LTS-5703AJS 0.56인치 노란색 LED 7세그먼트 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 14.22mm - 순방향 전압 2.6V - 소비 전력 40mW

1. 제품 개요

LTS-5703AJS는 고성능, 저전력 7세그먼트 LED 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 전자 장치에서 선명하고 밝은 숫자 및 제한된 영숫자 문자 출력을 제공하는 것입니다. 핵심 응용 분야는 신뢰할 수 있는 저전류 디지털 표시가 필요한 계측기, 소비자 가전 및 산업용 제어판입니다.

본 장치는 우수한 가독성과 에너지 효율성을 제공하는 솔루션으로 포지셔닝됩니다. 핵심 장점은 고급 AlInGaP 반도체 재료를 사용함으로써 얻어지며, 이는 구형 기술에 비해 상대적으로 낮은 구동 전류에서 높은 밝기와 우수한 색 순도를 제공합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 제품의 시장 포지션을 정의하는 주요 특징으로는 크기와 가시성 사이의 적절한 균형을 제공하는 0.56인치(14.22mm) 숫자 높이가 있습니다. 세그먼트는 연속적이고 균일하여 미적으로 만족스러운 문자 외관을 보장합니다. 장치는 저전력을 요구하므로 배터리 구동 또는 에너지 절약형 응용 분야에 적합합니다. 높은 밝기와 높은 대비를 제공하며, 넓은 시야각과 결합되어 다양한 위치에서 가독성을 보장합니다. 고체 구조는 고유의 신뢰성을 제공합니다. 마지막으로, 장치는 발광 강도에 따라 분류되어 다중 숫자 디스플레이에서 일관된 밝기 매칭을 가능하게 합니다.

목표 시장에는 휴대용 테스트 장비, 디지털 멀티미터, 시계 라디오, 가전 제어판 및 간단한 직접 구동 숫자 표시가 필요한 임베디드 시스템의 설계자가 포함됩니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 장치의 기술 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 광도 및 광학적 특성

광학 성능은 디스플레이 기능의 핵심입니다. 장치는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 노란색 LED 칩을 사용합니다. 이들은 불투명한 GaAs 기판 위에 제작되어 빛을 전방으로 향하게 하고 대비를 향상시키는 데 도움이 됩니다. 패키지는 밝은 회색 면과 흰색 세그먼트를 가지며, 이 조합은 세그먼트가 꺼져 있을 때 대비를 향상시키도록 설계되었습니다.

• 평균 발광 강도(I_V):순방향 전류(I_F)가 단 1mA일 때 최소 320 µcd에서 일반적으로 700 µcd까지의 범위를 가집니다. 이러한 밝기에 대한 이 예외적으로 낮은 구동 전류는 시스템 전력 소비를 매우 낮게 유지할 수 있는 핵심 사양입니다.
• 최대 발광 파장(λ_p):일반적으로 588 nm로, 가시 스펙트럼의 노란색 영역에 위치합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):일반적으로 15 nm로, 상대적으로 좁은 스펙트럼 대역폭을 나타내며, 이는 순수한 노란색에 기여합니다.
• 주 파장(λ_d):일반적으로 587 nm로, 최대 파장과 밀접하게 일치합니다.
• 발광 강도 매칭 비율:I_F=1mA에서 유사한 광면 조건에서 최대 2:1로 지정됩니다. 이는 하나의 장치 내에서 또는 장치 간에 다른 세그먼트의 밝기가 두 배 이상 차이가 나지 않음을 의미하여 균일한 외관을 보장합니다.

발광 강도는 CIE 명시도 눈 반응 곡선에 근사하는 센서와 필터를 사용하여 측정되며, 이 값이 인간의 시각적 인지와 상관관계가 있도록 보장한다는 점을 유의하는 것이 중요합니다.

2.2 전기적 매개변수

전기적 특성은 디스플레이와 구동 회로 사이의 인터페이스를 정의합니다.

• 세그먼트당 순방향 전압(V_F):I_F=20mA에서 일반적으로 2.6V, 최대 2.6V입니다. 최소값은 2.05V입니다. 설계자는 구동 회로가 20mA에서 정격 밝기를 달성하기 위해 최소 2.6V를 제공할 수 있어야 합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 100 µA입니다. 이 매개변수는 회로 보호에 중요합니다. 역방향 전압 정격을 초과하면 LED가 손상될 수 있습니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:절대 최대 정격은 25 mA입니다. 그러나 25°C부터 선형적으로 0.33 mA/°C의 감액 계수가 적용됩니다. 이는 주변 온도가 높을수록 과열 및 조기 고장을 방지하기 위해 허용 가능한 최대 연속 전류를 줄여야 함을 의미합니다.
• 피크 순방향 전류:특정 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 최대 60 mA까지 펄싱될 수 있습니다. 이는 멀티플렉싱 방식 또는 증가된 밝기를 위한 짧은 과구동을 허용합니다.
• 세그먼트당 소비 전력:절대 최대치는 40 mW입니다. 이 열적 한계는 전류 감액과 결합되어 신뢰성에 매우 중요합니다.

2.3 열 및 환경 정격

장치의 작동 한계는 온도 범위에 의해 정의됩니다.

• 작동 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 이 넓은 범위는 산업용 냉장고에서 뜨거운 장비 인클로저까지 다양한 환경에서 사용하기에 적합합니다.
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +105°C.
• 납땜 조건:조립 중에 장치 본체 온도가 최대 정격 온도를 초과해서는 안 된다고 명시합니다. 지침은 260°C에서 3초 동안 납땜하며, 납땜 지점이 패키지의 착석면에서 최소 1/16인치(약 1.6mm) 아래에 위치하도록 하는 것입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 빈닝 과정을 의미합니다. 이 문서에서 특정 빈 코드는 제공되지 않지만, 이러한 디스플레이에 대한 일반적인 분류는 표준 테스트 전류(예: 1mA 또는 20mA)에서 측정된 발광 강도를 기반으로 제조된 유닛을 분류하는 것을 포함합니다.

유닛은 정의된 최소 및 최대 강도 값을 가진 빈으로 그룹화됩니다. 이를 통해 고객은 응용 분야에 맞는 빈을 선택할 수 있어 다중 숫자 디스플레이의 모든 숫자에서 밝기의 일관성을 보장합니다. 예를 들어, 설계자는 모든 디스플레이가 1mA에서 I_V가 500 µcd에서 600 µcd 사이인 빈에서 나와야 한다고 지정할 수 있습니다. 지정된 2:1 강도 매칭 비율은 단일 장치 내에서 또는 표준 빈 내에서 허용되는 최악의 변동입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 제공된 텍스트에 자세히 설명되어 있지 않지만, 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선)

이 기본 곡선은 LED 세그먼트를 통해 흐르는 전류와 그 양단의 전압 사이의 관계를 보여줍니다. 비선형적입니다. 20mA에서의 일반적인 V_F값 2.6V는 이 곡선 상의 한 점입니다. 이 곡선은 설계자가 전류 제한 저항을 올바르게 선정하고, 특히 평균 전류와 순간 전류가 다른 멀티플렉싱에서 구동 회로의 전압 요구 사항을 이해하는 데 도움이 됩니다.

4.2 발광 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 밝기 제어에 매우 중요합니다. 빛 출력이 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위에서 선형이지만 매우 높은 전류에서는 포화됩니다. 세그먼트를 1mA만으로 구동할 수 있는 능력은 핵심 기능이며, 이 곡선은 일반적인 20mA 구동에 비해 해당 지점에서의 상대적 밝기를 보여줄 것입니다.

4.3 발광 강도 대 주변 온도

LED 빛 출력은 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 그 감액을 정량화합니다. 높은 주변 온도에서 작동하는 응용 분야에서 디스플레이가 전체 작동 범위에 걸쳐 충분히 밝게 유지되도록 보장하는 데 필수적입니다.

4.4 스펙트럼 분포

파장에 따른 상대적 빛 강도를 보여주는 그래프로, 15 nm 반치폭을 가진 588 nm 피크를 중심으로 합니다. 이는 정확한 노란색 색조를 정의합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 도면

장치는 표준 10핀 단일 숫자 7세그먼트 디스플레이 풋프린트를 가집니다. 데이터시트에는 상세한 치수 도면이 포함되어 있습니다. 주요 참고 사항은 달리 명시되지 않는 한 모든 치수가 밀리미터 단위이며 표준 공차는 ±0.25 mm임을 지정합니다. 특정 참고 사항은 핀 끝 이동 공차가 +0.4 mm임을 언급하며, 이는 PCB 홀 배치 및 웨이브 납땜 공정에 중요합니다.

5.2 핀 연결 및 극성 식별

장치는커먼 캐소드구성을 사용합니다. 이는 개별 LED 세그먼트의 모든 캐소드(음극 단자)가 내부적으로 함께 연결되어 있음을 의미합니다. 내부적으로 연결된 두 개의 커먼 캐소드 핀(핀 3과 8)이 있습니다. 이 듀얼 핀 설계는 전류 분배와 PCB 레이아웃에 도움이 됩니다. 각 세그먼트(A, B, C, D, E, F, G 및 소수점)의 애노드(양극 단자)는 별도의 핀에 있습니다. 특정 핀아웃은 다음과 같습니다: 1:E, 2:D, 3:커먼 캐소드, 4:C, 5:소수점, 6:B, 7:A, 8:커먼 캐소드, 9:F, 10:G.

5.3 내부 회로도

제공된 다이어그램은 커먼 캐소드 아키텍처를 시각적으로 확인시켜 주며, 모든 세그먼트 LED가 애노드는 개별 핀에, 캐소드는 핀 3과 8에 함께 연결되어 있음을 보여줍니다.

6. 납땜 및 조립 지침

절대 최대 정격 섹션은 중요한 조립 데이터를 제공합니다. 지정된 납땜 조건은 스루홀 구성 요소에 대한 업계 표준입니다: 최대 납땜 인두 온도 260°C, 지속 시간 3초 이하, 납땜 접합부가 패키지 본체에서 최소 1.6mm 아래에 위치하여 LED 칩 및 내부 본딩으로의 열 전달을 최소화합니다. 열을 포함하는 모든 조립 공정(웨이브 납땜 또는 수리 등) 중에는 디스플레이 유닛 자체의 온도가 최대 보관 온도 정격을 초과해서는 안 됩니다. 정전기 방전(ESD)을 피하기 위한 적절한 취급은 명시적으로 언급되지는 않았지만 LED 장치에 대한 표준 예방 조치입니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 회로

커먼 캐소드 디스플레이의 경우, 구동 회로는 일반적으로 커먼 캐소드 핀을 접지에 연결합니다. 각 세그먼트 애노드 핀은 전류 제한 저항을 통해 양전압 공급(V_CC)에 연결됩니다. 저항 값은 R = (V_CC - V_F) / I_F를 사용하여 계산됩니다. 예를 들어, 5V 공급, V_F 2.6V, 원하는 I_F 10mA인 경우, 저항은 (5 - 2.6) / 0.01 = 240 옴이 됩니다. 디스플레이는 마이크로컨트롤러 I/O 핀이 필요한 전류(예: 세그먼트당 10-20mA)를 공급할 수 있다면 직접 구동될 수 있으며, 종종 여러 숫자를 멀티플렉싱하기 위해 외부 드라이버 트랜지스터 또는 전용 LED 드라이버 IC가 필요합니다.

7.2 설계 고려 사항 및 참고 사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항을 사용하십시오. LED를 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 멀티플렉싱:여러 숫자를 구동하기 위해 숫자를 한 번에 하나씩 빠르게 켜는 멀티플렉싱 방식을 사용합니다. 피크 전류는 더 낮은 듀티 사이클을 보상하기 위해 더 높을 수 있으며(최대 60mA 정격), 지각된 밝기를 유지합니다.
• 시야각:넓은 시야각은 유리하지만 디스플레이를 장착할 때 의도된 사용자의 위치를 고려하십시오.
• 밝기 매칭:다중 숫자 디스플레이의 경우 동일한 발광 강도 빈에서 나온 장치를 사용하거나, 변동이 눈에 띄는 경우 PWM을 사용하여 소프트웨어 밝기 보정을 구현하십시오.
• 저전력 설계:배터리에 민감한 응용 분야를 위해 1mA 구동 능력을 활용하십시오. 1mA에서의 밝기(최소 320 µcd)는 실내 사용에 종종 충분합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTS-5703AJS는 주로AlInGaP 기술과매우 낮은 전류 작동을 통해 차별화됩니다. 구형 적색 GaAsP 또는 GaP LED와 비교하여 AlInGaP는 더 높은 효율성을 제공하여 동일한 전류에서 더 큰 밝기 또는 훨씬 낮은 전류에서 동등한 밝기를 제공합니다. 동시대의 고휘도 적색 LED와 비교하여 노란색은 특정 응용 분야에서 더 나은 가시성 또는 낮은 눈 피로를 제공할 수 있습니다. 낮은 V_F(청색 또는 백색 LED에 비해) 또한 저전압 시스템에서 장점입니다. 강도 분류는 단순한 비분류 상품 디스플레이보다 균일성이 필요한 응용 분야에서 장점을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문(기술 매개변수 기반)

Q: 3.3V 로직으로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 예. 일반적인 V_F는 2.6V이므로 3.3V 공급은 충분한 여유 공간을 제공합니다. 따라서 직렬 저항을 계산하십시오: 예를 들어, 10mA의 경우 R = (3.3 - 2.6) / 0.01 = 70 옴.

Q: 두 개의 커먼 캐소드 핀을 갖는 목적은 무엇인가요?

A: 내부적으로 연결되어 있습니다. 두 개의 핀을 갖는 것은 총 캐소드 전류(모든 점등된 세그먼트 전류의 합)를 두 개의 PCB 트레이스와 납땜 접합부에 걸쳐 분배하여 신뢰성을 향상시키고 전압 강하를 줄이는 데 도움이 됩니다.

Q: 사양에는 최대 연속 전류가 25mA이지만 V_F에 대한 테스트 조건은 20mA입니다. 설계에는 어떤 것을 사용해야 하나요?

A: 20mA 수치는 V_F 및 파장과 같은 일반적인 특성을 보고하기 위한 표준 테스트 조건입니다. 장기간 신뢰할 수 있는 작동을 위해서는, 특히 주변 온도가 25°C 이상일 것으로 예상되는 경우 감액 곡선을 존중하면서 연속 전류를 20mA 이하로 설계하는 것이 신중합니다.

Q: 4자리 디스플레이를 멀티플렉싱할 때 동일한 밝기를 어떻게 달성하나요?

A: 1/4 듀티 사이클을 사용하면 동일한 평균 전류와 유사한 지각된 밝기를 달성하기 위해 순간 세그먼트 전류에 4를 곱해야 합니다. 세그먼트당 평균 5mA를 원한다면 각 세그먼트를 20mA로 펄싱하면 됩니다. 이 펄스 전류(20mA)와 그에 따른 순간 소비 전력이 절대 최대 정격(피크 60mA, 40mW) 내에 있는지 확인하십시오.

10. 실제 사용 사례 예시

설계 사례: 4자리 휴대용 디지털 온도계.

설계 목표는 긴 배터리 수명과 선명한 가독성입니다. 마이크로컨트롤러는 제한된 I/O 및 전력 예산을 가집니다.

구현:멀티플렉싱 구성으로 네 개의 LTS-5703AJS 디스플레이를 사용합니다. 네 자리 디스플레이에 걸쳐 모든 해당 세그먼트 애노드(A, B, C...)를 함께 연결합니다. 각 숫자의 커먼 캐소드는 마이크로컨트롤러 핀으로 구동되는 별도의 NPN 트랜지스터에 의해 제어됩니다. 마이크로컨트롤러는 한 번에 하나의 숫자 캐소드를 켜면서 공통 애노드 라인에 해당 숫자의 세그먼트 패턴을 출력하는 사이클을 순환합니다. 전력을 절약하기 위해 구동 전류는 평균 5mA로 설정됩니다. 1/4 듀티 사이클로 멀티플렉싱을 사용하여 세그먼트당 순간 전류는 20mA(5mA * 4)로 설정됩니다. 이는 60mA 피크 정격 내에 있습니다. 지각된 밝기는 양호할 것이며, 세그먼트당 평균 전력 소비는 매우 낮아 세그먼트당 10-20mA 연속 전류가 필요한 디스플레이를 사용하는 것에 비해 배터리 수명을 크게 연장합니다.

11. 기술 원리 소개

LTS-5703AJS는GaAs(갈륨 비소)기판 위에 성장된AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)반도체 재료를 기반으로 합니다. LED에서 순방향 전압이 p-n 접합에 걸쳐 인가되면 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접 방출되는 빛의 파장(색상)을 정의합니다. 노란색 발광(~587-588 nm)은 알루미늄, 인듐 및 갈륨의 특정 비율로 달성됩니다. 불투명한 GaAs 기판은 산란광을 흡수하여 점등되지 않은 세그먼트를 비출 수 있는 내부 반사를 방지함으로써 대비를 향상시킵니다. 커먼 캐소드 구성은 멀티플렉싱 중 전체 숫자의 켜짐/꺼짐 상태를 제어하기 위해 단일 스위치(예: 트랜지스터)를 허용함으로써 구동 회로를 단순화합니다.

12. 기술 동향 및 맥락

7세그먼트 LED 디스플레이는 특정 응용 분야에서 여전히 중요하지만, 디스플레이 기술의 더 넓은 동향은 도트 매트릭스 형식(영숫자 및 그래픽용) 및 통합 컨트롤러 기반 모듈(OLED 또는 TFT와 같은)로 이동했습니다. 그러나 간단하고 견고하며 저렴하고 저전력이며 고휘도이며 직접 구동되는 숫자 디스플레이에 대한 틈새 시장은 지속됩니다. 이 틈새 시장 내의 진화는 재료 과학(더 나은 효율성을 위해 구형 재료를 대체하는 AlInGaP와 같은), 더 낮은 작동 전압 및 전류, 더 높은 신뢰성과 더 넓은 온도 범위를 위한 개선된 패키징, 자동화 조립을 위한 표면 실장 버전에 초점을 맞추고 있습니다. LTS-5703AJS는 이러한 진화의 성숙한 지점을 나타내며, 의도된 용도에 대한 성능과 실용성의 균형을 제공합니다. 미래의 발전은 내부에 전류 제한 저항이나 간단한 논리를 통합할 수 있지만, 많은 간단한 응용 분야에서는 기본 구성 요소의 단순성이 여전히 핵심 장점입니다.