LTS-4301JR LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 숫자 높이 - 슈퍼 레드 색상 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-4301JR는 단일 숫자, 7세그먼트 영숫자 LED 디스플레이 모듈입니다. 컴팩트한 폼 팩터로 선명하고 고대비의 숫자 표시를 제공하도록 설계되었습니다. 이 장치는 발광 칩에 고급 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 활용하며, 이 칩들은 투명한 GaAs 기판 위에 제작됩니다. 이 조합은 특징적인 "슈퍼 레드" 발광을 구현합니다. 디스플레이는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 향상시킵니다. 계측기, 가전제품, 산업용 제어판과 같이 단순하고 신뢰할 수 있으며 밝은 숫자 표시기가 필요한 전자 장비에서 주로 사용됩니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• 0.4인치 (10.0 mm) 숫자 높이:크기와 가시성 사이의 균형을 제공하여 공간이 고려되는 패널 장착형 애플리케이션에 적합합니다.
• 연속 균일 세그먼트:각 세그먼트에 걸쳐 일관되고 끊어지지 않는 발광 외관을 제공하여 미적 품질과 가독성을 향상시킵니다.
• 저전력 요구사항:에너지 효율성을 위해 설계되어 배터리 구동 또는 저전력 장치에 적합합니다.
• 고휘도 및 고대비:AlInGaP 슈퍼 레드 칩은 강렬한 발광 출력을 제공하며, 회색 전면/흰색 세그먼트 설계는 쉬운 가시성을 위해 대비를 극대화합니다.
• 넓은 시야각:정면뿐만 아니라 넓은 범위의 각도에서도 디스플레이가 읽을 수 있도록 보장합니다.
• 휘도 강도 등급화:단위는 광 출력에 따라 등급이 나뉘어 다중 숫자 애플리케이션에서 일관된 밝기 매칭을 가능하게 합니다.
• 무연 패키지 (RoHS 준수):유해 물질을 제한하는 환경 규정에 따라 제조됩니다.
• 고체 상태 신뢰성:LED는 다른 디스플레이 기술에 비해 긴 작동 수명, 충격 저항성 및 빠른 스위칭 시간을 제공합니다.

1.2 장치 식별

부품 번호 LTS-4301JR는 특히 오른쪽 소수점을 가진 커먼 캐소드 구성(common cathode configuration)을 나타냅니다. "JR" 접미사는 소수점 위치를 식별하는 데 중요합니다. 이는 AlInGaP 슈퍼 레드 발광 타입 디스플레이입니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 작동은 보장되지 않습니다.

• 세그먼트당 소비 전력:70 mW. 이는 단일 세그먼트에 대한 열로 허용되는 최대 전력 손실입니다. 이를 초과하면 과열 및 가속화된 성능 저하로 이어질 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA (1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭). 이 정격은 펄스 동작 전용이며, 연속 DC 구동용이 아닙니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 전류는 주변 온도(Ta)가 25°C 이상 증가함에 따라 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 최대 연속 전류는 대략 다음과 같습니다: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = ~5.2 mA.
• 작동 및 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 정격화되었습니다.
• 솔더링 조건:웨이브 또는 리플로우 솔더링은 솔더 지점이 디스플레이 본체의 장착 평면에서 최소 1/16인치(≈1.6 mm) 아래에 위치하도록 수행해야 합니다. 플라스틱 패키지 및 내부 본딩에 대한 열 손상을 방지하기 위해 권장 피크 온도는 최대 3초 동안 260°C입니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (Ta=25°C)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 평균 휘도 강도 (I_V):I_F=1mA에서 200-520 µcd. 이 넓은 범위는 장치가 등급화되었음을 나타냅니다. 휘도 강도는 명시(인간 눈) 반응 곡선(CIE)에 맞춰 필터링된 센서를 사용하여 측정됩니다. ±15%의 허용 오차가 적용됩니다.
• 피크 발광 파장 (λ_p):I_F=20mA에서 639 nm (일반적). 이는 방출된 광 파워가 가장 큰 파장입니다.
• 주 파장 (λ_d):I_F=20mA에서 631 nm (일반적). 이는 인간의 눈이 인지하는 파장으로, "슈퍼 레드" 색상을 정의합니다. 허용 오차는 ±1 nm입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):I_F=20mA에서 20 nm (일반적). 이는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 지정합니다.
• 칩당 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 2.0V (최소), 2.6V (일반), 허용 오차 ±0.1V. 회로 설계는 적절한 전류 조절을 보장하기 위해 이 범위를 고려해야 합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 100 µA (최대). 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용되며, 연속 역방향 바이어스 작동은 금지됩니다.
• 휘도 강도 매칭 비율:2:1 (최대). 다중 숫자 설정에서 가장 밝은 세그먼트는 유사한 광 영역 내에서 가장 어두운 세그먼트보다 두 배 이상 밝아서는 안 되며, 이는 균일성을 보장합니다.
• 크로스 토크:≤ 2.5%. 이는 전기적 누설 또는 광학적 결합으로 인해 꺼져야 할 세그먼트에서 원치 않는 발광을 의미합니다.

3. 등급화 시스템 설명

LTS-4301JR는 주로휘도 강도를 위해 등급화 시스템을 사용합니다. 일반적인 I_V범위가 200-520 µcd인 것으로 나타나듯이, 디스플레이는 표준 테스트 전류(1mA)에서 측정된 광 출력에 따라 다른 등급으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 다중 숫자 장치를 조립할 때 동일한 강도 등급에서 디스플레이를 선택하여 숫자 간에 눈에 띄는 밝기 차이를 방지할 수 있습니다. 데이터시트는 "색조 불균일 문제를 피하기 위해" 동일한 등급의 디스플레이를 선택할 것을 권장하며, 여기서 색조 불균일은 주 파장이 엄격하게 제어되기(±1 nm) 때문에 색상 변화보다는 밝기 균일성을 의미합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적으로 포함되는 일반적인 특성 곡선을 참조합니다:

• 상대 휘도 강도 대 순방향 전류 (I-V 곡선):광 출력이 구동 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여주며, 일반적으로 비선형 관계를 가집니다. 권장 연속 전류 이상으로 작동하면 효율 저하(드룹) 및 수명 단축으로 이어집니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:다이오드의 I-V 특성을 설명하며, 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
• 상대 휘도 강도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 감소하는 열 소광 효과를 보여줍니다. 이는 열 관리 및 전류 감액의 중요성을 강조합니다.
• 스펙트럼 분포:파장에 걸친 상대적 출력력을 보여주는 그래프로, 약 20 nm 대역폭을 가진 631-639 nm를 중심으로 합니다.

이 곡선들은 비표준 조건에서 장치의 동작을 이해하고 성능과 수명을 위해 구동 회로를 최적화하는 데 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

디스플레이는 표준 10핀, 단일 숫자 DIP(듀얼 인라인 패키지) 개요를 따릅니다. 주요 치수 사항은 다음과 같습니다:

• 모든 선형 치수는 밀리미터(mm) 단위입니다.
• 다르게 명시되지 않는 한 일반 허용 오차는 ±0.25 mm입니다.
• 핀 팁 이동 허용 오차는 ±0.4 mm입니다.
• 디스플레이 전면의 결함 허용치: 이물질 ≤ 10 mils (0.254 mm), 잉크 오염 ≤ 20 mils (0.508 mm), 세그먼트 내 기포 ≤ 10 mils.
• 반사판 굽힘은 길이의 1% 이하여야 합니다.
• 핀에 대한 권장 PCB 구멍 직경은 적절한 맞춤을 보장하기 위해 0.9 mm입니다.

5.2 핀 연결 및 극성

LTS-4301JR는커먼 캐소드장치입니다. 두 개의 커먼 캐소드 핀(핀 3 및 핀 8)이 있으며, 이는 접지(또는 로우 사이드 드라이버)에 연결되어야 합니다. 세그먼트 A-G 및 소수점(D.P.)에 대한 애노드는 별도의 핀(핀 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10)에 있습니다. 핀 6은 특히 오른쪽 소수점 애노드용입니다. 하나의 핀은 "연결 없음"(N/C)으로 표시됩니다. 내부 회로도는 각 세그먼트 LED와 소수점 LED가 애노드가 개별 핀에 연결되고 캐소드가 커먼 핀에 함께 묶여 있는 것을 보여줍니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 솔더링 공정

절대 최대 정격은 장착 평면 아래 1/16인치에서 측정하여 3초 동안 260°C의 솔더링 조건을 지정합니다. 이는 표준 웨이브 솔더링 및 많은 리플로우 프로파일과 호환됩니다. 플라스틱 본체로의 과도한 열 전달을 피해야 하며, 이는 변형 또는 내부 손상을 초래할 수 있습니다.

6.2 보관 조건

핀 산화 및 수분 흡수(MSL 문제)를 방지하기 위해, 원래 포장 상태의 LED 디스플레이에 대해 다음과 같은 보관 조건을 권장합니다:

• 온도:5°C ~ 30°C.
• 상대 습도:60% RH 미만.

습기 차단 백이 열리거나 제품이 6개월 이상 이러한 조건 외부에 보관된 경우, 조립 전 60°C에서 48시간 동안 베이크아웃을 권장하며, 베이킹 후 일주일 이내에 조립을 완료해야 합니다.

7. 적용 제안 및 설계 고려사항

7.1 일반적인 적용 시나리오

이 디스플레이는 사무 장비, 통신 장치 및 가전제품과 같은 "일반 전자 장비"를 위한 것입니다. 단일, 밝고 신뢰할 수 있는 숫자 표시가 필요한 모든 애플리케이션에 적합합니다: 디지털 멀티미터, 시계, 타이머, 패널 미터, 가전 제어 장치 및 테스트 장비.

7.2 중요한 설계 참고사항 (주의사항)

• 구동 회로 설계:일관된 밝기를 보장하고 LED를 보호하기 위해 정전압보다 정전류 구동을 강력히 권장합니다. 회로는 전체 V_F범위(2.0V ~ 2.6V)를 수용하도록 설계되어야 합니다.
• 전류 제한:안전 작동 전류는 최대 주변 온도를 기준으로 선택해야 하며, 25°C 이상에서 0.33 mA/°C의 감액 계수를 적용해야 합니다.
• 보호:회로는 손상을 방지하기 위해 전원 사이클링 동안 역전압 및 과도 전압 스파이크에 대한 보호를 포함해야 합니다.
• 열 관리:정격보다 높은 전류 또는 주변 온도에서 작동하는 것을 피해야 하며, 이는 심각한 광 출력 저하 및 조기 고장을 초래합니다.
• 기계적 취급:조립 중 디스플레이 본체에 비정상적인 힘을 가하지 마십시오. 감압 접착제로 장식 필름이나 필터를 적용하는 경우, 이동이 발생할 수 있으므로 디스플레이 전면에 직접 누르지 않도록 하십시오.
• 다중 숫자 조립:균일한 외관을 보장하기 위해 항상 동일한 휘도 강도 등급의 디스플레이를 사용하십시오.
• 환경:디스플레이에 응결을 방지하기 위해 습한 환경에서 급격한 온도 변화를 피하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTS-4301JR의 주요 차별화 요소는AlInGaP기술의 사용과 특정슈퍼 레드색상입니다. 이전의 GaAsP 또는 GaP LED 기술에 비해, AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 큰 밝기를 구현합니다. "슈퍼 레드"(631-639 nm)는 독특하고 채도 높은 빨간색입니다. 회색 전면/흰색 세그먼트 설계는 LED가 꺼져 있을 때도 높은 대비비를 제공하여 전반적인 미적 품질을 향상시킵니다. 휘도 강도에 대한 등급화는 일관성을 요구하는 전문 애플리케이션의 핵심 기능입니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 5V 전원과 간단한 저항으로 이 디스플레이를 구동할 수 있나요?

A: 예, 하지만 신중한 계산이 필요합니다. 최대 V_F2.6V와 원하는 I_F20mA를 사용하면, 직렬 저항 값은 R = (5V - 2.6V) / 0.02A = 120 Ω이 됩니다. 그러나 저항의 소비 전력을 확인하고 전류가 작동 온도에 대한 감액 한계를 초과하지 않도록 해야 합니다.

Q: 왜 정전류 구동이 권장되나요?

A: LED 밝기는 전압이 아닌 전류의 함수입니다. 순방향 전압(V_F)에는 허용 오차가 있으며 온도에 따라 변합니다. 정전류 소스는 이러한 변동에 관계없이 원하는 휘도 강도를 유지하도록 보장하여 일관된 성능과 더 긴 수명을 가져옵니다.

Q: 마이크로컨트롤러 인터페이스에 대해 "커먼 캐소드"는 무엇을 의미하나요?

A: 커먼 캐소드 디스플레이의 경우, 커먼 핀은 접지에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러 핀(또는 드라이버 IC)은 개별 세그먼트 애노드 핀에 전류를 공급하여 켜야 합니다. 이는 일반적으로 드라이버에서 액티브 하이 신호를 필요로 합니다.

Q: 피크 전류는 90mA인데, 더 밝은 디스플레이를 위해 사용할 수 있나요?

A: 아닙니다. 90mA 정격은 낮은 듀티 사이클(1/10 또는 10%)에서 매우 짧은 펄스(0.1ms 폭) 전용입니다. 이 전류를 연속적으로 사용하면 LED가 파괴됩니다. 항상 연속 순방향 전류 정격(25°C에서 25mA, 온도에 따라 감액)을 기준으로 설계하십시오.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 단일 숫자 전압계 표시 설계.

한 설계자가 대략적인 표시를 위한 단일 숫자 디스플레이가 있는 간단한 0-9V 전압계를 만들고 있습니다. 그들은 밝기와 선명도를 위해 LTS-4301JR을 선택합니다. 회로는 전압을 측정하기 위해 ADC가 있는 마이크로컨트롤러를 사용합니다. 마이크로컨트롤러의 I/O 핀은 충분한 전류를 공급할 수 없으므로, 전용 LED 드라이버 IC(예: 정전류 출력이 있는 7세그먼트 디코더/드라이버)가 사용됩니다. 설계자는 드라이버의 정전류를 세그먼트당 15 mA로 설정하여 충분한 밝기를 제공하면서 실온에서 25mA 정격 내에 잘 머물며, 더 따뜻한 환경을 위한 여유를 남깁니다. 커먼 캐소드 핀은 드라이버의 접지에 연결됩니다. 설계자는 균일한 밝기를 보장하기 위해 구매 부서에 동일한 강도 등급(예: 400-450 µcd)의 LTS-4301JR 단위를 지정합니다. 드라이버 IC가 조절을 제공하므로 전류 제한 저항이 필요하지 않습니다. PCB 레이아웃은 디스플레이 핀에 대한 구멍을 권장 직경 0.9 mm에 배치합니다.

11. 작동 원리 소개

LTS-4301JR는 반도체 P-N 접합의 전계발광 원리를 기반으로 합니다. 다이오드의 턴온 전압(≈2.0-2.6V)을 초과하는 순방향 바이어스 전압이 인가되면, n형 AlInGaP 영역의 전자가 활성층에서 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 사건은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접 방출된 빛의 파장(색상)에 해당합니다—이 경우, 약 631-639 nm의 빨간색 빛입니다. 투명한 GaAs 기판은 생성된 빛의 더 많은 부분이 탈출하도록 하여 외부 효율을 향상시킵니다. '7'자 모양의 각 세그먼트는 병렬로 연결된 하나 이상의 이러한 작은 LED 칩을 포함합니다.

12. 기술 동향 및 맥락

AlInGaP LED 기술은 GaAsP와 같은 초기 적색 LED 재료에 비해 상당한 발전을 나타냅니다. 이는 더 우수한 발광 효율, 즉 전기 와트 입력당 더 많은 광 출력 및 더 나은 온도 안정성을 제공합니다. 디스플레이 구성 요소의 동향은 더 높은 효율, 더 낮은 전력 소비 및 더 큰 통합을 향해 있습니다. LTS-4301JR과 같은 개별 7세그먼트 디스플레이는 단순성, 견고성 및 직접 가시성이 필요한 특정 애플리케이션에 여전히 중요하지만, 많은 새로운 설계는 그래픽 유연성을 위해 통합 도트 매트릭스 LED 디스플레이 또는 OLED로 이동하고 있습니다. 그러나 비용, 밝기 및 신뢰성이 가장 중요한 전용 숫자 표시의 경우, 단일 숫자 AlInGaP 디스플레이는 계속해서 선호되고 기술적으로 성숙한 솔루션입니다.