LTS-4301JD LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 숫자 높이 - 하이퍼 레드 650nm - 순방향 전압 2.6V - 소비 전력 70mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-4301JD는 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 응용 분야를 위해 설계된 소형 고성능 단일 숫자 디스플레이 모듈입니다. 핵심 기능은 표준 7세그먼트 구성과 우측 소수점을 활용하여 0부터 9까지의 숫자를 시각적으로 표현하는 것입니다. 이 장치는 공간, 전력 효율성 및 가독성이 중요한 요소인 다양한 전자 장비에 통합되도록 설계되었습니다.

이 디스플레이는 발광 소자에 고급 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 활용합니다. 이 물질계는 고휘도 적색광을 효율적으로 생성하는 데 특화되어 선택되었습니다. 칩은 불투명한 GaAs(갈륨 비소) 기판 위에 제작되어 내부 광산란을 방지하고 점등되지 않은 세그먼트의 선명도를 향상시켜 명암비를 높입니다. 패키지는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면판을 특징으로 하여, 전원이 꺼졌을 때도 우수한 외관을 제공하며 세그먼트가 점등될 때 높은 명암비를 보장합니다.

이 부품의 주요 목표 시장은 산업 계측기, 가전제품, 시험 및 측정 장비, 판매 시점 시스템 및 자동차 계기판 디스플레이를 포함합니다. 분류된 발광 강도는 생산 로트 전반에 걸쳐 일관된 밝기 수준을 보장하며, 균일한 시각적 성능이 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 광도 및 광학 특성

광학 성능은 주변 온도(Ta) 25°C의 표준 테스트 조건에서 정의됩니다. 핵심 파라미터인 평균 발광 강도(Iv)는 순방향 전류(IF) 1 mA로 구동될 때 일반적으로 650 µcd(마이크로칸델라)의 값을 가집니다. 최소 명시 값은 200 µcd로, 기본적인 밝기 수준을 보장합니다. 발광 강도는 CIE(국제조명위원회) 표준 명시도 눈 반응 곡선에 맞춰 보정된 센서와 필터 조합을 사용하여 측정되며, 보고된 값이 인간의 시각적 지각에 부합함을 보장합니다.

이 장치는 하이퍼 레드 스펙트럼에서 빛을 방출합니다. 최대 발광 파장(λp)은 일반적으로 650 나노미터(nm)입니다. 지각되는 색상과 더 밀접한 관련이 있는 주 발광 파장(λd)은 639 nm로 명시되어 있습니다. 스펙트럼 선 반치폭(Δλ)은 20 nm로, 스펙트럼 순도와 방출되는 파장의 좁은 범위를 나타내며 이는 채도 높은 빨간색을 결과로 냅니다. 최대 2:1의 발광 강도 매칭 비율이 명시되어 있으며, 이는 동일한 구동 조건에서 임의의 두 세그먼트 간 밝기 차이가 이 비율을 초과하지 않음을 의미하여 형성된 숫자의 균일한 외관을 보장합니다.

2.2 전기적 파라미터

전기적 특성은 동작 한계와 일반적인 성능을 정의합니다. 세그먼트당 순방향 전압(VF)은 테스트 전류 20 mA에서 2.1V에서 2.6V까지의 범위를 가집니다. 설계자는 구동 회로가 이를 극복할 수 있는 충분한 전압을 제공할 수 있도록 해야 합니다. 절대 최대 정격은 엄격한 한계를 설정합니다: 세그먼트당 연속 순방향 전류는 25 mA를 초과해서는 안 되며, 25°C 이상에서는 0.33 mA/°C의 선형 디레이팅 계수가 적용됩니다. 이 디레이팅은 열 관리에 매우 중요합니다. 주변 온도가 상승함에 따라 과열과 영구적 손상을 방지하기 위해 최대 허용 전류를 감소시켜야 합니다.

펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1 ms 펄스 폭)에서 90 mA의 피크 순방향 전류가 허용되며, 이는 멀티플렉싱 방식이나 단기간 밝기 향상에 사용될 수 있습니다. 세그먼트당 최대 역방향 전압(VR)은 5V입니다. 이를 초과하면 LED의 PN 접합이 손상될 수 있습니다. 역방향 전류(IR)는 역바이어스로 5V가 인가될 때 최대 100 µA로 명시되어 있으며, 이는 접합의 누설 특성을 나타냅니다.

2.3 열 및 신뢰성 파라미터

이 장치는 -35°C에서 +85°C의 동작 온도 범위로 정격이 지정되어 있습니다. 이 넓은 범위는 상당한 온도 변화가 있는 환경에 적합하게 만듭니다. 저장 온도 범위는 동일합니다(-35°C ~ +85°C). 세그먼트당 소비 전력은 70 mW로 제한됩니다. 적절한 전류 제한 및 필요한 경우 방열판을 통해 이 소비 전력을 관리하는 것은 장기적인 신뢰성에 필수적입니다. 데이터시트는 또한 납땜 온도 프로파일을 명시합니다: 장치는 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6 mm) 지점에서 260°C를 3초 동안 견딜 수 있으며, 이는 리플로우 납땜 공정을 안내합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "발광 강도로 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 제조 후 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다. 이 발췌문에서 특정 빈 코드 세부 사항은 제공되지 않지만, 이러한 디스플레이에 대한 일반적인 분류는 표준 테스트 전류(예: 1 mA)에서 측정된 발광 강도를 기반으로 유닛을 그룹화하는 것을 포함합니다. 이는 고객이 일관된 밝기 수준의 제품을 받도록 보장합니다. 이러한 부품을 조달하는 설계자는 특히 여러 디스플레이를 나란히 사용할 때 선택된 강도 범주가 응용 분야의 균일성 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 제조업체로부터 특정 빈닝 구조를 확인해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 마지막 페이지의 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 제공된 텍스트에서 특정 그래프는 상세히 설명되지 않았지만, 전체 데이터시트에 일반적으로 포함되는 이러한 곡선은 설계에 매우 중요합니다. 일반적으로 다음을 설명합니다:

• 상대 발광 강도 대 순방향 전류(I-V 곡선):이 그래프는 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 보여줍니다. 일반적으로 비선형이며, 매우 높은 전류에서 효율이 떨어지는 경우가 많습니다.
• 순방향 전압 대 순방향 전류:이 곡선은 LED의 동적 저항을 보여줌으로써 전류 제한 회로 설계에 도움을 줍니다.
• 상대 발광 강도 대 주변 온도:이는 온도가 증가함에 따라 광 출력이 디레이팅되는 것을 보여주며, 비정상 조건에서 작동하는 응용 분야에 매우 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 최대 및 주 발광 파장 사양과 스펙트럼 반치폭을 시각적으로 확인합니다.

엔지니어는 절대 최대 정격만으로 작동하기보다는 밝기, 효율 및 수명의 균형을 맞추기 위해 구동 조건을 최적화하기 위해 이러한 곡선을 사용해야 합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

이 장치는 상세한 패키지 치수 도면과 함께 제공됩니다. 모든 치수는 달리 명시되지 않는 한 밀리미터 단위로 제공되며, 일반 공차는 ±0.25 mm(0.01인치)입니다. 디스플레이는 0.4인치(10.0 mm)의 숫자 높이를 가집니다. 기계 도면은 패키지의 전체 길이, 너비 및 높이, 세그먼트 및 소수점 배치, 리드(핀) 간격 및 치수, 키 또는 방향 특징을 정의합니다. 이 정보는 PCB 풋프린트 생성, 제품 외장 내 적절한 장착, 보드 상에서 디스플레이를 올바르게 정렬하는 데 필수적입니다.

6. 핀 연결 및 내부 회로

LTS-4301JD는 커먼 캐소드 장치입니다. 핀 연결 다이어그램이 명시적으로 제공됩니다:

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

두 개의 커먼 캐소드 핀(3과 8)이 존재하는 것은 일반적이며, 패키지 내 전류 밀도를 줄이고 신뢰성을 향상시키는 역할을 합니다. 내부 회로도는 모든 세그먼트 애노드(A-G 및 DP)가 서로 전기적으로 분리되어 있는 반면, 그 캐소드는 내부적으로 두 커먼 캐소드 핀에 연결되어 있음을 보여줍니다. 이 구성은 구동 회로가 개별 세그먼트 애노드에 전류를 공급하고 커먼 캐소드 연결을 통해 결합된 전류를 싱크해야 함을 요구합니다.

7. 납땜 및 조립 지침

제공된 주요 조립 지침은 납땜 온도 한계입니다: 부품은 장착 평면 아래 1.6 mm 지점에서 260°C를 3초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 표준 IPC 리플로우 프로파일 참조입니다. 조립 시:

• 무연 납땜을 위한 권장 리플로우 프로파일을 사용하십시오(260°C 피크 온도로 표시됨).
• PCB 패드 설계가 패키지 치수와 일치하는지 확인하여 툼스토닝 또는 오정렬을 방지하십시오.
• 핸들링 중 리드에 기계적 스트레스를 가하지 마십시오. 플라스틱 렌즈는 오염된 도구로 직접 접촉해서는 안 됩니다.
• 반도체 접합을 보호하기 위해 핸들링 및 조립 중 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 따르십시오.
• 사용 전 지정된 저장 온도 범위(-35°C ~ +85°C) 및 습도 조건을 준수하십시오.

8. 응용 제안

8.1 일반적인 응용 시나리오

이 디스플레이는 단일의 고가독성 숫자 표시가 필요한 모든 장치에 이상적입니다. 일반적인 응용 분야로는 디지털 온도계/습도계, 타이머 및 카운터 디스플레이, 전압/전류계 표시, 가전제품 제어판(예: 오븐, 전자레인지), 기본 계산기 디스플레이, 네트워크 또는 산업 장비의 상태 코드 표시기가 있습니다.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 각 세그먼트 애노드에 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 R = (Vsupply - VF) / IF로 계산되며, 여기서 VF는 순방향 전압(안전을 위해 최대값 사용), IF는 원하는 동작 전류(연속 정격을 초과하지 않음)입니다.
• 멀티플렉싱:여러 개의 이러한 디스플레이를 사용하는 다중 숫자 응용 분야의 경우, 멀티플렉싱 구동 방식이 표준입니다. 이는 한 번에 한 숫자의 커먼 캐소드를 순차적으로 활성화하면서 해당 숫자의 세그먼트 데이터를 제공하는 것을 포함합니다. 피크 전류 정격은 이 모드에서 더 높은 펄스 전류를 허용하지만, 연속 소비 전력 한계 내에 머물도록 듀티 사이클과 평균 전류를 관리해야 합니다.
• 마이크로컨트롤러 인터페이스:이 디스플레이는 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀으로 쉽게 구동될 수 있으며, 특히 커먼 캐소드의 경우 더 높은 전류 요구 사항을 처리하기 위해 드라이버 IC나 트랜지스터 어레이를 통해 구동하는 경우가 많습니다.
• 시야각:데이터시트는 넓은 시야각을 주장합니다. 최적의 배치를 위해 최종 사용자의 주요 시선과 설치된 디스플레이의 상대적 위치를 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색 LED와 같은 오래된 기술과 비교할 때, LTS-4301JD의 AlInGaP 기술은 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에서 더 큰 밝기 또는 더 낮은 전력에서 동등한 밝기를 얻을 수 있습니다. 불투명 기판의 사용은 투명 기판 장치에 비해 대비를 향상시킵니다. 이는 칩 측면에서 원치 않는 발광을 방지하기 때문입니다. 흰색 세그먼트가 있는 회색 전면은 전원이 공급되지 않을 때도 전문적이고 높은 대비의 외관을 제공하며, 이는 많은 주변 조명 조건에서 완전 검정색이나 투명 전면 디스플레이보다 우수합니다. 0.4인치 숫자 높이는 더 작고 가독성이 떨어지는 디스플레이와 더 크고 전력을 많이 소비하는 디스플레이 사이의 특정 틈새 시장을 채웁니다.

10. 기술 파라미터 기반 자주 묻는 질문

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

A: 아니요. 각 세그먼트와 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 5V 공급 전압과 20 mA의 원하는 전류, 최대 VF 2.6V를 사용할 경우 저항 값은 (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 옴이 됩니다. 항상 마이크로컨트롤러 핀의 전류 공급 능력을 확인하십시오.

Q: "커먼 캐소드"가 내 회로 설계에 무엇을 의미하나요?

A: 이는 LED 세그먼트의 모든 캐소드(음극 측)가 패키지 내부에서 함께 연결되어 있음을 의미합니다. 세그먼트를 점등하려면 특정 애노드 핀에 양의 전압(저항을 통해)을 가하고 커먼 캐소드 핀을 접지(0V)에 연결하면 됩니다.

Q: 최대 연속 전류는 25 mA인데, VF에 대한 테스트 조건은 20 mA를 사용합니다. 어느 것을 사용해야 하나요?

A: 20 mA는 표준 테스트 조건이자 안전하고 일반적인 동작 지점으로, 긴 수명을 유지하면서 좋은 밝기를 제공합니다. 더 높은 밝기가 필요한 경우 최대 25 mA까지 작동할 수 있지만, 주변 온도 및 디레이팅 규칙을 엄격히 준수해야 합니다. 최대 정격 또는 그 근처에서 작동하면 동작 수명이 단축될 수 있습니다.

Q: 왜 커먼 캐소드 핀이 두 개인가요?

A: 기계적 대칭을 위해 그리고 총 캐소드 전류(모든 점등된 세그먼트의 전류 합)를 두 핀에 분배하기 위해서입니다. 이는 핀당 전류 밀도를 줄이고 신뢰성을 향상시키며 PCB 레이아웃을 더 쉽게 만들 수 있습니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 간단한 디지털 전압계 표시 설계.

한 설계자가 0-5V DC 전압계를 제작하고 있습니다. 3자리 출력을 가진 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 마이크로컨트롤러에 연결되어 있습니다. 마이크로컨트롤러의 펌웨어는 디지털 판독값을 3자리 숫자(예: 4.23V)로 변환합니다. 이를 표시하기 위해 세 개의 LTS-4301JD 유닛이 사용됩니다. 설계는 시분할 멀티플렉싱을 사용합니다. 마이크로컨트롤러는 포트를 사용하여 세 디스플레이 모두에 대한 세그먼트 애노드(A-G, DP)를 병렬로 구동합니다. 세 개의 NPN 트랜지스터(또는 전용 드라이버 IC)가 각 숫자의 커먼 캐소드를 통해 전류를 싱크하는 데 사용되며, 한 번에 하나씩 빠른 순서로(예: 숫자당 100 Hz) 작동합니다. 펌웨어는 세그먼트 데이터를 활성 숫자 캐소드와 동기화합니다. 전류 제한 저항은 8개의 세그먼트 라인 각각에 배치됩니다. 높은 밝기와 대비는 조명이 밝은 환경에서도 판독값이 선명하도록 보장합니다. 분류된 발광 강도는 세 숫자가 모두 동일하게 밝게 보이도록 보장합니다.

12. 원리 소개

7세그먼트 디스플레이는 직사각형의 8자 모양으로 배열된 7개의 발광 다이오드(LED)로 구성된 전자 디스플레이 장치의 한 형태입니다. 각 LED는 점등될 때 숫자의 일부를 형성하기 때문에 세그먼트라고 불립니다. 이 7개 세그먼트의 특정 조합을 선택적으로 켜면 디스플레이는 10진수 숫자(0-9)와 일부 16진수 문자(A, b, C, d, E, F)를 나타낼 수 있습니다. 소수점(DP)을 위한 추가 LED가 종종 포함됩니다. LTS-4301JD는 AlInGaP 반도체 물질을 사용하여 이 원리를 구현합니다. 세그먼트의 애노드와 캐소드 사이에 다이오드의 접합 전위를 초과하는 순방향 바이어스 전압이 가해지면, 전자와 정공이 반도체의 활성 영역에서 재결합하여 물질의 밴드갭에 의해 결정된 파장(이 경우 약 650 nm(빨간색))에서 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 불투명 기판은 산란 광자를 흡수하여 대비를 향상시킵니다.

13. 발전 동향

7세그먼트 디스플레이의 진화는 광전자 공학의 더 넓은 추세를 따릅니다. 기본적인 7세그먼트 폼 팩터는 숫자 표시에 지속적으로 유용하지만, 기반 기술은 계속 발전하고 있습니다. 더 높은 발광 효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력)을 향한 끊임없는 추진이 있으며, 이는 에너지 효율성을 개선하고 더 낮은 전력 작동 또는 증가된 밝기를 가능하게 합니다. 더 넓은 색 영역과 InGaN(인듐 갈륨 나이트라이드)과 같은 물질을 기반으로 한 더 효율적인 녹색 및 청색 LED의 개발로 인해 풀컬러 다중 숫자 도트 매트릭스 디스플레이가 더 일반화되었지만, 7세그먼트는 단순성과 비용 효율성으로 인해 순수 숫자 응용 분야에서 여전히 지배적입니다. 통합은 또 다른 추세로, 드라이버 전자 장치, 마이크로컨트롤러 및 때로는 센서까지 "스마트 디스플레이" 모듈로 결합되고 있습니다. 그러나 LTS-4301JD와 같은 이산 부품은 유연성, 특정 성능 특성 또는 대량 생산 시 비용 최적화가 필요한 설계에서 강력한 위치를 유지하고 있습니다.