LTS-4801JD LED 디스플레이 데이터시트 - 0.39인치 숫자 높이 - AlInGaP 하이퍼 레드 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 전력 소산 - 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-4801JD는 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 단일 숫자 7세그먼트 디스플레이 모듈입니다. 이 장치의 핵심 기능은 개별적으로 주소 지정 가능한 LED 세그먼트를 사용하여 숫자 0-9와 일부 문자를 시각적으로 표현하는 것입니다. 이 장치는 신뢰성과 다양한 전자 시스템에의 쉬운 통합을 위해 설계되었습니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 디스플레이는 다양한 애플리케이션에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 주요 이점으로는 연속적이고 균일한 세그먼트로 인한 우수한 문자 외관, 밝은 환경에서도 우수한 가시성을 위한 높은 밝기와 대비, 다양한 위치에서 가독성을 보장하는 넓은 시야각이 포함됩니다. 또한, 낮은 전력 요구 사항과 솔리드 스테이트 신뢰성을 특징으로 하여 긴 작동 수명과 에너지 효율성에 기여합니다. 이 장치는 광도에 따라 분류되어 밝기 수준의 일관성을 제공합니다. 타겟 시장에는 산업용 제어판, 시험 및 측정 장비, 가전제품, 자동차 계기판(보조 디스플레이), 그리고 컴팩트하고 신뢰할 수 있는 숫자 디스플레이가 필요한 임베디드 시스템이 포함됩니다.

2. 기술 사양 심층 분석

LTS-4801JD의 성능은 설계자가 적절한 구현을 위해 고려해야 하는 정밀한 전기 및 광학 매개변수 세트로 정의됩니다.

2.1 광도 및 광학 특성

광학 성능은 그 기능의 핵심입니다. 이 장치는 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 하이퍼 레드 LED 칩을 사용합니다. 광 출력은 순방향 전류(IF) 1mA로 구동될 때 일반적인 평균 광도(Iv)가 200~650 마이크로칸델라(μcd)인 것으로 특징지어집니다. 색상은 피크 방출 파장(λp) 650 나노미터(nm)와 주 파장(λd) 639 nm로 정의되며, 둘 다 IF=20mA에서 측정됩니다. 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 20 nm로, 상대적으로 순수한 빨간색을 나타냅니다. 세그먼트 간 광도 일치는 최대 2:1 비율로 지정되어 숫자 전체에 걸쳐 균일한 외관을 보장합니다.

2.2 전기적 매개변수

전기적 사양은 안전하고 효과적인 작동을 보장합니다. 절대 최대 정격은 작동 한계를 정의합니다: 세그먼트당 전력 소산은 70mW, 세그먼트당 피크 순방향 전류는 90mA(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭), 그리고 세그먼트당 연속 순방향 전류는 25°C에서 25mA이며, 0.33 mA/°C로 선형적으로 감액됩니다. 세그먼트당 최대 역방향 전압은 5V입니다. 일반적인 작동 조건(Ta=25°C, IF=20mA)에서 세그먼트당 순방향 전압(VF)은 2.1V에서 2.6V 범위입니다. 역방향 전류(IR)는 VR=5V에서 최대 100 μA입니다.

2.3 열 및 환경 사양

이 장치는 작동 온도 범위 -35°C ~ +85°C와 동일한 저장 온도 범위로 정격이 지정되었습니다. 이 넓은 범위는 상당한 온도 변화가 있는 환경에 적합하게 만듭니다. 납땜 온도 정격은 장치가 장착 평면 아래 0.116인치(약 2.95mm) 지점에서 260°C를 3초 동안 견딜 수 있음을 지정하며, 이는 조립 공정에 중요한 정보입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "광도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 빈닝 시스템이 적용되었음을 의미하며, 일반적으로 표준 테스트 조건(IF=1mA)에서 측정된 평균 광도(Iv)를 기반으로 합니다. 빈은 유사한 광 출력 수준(예: 200-350 μcd, 350-500 μcd, 500-650 μcd)을 가진 장치들을 그룹화할 것입니다. 이를 통해 설계자는 다중 숫자 디스플레이나 밝기 일치가 중요한 애플리케이션을 위해 일관된 밝기를 가진 부품을 선택할 수 있습니다. 지정된 최대 2:1 광도 일치 비율은 단일 장치 내에서의 성능 보증인 반면, 빈닝은 여러 장치 간의 일관성을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 데이터시트 발췌문이 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조하지만, 이러한 장치의 일반적인 곡선은 설계에 중요한 핵심 관계를 그래픽으로 설명할 것입니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

일반적인 I-V 곡선은 AlInGaP LED 칩에 대한 순방향 전류(IF)와 순방향 전압(VF) 사이의 지수 관계를 보여줄 것입니다. 곡선은 약 1.8V-2.0V 근처에서 눈에 띄게 전도되기 시작하고 일반 작동 범위(예: 5-30mA)에서 상대적으로 가파른 기울기를 보이며, VF는 20mA에서 일반적인 2.1V-2.6V로 증가합니다. 이 곡선은 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다.

4.2 광도 대 순방향 전류

이 곡선은 밝기 제어에 중요합니다. 일반적으로 광도(Iv)가 순방향 전류(IF)와 함께 상당한 범위에서 거의 선형적으로 증가하다가 매우 높은 전류에서 포화될 수 있음을 보여줍니다. 이 선의 기울기는 효율(루멘/와트 또는 칸델라/암페어)을 결정합니다. 설계자는 원하는 밝기 수준을 달성하는 데 필요한 작동 전류를 선택하기 위해 이를 사용합니다.

4.3 광도 대 주변 온도

LED 광 출력은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 감액 곡선은 주변 온도(Ta) 또는 접합 온도(Tj)의 함수로서 상대 광도를 설명할 것입니다. AlInGaP LED의 경우, 출력은 온도가 증가함에 따라 크게 떨어질 수 있으며, 이는 열 관리 및 고온 환경을 위한 설계에서 고려되어야 합니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 파워 분포 그래프는 650 nm 피크를 중심으로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 빛의 상대적 강도를 보여줄 것입니다. 20 nm 스펙트럼 반폭은 최대 강도의 절반에서 이 피크의 너비를 나타내며, 빨간색 빛의 단색 특성을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

LTS-4801JD의 물리적 구조는 기계적 통합을 위해 정의됩니다.

5.1 치수 및 외형도

패키지의 숫자 높이는 0.39인치(10.0 mm)입니다. 상세 치수 도면(데이터시트 참조)은 패키지의 전체 길이, 너비, 높이, 세그먼트 치수 및 간격, 리드(핀) 간격 및 길이, 오른쪽 소수점의 위치를 지정합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 공차 ±0.25mm로 밀리미터 단위입니다. 이 도면은 PCB 풋프린트 생성 및 외장 내 적절한 장착을 보장하는 데 필수적입니다.

5.2 핀아웃 및 극성 식별

이 장치는 10핀 구성을 가지고 있습니다. 커먼 애노드 아키텍처를 특징으로 하며, 이는 모든 LED 세그먼트의 애노드가 내부적으로 연결되어 특정 핀으로 나옴을 의미합니다. 핀 연결은 다음과 같습니다: 핀 3과 핀 8은 커먼 애노드입니다(내부적으로 연결됨). 각 세그먼트의 캐소드는 개별 핀에 있습니다: 핀 1 (G), 핀 2 (F), 핀 4 (E), 핀 5 (D), 핀 6 (D.P. 소수점), 핀 7 (C), 핀 9 (B), 핀 10 (A). 핀 번호와 핀 1의 위치는 기계 도면에서 확인해야 합니다. "Rt. Hand Decimal" 설명은 소수점이 숫자의 오른쪽에 위치함을 확인시켜 줍니다.

5.3 내부 회로도

참조된 내부 회로도는 커먼 애노드 구성을 시각적으로 나타냅니다. 하나의 공통 노드(애노드)가 양극 전원에 연결되고, 각 세그먼트의 LED(A부터 G까지, DP 포함)는 그 캐소드가 별도의 핀에 연결된 것을 보여줄 것입니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 캐소드 핀을 로우(전류 제한 저항을 통해 접지에 연결)로 구동해야 하며, 커먼 애노드는 하이로 유지해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

장치 무결성을 유지하기 위해 적절한 취급이 필요합니다.

6.1 리플로우 납땜 매개변수

제공된 중요한 매개변수는 최대 납땜 온도입니다: 장착 평면 아래 0.116인치(2.95mm)에서 측정 시 260°C, 3초. 이는 일반적인 무연 리플로우 프로파일(예: IPC/JEDEC J-STD-020)과 일치합니다. 예열 구역, 급격한 열 상승, 지정된 시간 동안 260°C를 초과하지 않는 피크 온도 구역, 제어된 냉각 구역을 포함하는 표준 리플로우 프로파일을 사용해야 합니다. 프로파일은 패키지 리드의 온도가 절대 최대치를 초과하지 않도록 해야 합니다.

6.2 주의 사항 및 취급

LED 칩은 정전기에 민감하므로 취급 및 조립 중 표준 ESD(정전기 방전) 주의 사항을 준수해야 합니다. 리드나 플라스틱 패키지에 기계적 스트레스를 가하지 마십시오. 납땜 후 청소는 패키지 재료(아마 에폭시)와 호환되는 방법을 사용해야 합니다.

6.3 저장 조건

이 장치는 지정된 저장 온도 범위 -35°C ~ +85°C 내에 보관해야 합니다. 습기 흡수와 정전기 손상을 방지하기 위해 사용 준비가 될 때까지 저습도 환경과 ESD 보호 포장에 부품을 보관하는 것이 좋습니다.

7. 애플리케이션 권장 사항

7.1 일반적인 애플리케이션 회로

LTS-4801JD와 같은 커먼 애노드 디스플레이에 대한 가장 일반적인 구동 방법은 멀티플렉싱이며, 특히 여러 숫자를 사용할 때 그렇습니다. 마이크로컨트롤러나 전용 디스플레이 드라이버 IC는 각 숫자의 커먼 애노드에 순차적으로 전원을 공급하면서 해당 숫자에서 점등되어야 하는 세그먼트의 캐소드 패턴을 출력할 것입니다. 이 방법은 I/O 핀을 절약합니다. 단일 숫자 애플리케이션의 경우 더 간단한 정적 구동을 사용할 수 있습니다: 커먼 애노드 핀(3 & 8)을 전체 디스플레이에 대한 전류 제한 저항을 통해 양극 공급 전압(Vcc)에 연결하고, 각 캐소드 핀(A-G, DP)을 마이크로컨트롤러 I/O 핀이나 드라이버 트랜지스터에 연결합니다. 각 I/O 핀은 해당 세그먼트에 대한 직렬 전류 제한 저항이 필요합니다.

7.2 전류 제한 저항 계산

전류 제한 저항의 값은 중요합니다. 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (Vcc - VF) / IF. 예를 들어, Vcc 5V, 일반적인 VF 2.6V, 원하는 IF 20mA: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 옴. 저항의 정격 전력은 최소 P = (IF)^2 * R = (0.020)^2 * 120 = 0.048W이어야 하므로, 표준 1/8W(0.125W) 또는 1/4W 저항으로 충분합니다.

7.3 설계 고려 사항

밝기 제어:밝기는 지정된 한도 내에서 순방향 전류(IF)를 변경함으로써 조정할 수 있으며, 저항 값을 변경하거나 구동 신호에 PWM(펄스 폭 변조)을 사용하는 방법이 있습니다. PWM은 디밍에 매우 효과적입니다.

시야각:넓은 시야각은 유리하지만, 최종 제품에 디스플레이를 배치할 때 주요 시청 방향을 고려하십시오.

열 관리:전력 소산은 낮지만, 여러 디스플레이를 사용하거나 높은 주변 온도에서 작동하는 경우 밝기 저하를 방지하고 수명을 연장하기 위해 적절한 환기를 보장하십시오.

대비 향상:회색 얼굴과 흰색 세그먼트는 고유한 대비를 제공합니다. 최적의 가독성을 위해 디스플레이 주변에 어두운 색상의 베젤이나 필터를 사용하면 특히 밝은 주변광에서 대비를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTS-4801JD는 주로 AlInGaP 기술 사용과 특정 성능 특성을 통해 차별화됩니다.

AlInGaP 대 다른 LED 기술:기존의 GaAsP 또는 GaP 적색 LED와 비교하여, AlInGaP LED는 상당히 높은 광 효율(단위 전력당 더 많은 광 출력), 더 나은 온도 안정성, 더 포화된 "하이퍼" 레드 색상을 제공합니다. 필터와 함께 사용되는 새로운 고출력 백색 LED와 비교하여, 이 장치는 더 간단하고, 덜 복잡한 구동 전자 장치를 필요로 하며, 직접 순수하고 효율적인 빨간색을 제공합니다.

7세그먼트 디스플레이 내에서:0.39인치 숫자 높이는 패널 장착 계기에 대한 일반적인 크기 범주에 속합니다. 나열된 주요 경쟁 우위는 연속적이고 균일한 세그먼트(깔끔한 외관), 높은 밝기와 대비, 그리고 광도 분류(일관성 보장)입니다. 낮은 전력 요구 사항은 배터리 구동 장치에도 이점입니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q1: 두 개의 커먼 애노드 핀(핀 3과 핀 8)을 갖는 목적은 무엇입니까?

A1: 커먼 연결에 두 개의 핀을 사용하면 총 애노드 전류(점등된 모든 세그먼트의 전류 합)를 분산하는 데 도움이 됩니다. 이는 단일 핀과 PCB 트레이스의 전류 밀도를 줄여 신뢰성을 향상시킵니다. 내부적으로 연결되어 있으므로 회로에서 하나만 연결해도 되지만, 최상의 성능을 위해 둘 다 연결하는 것이 권장됩니다.

Q2: 전류 제한 저항 없이 3.3V 마이크로컨트롤러에서 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있습니까?

A2: 아니요. 각 세그먼트에 대해 항상 전류 제한 저항(또는 조정된 전류원)을 사용해야 합니다. 순방향 전압(VF)은 일반적으로 2.1V-2.6V입니다. 마이크로컨트롤러 핀을 통해 LED에 3.3V를 직접 연결하면 제어되지 않고 잠재적으로 파괴적인 전류를 LED를 통해 구동하려고 시도할 것입니다. 유일한 저항은 MCU 핀과 LED의 내부 저항으로 매우 낮기 때문입니다.

Q3: 연속 순방향 전류에 대한 "25°C에서 선형 감액"은 무엇을 의미합니까?

A3: 이는 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류가 감소함을 의미합니다. 감액 계수는 0.33 mA/°C입니다. 예를 들어, 50°C(기준보다 25°C 높음)에서 최대 전류는 25mA - (0.33 mA/°C * 25°C) = 25mA - 8.25mA = 16.75mA가 됩니다. 이는 과열을 방지하고 신뢰성을 보장합니다.

Q4: 2:1 광도 일치 비율을 어떻게 해석해야 합니까?

A4: 이는 단일 LTS-4801JD 장치 내에서, 동일한 조건(IF=1mA)에서 측정할 때 가장 어두운 세그먼트가 가장 밝은 세그먼트의 절반 이상 밝지 않음을 의미합니다. 이는 숫자 전체에 걸쳐 시각적 균일성을 보장합니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 간단한 디지털 전압계 표시 장치 설계

한 설계자가 0.0V에서 19.9V까지 표시하기 위한 컴팩트한 디지털 전압계를 만들고 있습니다. 그들은 선명하고 저전력 디스플레이가 필요합니다. 높은 밝기와 0.39인치 크기로 의도된 용도에 가독성이 좋은 LTS-4801JD를 선택합니다. 세 개의 디스플레이가 세 자리 숫자에 사용됩니다. 마이크로컨트롤러의 ADC가 전압을 읽고 값을 변환한 후, 커먼 애노드용 트랜지스터 어레이와 세그먼트 캐소드용 MCU의 I/O 핀(직렬 저항 포함)을 사용한 멀티플렉싱 방식을 통해 디스플레이를 구동합니다. 중간 숫자의 오른쪽 소수점은 소수 첫째 자리를 표시하는 데 사용됩니다. AlInGaP 빨간색은 어두운 패널에 대한 높은 대비로 선택되었습니다. 설계자는 5V 시스템에서 각 세그먼트를 약 15mA로 구동하기 위한 저항 값을 계산하여, 상온에서 25mA 연속 정격 내에 머물면서 충분한 밝기를 제공합니다.

11. 작동 원리 소개

LTS-4801JD는 반도체 재료의 전기발광 기본 원리에 따라 작동합니다. AlInGaP 칩 구조는 p-n 접합을 형성합니다. 접합의 문턱값(약 1.8-2.0V)을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. AlInGaP에서 이 재결합은 주로 적색 파장 범위(~650 nm)의 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 7개의 세그먼트(A부터 G까지)와 소수점(DP) 각각은 패키지에 내장된 하나 이상의 이러한 작은 LED 칩을 포함합니다. 커먼 애노드 구성은 단일 양극 전압원이 모든 세그먼트에 전원을 공급할 수 있게 하여 외부 구동 회로를 단순화하며, 원하는 세그먼트의 캐소드를 접지함으로써 개별 제어를 달성합니다.

12. 기술 동향 및 맥락

LTS-4801JD와 같은 7세그먼트 LED 디스플레이는 성숙하고 매우 최적화된 디스플레이 기술을 나타냅니다. 도트 매트릭스 OLED나 TFT LCD와 같은 새로운 기술이 더 큰 유연성(전체 그래픽, 다중 색상)을 제공하지만, 7세그먼트 LED는 특정 틈새 시장에서 강력한 장점을 유지합니다: 구동 전자 장치의 극도의 단순성, 매우 높은 밝기와 대비, 직사광선에서의 우수한 가독성, 넓은 작동 온도 범위, 그리고 백라이트 고장이 없는 탁월한 장기 신뢰성. 이 분야 내 동향은 이 장치에서 볼 수 있듯이 AlInGaP와 같은 고급 반도체 재료를 사용한 더 높은 효율(와트당 더 많은 루멘)과 자동화 조립을 위한 표면 실장 패키지로 향하고 있습니다. 이들은 비용 효율적이고 견고하며 가독성이 높은 숫자 디스플레이가 주요 요구 사항인 애플리케이션에서 여전히 최선의 선택입니다.