다.
• 대비:밝은 회색 얼굴과 흰색 세그먼트 색상, 그리고 높은 밝기의 조합은 우수한 문자 외관과 높은 대비로 쉬운 가독성에 기여합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

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

A: 아니요. 각 애노드와 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 5V 공급 전압과 목표 전류 10mA의 경우, 저항은 약 (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 옴이 됩니다.

Q: 최대 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 최대 파장은 LED의 최고 에너지 출력의 물리적 지점입니다. 주 파장은 인간의 눈이 인지하는 색상의 단일 파장 인식으로, 약간 다를 수 있습니다. 둘 다 완전한 광학적 사양을 위해 제공됩니다.

Q: 두 숫자를 독립적으로 어떻게 사용하나요?

A: 별도의 공통 캐소드 핀(숫자 1용 핀 14, 숫자 2용 핀 13)을 통해 제어합니다. 하나의 캐소드를 낮음(접지)으로 만들고 다른 하나를 높음(연결 해제)으로 유지함으로써 활성화할 숫자를 선택할 수 있습니다. 그런 다음 해당 숫자에서 점등하려는 세그먼트에 대한 애노드 핀에 전압을 인가합니다.

Q: 이 디스플레이는 야외 사용에 적합한가요?

A: 작동 온도 범위(-35°C ~ +85°C)는 상당히 견고합니다. 그러나 데이터시트는 먼지와 물에 대한 침수 보호(IP) 등급을 지정하지 않습니다. 야외 사용의 경우 추가 보호 커버나 인클로저가 필요할 것입니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 예시

시나리오: 마이크로컨트롤러를 사용한 간단한 2자리 전압계 표시 설계.

1. 하드웨어 연결:디스플레이의 18핀을 마이크로컨트롤러 시스템에 연결합니다. 두 공통 캐소드 핀(13, 14)은 두 개의 NPN 트랜지스터(예: 2N3904)에 연결되며, 트랜지스터 컬렉터는 캐소드에, 이미터는 접지에, 베이스는 베이스 저항을 통해 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에 연결됩니다. 16개의 애노드 핀(두 숫자의 세그먼트 A-G 및 DP용)은 각각 220-330 옴 전류 제한 저항을 통해 마이크로컨트롤러의 16개 GPIO 핀에 연결됩니다.
2. 소프트웨어 로직 (멀티플렉싱):펌웨어는 몇 밀리초마다 타이머 인터럽트를 실행합니다. 인터럽트 서비스 루틴에서:
   • 두 캐소드 구동 트랜지스터를 끕니다(GPIO를 높음으로 설정).
   • 애노드 핀에 해당하는 GPIO를숫자 1.
   • 에 대해 켜야 할 세그먼트에 맞게 설정합니다.숫자 1의캐소드용 트랜지스터를 켭니다(GPIO를 낮음으로 설정).
   • 짧은 시간(예: 1-5ms) 동안 대기합니다.
   • 숫자 1 캐소드를 끕니다.
   • 애노드 핀에 대한 GPIO를숫자 2.
   • 에 맞게 설정합니다.숫자 2의 cathode.
   • 캐소드용 트랜지스터를 켭니다.
   • 짧은 시간 동안 대기합니다. 반복합니다. 인간의 눈은 이 빠른 스위칭을 두 숫자가 모두 지속적으로 켜져 있는 것으로 인지합니다.
3. 전류 계산:각 숫자가 50%의 시간(50% 듀티 사이클) 동안 켜져 있고 평균 세그먼트 전류를 5mA로 원한다면, 켜져 있는 시간 동안의 순간 전류를 10mA로 설정할 것입니다. 저항 값은 이 10mA 수치를 사용하여 계산됩니다.

11. 작동 원리

이 장치는 반도체 P-N 접합에서의 전계 발광 원리로 작동합니다. 접합의 내재 전위(AlInGaP의 경우 약 2.0-2.6V)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, N형 물질의 전자가 활성 영역에서 P형 물질의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 사건은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 결정 격자의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출된 빛의 파장(색상)을 결정합니다—이 경우 적색 스펙트럼(631-639 nm)입니다. 일곱 개의 세그먼트는 8자 모양으로 배열된 개별 LED 칩입니다. 이 세그먼트의 다른 조합을 선택적으로 전원 공급함으로써 숫자 0-9와 일부 문자를 형성할 수 있습니다.

12. 기술 동향 및 맥락

이 제품은 LED 디스플레이 기술의 성숙하고 매우 최적화된 부분을 나타냅니다. AlInGaP는 고효율 적색, 주황색, 호박색 LED를 위한 확립된 재료 시스템입니다. 디스플레이 기술의 현재 동향은 복잡한 그래픽을 위한 OLED 및 마이크로 LED와 같은 고밀도, 풀컬러 솔루션으로 이동하고 있습니다. 그러나 7세그먼트 LED 디스플레이는 극도의 신뢰성, 긴 수명(종종 100,000시간 초과), 낮은 비용, 높은 밝기, 간단한 인터페이스, 다양한 조명 조건에서의 우수한 가독성을 우선시하는 응용 분야에서 대체 불가능하게 남아 있습니다. 이 분야의 발전은 효율성(와트당 루멘)을 더욱 증가시키고, 대비비를 개선하며, 초저전력 IoT 장치를 위한 더 낮은 구동 전류를 가능하게 하는 데 초점을 맞추고 있어, 가까운 미래에 산업, 계측 및 특정 소비자 응용 분야에서 이 기술의 지속적인 관련성을 보장합니다.