LTS-5601AJG 0.56인치 7세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 14.22mm - 그린 AlInGaP - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-5601AJG는 고성능 단일 숫자 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 전자 장치에서 선명하고 밝은 숫자 및 제한된 알파벳 문자 표현을 제공하는 것입니다. 핵심 기술은 녹색-노란색 스펙트럼에서 고효율 발광을 위해 특별히 설계된 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 이 장치는 공통 애노드 구성으로 분류되며, 모든 LED 세그먼트의 애노드가 내부적으로 공통 핀에 연결되어 전류 구동 회로를 단순화합니다. 디스플레이는 대비를 향상시키고 반사를 줄여 다양한 주변 조명 조건에서 가독성을 개선하는 회색 전면판을 특징으로 합니다. 세그먼트 자체는 높은 발광 효율과 인간의 눈에 대한 뛰어난 가시성으로 선택된 독특한 녹색을 방출합니다. 이 제품은 신뢰할 수 있고 오래 지속되며 에너지 효율적인 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 디스플레이는 다양한 산업 및 소비자 애플리케이션에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 낮은 전력 요구 사항은 배터리 구동 또는 에너지 의식 시스템에 통합할 수 있게 하는 중요한 이점입니다. 높은 밝기와 대비 비율은 밝은 환경에서도 가독성을 보장합니다. 넓은 시야각은 다양한 관점에서 일관된 시각적 성능을 제공하며, 이는 패널 미터 및 계측기에 매우 중요합니다. 움직이는 부품이 없고 충격 및 진동에 대한 높은 저항력을 가진 LED 기술의 고체 상태 신뢰성은 긴 작동 수명을 보장합니다. 또한 이 장치는 휘도 강도로 분류되어 유닛이 특정 밝기 기준을 충족하도록 빈닝 및 테스트되므로 생산 런에서 성능 일관성을 보장합니다. 이 구성 요소의 타겟 시장에는 테스트 및 측정 장비, 산업 제어 패널, 의료 기기, 자동차 계기판(애프터마켓 또는 보조 디스플레이용), 소비자 가전 및 내구성 있고 선명한 숫자 판독이 필요한 모든 전자 시스템이 포함됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기적, 광학적 및 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다. 이러한 값을 이해하는 것은 적절한 회로 설계와 디스플레이가 안전하고 최적의 성능 범위 내에서 작동하도록 보장하는 데 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 손상 위험 없이 단일 세그먼트가 열(및 빛)로 변환할 수 있는 최대 전기 전력량입니다. 이 값을 초과하면, 특히 지속적으로 초과할 경우 과열, 가속된 광속 감소 및 최종적인 고장으로 이어질 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60 mA (1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭). 이 정격은 더 높은 전류의 짧은 펄스를 허용하여 순간적인 밝기 피크를 달성하며, 멀티플렉싱 방식 또는 강조 표시에 유용합니다. 지정된 듀티 사이클과 펄스 폭은 매우 중요합니다. 평균 전류는 여전히 연속 정격을 준수해야 합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25 mA (25°C). 이는 세그먼트의 정상 상태, 연속 조명을 위한 권장 최대 전류입니다. 데이터시트는 25°C 이상에서 0.33 mA/°C의 디레이팅 계수를 지정합니다. 이는 주변 온도(Ta)가 상승하면 과열을 방지하기 위해 최대 허용 연속 전류를 선형적으로 감소시켜야 함을 의미합니다. 예를 들어, 50°C에서 최대 전류는 25 mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 16.75 mA가 됩니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. LED는 낮은 역방향 항복 전압을 가집니다. 5V보다 큰 역방향 바이어스를 가하면 역방향 전류가 갑자기 증가하여 PN 접합을 손상시킬 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 이 넓은 온도 범위 내에서 작동 및 저장되도록 정격이 지정되어 가혹한 환경에 적합합니다.
• 솔더링 온도:260°C에서 3초, 장착 평면 아래 1/16인치(≈1.6mm)에서 측정. 이는 조립 중 LED 칩에 대한 열 손상을 피하기 위한 리플로우 솔더링 프로파일을 정의합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이러한 파라미터는 특정 테스트 조건(일반적으로 Ta=25°C)에서 측정되며 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 평균 휘도 강도 (I_V):320 μcd (최소), 900 μcd (일반) I_F=1mA에서. 이는 세그먼트에서 방출되는 인지된 빛의 전력 측정값입니다. 넓은 범위(최소 ~ 일반)는 제조의 자연적 변동을 나타냅니다. 설계자는 최악의 경우 밝기 계산을 위해 최소값을 사용해야 합니다. 1mA의 테스트 전류는 밝기 효율을 특성화하기 위한 표준 저전류 조건입니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):571 nm (일반) I_F=20mA에서. 이는 방출된 빛의 스펙트럼 전력 분포가 최대인 파장입니다. 571 nm는 가시 스펙트럼의 녹색-노란색 영역에 있습니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):15 nm (일반). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다. 15 nm의 값은 상대적으로 좁으며, AlInGaP LED의 특징으로 포화된 녹색을 생성합니다.
• 주 파장 (λ_d):572 nm (일반). 이는 인간의 눈이 빛의 색상과 가장 잘 일치하는 것으로 인지하는 단일 파장입니다. 이 경우 피크 파장에 매우 가깝습니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):2.05V (최소), 2.6V (일반) I_F=20mA에서. 이는 작동 시 LED 세그먼트 양단의 전압 강하입니다. 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 구동기 공급 전압은 V_F보다 높아야 합니다. 일반적인 2.6V는 표준 GaAsP 적색 LED보다 높지만 많은 청색/백색 LED보다 낮습니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):100 μA (최대) V_R=5V에서. 이는 최대 역방향 전압이 인가될 때의 누설 전류입니다.
• 휘도 강도 매칭 비율 (I_V-m):2:1 (최대). 이는 동일한 조건(I_F=1mA)에서 구동될 때 단일 장치 내에서 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이의 최대 허용 비율을 지정합니다. 2:1의 비율은 외관상 합리적인 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 제품이 "휘도 강도로 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 생산 후 정렬 공정인 "빈닝"을 의미합니다. 제조 후, 개별 디스플레이는 주요 파라미터를 기준으로 테스트되어 서로 다른 성능 그룹(빈)으로 분류됩니다. LTS-5601AJG의 경우, 주요 빈닝 특성은 표준 테스트 전류(아마도 1mA 또는 20mA)에서의 휘도 강도입니다. 이는 고객이 일관된 밝기 수준의 유닛을 받도록 보장합니다. 데이터시트는 전체 최소/일반 범위를 제공하지만, 생산 로트는 일반적으로 더 좁은 강도 대역 내에서 제공됩니다. 설계자는 사용 가능한 빈 코드에 대해 특정 구매 문서 또는 제조업체에 문의해야 합니다. 일관된 빈닝은 여러 디스플레이가 나란히 사용되는 애플리케이션에서 필수적이며, 유닛 간에 눈에 띄는 밝기 차이를 방지합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기적 / 광학적 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 텍스트에 제공되지 않지만, 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다. 이러한 곡선은 주요 파라미터 간의 관계를 시각적으로 나타내어 단일 지점 데이터보다 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 기본 곡선은 LED를 통해 흐르는 전류와 양단 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압(V_F) 사양을 그래픽으로 설명합니다. 곡선은 "무릎" 전압(약 2V)을 보여주며, 그 이후에는 전압이 약간 증가해도 전류가 급격히 증가합니다. 이는 열 폭주를 방지하기 위해 LED가 전압원이 아닌 전류 제한 소스에 의해 구동되어야 하는 이유를 강조합니다.

4.2 휘도 강도 대 순방향 전류

이 곡선은 구동 전류에 따라 빛 출력이 어떻게 증가하는지 보여줍니다. AlInGaP LED의 경우, 관계는 넓은 전류 범위에서 일반적으로 선형이지만, 효율 저하(열 발생 증가)로 인해 매우 높은 전류에서 결국 준선형이 됩니다. 이 곡선은 설계자가 효율성과 수명을 균형 있게 유지하면서 원하는 밝기를 달성하기 위한 작동 전류를 선택하는 데 도움이 됩니다.

4.3 휘도 강도 대 주변 온도

이 곡선은 빛 출력의 열 의존성을 묘사합니다. LED의 접합 온도가 증가함에 따라 휘도 강도는 일반적으로 감소합니다. 이 곡선의 기울기는 밝기의 열 디레이팅을 정량화합니다. 이는 고온 환경에서 작동하는 설계에 매우 중요하며, 디스플레이가 실온에서 예상보다 어둡게 보일 수 있습니다.

4.4 상대 강도 대 파장 (스펙트럼)

이 그래프는 스펙트럼 전력 분포를 그리며, 각 파장에서 방출되는 빛의 강도를 보여줍니다. 15 nm 반폭으로 정의된 모양으로 571-572 nm 피크/주 파장을 중심으로 할 것입니다. 이 곡선은 LED의 색상 특성을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

이 장치는 상세한 패키지 치수 도면(텍스트에서 참조되지만 상세히 설명되지 않음)과 함께 제공됩니다. 주요 기계적 특징에는 0.56인치(14.22 mm) 숫자 높이가 포함되며, 이는 중대형 숫자 디스플레이의 표준 크기입니다. 패키지는 0.1인치(2.54 mm) 피치의 10핀 스루홀 타입(DIP - 듀얼 인라인 패키지)으로, PCB 장착 및 수동 프로토타이핑을 쉽게 하는 일반적인 표준입니다. 회색 전면과 녹색 세그먼트는 패키지 설계의 일부입니다. 설명의 "Rt. Hand Decimal" 메모는 숫자에 대한 소수점의 위치를 나타냅니다. 오른쪽 소수점은 대부분의 숫자 디스플레이에서 표준입니다. 내부 회로도는 공통 애노드 연결을 보여줍니다. 핀 3과 8은 내부적으로 모든 세그먼트의 공통 애노드로 연결되어 있으며, 핀 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10은 각각 세그먼트 E, D, C, DP, B, A, F, G의 개별 캐소드입니다. 이 구성은 공통 애노드를 순차적으로 구동(소싱)하고 캐소드를 전류 제한 저항을 통해 접지로 연결하여 특정 세그먼트를 점등하는 마이크로컨트롤러와의 멀티플렉싱에 최적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

적절한 처리는 신뢰성을 유지하는 데 필수적입니다. 절대 최대 정격은 장착 평면 아래 1.6mm에서 측정하여 260°C에서 3초 동안의 솔더링 온도를 지정합니다. 이는 표준 무연 리플로우 솔더링 프로파일(예: IPC/JEDEC J-STD-020)과 일치합니다. 웨이브 솔더링 또는 핸드 솔더링 중에는 LED 칩, 와이어 본드 또는 플라스틱 패키지에 대한 손상을 방지하기 위해 총 열 노출 시간을 최소화해야 합니다. 수동 솔더링 중 리드에 히트싱크를 사용하는 것이 좋습니다. 패키지나 리드에 기계적 응력을 가하지 마십시오. 저장은 지정된 -35°C ~ +85°C 온도 범위 내의 건조한 정전기 방지 환경에서 수행하여 수분 흡수(리플로우 중 "팝콘 현상"을 유발할 수 있음) 및 재료 열화를 방지해야 합니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 회로

LTS-5601AJG와 같은 공통 애노드 디스플레이에 대한 가장 일반적인 구동 방법은 멀티플렉싱입니다. 멀티플렉싱 회로에서 공통 애노드 핀(3 & 8)은 고측 스위치 역할을 하는 NPN 트랜지스터(또는 N채널 MOSFET)의 컬렉터(또는 드레인)에 연결됩니다. 이미터/소스는 양극 공급(Vcc)에 연결됩니다. 베이스/게이트는 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에 의해 제어됩니다. 각 세그먼트 캐소드 핀은 전류 제한 저항에 연결된 다음, 마이크로컨트롤러에 의해 제어되는 두 번째 트랜지스터 또는 전용 LED 드라이버 IC(전류 싱크로 구성)에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러는 한 번에 한 숫자의 애노드 트랜지스터를 켜고 해당 숫자에 대한 적절한 캐소드 패턴을 설정하면서 빠르게 순환합니다. 시각 잔상 효과로 인해 모든 숫자가 계속 켜져 있는 것처럼 보입니다. 세그먼트당 일반적인 순방향 전류 10-20 mA가 사용되며, 저항은 R = (Vcc - V_F- V_CE(sat)) / I_F로 계산됩니다. 5V 공급, V_F=2.6V, V_CE(sat)=0.2V, 목표 I_F=15mA인 경우 R = (5 - 2.6 - 0.2) / 0.015 ≈ 147 Ω (150 Ω 사용).

7.2 설계 고려사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. LED를 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 멀티플렉싱 주파수:눈에 보이는 깜빡임을 피할 수 있을 만큼 충분히 높은 새로 고침 속도를 사용하십시오. 일반적으로 숫자당 >60 Hz입니다. 4자리 멀티플렉싱의 경우 스캔 속도는 >240 Hz여야 합니다.
• 멀티플렉싱의 피크 전류:각 숫자는 시간의 일부만 켜져 있으므로(N자리의 경우 듀티 사이클 = 1/N), 세그먼트당 순간 전류는 원하는 평균 밝기를 달성하기 위해 연속 DC 정격보다 높게 설정할 수 있지만, 피크 순방향 전류 정격을 초과해서는 안 됩니다. 예를 들어, 4자리 멀티플렉싱(1/4 듀티)에서 10mA DC에 해당하는 평균 밝기를 달성하려면 40mA 펄스로 구동할 수 있으며, 이는 60mA 피크 정격 내에 있습니다.
• 시야각:최종 사용자의 가독성을 보장하기 위해 넓은 시야각을 고려하여 디스플레이를 배치하십시오.
• ESD 보호:민감하다고 명시적으로 명시되지 않았지만, 모든 반도체 장치에 대해 처리 및 조립 중 표준 ESD 예방 조치를 취하는 것이 좋습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTS-5601AJG는 주로 AlInGaP 기술 사용을 통해 차별화됩니다. 적색 및 노란색 LED에 사용되는 표준 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드)와 같은 오래된 기술과 비교할 때, AlInGaP는 훨씬 더 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에서 더 밝은 디스플레이 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 제공합니다. 또한 더 나은 온도 안정성과 색상 채도를 제공합니다. GaP(갈륨 포스파이드) 녹색 LED와 비교할 때, AlInGaP 녹색은 일반적으로 더 순수한 녹색(더 짧은 파장)과 더 높은 효율을 가집니다. 현대적인 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드) 청색/녹색/백색 LED와 비교할 때, AlInGaP는 일반적으로 적색-호박색-노란색-녹색 스펙트럼에서 더 효율적이지만 청색 또는 백색 빛을 생성할 수 없습니다. 순수한 녹색 숫자 디스플레이의 경우, AlInGaP는 고성능의 성숙한 기술 선택을 나타냅니다. 공통 애노드 구성은 또한 마이크로컨트롤러 기반 시스템에 실용적인 이점으로, 구동 회로의 소싱 측을 단순화합니다.

9. 자주 묻는 질문 (파라미터 기반)

9.1 두 개의 공통 애노드 핀(3번과 8번)의 목적은 무엇인가요?

두 핀은 내부적으로 연결되어 있습니다. 이 설계는 여러 목적을 제공합니다. 1) 패키지에 대칭성과 기계적 안정성을 제공합니다. 2) 더 나은 전류 분배를 허용하여 단일 핀을 통한 전류 밀도를 줄이며, 이는 고휘도 애플리케이션에 유리합니다. 3) PCB 레이아웃에서 유연성을 제공합니다. 설계자는 하나 또는 두 핀을 구동 회로에 연결하도록 선택할 수 있습니다.

9.2 3.3V 마이크로컨트롤러 시스템으로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

예, 하지만 신중한 설계가 필요합니다. 일반적인 순방향 전압(2.6V)은 3.3V보다 낮으므로 가능합니다. 그러나 간단한 직렬 저항에 대한 전압 여유(3.3V - 2.6V = 0.7V)는 낮습니다. 이 작은 전압 강하는 V_F또는 공급 전압의 작은 변동이 전류에 큰 변화를 일으킬 수 있음을 의미합니다. 안정적인 작동을 위해서는 간단한 저항보다는 낮은 여유 전압으로 작동할 수 있는 전용 정전류 LED 드라이버 IC 또는 트랜지스터 기반 전류원을 사용하는 것이 더 좋습니다.

9.3 디스플레이의 총 전력 소비량은 어떻게 계산하나요?

모든 세그먼트와 소수점이 켜진 정적(비멀티플렉싱) 디스플레이의 경우: 전력 = 점등된_세그먼트_수 * I_F* V_F. I_F=20mA 및 V_F=2.6V에서 8세그먼트(7+DP)의 경우, P = 8 * 0.02 * 2.6 = 0.416 W입니다. 멀티플렉싱 애플리케이션에서 평균 전력은 시간에 따라 평균화된 각 점등 세그먼트의 전력 합계입니다. 한 번에 한 자리가 활성화된 4자리 멀티플렉싱의 경우, 세그먼트당 평균 전류는 I_F/ 4입니다.

10. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:마이크로컨트롤러를 사용한 간단한 4자리 전압계 디스플레이 설계.

구현:네 개의 LTS-5601AJG 디스플레이가 사용됩니다. 각 숫자의 공통 애노드는 NPN 트랜지스터(예: 2N3904)를 통해 네 개의 별도 GPIO 핀에 연결됩니다. 네 디스플레이의 여덟 세그먼트 캐소드(A-G 및 DP)는 함께 연결된 다음 150Ω 전류 제한 저항을 통해 다른 여덟 개의 GPIO 핀에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러는 ADC로 전압을 측정하고, 이를 십진수로 변환하고, 네 자리를 추출합니다. 그런 다음 연속 루프에 들어갑니다. 모든 애노드 트랜지스터를 끄고, 숫자 1의 값에 대한 캐소드 패턴을 설정하고, 숫자 1의 애노드 트랜지스터를 켜고, 짧은 시간(~2ms) 기다린 다음, 숫자 2, 3, 4에 대해 반복합니다. 이 주기는 100 Hz 이상의 속도로 반복되어 디스플레이가 고체처럼 보이게 합니다. 밝기는 전류 제한 저항의 값 및/또는 각 숫자 기간 내 듀티 사이클(켜진 시간)에 의해 제어됩니다.

11. 동작 원리

LTS-5601AJG는 반도체 PN 접합에서의 전계 발광 원리를 기반으로 합니다. 활성 영역은 불투명 GaAs 기판 위에 성장된 AlInGaP 층으로 구성됩니다. 접합의 내장 전위를 초과하는 순방향 바이어스 전압(캐소드에 비해 애노드가 양극)이 인가되면, N형 재료의 전자와 P형 재료의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 거기서 그들은 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)을 결정합니다. 이 경우 녹색(~572 nm)입니다. 불투명 기판은 방출된 빛을 외부로 반사하는 데 도움이 되어 전체적인 빛 추출 효율을 향상시킵니다. 회색 전면 필터는 주변 빛을 흡수하여 기저 재료의 반사를 줄여 대비를 증가시킵니다.

12. 기술 트렌드

AlInGaP 기술은 고효율 적색, 호박색 및 순수한 녹색 LED를 위한 성숙하고 매우 최적화된 솔루션입니다. 이러한 표시기에 대한 디스플레이 기술의 현재 트렌드에는 더 낮은 전력 소비와 감소된 열 생성을 가능하게 하는 더 높은 발광 효율(와트당 더 많은 루멘)을 위한 지속적인 추진이 포함됩니다. 또한 더 높은 최대 구동 전류와 더 나은 열 관리를 허용하는 패키징 개발이 진행 중이며, 더 밝은 디스플레이를 가능하게 합니다. 더욱이, 통합이 주요 트렌드입니다. 개별 7세그먼트 디스플레이는 단순성과 비용 효율성으로 인해 여전히 인기가 있지만, 드라이버 IC, 마이크로컨트롤러 인터페이스(I2C 또는 SPI와 같은) 및 때로는 문자 생성기를 포함하는 통합 디스플레이 모듈에 대한 시장이 성장하고 있어 최종 엔지니어의 설계 프로세스를 단순화합니다. 그러나 맞춤화, 고휘도 또는 특정 기계적 폼 팩터가 필요한 애플리케이션의 경우, LTS-5601AJG와 같은 개별 구성 요소는 여전히 중요하고 신뢰할 수 있는 선택입니다.