0.56인치 단일 숫자 7세그먼트 LED 디스플레이 데이터시트 - 14.22mm 숫자 높이 - 그린 AlInGaP - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

이 장치는 명확하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 단일 숫자, 7세그먼트 영숫자 디스플레이입니다. 주요 기능은 개별적으로 제어 가능한 세그먼트를 사용하여 숫자 0-9와 일부 문자를 시각적으로 표현하는 것입니다. 핵심 기술은 녹색-노란색 스펙트럼에서 고효율 발광을 위해 특별히 설계된 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 합니다. 이 재료 시스템은 불투명한 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에서 성장되어 광 출력과 대비를 관리하는 데 도움이 됩니다. 디스플레이는 회색의 전면판을 특징으로 하여 점등된 녹색 세그먼트와 배경 사이의 대비비를 향상시켜 다양한 조명 조건에서 가독성을 개선합니다. 이 장치는 휘도 강도에 따라 분류되어 여러 유닛 간에 균일한 외관이 중요한 애플리케이션에서 밝기 수준의 일관성을 보장합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 지정된 조건에서 장치의 작동 한계와 성능 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 파라미터들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 신뢰할 수 있는 장기 성능을 위해 이 한계에서 또는 그 근처에서 작동하는 것은 권장되지 않습니다.

• 세그먼트당 소비 전력:70 mW. 이는 열 손상의 위험 없이 단일 세그먼트가 안전하게 열과 빛으로 변환할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60 mA. 이 정격은 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서 적용됩니다. 멀티플렉싱 또는 스트로빙 애플리케이션을 위해 매우 높은 밝기를 달성하기 위해 짧은 기간 동안 더 높은 전류를 허용합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 상승함에 따라 과열을 방지하기 위해 0.33 mA/°C의 속도로 선형적으로 디레이팅되어야 합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. 역방향 바이어스 방향으로 이 전압을 초과하면 접합 항복이 발생할 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 산업 등급 온도 환경에 적합합니다.
• 솔더링 온도:이 장치는 패키지의 착석 평면 아래 1/16인치(약 1.59 mm) 지점에서 260°C의 솔더링 온도를 최대 3초 동안 견딜 수 있습니다.

2.2 전기 및 광학 특성 (Ta=25°C)

이는 표준 테스트 조건에서 측정된 전형적인 성능 파라미터로, 정상 작동 시 장치의 예상 동작을 제공합니다.

• 평균 휘도 강도 (I_V):I_F=1mA에서 320 μcd (최소), 900 μcd (전형). 이는 세그먼트의 인지된 밝기를 정량화합니다. 넓은 범위는 강도에 대한 빈닝 과정을 나타냅니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):I_F=20mA에서 571 nm (전형). 이는 광 출력이 최대가 되는 파장으로, 가시 스펙트럼의 녹색-노란색 영역에 방출을 위치시킵니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):I_F=20mA에서 15 nm (전형). 이 파라미터는 방출된 빛의 스펙트럼 순도를 설명합니다; 더 좁은 반치폭은 더 단색에 가까운 색상을 나타냅니다.
• 주 파장 (λ_d):I_F=20mA에서 572 nm (전형). 이는 방출된 빛의 색상과 가장 잘 일치하는 것으로 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 피크 파장과 밀접한 관련이 있습니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 2.05V (최소), 2.6V (전형). 이는 지정된 전류를 흘릴 때 LED 세그먼트 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 전류 제한 회로를 설계하는 데 매우 중요합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 100 μA (최대). 이는 세그먼트가 역방향 바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 휘도 강도 매칭 비율 (I_V-m):I_F=1mA에서 2:1 (전형). 이 비율은 동일한 숫자의 다른 세그먼트 간 또는 다른 장치 간의 최대 허용 밝기 변동을 정의하여 시각적 균일성을 보장합니다.

측정 참고:휘도 강도는 CIE 명시 광도 함수를 근사하는 센서와 필터 조합을 사용하여 측정되며, 이는 표준 인간 눈의 다양한 파장에 대한 민감도를 모델링합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 이 장치가 "휘도 강도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 측정된 광 출력을 기반으로 한 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다.

• 휘도 강도 빈닝:900 μcd의 전형적인 휘도 강도와 320 μcd의 최소값은 장치들이 표준 테스트 전류 1mA에서 실제 측정된 밝기에 따라 테스트되고 그룹화(빈닝)된다는 것을 시사합니다. 이는 설계자가 애플리케이션에 맞는 일관된 밝기 수준의 부품을 선택할 수 있게 해주며, 불균일한 밝기가 방해가 될 수 있는 다중 숫자 디스플레이에서 매우 중요합니다.
• 파장 일관성:빈닝 파라미터로 명시적으로 언급되지는 않았지만, 피크 방출 파장(571 nm)과 주 파장(572 nm)에 대한 엄격한 전형 값은 매우 일관된 색상 출력을 제공하는 제조 공정을 나타내며, 이는 AlInGaP 재료 시스템의 특징적인 장점입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "전형적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 제공된 텍스트에 구체적인 그래프가 상세히 설명되어 있지는 않지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I_F-V_F곡선):이 비선형 곡선은 순방향 전압이 증가하는 전류에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 필요한 구동 전압을 결정하고 정전류 드라이버를 설계하는 데 필수적입니다.
• 휘도 강도 대 순방향 전류 (I_V-I_F곡선):이 그래프는 구동 전류와 광 출력 사이의 관계를 보여줍니다. 일반적으로 준선형적입니다; 전류를 두 배로 해도 밝기가 두 배가 되지 않으며 열 발생이 증가합니다.
• 휘도 강도 대 주변 온도:이 곡선은 LED의 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이 디레이팅을 이해하는 것은 높은 주변 온도에서 작동하는 애플리케이션에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:피크 파장 약 571 nm를 중심으로 하고 전형적인 반치폭이 15 nm인, 다양한 파장에 걸친 상대 광 출력을 보여주는 플롯입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 0.56인치(14.22 mm)의 숫자 높이를 가집니다. 패키지 치수는 모든 치수가 밀리미터로 표시된 도면으로 제공됩니다. 도면에 별도로 명시되지 않는 한 치수의 표준 공차는 ±0.25 mm(±0.01인치)입니다. 이 정보는 PCB 풋프린트 설계와 최종 제품 외장 내 적절한 장착을 보장하는 데 매우 중요합니다.

5.2 핀 연결 및 회로도

디스플레이는 공통 캐소드 설계의 10핀 구성을 가지고 있습니다. 내부 회로도는 LED 세그먼트(A부터 G 및 소수점)의 모든 캐소드가 내부적으로 두 개의 공통 캐소드 핀(핀 3 및 핀 8)에 연결되어 있음을 보여줍니다. 이는 멀티플렉싱 애플리케이션에서 구동 회로를 단순화하기 위한 표준 구성입니다.

핀아웃:

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

6. 솔더링 및 조립 지침

절대 최대 정격은 핵심 솔더링 파라미터를 지정합니다: 장치는 패키지의 착석 평면 아래 1/16인치(1.59 mm) 지점에서 260°C에 도달하는 솔더링 아이언 또는 리플로우 프로파일을 최대 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이 지침은 조립 과정 중 LED 칩과 내부 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지하기 위한 것입니다. 웨이브 솔더링의 경우, 솔더에 노출되는 시간을 최소화해야 합니다. 반도체 접합에 대한 손상을 방지하기 위해 취급 및 조립 중 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.

7. 애플리케이션 권장 사항

7.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

이 디스플레이는 단일의 고가시성 숫자 표시기가 필요한 광범위한 애플리케이션에 적합합니다:

• 테스트 및 측정 장비:디지털 멀티미터, 주파수 카운터, 전원 공급 장치 등 명확하고 밝은 표시가 필요한 곳.
• 산업 제어:패널 미터, 공정 지시기, 기계의 타이머 디스플레이.
• 소비자 가전:독립형 카운터, 스코어보드, 가전 제품 디스플레이(예: 전자레인지, 구형 스테레오 장비).
• 자동차 애프터마켓:게이지 및 진단 도구(특정 자동차 요구 사항에 대한 환경 사양은 확인해야 함).

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:LED는 전류 구동 장치입니다. 최대 연속 순방향 전류(25°C에서 25 mA)를 초과하지 않도록 각 세그먼트 애노드에 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 구동 회로가 필수적입니다. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 V_F는 전형적인 순방향 전압(예: 2.6V)입니다.
• 멀티플렉싱:다중 숫자 디스플레이의 경우, 숫자가 빠르게 한 번에 하나씩 점등되는 멀티플렉싱 방식을 사용합니다. 피크 순방향 전류 정격(60 mA)은 감소된 듀티 사이클을 보상하기 위해 더 높은 펄스 전류를 허용하여 인지된 밝기를 유지합니다.
• 열 관리:세그먼트당 소비 전력은 낮지만, 모든 세그먼트가 연속적으로 점등되는 애플리케이션(예: '8.' 표시)에서는 총 전력이 0.5W에 접근할 수 있습니다. 높은 주변 온도에서 작동하는 경우 적절한 환기 또는 방열을 보장하고, 연속 전류를 디레이팅해야 한다는 점을 기억하십시오.
• 시야각:데이터시트는 "넓은 시야각"을 주장하며, 이는 LED 7세그먼트 디스플레이의 일반적인 특징입니다. 이는 특정 애플리케이션에 필요한 시야 원뿔에 대해 확인해야 합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

제공된 데이터를 기반으로 한 이 디스플레이의 주요 차별화 요소는 재료 기술과 특정 성능 특성입니다.

• AlInGaP 대 전통적 재료:표준 GaP(갈륨 포스파이드) 녹색 LED와 같은 오래된 기술과 비교할 때, AlInGaP는 훨씬 더 높은 발광 효율과 밝기를 제공합니다. 이는 높은 주변광 조건에서 또는 더 낮은 구동 전류에서 더 나은 가시성을 제공하여 전력 효율을 향상시킵니다.
• 색상 및 대비:녹색 AlInGaP 세그먼트와 회색 전면판의 조합은 높은 대비와 쉽게 읽을 수 있는 디스플레이를 제공합니다. 녹색은 인간의 눈이 인지하는 높은 광 효율 때문에 종종 선택되며, 주어진 전기 입력에 대해 매우 밝게 보이게 합니다.
• 고체 상태 신뢰성:모든 LED와 마찬가지로, 백열등 또는 진공 형광 디스플레이(VFD)에 비해 충격/진동 저항성, 더 빠른 응답 시간, 더 낮은 작동 전압, 더 긴 수명 등의 장점을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

1. Q: 두 개의 공통 캐소드 핀(3과 8)의 목적은 무엇입니까?
   
   A: 내부적으로 연결되어 있습니다. 두 개의 핀을 제공하면 총 캐소드 전류(최대 8개 세그먼트의 합)를 분산시키고, PCB 트레이스의 전류 밀도를 줄이며, 패키지의 열 방산을 개선할 수 있습니다.
2. Q: 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있습니까?
   
   A: 아닙니다. 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 5V 공급 전압, 20 mA 목표 전류, V_F가 2.6V인 경우, 저항 값은 R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω이 됩니다. 마이크로컨트롤러 핀도 필요한 세그먼트 전류를 싱크 또는 소스할 수 있어야 합니다.
3. Q: "휘도 강도 매칭 비율 2:1"은 무엇을 의미합니까?
   
   A: 동일한 테스트 조건에서 가장 밝은 세그먼트(또는 장치)가 가장 어두운 세그먼트(또는 장치)보다 두 배 이상 밝지 않다는 것을 의미합니다. 이는 디스플레이 전체에 걸친 시각적 균일성을 보장합니다.
4. Q: 전형적인 밝기 900 μcd를 어떻게 달성합니까?
   
   A> 전형적인 휘도 강도는 순방향 전류(I_F) 1 mA에서 지정됩니다. 설계에서 이 밝기 수준을 달성하려면 각 세그먼트를 1 mA로 구동해야 합니다. 더 높은 밝기를 위해 최대 연속 정격(25°C에서 25 mA)까지 전류를 증가시킬 수 있지만, 관계가 선형적이지 않으므로 I_V-I_F곡선을 참조하십시오.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 간단한 디지털 전압계 표시 설계

설계자가 0-99V DC 전압계를 만들고 있습니다. 이 디스플레이 두 개가 필요합니다. 마이크로컨트롤러의 ADC가 전압을 읽고 두 자리 숫자로 변환합니다. 설계자는 멀티플렉싱 기술을 사용합니다: 숫자 1(십의 자리)이 5ms 동안 점등된 다음, 숫자 2(일의 자리)가 5ms 동안 점등되며, 이를 연속적으로 반복합니다. 숫자당 50% 듀티 사이클 동안 좋은 인지된 밝기를 유지하기 위해, 각 세그먼트를 15 mA의 펄스 전류(60 mA 피크 정격보다 훨씬 낮음)로 구동하기로 결정합니다. 각 숫자에 대해 공통 캐소드 측에 트랜지스터를 사용하고(마이크로컨트롤러로 제어), 각 세그먼트 애노드에 전류 제한 저항을 사용하여(출력으로 구성된 마이크로컨트롤러 포트 핀에 연결) 설계합니다. 회색 전면판과 녹색 세그먼트는 적당히 밝은 작업장 환경에서도 판독이 명확하도록 보장합니다. 설계자는 두 숫자가 일치하는 밝기를 보장하기 위해 동일한 휘도 강도 빈에서 부품을 선택합니다.

11. 동작 원리

7세그먼트 디스플레이는 8자 모양으로 배열된 7개의 발광 다이오드(LED) 어셈블리입니다. 각 LED는 하나의 세그먼트(라벨 A부터 G)를 형성합니다. 추가 LED가 소수점(DP)에 사용됩니다. 이러한 세그먼트의 특정 조합에 순방향 바이어스를 적용(켜기)함으로써 숫자 0부터 9까지의 패턴을 형성할 수 있습니다. 예를 들어, "7"을 표시하려면 세그먼트 A, B, C가 점등됩니다. 이와 같은 공통 캐소드 구성에서는 세그먼트 LED의 모든 캐소드(음극 단자)가 하나 이상의 공통 핀에 연결됩니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 애노드 핀을 양전압(전류 제한 저항을 통해)으로 구동하고, 공통 캐소드를 접지에 연결합니다. AlInGaP 반도체 재료는 전자가 장치의 p-n 접합을 가로질러 정공과 재결합할 때 빛을 방출하며, 이 경우 재료의 밴드갭 특성에 해당하는 파장(녹색 빛)의 광자 형태로 에너지를 방출합니다.

12. 기술 동향

개별 7세그먼트 LED 디스플레이는 특정 애플리케이션에 여전히 관련성이 있지만, 디스플레이 기술의 더 넓은 동향은 주목할 만합니다. 유사한 크기의 패키지에서 완전한 영숫자 및 그래픽 기능을 제공하는 통합 도트 매트릭스 디스플레이(LED 및 LCD/OLED 모두)로의 일반적인 전환이 있습니다. 이들은 더 큰 유연성을 제공하지만 종종 더 복잡한 구동 전자 장치가 필요합니다. 숫자만 필요한 애플리케이션의 경우, 7세그먼트 형식은 여전히 매우 효율적이고 비용 효율적입니다. 이 데이터시트에서 AlInGaP 사용과 같은 LED 재료의 발전은 효율성, 밝기 및 색상 순도를 계속해서 개선하고 있습니다. 또한, 7세그먼트 디스플레이의 표면 실장 장치(SMD) 버전이 점점 더 일반화되고 있어, 이 문서에서 설명하는 것과 같은 스루홀 설계에 비해 자동화된 조립과 더 작은 폼 팩터를 가능하게 합니다. LED의 핵심 장점인 긴 수명, 견고성 및 낮은 전력 소비는 예측 가능한 미래에 표시기 및 간단한 표시 애플리케이션에서 주류로 남아 있을 것을 보장합니다.