LTS-4801JG LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 디지트 높이 - AlInGaP 녹색 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-4801JG는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 활용하여 녹색광을 생성하는 단일 자릿수 7세그먼트 숫자 디스플레이입니다. 공통 애노드(Common Anode) 방식으로 설계되어 모든 LED 세그먼트의 애노드가 내부적으로 연결되어 공통 핀으로 나오며, 각 세그먼트의 캐소드는 개별적으로 접근 가능합니다. 이 구성은 멀티플렉싱 디스플레이 애플리케이션에서 흔히 사용됩니다. 이 디스플레이는 흰색 세그먼트가 있는 회색 전면을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시킵니다. 주된 적용 분야는 계기판, 가전제품, 산업용 제어 장치 등과 같이 선명하고 밝은 단일 자릿수 숫자 표시가 필요한 전자 장비입니다.

1.1 핵심 장점

• 높은 밝기 & 대비:AlInGaP 소재 시스템은 높은 발광 효율을 제공하여 우수한 밝기를 구현합니다. 회색 전면/흰색 세그먼트 설계는 더 나은 문자 표현을 위한 대비를 추가로 개선합니다.
• 저전력 소비:이 소자는 상대적으로 낮은 순방향 전류에서 동작하여 배터리 구동 또는 에너지 효율적인 애플리케이션에 적합합니다.
• 고체 상태 신뢰성:LED 기반 소자로서 백열등이나 진공 형광 디스플레이와 같은 구형 기술에 비해 긴 수명, 충격 저항성 및 빠른 스위칭 속도를 제공합니다.
• 분류된 성능:발광 강도가 분류되어 다중 자릿수 디스플레이에서 일관된 밝기 매칭이 가능합니다.
• 넓은 시야각:패키지 및 칩 설계로 넓은 시야각을 제공하여 다양한 위치에서 디스플레이를 선명하게 읽을 수 있도록 합니다.
• 무연 패키지:이 소자는 RoHS(유해물질 제한) 지침을 준수합니다.

1.2 목표 애플리케이션

이 디스플레이는 일반적인 전자 장비에서 사용하기 위한 것입니다. 일반적인 적용 분야로는 사무 자동화 장비(복사기, 프린터 등), 통신 장치, 가정용 기기(전자레인지, 오븐, 세탁기 등), 시험 및 계측 장비, 산업용 제어판 등이 있습니다. 이 소자는 사전 협의 및 적격성 평가 없이 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 특별한 신뢰성이 요구되는 애플리케이션(항공, 의료 생명 유지 장치 등)에는 사용하도록 설계되지 않았습니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 조건에서 또는 이 조건을 초과하여 동작하는 것은 보장되지 않습니다.

• 세그먼트당 소비 전력:70 mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 손상 없이 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60 mA. 이는 과열을 방지하기 위해 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용됩니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 주변 온도(Ta)가 25°C 이상으로 증가함에 따라 이 전류는 0.33 mA/°C로 선형적으로 감소해야 합니다.
• 동작 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 소자는 이 전체 범위 내에서 저장 및 동작할 수 있습니다.
• 솔더링 온도:최대 260°C에서 5초 동안, 소자 설치 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm) 지점에서 측정.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 Ta=25°C에서 측정된 일반적인 동작 파라미터로, 정상 조건에서 소자의 성능을 정의합니다.

• 평균 발광 강도(I_V):순방향 전류(I_F) 1 mA에서 320 ~ 850 μcd(마이크로칸델라). 이 넓은 범위는 소자의 강도가 분류(빈)되었음을 나타냅니다.
• 피크 발광 파장(λ_p):571 nm(일반값). 이는 방출된 빛의 강도가 가장 높은 파장으로, 스펙트럼의 녹색 영역에 해당합니다.
• 주 파장(λ_d):572 nm(일반값). 이는 인간의 눈이 인지하는 색상 점에 해당하는 파장으로, 피크 파장과 매우 유사합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭(Δλ):15 nm(일반값). 이는 방출된 빛의 대역폭을 지정하며, 상대적으로 순수한 녹색을 나타냅니다.
• 칩당 순방향 전압(V_F):I_F=20 mA에서 2.05V ~ 2.6V. 이는 LED가 동작할 때 걸리는 전압 강하입니다. 회로 설계는 이 범위를 고려해야 합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 100 μA. 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용되며, 연속 역방향 바이어스 동작은 허용되지 않습니다.
• 발광 강도 매칭 비율:"유사 광역" 내 세그먼트 간 최대 2:1. 이는 자릿수 전체에 걸쳐 외관의 균일성을 보장합니다.
• 크로스토크:사양은 2.5% 미만입니다. 이는 전기적 누설 또는 광학적 결합으로 인해 구동되지 않은 세그먼트가 원치 않게 발광하는 현상을 의미합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 발광 강도가 "분류"되었다고 표시합니다. 이는 일반적으로 생산 후 소자들이 표준 테스트 전류(이 경우 1mA)에서 측정된 광 출력을 기준으로 테스트 및 분류(빈닝)됨을 의미합니다. 빈닝은 다중 자릿수 애플리케이션에서 함께 사용되는 디스플레이들이 일치하는 밝기를 가져 하나의 자릿수가 이웃보다 눈에 띄게 어둡거나 밝게 보이는 것을 방지합니다. 설계자는 애플리케이션의 일관성을 위해 주문 시 강도 빈을 지정하거나 인지해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기적/광학적 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 텍스트 발췌본에 제공되지 않지만, 이러한 곡선은 일반적으로 주요 파라미터 간의 관계를 보여줍니다. 표준 LED 동작을 기반으로 예상되는 곡선은 다음과 같습니다:

• I-V(전류-전압) 곡선:순방향 전압(V_F)과 순방향 전류(I_F) 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 곡선은 약 2V 근처에서 턴온 전압을 보이고 이후 상대적으로 가파른 상승을 보일 것입니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류(I_Vvs I_F):광 출력이 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 일정 범위 내에서 선형적이지만, 열 효과로 인해 매우 높은 전류에서 포화됩니다.
• 발광 강도 대 주변 온도(I_Vvs T_a):접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 것을 보여줍니다. 이는 고온 환경에서의 중요한 고려 사항입니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 최대 강도의 절반에서 약 15 nm의 폭을 가지며 571-572 nm 근처에서 피크를 보입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

디스플레이는 0.4인치(10.0 mm)의 자릿수 높이를 가집니다. 상세한 기계 도면은 전체 길이, 너비, 높이, 세그먼트 크기 및 간격, 핀 위치를 포함한 모든 중요한 치수를 제공합니다. 도면의 주요 참고 사항은 다음과 같습니다:

• 다르게 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며 일반 공차는 ±0.25mm입니다.
• 핀 끝 변위 공차는 ±0.40 mm입니다.
• 핀에 권장되는 PCB 홀 직경은 1.10 mm입니다.
• 이물질, 세그먼트 내 기포, 반사판 굽힘, 표면 잉크 오염에 대한 품질 기준이 정의되어 있습니다.

5.2 핀 연결 및 회로도

이 소자는 10핀 단일 열 구성을 가집니다. 내부 회로도는 공통 애노드 구조를 보여줍니다. 핀아웃은 다음과 같습니다: 핀 1(캐소드 G), 핀 2(캐소드 F), 핀 3(공통 애노드), 핀 4(캐소드 E), 핀 5(캐소드 D), 핀 6(캐소드 소수점), 핀 7(캐소드 C), 핀 8(공통 애노드), 핀 9(캐소드 B), 핀 10(캐소드 A). 두 개의 공통 애노드 핀(3과 8)이 내부적으로 연결되어 있음에 유의하십시오. 이는 PCB 레이아웃에 유연성을 제공하고 전류 분배에 도움을 줄 수 있습니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 자동 솔더링 프로파일

웨이브 또는 리플로우 솔더링의 경우, 조건은 패키지 설치 평면 아래 1.6mm(1/16인치) 지점에서 측정하여 최대 260°C에서 5초로 지정됩니다. 조립 중 부품 본체 온도는 최대 정격 온도를 초과해서는 안 됩니다. 이 프로파일을 준수하는 것은 플라스틱 패키지나 내부 와이어 본드에 손상을 방지하는 데 중요합니다.

6.2 수동 솔더링

수동 솔더링이 필요한 경우, 솔더링 팁은 설치 평면 아래 1.6mm 지점의 핀에 적용해야 합니다. 솔더링 온도는 350°C ±30°C이어야 하며, 접촉 시간은 5초를 초과해서는 안 됩니다. 매우 짧은 시간 동안 더 높은 온도를 사용하면 민감한 LED 칩으로의 열 전달을 최소화할 수 있습니다.

7. 애플리케이션 설계 고려 사항

신뢰할 수 있는 동작을 위해 몇 가지 중요한 주의 사항과 권장 사항이 제공됩니다:

• 구동 회로 보호:회로는 전원 투입 또는 종료 시 역방향 전압 및 과도 전압 스파이크로부터 LED를 보호해야 합니다. 이러한 현상은 즉각적인 고장을 일으킬 수 있습니다.
• 정전류 구동:정전압 구동보다 정전류 구동을 강력히 권장합니다. 정전류 소스는 일관된 밝기를 보장하고, 순방향 전압이 온도 상승에 따라 감소하기 때문에 LED를 열 폭주로부터 보호합니다.
• V_F변동 고려:구동 회로는 전체 순방향 전압 범위(20mA에서 칩당 2.05V ~ 2.6V)에 걸쳐 의도한 전류를 공급하도록 설계되어야 합니다.
• 전류 감액:안전한 동작 연속 전류는 애플리케이션의 최대 주변 온도를 고려한 후, 25°C 이상에서 0.33 mA/°C의 감액 계수를 사용하여 선택해야 합니다.
• 역방향 바이어스 회피:연속 역방향 바이어스 동작은 금속 이동과 소자의 조기 고장을 초래할 수 있으므로 엄격히 피해야 합니다.

8. 신뢰성 테스트

이 소자는 견고성을 보장하기 위해 일련의 표준화된 신뢰성 테스트를 거칩니다. 테스트 계획은 다음을 포함합니다:

• 동작 수명 테스트(RTOL):실온에서 최대 정격 전류로 1000시간.
• 환경 테스트:고온/고습 저장(65°C/90-95% RH에서 500시간), 고온 저장(105°C에서 1000시간), 저온 저장(-35°C에서 1000시간).
• 스트레스 테스트:온도 사이클링(-35°C와 105°C 사이 30회), 열 충격(-35°C와 105°C 사이 30회).
• 공정 호환성 테스트:솔더링 내성(260°C에서 10초), 솔더링성(245°C에서 5초).

이러한 테스트는 확립된 군사(MIL-STD), 일본 산업(JIS) 및 내부 표준을 참조하여 다양한 저장 및 동작 조건에서 부품의 내구성에 대한 신뢰를 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 5V 마이크로컨트롤러 핀으로 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 순방향 전압은 최대 약 2.6V이며, 직렬 전류 제한 저항이 필수입니다. 5V에 직접 연결하면 과도한 전류로 인해 LED가 파괴됩니다. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F.

를 사용하여 계산하십시오.

Q: 왜 두 개의 공통 애노드 핀이 있나요?

A: 내부적으로 연결되어 있습니다. 이 설계는 더 유연한 PCB 배선을 가능하게 하며, 여러 세그먼트를 동시에 구동할 경우 전류 균형을 맞추는 데 도움이 되고 기계적 안정성을 제공합니다.

Q: 다중 자릿수 디스플레이에서 균일한 밝기를 어떻게 달성하나요?

A: 정전류 드라이버를 사용하고 동일하거나 밀접하게 매칭된 발광 강도 빈의 디스플레이를 사용해야 합니다. 적절한 세그먼트 전류와 듀티 사이클로 멀티플렉싱을 구현하십시오.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장은 최대 스펙트럼 파워의 물리적 파장입니다. 주 파장은 CIE 색도도에서 인지되는 색상 점입니다. 이 녹색 LED와 같은 단색 광원의 경우 두 값은 매우 유사합니다.

10. 설계 적용 사례 연구

1. LTS-4801JG를 사용하여 간단한 디지털 온도계 디스플레이를 설계하는 것을 고려해 보십시오. 시스템은 멀티플렉싱 출력을 가진 마이크로컨트롤러를 사용합니다. 설계 단계는 다음을 포함합니다:드라이버 선택:
2. 정전류 LED 드라이버 IC를 선택하거나 필요한 세그먼트 전류(예: 좋은 밝기를 위한 10-15 mA)를 싱크할 수 있는 개별 트랜지스터 회로를 설계합니다.전류 설정:
3. 동작 전류를 결정합니다. 예를 들어, 10 mA를 선택하면 좋은 밝기를 제공하면서 25 mA 최대값보다 훨씬 낮게 유지되어 온도 감액을 위한 여유를 확보할 수 있습니다.멀티플렉싱 방식:
4. 마이크로컨트롤러를 구성하여 자릿수를 빠르게 순환시킵니다. 공통 애노드는 MCU에 의해 스위칭되는 PNP 트랜지스터(또는 하이사이드 드라이버)로 구동되며, 세그먼트 캐소드는 드라이버 IC의 전류 싱크 출력에 연결됩니다.PCB 레이아웃:
5. 디스플레이를 보드에 배치하고 권장되는 1.10mm 홀이 사용되도록 합니다. 전류 분배를 균형 있게 하기 위해 두 공통 애노드 라인을 별도로 배선합니다. 고전류 세그먼트 라인의 트레이스를 짧고 넓게 유지하십시오.열 관리:_{소자가 높은 주변 온도 환경(예: >50°C)에서 사용될 경우, 감액 계수를 사용하여 최대 허용 연속 전류를 재계산하십시오: I}F(최대)_a= 25 mA - [0.33 mA/°C * (T

- 25°C)].

11. 기술 및 원리 소개

LTS-4801JG는 불투명한 GaAs 기판 위에 성장된 AlInGaP 반도체 기술을 기반으로 합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장을 정의합니다. 이 경우 녹색(~572 nm)입니다. 불투명한 기판은 잡광을 흡수하여 대비를 개선하는 데 도움이 됩니다. 7세그먼트 형식은 7개의 독립적인 LED 바(세그먼트 A-G)와 소수점을 선택적으로 점등하여 숫자(0-9)와 일부 문자를 표현하는 표준화된 방법입니다.

12. 산업 동향