0.56인치 세븐 세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 14.22mm - 순방향 전압 2.6V - 소비전력 70mW - 슈퍼 레드 색상

1. 제품 개요

본 문서는 0.56인치(14.22mm) 숫자 높이의 세븐 세그먼트 LED 디스플레이에 대한 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 낮은 전력 소비로 선명하고 신뢰할 수 있는 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 그 핵심 설계 철학은 고휘도와 고대비를 통한 우수한 시각적 성능을 제공하면서도 고체 상태의 신뢰성을 유지하는 데 중점을 둡니다.

디스플레이는 발광 세그먼트에 고급 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 활용합니다. 이 물질 시스템은 고효율의 적색 및 호박색 빛을 생성하는 것으로 알려져 있습니다. 사용된 특정 칩은 불투명한 GaAs(갈륨 비소) 기판 위에 제작되어 내부 광 산란 및 반사를 최소화하여 대비를 향상시키는 데 도움을 줍니다. 최종 제품은 다양한 조명 조건에서 가독성을 높이기 위해 선택된 흰색 세그먼트와 연회색 전면판의 조합을 특징으로 합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 광도 및 광학적 특성

광학적 성능은 주변 온도(Ta) 25°C의 표준 테스트 조건에서 특성화됩니다. 주요 파라미터인 평균 광도(Iv)는 세그먼트당 순방향 전류(IF) 1mA로 구동할 때 전형적인 값이 700 µcd(마이크로칸델라)이며, 최소 지정 값은 320 µcd입니다. 이 측정은 CIE 명시야 눈 반응 곡선에 맞춰 보정된 센서와 필터를 사용하여 수행되며, 이 값이 인간의 시각적 지각과 상관관계가 있도록 보장합니다.

색상 특성은 파장으로 정의됩니다. 최대 발광 파장(λp)은 전형적으로 639 nm이며, 주 파장(λd)은 전형적으로 631 nm입니다(둘 다 IF=20mA에서 측정). 이 두 값의 차이와 20 nm의 스펙트럼 선 반치폭(Δλ)은 방출되는 적색광의 스펙트럼 순도와 특정 색조를 설명하며, 이는 높은 가시성을 제공하는 "슈퍼 레드" 범주에 속합니다.

2:1(최대)의 광도 매칭 비율(IV-m)이 지정되어 있습니다. 이 비율은 동일한 조건에서 구동될 때 단일 장치의 서로 다른 세그먼트 간 허용 가능한 최대 밝기 변화를 나타내며, 숫자를 표시할 때 균일한 외관을 보장합니다.

2.2 전기적 및 열적 특성

전기적 파라미터는 이 장치가 저전력 시스템에 적합함을 강조합니다. 세그먼트당 순방향 전압(VF)은 구동 전류 1mA에서 2.0V에서 2.6V 범위입니다. 세그먼트당 역전류(IR)는 역전압(VR) 5V가 인가될 때 최대 100 µA로 제한되며, 이는 접합의 누설 특성을 나타냅니다.

열 및 전력 한계는 절대 최대 정격에서 정의됩니다. 세그먼트당 연속 순방향 전류 정격은 25 mA이지만, 주변 온도가 상승함에 따라 25°C부터 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소해야 합니다. 세그먼트당 전력 소산은 70 mW를 초과해서는 안 됩니다. 펄스 동작의 경우, 1/10 듀티 사이클과 0.1ms 펄스 폭 하에서 90 mA의 피크 순방향 전류가 허용됩니다. 이 장치는 작동 및 저장 온도 범위 -35°C ~ +85°C로 정격화되어 있습니다.

3. 빈닝 및 선별 시스템

데이터시트는 장치들이 "광도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 제조된 유닛들이 측정된 광 출력(Iv)에 따라 다른 그룹 또는 "빈"으로 분류되는 빈닝 과정을 의미합니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 맞는 일관된 밝기 수준의 부품을 선택할 수 있으며, 이는 균일성이 핵심인 다중 숫자 디스플레이에서 중요합니다. 이 요약에는 특정 빈 코드가 나열되어 있지 않지만, 일반적인 빈은 광도(예: 500-600 µcd, 600-700 µcd) 및 가능하면 순방향 전압에 대한 범위를 정의할 것입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "전형적인 전기/광학적 특성 곡선"을 참조합니다. 텍스트에 특정 그래프가 제공되지는 않았지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 상대 광도 대 순방향 전류(I-V 곡선):이 그래프는 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 비선형이며, 매우 높은 전류에서 효율이 감소하는 경우가 많습니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:이것은 다이오드의 I-V 특성을 보여주며, 전류 제한 회로를 설계하는 데 중요합니다.
• 상대 광도 대 주변 온도:이 곡선은 접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여주며, 설계에서 열 관리에 있어 중요한 요소입니다.
• 스펙트럼 분포:최대 파장인 약 639 nm를 중심으로 서로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여주는 그래프입니다.

이러한 곡선은 비표준 조건에서 장치의 동작을 이해하고 효율성과 수명을 위해 구동 회로를 최적화하는 데 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수 및 외형

장치의 패키지 치수는 도면(텍스트에서 참조되지만 상세히 설명되지는 않음)에 제공됩니다. 모든 치수는 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차 ±0.25 mm로 밀리미터 단위로 지정됩니다. 0.56인치 숫자 높이(14.22mm)가 전체 문자 크기를 정의합니다. 패키지는 오른쪽 소수점이 있는 세븐 세그먼트 디스플레이에 일반적인 표준 단일 숫자, 10핀 구성입니다.

5.2 핀 구성 및 극성 식별

디스플레이는 커먼 캐소드 구성입니다. 즉, 모든 LED 세그먼트의 캐소드(음극 단자)가 내부적으로 연결되어 공통 핀으로 나옵니다. 이는 멀티플렉스 구동에 일반적인 설계입니다. 핀 연결은 명시적으로 정의됩니다:

1. 애노드 E
2. 애노드 D
3. 커먼 캐소드
4. 애노드 C
5. 애노드 D.P. (소수점)
6. 애노드 B
7. 애노드 A
8. 커먼 캐소드
9. 애노드 F
10. 애노드 G

핀 3과 8은 모두 커먼 캐소드입니다. 내부 회로도는 표준 세븐 세그먼트 플러스 소수점 레이아웃을 보여주며, 각 세그먼트의 애노드는 해당 핀에 연결되고 모든 캐소드는 공통 핀에 함께 묶여 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

지정된 주요 조립 파라미터는 납땜 온도 프로파일입니다. 이 장치는 패키지의 착석 평면 아래 1/16인치(약 1.59mm)에서 측정했을 때 260°C의 납땜 온도를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 LED 칩이나 플라스틱 패키지에 대한 열 손상을 방지하기 위해 웨이브 솔더링 또는 리플로우 공정에 있어 중요한 파라미터입니다. 설계자는 조립 공정이 이 시간-온도 조합을 초과하지 않도록 해야 합니다. 저장의 경우, 습기 흡수를 방지하기 위해 지정된 범위인 -35°C ~ +85°C를 건조한 환경에서 유지해야 합니다.

7. 애플리케이션 권장사항

7.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

이 디스플레이는 선명하고 저전력의 숫자 표시가 필요한 휴대용 배터리 구동 장치, 계기판, 소비자 가전 및 산업 제어 장치에 이상적입니다. 예로는 멀티미터, 타이머, 저울, 의료 기기 및 가전 제어판이 있습니다. 낮은 전류 동작(세그먼트당 최소 1mA)은 GPIO 핀이 종종 제한된 전류만 공급하거나 싱크할 수 있는 마이크로컨트롤러 구동 시스템에 적합하게 합니다.

7.2 설계 고려사항 및 회로

구동 회로를 설계할 때 다음 사항이 중요합니다:

• 전류 제한:항상 각 세그먼트 애노드에 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 공급 전압(Vcc), LED 순방향 전압(Vf, 안전을 위해 최대값 사용), 원하는 순방향 전류(If)를 기반으로 계산됩니다: R = (Vcc - Vf) / If.
• 멀티플렉싱:다중 숫자 디스플레이의 경우 멀티플렉스 구동 방식이 표준입니다. 각 숫자의 커먼 캐소드는 순차적으로 전환(스캔)되는 반면, 원하는 세그먼트의 애노드는 동기화되어 구동됩니다. 이는 필요한 마이크로컨트롤러 핀 수와 총 전력 소비를 줄입니다. 짧은 ON 시간 동안의 피크 전류는 피크 전류 사양(1/10 듀티에서 90mA)에서 허용하는 대로 DC 정격보다 높을 수 있습니다.
• 마이크로컨트롤러 인터페이스:세그먼트당 전류가 MCU의 핀 구동 능력(일반적으로 20-25mA) 내에 있는 경우, 디스플레이는 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에서 직접 구동될 수 있습니다. 더 높은 밝기 또는 더 많은 숫자로 멀티플렉싱을 하려면 외부 드라이버(예: 트랜지스터 어레이 또는 전용 LED 드라이버 IC)를 권장합니다.
• 시야각:"넓은 시야각" 기능은 디스플레이가 축외 위치에서도 읽을 수 있음을 의미하며, 다양한 각도에서 보는 패널에 중요합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

이 디스플레이의 주요 차별화 요소는 AlInGaP 기술의 사용과 최적화된 저전류 성능입니다. 오래된 GaAsP 또는 GaP LED 기술과 비교할 때, AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 출력 또는 더 낮은 전류에서 동등한 밝기를 얻을 수 있습니다. "우수한 저전류 특성"과 세그먼트 매칭에 대한 명시적인 테스트와 선별은 핵심 품질 보증 요소입니다. 세그먼트당 1mA와 같은 낮은 전류에서도 효과적으로 동작할 수 있는 능력은 적절한 밝기를 위해 5-20mA가 필요한 디스플레이에 비해 초저전력 설계에 있어 뚜렷한 장점입니다.

9. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 최대 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 최대 파장(λp)은 방출된 빛 스펙트럼의 강도가 최대가 되는 파장입니다. 주 파장(λd)은 LED의 빛과 인간의 눈에 동일한 색으로 보이는 순수한 단색광의 파장입니다. λd는 색상 지각과 더 관련이 있습니다.

Q: 전류 제한 저항 없이 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르며, 열 과부하로 인해 LED가 즉시 파괴될 수 있습니다. 직렬 저항 또는 정전류 회로는 필수입니다.

Q: 데이터시트에 두 개의 커먼 캐소드 핀(3과 8)이 표시되어 있습니다. 둘 다 연결해야 하나요?

A: 예, 최적의 성능과 전류 분배를 위해 두 커먼 캐소드 핀을 모두 회로의 접지(또는 전류 싱크)에 연결해야 합니다. 이는 열 부하를 균형 있게 분배하고 세그먼트 밝기를 균일하게 유지하는 데 도움이 됩니다.

Q: 5V 공급 전압과 10mA 세그먼트 전류에 대한 적절한 저항 값을 어떻게 계산하나요?

A: 최대 Vf 2.6V를 사용합니다: R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240 옴. 가장 가까운 표준 값(220 또는 270 옴)을 사용하면 됩니다. 항상 실제 밝기가 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 4자리 배터리 구동 디지털 타이머 설계

목표는 좋은 가독성을 유지하면서 배터리 수명을 최대화하는 것입니다. 디스플레이는 멀티플렉싱 방식을 사용하는 저전력 마이크로컨트롤러에 의해 구동됩니다.

구현:네 자리의 커먼 캐소드는 MCU 핀에 의해 제어되는 네 개의 NPN 트랜지스터(또는 트랜지스터 어레이 IC)에 연결됩니다. 일곱 개의 세그먼트 애노드(A-G)와 소수점은 개별 전류 제한 저항을 통해 MCU 출력 핀에 연결됩니다. MCU는 타이머 인터럽트(예: 1kHz)를 실행합니다. 각 인터럽트 주기에서 모든 숫자 캐소드를 끄고, 다음 순서의 숫자에 대한 세그먼트 패턴으로 애노드 핀을 설정한 다음, 해당 숫자의 캐소드 트랜지스터를 켭니다. 이는 네 자리를 빠르게 순환하며 모든 숫자가 동시에 켜져 있는 것 같은 착시를 만듭니다.

전력 최적화:각 세그먼트를 2-3mA(사양 내)로만 구동하고 1:4 멀티플렉싱 듀티 사이클을 사용함으로써, 세그먼트당 평균 전류는 매우 낮아져 정적(비멀티플렉스) 구동에 비해 배터리 수명이 크게 연장됩니다. AlInGaP LED의 높은 효율성은 이러한 낮은 평균 전류에서도 디스플레이가 선명하게 보이도록 보장합니다.

11. 기술 원리 소개

세븐 세그먼트 LED 디스플레이는 8자 모양으로 배열된 개별 발광 다이오드(LED)의 조립체입니다. 일곱 개의 주요 세그먼트(A부터 G까지 레이블링) 각각은 별도의 LED이며, 추가 LED가 소수점(DP) 역할을 합니다. 이러한 세그먼트의 특정 조합을 선택적으로 점등함으로써 모든 십진수 숫자(0-9)와 일부 문자를 형성할 수 있습니다.

발광의 기본 원리는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광입니다. 다이오드의 밴드갭 전압을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자가 활성층(이 경우 AlInGaP로 구성)에서 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 빛의 특정 파장(색상)은 반도체 물질의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. AlInGaP는 적색/주황색/호박색 빛에 해당하는 밴드갭을 가집니다. 불투명한 GaAs 기판은 잡광을 흡수하여 칩의 측면이나 뒤쪽으로 산란되는 것을 방지함으로써 대비를 향상시킵니다.

12. 기술 동향 및 맥락

OLED 및 고해상도 도트 매트릭스 LED와 같은 새로운 디스플레이 기술이 존재하지만, 세븐 세그먼트 LED 디스플레이는 간단한 숫자 출력이 필요한 애플리케이션을 위한 견고하고 비용 효율적이며 매우 신뢰할 수 있는 솔루션으로 남아 있습니다. 이 분야 내의 동향은 더 높은 효율성(와트당 더 많은 빛), 현대적 논리 레벨에 맞춘 더 낮은 작동 전압, 그리고 향상된 일관성(더 엄격한 빈닝)을 향하고 있습니다. AlInGaP 기술은 오래된 물질에 비해 효율성에 있어 상당한 진전을 나타냅니다. 더욱이, 에너지 효율적이고 배터리 구동 IoT(사물인터넷) 장치를 가능하게 하기 위해 매우 낮은 구동 전류에서도 잘 작동하는 디스플레이에 대한 강조가 커지고 있습니다. 이 데이터시트에 설명된 장치는 저전류 동작과 분류된 광도에 초점을 맞춘 점에서, 휴대용 전자 제품을 위한 효율성, 신뢰성 및 설계 유연성에 대한 이러한 산업 동향과 잘 부합합니다.