LTC-2630AJD 7-세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 0.28인치 디지트 높이 - AlInGaP 레드 - 2.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-2630AJD는 낮은 전력 소비로 명확한 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 소형 고성능 3자리 7-세그먼트 디스플레이입니다. 이 장치의 주요 기능은 전자 장치, 계측기, 소비자 가전 및 산업용 제어 패널에서 시각적인 숫자 출력을 제공하는 것입니다. 이 장치의 핵심 장점은 기존 재료에 비해 우수한 효율성과 밝기를 제공하는 첨단 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED 기술을 활용한다는 점에 있습니다. 목표 시장은 휴대용 배터리 구동 장치, 패널 미터, 테스트 장비의 설계자 및 공간, 전력 효율성, 가독성이 중요한 제약 조건인 모든 애플리케이션을 포함합니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• 디지트 높이:0.28인치(7.0mm) 문자 높이를 특징으로 하여 크기와 가시성 사이의 좋은 균형을 제공합니다.
• 세그먼트 균일성:연속적이고 균일한 세그먼트를 제공하여 우수한 문자 외관과 가독성을 보장합니다.
• 저전력 동작:저전력 요구 사항을 위해 특별히 설계되어 전력 민감도가 높은 설계에서도 동작이 가능합니다.
• 광학 성능:높은 밝기와 높은 대비를 제공하여 조명이 밝은 환경에서도 선명한 가시성을 보장합니다.
• 시야각:넓은 시야각을 제공하여 다양한 위치에서도 디스플레이를 명확하게 읽을 수 있습니다.
• 신뢰성:LED 기술에 내재된 고체 상태의 신뢰성으로 인해 움직이는 부품이 없고 긴 수명을 가집니다.
• 품질 보증:장치는 광도에 따라 분류되어 생산 로트 간 일관된 밝기 수준을 보장합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 장치의 주요 전기적, 광학적 및 열적 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 광도 및 광학적 특성

주변 온도(Ta) 25°C에서 측정되며, 광학 성능은 특정 테스트 조건 하에서 정의됩니다.

• 평균 광도(Iv):세그먼트당 순방향 전류(IF) 1mA로 구동 시 최소 200 μcd에서 일반적인 최대 600 μcd까지의 범위를 가집니다. 이 매개변수는 정상 작동 조건에서 디스플레이의 밝기를 결정하는 데 중요합니다.
• 피크 방출 파장(λp):AlInGaP 재료의 특성으로, 추출된 내용에는 구체적인 값이 제공되지 않습니다. 일반적으로 AlInGaP 적색 LED는 620-630nm 범위에서 방출합니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):IF=20mA에서 최대값이 22 nm이며, 이는 방출된 적색광의 스펙트럼 순도를 나타냅니다.
• 주 파장(λd):IF=20mA에서 640 nm입니다. 이는 인간의 눈이 인지하는 파장으로, 특정 색조의 빨간색으로 색상을 정의합니다.
• 광도 매칭 비율(Iv-m):IF=10mA로 구동 시 세그먼트 간 최대 비율이 2:1입니다. 이는 한 자리의 모든 세그먼트 간 밝기 균일성을 보장합니다.

2.2 전기적 특성

• 세그먼트당 순방향 전압(VF):순방향 전류 20mA에서 2.1V(최소)에서 2.6V(최대)까지의 범위를 가집니다. 이는 구동 회로 설계 및 전력 소산 계산을 위한 핵심 매개변수입니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(IR):역방향 전압(VR) 5V가 인가될 때 최대값이 10 μA로, 우수한 다이오드 특성을 나타냅니다.
• 저전류 구동 능력:중요한 특징은 저전류 동작을 위해 설계되었다는 점입니다. 세그먼트는 세그먼트당 1mA와 같이 낮은 전류에서도 우수한 성능을 발휘하도록 매칭 및 테스트되어 배터리 구동 장치에 직접 적용 가능합니다.

2.3 절대 최대 정격 및 열 관리

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 작동은 항상 이 한계 내에서 이루어져야 합니다.

• 세그먼트당 전력 소산:최대 70 mW.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:100 mA, 단 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 정격은 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다. 이 디레이팅은 열 설계에 매우 중요합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:최대 5V.
• 작동 온도 범위:-35°C ~ +85°C.
• 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C.

3. 빈닝 및 분류 시스템

데이터시트는 장치가"광도에 따라 분류된다"고나타내며, 이는 빈닝 과정을 의미합니다.

• 광도 빈닝:장치는 표준 테스트 전류(아마도 1mA 또는 10mA)에서 측정된 광도에 따라 그룹(빈)으로 테스트 및 분류됩니다. 이는 설계자가 균일성이 핵심인 다중 자리 디스플레이에 일관된 밝기 수준의 디스플레이를 받도록 보장합니다.
• 순방향 전압 빈닝:명시적으로 언급되지는 않았지만, 주어진 VF 범위(2.1V ~ 2.6V)는 순방향 전압 변동이 있을 수 있음을 시사합니다. 중요한 애플리케이션의 경우 제조업체에 특정 빈닝 세부 사항을 문의하는 것이 좋습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는"일반적인 전기/광학 특성 곡선"을참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않지만, 이러한 LED에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• IV(전류-전압) 곡선:순방향 전류(IF)와 순방향 전압(VF) 사이의 관계를 보여줍니다. AlInGaP 적색 LED의 경우 약 1.8-2.0V 부근에서 턴온 전압을 갖는 비선형적입니다.
• 광도 대 순방향 전류(Iv-IF):이 곡선은 전류가 증가함에 따라 밝기가 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 낮은 전류에서는 선형적이지만, 열 효과로 인해 높은 전류에서는 포화될 수 있습니다.
• 광도 대 주변 온도(Iv-Ta):주변 온도가 상승함에 따라 밝기가 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이는 전체 온도 범위에서 작동하는 시스템 설계에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 주 파장(640 nm)에서 피크와 스펙트럼 폭을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 물리적 치수

패키지 도면이 참조됩니다. 주요 참고 사항으로는 달리 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며 표준 공차는 ±0.25 mm(0.01인치)입니다. 디스플레이는 높은 대비를 위한 흰색 세그먼트가 있는 회색 면을 가지고 있습니다.

5.2 핀 구성 및 내부 회로

이 장치는멀티플렉스 공통 애노드타입으로 오른쪽 소수점을 가집니다. 16핀 패키지의 핀아웃은 다음과 같습니다:

• 핀 1: 캐소드 D
• 핀 2: 공통 애노드 (자리 1)
• 핀 3: 캐소드 D.P. (소수점)
• 핀 4: 캐소드 E
• 핀 5: 공통 애노드 (자리 2)
• 핀 6: 캐소드 C
• 핀 7: 캐소드 G
• 핀 8: 공통 애노드 (자리 3)
• 핀 9, 10, 11, 13, 14: 연결 없음 (N/C)
• 핀 12: 캐소드 B
• 핀 15: 캐소드 A
• 핀 16: 캐소드 F

내부 회로도는 각 자리의 세그먼트(A-G, DP)가 해당 특정 자리에 대한 공통 애노드 연결을 공유함을 보여줍니다. 이 멀티플렉스 아키텍처는 필요한 구동기 핀 수를 24개(3자리 * 8세그먼트)에서 11개(3애노드 + 8캐소드)로 줄입니다.

6. 납땜 및 조립 지침

• 리플로우 납땜:허용 가능한 최대 납땜 온도는 260°C입니다. 이 온도는 부품의 착석 평면 아래 1.6mm(1/16인치) 지점에서 측정하여 최대 3초 동안 적용해야 합니다. 이 한계를 초과하면 LED 칩이나 패키지가 손상될 수 있습니다.
• 핸드 납땜:핸드 납땜이 필요한 경우, 열 손상을 피하기 위해 빠른 작업 시간(일반적으로 핀당 < 3초)으로 온도 조절 납땜 인두를 사용해야 합니다.
• 보관 조건:장치는 지정된 보관 온도 범위인 -35°C ~ +85°C 내의 건조한 환경에 보관하여 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있는 수분 흡수를 방지해야 합니다.

7. 응용 권장 사항

7.1 일반적인 응용 시나리오

• 휴대용 계측기:저전력 소비가 가장 중요한 멀티미터, 온도계, 회전계.
• 소비자 가전:오디오 장비 디스플레이, 시계 라디오, 가전 제어 패널.
• 산업용 제어:전압, 전류 또는 공정 변수 표시용 패널 미터.
• 자동차 애프터마켓:보조 게이지(부스트, 전압, 온도)용 디스플레이.

7.2 설계 고려 사항 및 구동 회로

• 멀티플렉싱 구동기:세 개의 공통 애노드(자리 1, 2, 3)를 순차적으로 활성화하면서 원하는 세그먼트에 적절한 캐소드 신호를 제공하기 위해 마이크로컨트롤러 또는 전용 디스플레이 구동 IC를 사용해야 합니다. 리프레시 레이트는 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 충분히 높아야 합니다(>60Hz).
• 전류 제한:외부 전류 제한 저항은 각 캐소드 라인(또는 구동 IC에 통합)에 필수적이며, 원하는 밝기와 전력 예산에 따라 순방향 전류(예: 1mA, 10mA, 20mA)를 설정합니다. 저항 값은 R = (Vcc - VF) / IF 공식을 사용하여 계산합니다.
• 전력 소산:세그먼트당 연속 순방향 전류가 애플리케이션의 최고 주변 온도에 대한 디레이팅된 최대값을 초과하지 않도록 합니다.
• 시청 환경:높은 대비와 넓은 시야각으로 인해 디스플레이가 각도에서 보이거나 주변광 아래에서 볼 수 있는 애플리케이션에 적합합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

다른 7-세그먼트 디스플레이 기술과 비교:

• 표준 GaAsP/GaP 적색 LED 대비:AlInGaP 재료는 상당히 높은 광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 출력 또는 더 낮은 전류에서 동등한 밝기를 제공합니다. 또한 일반적으로 더 나은 온도 안정성을 가집니다.
• LCD 디스플레이 대비:LED는 자체 발광하여 백라이트 없이도 어둠 속에서 읽을 수 있습니다. 또한 훨씬 빠른 응답 시간과 더 넓은 작동 온도 범위를 가집니다. 그러나 일반적으로 반사형 LCD보다 더 많은 전력을 소비합니다.
• 더 큰 디지트 디스플레이 대비:0.28인치 크기는 공간이 제한된 설계에 이상적인 컴팩트한 공간을 제공하면서 중단거리에서도 좋은 가독성을 유지합니다.

9. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 멀티플렉싱 없이 일정한 DC 전류로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?
A: 기술적으로는 가능하지만 매우 비효율적입니다. 세 자리를 정적으로 구동하려면 24개의 독립적인 전류 제한 채널(3자리 * 8세그먼트)이 필요합니다. 멀티플렉스 공통 애노드 설계는 핀 수와 전력 소비를 최소화하기 위해 시분할 멀티플렉싱 방식으로 구동되도록 의도되었습니다.

Q: "연결 없음" 핀의 목적은 무엇인가요?
A: N/C 핀은 패키지의 기계적 안정성을 위해 또는 다른 디스플레이 변형(예: 다른 소수점 위치 또는 4자리 버전)에 사용되는 표준 16핀 풋프린트와의 호환성을 위해 존재할 가능성이 높습니다. 회로에 연결해서는 안 됩니다.

Q: 적절한 전류 제한 저항 값을 어떻게 계산하나요?
A: 공식 R = (공급 전압 - LED 순방향 전압) / 원하는 순방향 전류를 사용하세요. 예를 들어, 5V 공급(Vcc), 일반적인 VF 2.4V, 원하는 IF 10mA인 경우: R = (5V - 2.4V) / 0.010A = 260 옴. 가장 가까운 표준 값(예: 270 옴)을 사용하세요. 최소 전류가 허용 가능한지 확인하기 위해 항상 최대 VF(2.6V)를 고려하세요.

Q: 소수점은 별도로 구동되나요?
A: 예. 소수점(D.P.)은 자체 전용 캐소드(핀 3)를 가지고 있습니다. 특정 자리의 세그먼트 캐소드에 연결되지 않습니다. 멀티플렉싱 방식에서는 소수점이 표시되어야 하는 자리의 활성화 기간 동안 해당 캐소드가 로우로 구동될 때 점등됩니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 저전력 디지털 전압계 설계
설계자가 9V 배터리로 구동되는 3자리 휴대용 전압계를 만들고 있습니다. 주요 요구 사항은 긴 배터리 수명과 명확한 가독성입니다.

• 부품 선택:LTC-2630AJD는 저전류 구동 능력(세그먼트당 1-2mA 동작 가능)과 AlInGaP 효율성 때문에 선택되었습니다.
• 구동 회로:내장 LCD/세그먼트 구동기가 있는 저전력 마이크로컨트롤러가 선택되었습니다. 100Hz 리프레시 레이트로 세 자리를 멀티플렉싱하도록 구성됩니다.
• 전류 설정:세그먼트 전류는 마이크로컨트롤러의 정전류 싱크 또는 외부 저항을 통해 1.5mA로 설정됩니다. 이 전류에서 광도는 지정된 범위 내에 잘 들어가며 충분한 밝기를 제공합니다.
• 전력 계산:자리당 8개의 세그먼트(7 + DP)가 점등되고 3자리가 멀티플렉싱되므로 평균 총 전류는 약 (8세그먼트 * 1.5mA) = 12mA입니다. 마이크로컨트롤러 및 측정 회로와 결합하여 배터리 수명을 연장할 수 있습니다.
• 결과:최종 제품은 이 디스플레이의 저전류 특성으로 직접 가능해진 명확한 3자리 전압 표시와 우수한 배터리 수명을 달성하여 설계 목표를 충족시킵니다.

11. 기술 원리 소개

LTC-2630AJD는AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)반도체 기술을 기반으로 하며, 불투명한 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 성장되었습니다. 다이오드의 턴온 전압을 초과하는 순방향 전압이 인가되면 전자와 정공이 반도체의 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접 방출되는 빛의 파장(색상)에 해당합니다. 이 경우 640 nm의 빨간색입니다. 불투명한 기판은 잡광을 흡수하여 디스플레이의 "회색 면과 흰색 세그먼트" 외관에 기여하여 대비를 향상시킵니다. 7-세그먼트 형식은 개별 LED(세그먼트)가 선택적으로 점등될 때 모든 십진수와 일부 문자를 형성하도록 배열된 표준화된 패턴입니다.

12. 기술 동향 및 전망

7-세그먼트 LED 디스플레이의 발전은 여러 핵심 영역에 계속 초점을 맞추고 있습니다:

• 효율성 증가:지속적인 재료 과학 연구는 AlInGaP 및 기타 화합물 반도체(다른 색상의 InGaN 등)의 내부 양자 효율을 향상시켜 더 낮은 전류에서 더 높은 밝기를 제공하고 배터리 수명을 더욱 연장하는 것을 목표로 합니다.
• 소형화:초소형 장치를 위한 더 작은 디지트 높이로의 추세와 함께 세그먼트 정의와 선명도를 유지하기 위한 개선된 포토리소그래피가 있습니다.
• 통합:디스플레이 모듈은 점점 더 구동 IC, 전류 제한 저항 및 때로는 마이크로컨트롤러를 단일 패키지 또는 PCB 어셈블리로 통합하여 엔지니어의 설계 과정을 단순화합니다.
• 색상 옵션:이 데이터시트는 적색 디스플레이용이지만, 기본 멀티플렉싱 및 패키징 원리는 녹색, 파란색, 노란색 또는 완전한 RGB 조합을 위한 다른 LED 기술을 사용하는 디스플레이에도 적용됩니다.
• 대체 기술:LED가 많은 애플리케이션에서 지배적이지만, OLED(유기 발광 다이오드) 기술은 잠재적으로 더 얇은 프로파일과 더 넓은 시야각을 제공하지만 다른 수명과 구동 특성을 가진 소형 세그먼트 디스플레이로 진입하고 있습니다.

LTC-2630AJD는 이 기술 환경 내에서 특히 전력 효율성과 견고성을 우선시하는 애플리케이션을 위한 성숙하고 신뢰할 수 있으며 매우 최적화된 솔루션을 나타냅니다.