LTS-4730AJD 0.4인치 하이퍼 레드 LED 디스플레이 데이터시트 - 숫자 높이 10.16mm - 순방향 전압 2.6V - 전력 70mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-4730AJD는 명확한 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 컴팩트한 단일 숫자 7세그먼트 디스플레이 모듈입니다. 핵심 기능은 개별적으로 어드레싱 가능한 LED 세그먼트를 사용하여 숫자 0-9와 일부 문자를 시각적으로 표현하는 것입니다. 이 장치는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술, 특히 하이퍼 레드 색상으로 제작되어 표준 레드 LED에 비해 특정 조명 조건에서 가시성과 효율성 측면에서 뚜렷한 장점을 제공합니다.

이 부품의 주요 시장은 산업용 제어 패널, 계측기, 시험 및 측정 장비, 소비자 가전, 그리고 단순하고 신뢰할 수 있으며 저전력 숫자 표시기가 필요한 임베디드 시스템을 포함합니다. 그 설계는 다양한 작동 환경에서 가독성과 장수명을 최우선으로 합니다.

1.1 핵심 장점 및 특징

데이터시트는 제품의 가치 제안을 정의하는 몇 가지 주요 특징을 강조합니다:

• 숫자 높이:0.4인치(10.16mm) 문자 높이를 특징으로 하여 패널 장착 애플리케이션에 적합한 크기와 가독성 사이의 좋은 균형을 제공합니다.
• 광학 품질:연속적이고 균일한 세그먼트, 우수한 문자 외관, 높은 밝기, 높은 대비, 넓은 시야각을 제공합니다. 이러한 특성은 표시된 숫자가 다양한 각도에서 선명하고 가독성이 좋도록 보장합니다.
• 효율성 및 신뢰성:저전력 요구 사항을 위해 설계되었으며 솔리드 스테이트 신뢰성을 제공합니다. 이는 움직이는 부품이 없고 충격 및 진동에 대한 내성이 높음을 의미합니다.
• 일관성:발광 강도가 카테고리화(빈닝)되어 설계자가 다중 숫자 디스플레이를 위해 일치하는 밝기 수준의 부품을 선택할 수 있어 균일한 외관을 보장합니다.
• 미적 요소:이 장치는 흰색 세그먼트가 있는 회색 전면을 가지고 있어 LED가 꺼졌을 때 대비를 향상시키고 중립적이고 전문적인 외관을 제공합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 중요한 파라미터에 대한 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동 조건이 아닙니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 각 개별 LED 세그먼트가 연속적으로 처리할 수 있는 최대 전력입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA, 그러나 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 가능합니다. 이는 멀티플렉싱이나 밝기 증가를 위한 짧은 과구동에 유용합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 전류는 25°C 이상에서 0.33 mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 허용 가능한 최대 연속 전류는 대략 다음과 같습니다: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) = 5.2 mA. 이 감소는 열 관리에 매우 중요합니다.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 LED 접합이 손상될 수 있습니다.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 등급이 지정되었습니다.
• 솔더링 온도:최대 260°C, 최대 3초 동안, 시트 평면 아래 1.6mm에서 측정. 이는 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정을 위한 표준 지침입니다.

2.2 전기 및 광학 특성 (T_A=25°C 기준)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 평균 발광 강도 (I_V):순방향 전류 (I_F) 1 mA에서 200-650 µcd (마이크로칸델라). 넓은 범위는 빈닝 과정을 나타냅니다; 설계자는 최소 강도를 지정할 수 있습니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):650 nm (나노미터). 이는 LED가 가장 많은 광 출력을 방출하는 파장으로, 하이퍼 레드 색상을 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):20 nm. 이 파라미터는 방출된 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 설명합니다. 20 nm는 AlInGaP 레드 LED의 일반적인 값입니다.
• 주 파장 (λ_d):639 nm. 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로, 피크 파장과 약간 다를 수 있습니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):I_F=20 mA에서 2.1V (최소), 2.6V (일반). 이는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 각 세그먼트의 전압 강하는 전원 공급 설계에서 고려되어야 합니다.
• 세그먼트당 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 100 µA (최대). 이는 LED가 역방향 바이어스되었을 때의 작은 누설 전류입니다.
• 발광 강도 매칭 비율 (I_V-m):2:1 (최대). 이는 단일 장치 내에서 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이의 최대 허용 비율을 지정하여 시각적 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치들이"발광 강도에 따라 분류된다"고 명시합니다.이는 제조 후 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다.

• 발광 강도 빈닝:반도체 제조 공정의 자연적인 변동으로 인해, LED는 표준 전류(예: 1mA)에서 측정된 광 출력에 따라 테스트되고 다른 빈으로 분류됩니다. LTS-4730AJD는 최소 강도 200 µcd, 일반적으로 최대 650 µcd로 제공됩니다. 여러 숫자에 걸쳐 일관된 밝기가 필요한 애플리케이션의 경우, 동일하거나 인접한 강도 빈의 부품을 지정하는 것이 필수적입니다.
• 파장/색상 빈닝:여러 코드로 명시적으로 상세히 설명되지는 않았지만, "하이퍼 레드"의 지정과 주어진 주/피크 파장(639nm, 650nm)은 엄격하게 제어된 색상 포인트를 암시합니다. 이 제품의 경우, 주요 빈닝은 발광 강도에 초점이 맞춰진 것으로 보입니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 제공되지 않았지만, 그 표준 내용과 중요성을 추론할 수 있습니다.

• 상대 발광 강도 대 순방향 전류 (I-V 곡선):이 그래프는 광 출력이 순방향 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 비선형이며, 매우 높은 전류에서는 가열로 인해 효율이 떨어집니다. 20mA 테스트 포인트는 일반적인 작동 조건입니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:이 곡선은 LED 접합에 대한 전압과 전류의 관계를 보여줍니다. 본질적으로 지수적입니다. 20mA에서 지정된 V_F값 2.6V는 이 곡선 상의 한 점입니다.
• 상대 발광 강도 대 주변 온도:LED 광 출력은 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 고온 환경에서의 성능을 이해하는 데 중요하며 전류 감소 사양과 일치합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 플롯으로, 650nm에서 피크와 20nm 반폭을 보여주어 하이퍼 레드 색상 특성을 확인합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 도면

이 장치는 표준 스루홀 DIP(듀얼 인라인 패키지) 풋프린트를 가지고 있습니다. 치수 도면은 PCB(인쇄 회로 기판) 레이아웃을 위한 모든 중요한 측정치를 제공합니다, 포함하여:

• 전체 높이, 너비, 깊이.
• 핀 간격 (예: 표준 0.1인치 / 2.54mm 행 간격이 일반적).
• 숫자 창 위치 및 크기.
• 시트 평면 및 리드 치수.
• 달리 명시되지 않는 한 공차는 ±0.25 mm로 지정되며, 이는 이 유형의 부품에 대한 표준입니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로도

이 디스플레이는 커먼 애노드 구성입니다. 내부 회로도는 세그먼트가 개별 LED임을 보여줍니다. 핀아웃 테이블은 올바른 배선에 필수적입니다:

• 커먼 애노드 핀:핀 1 & 3은 세그먼트 G, H, J(오른쪽 수직 세그먼트 및 중앙 수평 세그먼트)의 애노드로 연결됩니다. 핀 14는 세그먼트 B, C 및 소수점(D.P.)의 애노드입니다.
• 캐소드 핀:핀 7 (H & J), 8 (G), 9 (D.P.), 10 (C), 11 (B)는 개별 세그먼트 또는 세그먼트 쌍의 캐소드입니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 캐소드를 더 낮은 전압(접지)에 연결해야 하며, 관련 커먼 애노드는 전류 제한 저항을 통해 양의 전압을 공급받아야 합니다.
• 연결 없음 핀:핀 2, 4, 5, 6, 12, 13은 "NO PIN" 또는 "NO CONNECTION"으로 표시되어 있으며, 기계적 안정성을 위해 물리적으로 존재하지만 전기적 기능은 없음을 의미합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

제공된 주요 지침은 솔더링 온도 사양입니다: 시트 평면 아래 1.6mm에서 측정하여 최대 260°C, 최대 3초. 이는 LED 칩, 에폭시 렌즈 및 내부 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지하는 데 중요합니다.

• 공정:이 파라미터는 웨이브 솔더링과 리플로우 솔더링 공정 모두에 적합하지만, 전체 조립 프로파일이 한계 내에 머물도록 주의해야 합니다.
• 핸드 솔더링:핸드 솔더링이 필요한 경우, 온도 제어 납땜 인두를 사용해야 하며 핀과의 접촉 시간을 최소화해야 합니다.
• 저장:명시되지는 않았지만, 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다. 서늘하고 건조한 환경에서 정전기 방지 백에 부품을 보관하는 것이 좋습니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 회로

LTS-4730AJD와 같은 커먼 애노드 7세그먼트 디스플레이를 구동하는 것은 일반적으로 마이크로컨트롤러나 전용 디스플레이 드라이버 IC(예: 전류 제한 저항이 있는 74HC595 시프트 레지스터 또는 MAX7219)를 사용하는 것을 포함합니다. 회로는 반드시:

1. 커먼 애노드 핀(1/3 및 14)에 양의 전압을 공급해야 합니다.
2. 개별 캐소드 핀을 통해 전류 제한 저항을 거쳐 접지로 싱크 전류를 흘려야 합니다. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 5V 공급 전압, 목표 I_F=10mA, V_F=2.6V의 경우: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 각 세그먼트 또는 커먼 캐소드 라인에 대해 외부 전류 제한 저항을 사용하십시오. 마이크로컨트롤러의 핀 전류 제한에 의존하는 것은 안전하거나 신뢰할 수 없습니다.
• 멀티플렉싱:다중 숫자 디스플레이의 경우, 숫자를 한 번에 하나씩 빠르게 점등하는 멀티플렉싱 기술이 사용됩니다. 피크 전류 정격(1/10 듀티에서 90mA)은 감소된 듀티 사이클을 보상하기 위해 짧은 시간 동안 더 높은 전류를 허용하여 인지된 밝기를 유지합니다.
• 시야각:넓은 시야각은 유리하지만 최종 인클로저를 고려하십시오. 회색 전면은 꺼진 상태에서 좋은 대비를 제공합니다.
• 열 관리:고온 환경에 대해서는 전류 감소 곡선을 준수하십시오. 여러 디스플레이를 사용하는 경우 적절한 환기를 보장하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTS-4730AJD의 주요 차별화 요소는AlInGaP기술과하이퍼 레드 color.

• 사용입니다. 대 표준 GaAsP/GaP 레드 LED:AlInGaP LED는 일반적으로 더 높은 효율, 더 나은 밝기, 온도 및 구동 전류에 걸쳐 더 안정적인 파장을 제공합니다. 하이퍼 레드(650nm)는 표준 레드(~630nm)보다 더 깊고 포화되어 있어 특정 표시기나 고주변광 조건에서 유리할 수 있습니다.
• 대 더 크거나 작은 디스플레이:0.4인치 숫자는 일반적인 크기로, 좋은 절충안을 제공합니다. 더 작은 숫자는 공간을 절약하지만 멀리서 읽기 어렵습니다; 더 큰 숫자는 더 잘 보이지만 패널 면적과 전력을 더 많이 소비합니다.
• 대 저효율 디스플레이:"저전력 요구 사항"과 높은 밝기는 좋은 발광 효율을 나타내어 배터리 구동 장치나 열 발생이 문제가 되는 애플리케이션에 적합합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 피크 파장(650nm)과 주 파장(639nm)의 차이는 무엇인가요?
A: 피크 파장은 스펙트럼 출력의 물리적 피크입니다. 주 파장은 인간의 눈이 색상으로 인지하는 단일 파장으로, 전체 스펙트럼에서 계산됩니다. 둘 다 색상을 지정하는 데 사용되며, 주 파장은 시각적 애플리케이션에 더 관련이 있는 경우가 많습니다.

Q: 이 디스플레이를 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 각 세그먼트 캐소드와 직렬로 전류 제한 저항을 반드시 사용해야 합니다. 출력 로우로 설정된 마이크로컨트롤러 핀은 전류를 싱크할 수 있지만, 올바른 전류를 설정하고 LED와 마이크로컨트롤러를 모두 보호하기 위해 저항은 필수입니다.

Q: 최대 연속 전류는 25mA인데, V_F에 대한 테스트 조건은 20mA입니다. 설계에는 어떤 것을 사용해야 하나요?
A: 20mA는 표준 테스트 조건이자 일반적이고 신뢰할 수 있는 작동 지점으로, 좋은 밝기를 제공하면서 25mA 절대 최대치 내에 잘 머물러 안전 마진을 허용합니다. 밝기와 전력 요구 사항에 따라 10-20mA로 설계할 수 있습니다.

Q: "발광 강도에 따라 분류됨"이 주문에 어떤 의미인가요?
A: 이는 LED가 생산 후 밝기에 따라 분류됨을 의미합니다. 주문할 때, 프로젝트의 모든 디스플레이가 유사한 밝기를 가지도록 최소 발광 강도 빈(예: "400 µcd 최소")을 지정할 수 있습니다. 사용 가능한 빈 코드에 대해서는 유통업체나 제조업체에 문의하십시오.

10. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 간단한 디지털 전압계 표시 장치 설계.
아날로그-디지털 변환기(ADC)가 있는 마이크로컨트롤러가 전압을 측정합니다. 펌웨어는 이 값을 십진수로 변환합니다. LTS-4730AJD에 표시하기 위해 마이크로컨트롤러는 다음을 수행합니다:

1. 룩업 테이블을 사용하여 각 숫자 0-9에 대해 어떤 세그먼트(a-g, dp)가 점등되어야 하는지 결정합니다.
2. 여러 숫자가 사용되는 경우 멀티플렉싱 루틴을 사용합니다. 단일 숫자의 경우, 각 캐소드 라인에 적절한 전류 제한 저항을 두고 트랜지스터 스위치를 통해 커먼 애노드 핀을 높게 유지하면서 올바른 캐소드 핀을 낮게 설정하기만 하면 됩니다.
3. 하이퍼 레드 색상은 선명한 가시성을 제공합니다. 저전력 소비는 미터가 휴대용인 경우 유리합니다. 넓은 시야각으로 측면에서도 판독이 가능합니다.

11. 기술 원리 소개

LTS-4730AJD는불투명한 GaAs(갈륨 비소) 기판 위에 성장된 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드)반도체 재료를 기반으로 합니다. 이 재료의 p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 합금의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)에 직접적으로 대응합니다. 이 장치의 경우, 구성은 스펙트럼의 "하이퍼 레드" 영역(~650nm)에서 빛을 생성하도록 조정되었습니다. 불투명한 기판은 잡광을 흡수하여 대비를 향상시키는 데 도움이 됩니다. 숫자의 각 세그먼트는 별도의 LED 칩 또는 칩의 일부이며, 내부적으로 해당 핀에 배선되어 있습니다.

12. 기술 동향

7세그먼트 디스플레이는 여전히 기본적이지만, 표시기 기술의 동향은 다음을 포함합니다:

• 통합:마이크로컨트롤러 설계를 단순화하고 부품 수를 줄이기 위해 통합 드라이버 IC(I2C, SPI 인터페이스)가 있는 디스플레이로의 이동.
• 재료:InGaN(청색/녹색/백색용) 및 개선된 AlInGaP와 같은 LED 재료에 대한 지속적인 개발로 더 높은 효율과 더 넓은 색 영역을 제공.
• 형상:자동화 조립을 위한 표면 실장 장치(SMD) 패키지의 채택 증가, 그러나 이와 같은 스루홀 디스플레이는 프로토타이핑, 수리 및 특정 산업 애플리케이션에서 여전히 인기가 있습니다.
• 대안:더 복잡한 정보의 경우, OLED 또는 TFT LCD 모듈이 비용 경쟁력을 더 많이 갖추고 있지만, 단순하고 밝으며 저전력이며 매우 신뢰할 수 있는 숫자 표시 장치의 경우, LTS-4730AJD와 같은 LED 7세그먼트 디스플레이는 여전히 강력하고 최적의 솔루션입니다.