LTS-4817CKS-P LED 디스플레이 데이터시트 - 0.39인치 디지트 높이 - AlInGaP 노란색 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 전력 소산 - 기술 문서

1. 제품 개요

LTS-4817CKS-P는 고성능, 표면 실장, 단일 디지트 LED 디스플레이 모듈입니다. 이 장치는 컴팩트한 폼 팩터로 선명하고 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 이 장치는 고효율과 특히 노란색 스펙트럼에서 우수한 색 순도로 알려진 GaAs 기판 위에 성장된 첨단 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED 칩 기술을 활용합니다. 디스플레이는 흰색 세그먼트가 있는 회색 면을 특징으로 하여 최적의 가독성을 위한 높은 대비를 제공합니다. 이는 다중 디지트 애플리케이션에서 구동 회로를 단순화하기 위한 표준 구성인 공통 애노드 장치로 구성되며, 오른쪽 소수점을 포함합니다.

1.1 주요 특징 및 장점

• 컴팩트한 크기:0.39인치(10.0mm) 디지트 높이를 특징으로 하여 공간이 제한된 애플리케이션에 적합합니다.
• 우수한 광학 성능:높은 밝기와 높은 대비비를 제공하여 조명이 밝은 환경에서도 우수한 문자 외관을 보장합니다.
• 넓은 시야각:광범위한 각도에서 일관된 가시성을 제공합니다.
• 저전력 소비:세그먼트당 20mA의 일반적인 순방향 전류로 에너지 효율적인 작동을 위해 설계되었습니다.
• 균일한 세그먼트 발광:연속적이고 균일한 세그먼트는 깔끔하고 전문적인 느낌의 숫자 디스플레이를 보장합니다.
• 높은 신뢰성:고체 구조는 긴 작동 수명과 충격 및 진동에 대한 견고성을 제공합니다.
• 품질 보증:장치는 광도에 따라 분류되어 생산 배치 전반에 걸쳐 일관된 밝기 수준을 보장합니다.
• 환경 규정 준수:패키지는 무연이며 RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수합니다.

1.2 목표 애플리케이션 및 시장

이 디스플레이는 숫자 표시기가 필요한 광범위한 전자 장비에 이상적입니다. 일반적인 애플리케이션에는 산업 계측기(예: 패널 미터, 타이머, 카운터), 소비자 가전(예: 전자레인지, 세탁기, 오디오 장비), 자동차 계기판(보조 디스플레이용), 의료 기기 및 테스트 및 측정 장비가 포함됩니다. SMD(표면 실장 장치) 패키지는 자동화된 조립 공정에 완벽하게 적합하여 제조 비용을 절감하고 대량 생산에서 신뢰성을 향상시킵니다.

2. 기술 매개변수 및 객관적 해석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 장치의 전기 및 광학 사양에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 정상 사용을 위해 이 한계 또는 그 근처에서 작동하는 것은 권장되지 않습니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:60mA(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭). 이 정격은 펄스 작동 전용이며 연속 DC 구동에는 사용해서는 안 됩니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25mA. 이 전류는 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 0.28mA/°C의 비율로 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 허용 가능한 최대 연속 전류는 대략 다음과 같습니다: 25mA - (0.28mA/°C * (85°C - 25°C)) = 8.2mA.
• 작동 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +105°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 등급이 지정되었습니다.
• 솔더링 온도:무연 리플로우 공정의 표준인 장착 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm)에서 260°C를 3초 동안 견딥니다.

2.2 전기 및 광학 특성(25°C에서 일반적)

이 매개변수는 정상 작동 조건에서 장치의 성능을 설명합니다.

• 광도(I_V):광 출력은 전류에 따라 다릅니다. 1mA의 낮은 전류에서 일반적인 강도는 650µcd(마이크로칸델라)입니다. 표준 테스트 전류 10mA에서는 크게 증가하여 8450µcd에 이릅니다. 설계자는 필요한 밝기와 전력 예산에 따라 구동 전류를 선택해야 합니다.
• 순방향 전압(V_F):I_F=20mA에서 일반적으로 2.6V. 이 매개변수는 전류 제한 회로 설계에 매우 중요합니다. 최소값은 2.05V로, 개별 LED 간의 약간의 변동을 나타냅니다.
• 피크/주 파장(λ_p/λ_d):588nm(피크) 및 587nm(주). 이는 방출이 가시 스펙트럼의 노란색 영역에 있음을 확인시켜 줍니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):15nm. 이 좁은 대역폭은 AlInGaP 기술의 특징이며 순수한 색상 외관에 기여합니다.
• 역방향 전류(I_R):V_R=5V에서 최대 100µA. 이 매개변수는 테스트 목적으로만 사용됩니다. 연속 역방향 바이어스를 인가하는 것은 정상 작동 조건이 아닙니다.
• 광도 매칭 비율:동일 장치 내 세그먼트에 대해 최대 2:1. 이는 가장 어두운 세그먼트가 가장 밝은 세그먼트의 최소 절반 이상의 밝기를 가짐을 의미하여 균일한 외관을 보장합니다.
• 크로스 토크:≤ 2.5%. 이는 인접한 점등되지 않은 세그먼트로부터의 의도하지 않은 빛 누출의 최대량을 지정하며, 디스플레이 선명도에 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가 "광도에 따라 분류된다"고 명시합니다. 이는 생산 후 측정된 광 출력(µcd 단위)을 기준으로 지정된 테스트 전류(아마도 10mA 또는 20mA)에서 LED를 분류하는 빈닝 프로세스를 의미합니다. 이는 고객이 일관된 밝기 수준의 부품을 받도록 보장합니다. 이 문서에서 특정 빈 코드는 자세히 설명되지 않았지만, 설계자는 특히 여러 디스플레이를 나란히 사용할 때 애플리케이션의 일관성을 보장하기 위해 사용 가능한 강도 빈에 대해 제조업체에 문의해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반적인 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 텍스트에 특정 그래프는 제공되지 않지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• I-V(전류-전압) 곡선:순방향 전압과 순방향 전류 간의 관계를 보여줍니다. 비선형이며, 순방향 전압이 다이오드의 문턱값(AlInGaP의 경우 약 2V)을 초과하면 전류가 급격히 증가합니다.
• 광도 대 순방향 전류:이 곡선은 일반적으로 넓은 범위에서 선형입니다. 강도는 열 포화 지점까지 전류에 비례하여 증가합니다.
• 광도 대 주변 온도:접합 온도가 상승함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. AlInGaP LED는 음의 온도 계수를 나타내며, 이는 온도가 증가함에 따라 밝기가 감소함을 의미합니다.
• 스펙트럼 분포:지정된 15nm 반폭을 가진 587-588nm를 중심으로 파장에 걸친 상대적 광 출력을 보여주는 그래프입니다.

설계자는 이러한 곡선을 사용하여 구동 조건을 최적화하고, 열 효과를 이해하며, 다양한 작동 환경에서의 성능을 예측해야 합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

장치는 표면 실장 패키지에 장착됩니다. 데이터시트의 주요 치수 정보에는 다음이 포함됩니다: 모든 치수는 밀리미터 단위이며 일반 공차는 ±0.25mm입니다. 디스플레이 면에 대한 특정 품질 관리가 적용됩니다: 세그먼트의 이물질은 ≤10밀스, 표면 잉크 오염은 ≤20밀스, 세그먼트 내 기포는 ≤10밀스, 반사판 굽힘은 길이의 ≤1% 이하여야 합니다. 플라스틱 핀의 버는 최대 0.14mm로 제한됩니다. 이 사양은 일관된 물리적 외관과 신뢰할 수 있는 장착을 보장합니다.

5.2 핀 연결 및 극성

내부 회로도 및 핀 연결 테이블은 7세그먼트 디지트와 소수점에 대한 공통 애노드 구성을 보여줍니다. 두 개의 공통 애노드 핀(핀 3 및 8)은 내부적으로 연결되어 있습니다. 세그먼트 A부터 G 및 소수점(DP)에 대한 캐소드는 별도의 핀(1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10)에 있습니다. 핀 5는 오른쪽 소수점의 캐소드로 식별됩니다. LED에 역방향 바이어스를 가하는 것을 방지하기 위해 회로 설계에 정확한 극성 식별이 중요합니다.

5.3 권장 솔더링 패드 패턴

PCB(인쇄 회로 기판) 설계를 안내하기 위한 랜드 패턴 다이어그램이 제공됩니다. 적절한 패드 크기, 간격 및 열 완화 기능을 포함하는 이 권장 패턴을 준수하는 것은 리플로우 솔더링 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 달성하고 연결의 기계적 무결성을 유지하는 데 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 SMT 솔더링 지침

이 장치는 리플로우 솔더링을 위해 설계되었습니다. 중요한 지침은 다음과 같습니다:

• 리플로우 프로파일:최대 피크 온도 260°C. 최대 120초 동안 120-150°C의 예열 단계를 권장합니다.
• 공정 한계:리플로우 공정 사이클 수는 2회 미만이어야 합니다. 두 번째 패스가 필요한 경우(예: 양면 보드) 첫 번째와 두 번째 솔더링 공정 사이에 보드와 부품이 완전히 실온으로 냉각되어야 합니다.
• 핸드 솔더링:솔더링 아이언을 사용하는 경우, 팁 온도는 300°C를 초과해서는 안 되며, 접촉 시간은 최대 3초로 제한해야 합니다.

이 지침을 따르면 LED 칩, 플라스틱 패키지 및 내부 와이어 본드에 대한 열 손상을 방지할 수 있습니다.

6.2 습기 민감도 및 저장

SMD 디스플레이는 방습 포장으로 배송됩니다. 30°C 이하 및 60% 상대 습도(RH) 이하에서 보관해야 합니다. 밀봉된 백이 개봉되면 구성 요소는 대기 중의 습기를 흡수하기 시작합니다. 부품을 즉시 사용하지 않고 제어된 건조 환경(예: 건조 캐비닛)에 보관하지 않으면 고온 리플로우 공정 중 급속한 증기 팽창으로 인한 "팝콘" 현상 또는 박리를 방지하기 위해 리플로우 솔더링 전에 베이킹해야 합니다. 데이터시트는 특정 베이킹 조건을 제공합니다: 릴에 있는 부품의 경우 60°C에서 ≥48시간, 또는 벌크 부품의 경우 100°C에서 ≥4시간 / 125°C에서 ≥2시간. 베이킹은 한 번만 수행해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

장치는 자동 픽 앤 플레이스 기계에 적합한 릴에 감긴 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다.

• 릴 치수:표준 13인치 및 22인치 릴 크기가 표시됩니다.
• 캐리어 테이프:치수가 제공되며 EIA-481-C 표준을 준수합니다. 테이프 두께는 0.40 ±0.05mm입니다.
• 포장 수량:13인치 릴에는 800개가 포함됩니다. 22인치 릴에는 45.5미터 길이의 테이프가 포함됩니다. 나머지 로트의 최소 포장 수량은 200개입니다.
• 리더 및 트레일러:테이프에는 기계 적재를 용이하게 하는 리더(최소 400mm) 및 트레일러(최소 40mm)가 포함됩니다.

7.2 부품 번호 및 개정

기본 부품 번호는 LTS-4817CKS-P입니다. "-P" 접미사는 특정 변형 또는 포장 유형을 나타낼 수 있습니다. 데이터시트 자체에는 개정 이력(개정 A, 2020년 1월 11일 발효)이 있으며, 설계자는 항상 최신 개정판을 사용하여 최신 사양을 확보해야 합니다.

8. 애플리케이션 노트 및 설계 고려 사항

8.1 일반적인 애플리케이션 회로

LTS-4817CKS-P와 같은 공통 애노드 디스플레이의 경우, 애노드(핀 3 및 8)는 양의 공급 전압(V_CC)에 연결됩니다. 각 캐소드 핀(세그먼트 A-G 및 DP용)은 전류 제한 저항에 연결된 다음 드라이버 IC(예: 디코더/드라이버 또는 마이크로컨트롤러 GPIO 핀)의 출력에 연결됩니다. 드라이버는 세그먼트를 점등하기 위해 접지로 전류를 싱크합니다. 전류 제한 저항(R_LIMIT)의 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R_LIMIT= (V_CC- V_F) / I_F, 여기서 V_F는 LED의 순방향 전압(일반적으로 2.6V 사용)이고 I_F는 원하는 순방향 전류(예: 10mA 또는 20mA)입니다.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 구동:열 폭주 및 파괴를 방지하기 위해 전류 제한 메커니즘(저항 또는 정전류 드라이버) 없이 LED를 전압원에 직접 연결해서는 안 됩니다.
• 멀티플렉싱:다중 디지트 디스플레이의 경우, 적은 드라이버 핀으로 많은 세그먼트를 제어하기 위해 멀티플렉싱 기술이 일반적으로 사용됩니다. 이는 각 디지트의 공통 애노드에 전원을 빠르게 순환시키는 것을 포함합니다. LTS-4817CKS-P의 피크 전류 정격(60mA 펄스)은 원하는 평균 밝기를 달성하기 위해 멀티플렉싱 중 더 높은 순간 전류를 허용합니다.
• 열 관리:장치 자체는 낮은 전력 소산을 가지지만, 특히 더 높은 전류로 구동하거나 높은 주변 온도에서 작동할 경우 PCB 레이아웃은 열 방산을 고려해야 합니다. 패드 주변에 충분한 구리 면적이 도움이 될 수 있습니다.
• ESD 보호:LED는 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 조립 중 표준 ESD 처리 주의 사항을 준수해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTS-4817CKS-P는 노란색 발광을 위한 AlInGaP 기술 사용을 통해 차별화됩니다. GaAsP(갈륨 비소 포스파이드)와 같은 오래된 기술과 비교할 때, AlInGaP는 상당히 높은 광 효율을 제공하여 동일한 구동 전류에서 더 밝은 출력, 더 나은 온도 안정성 및 우수한 색 순도(더 좁은 스펙트럼 폭)를 제공합니다. SMD 패키지와 0.39인치 디지트 크기는 가독성과 보드 공간 절약 사이의 균형을 제공하여 다른 SMD 숫자 디스플레이에 비해 잘 위치합니다. 강도 빈닝 포함은 균일한 외관이 필요한 애플리케이션에 대한 주요 품질 차별화 요소입니다.

10. 자주 묻는 질문(FAQ)

Q1: 피크 파장(λ_p)과 주 파장(λ_d)의 차이점은 무엇입니까?

A1: 피크 파장은 방출 스펙트럼이 최대 강도를 갖는 파장입니다. 주 파장은 LED 출력의 인지된 색상과 일치하는 단색광의 단일 파장입니다. 이와 같은 협대역 LED의 경우, 두 값은 매우 가깝습니다(587nm 대 588nm).

Q2: 이 LED를 25mA로 연속 구동할 수 있습니까?

A2: 예, 하지만 주변 온도(T_a)가 25°C 이하인 경우에만 가능합니다. 더 높은 주변 온도에서는 최대 접합 온도를 초과하고 신뢰성을 저하시키는 것을 방지하기 위해 지정된 0.28mA/°C 감액 계수에 따라 전류를 감액해야 합니다.

Q3: 역방향으로 작동해서는 안 된다면 역방향 전류 테스트가 왜 중요합니까?

A3: I_R테스트는 품질 관리 측정입니다. 높은 역방향 누설 전류는 LED 칩의 PN 접합에 결함이 있음을 나타낼 수 있습니다.

Q4: 제 조립 공정에는 두 번의 리플로우 패스가 필요합니다. 이것이 허용됩니까?

A4: 예, 하지만 최대 두 번으로 엄격히 제한됩니다. 첫 번째와 두 번째 리플로우 사이클 사이에 보드와 구성 요소가 완전히 실온으로 냉각되도록 해야 합니다.

11. 실용적인 애플리케이션 예시

시나리오: 간단한 디지털 타이머 디스플레이 설계.

설계자는 분과 초를 표시하는 2자리 디스플레이를 가진 카운트다운 타이머를 만들고 있습니다. 그들은 두 개의 LTS-4817CKS-P 장치를 사용할 것입니다. 각 디지트의 공통 애노드는 출력으로 구성된 마이크로컨트롤러의 별도 GPIO 핀에 연결됩니다. 14개의 캐소드 핀(각 디지트에 대해 7세그먼트 + DP)은 두 디지트에 걸쳐 함께 연결되고(즉, 모든 'A' 세그먼트 캐소드 연결, 모든 'B' 세그먼트 캐소드 연결 등), 각각은 전류 제한 저항에 연결된 다음 필요한 전류를 싱크할 수 있는 GPIO 핀 또는 외부 드라이버 IC에 연결됩니다. 마이크로컨트롤러는 시분할 멀티플렉싱을 사용합니다: '분' 디지트의 애노드를 켜고, 원하는 분 숫자에 대한 캐소드 패턴을 설정하고, 짧은 시간(예: 5ms) 기다린 다음, 그 애노드를 끄고, '초' 디지트의 애노드를 켜고, 초에 대한 캐소드 패턴을 설정하고, 기다린 후 반복합니다. 이는 인간의 눈이 인식할 수 있는 것보다 빠르게 발생하여 두 디지트가 연속적으로 점등되는 착시를 만듭니다. 각 디지트의 오른쪽 소수점은 분과 초 사이의 깜박이는 콜론 구분자로 사용될 수 있습니다.

12. 기술 원리 소개

LTS-4817CKS-P는 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 에피택셜 성장된 AlInGaP 반도체 재료를 기반으로 합니다. 이 재료의 PN 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 결정 격자 내 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 포스파이드 원자의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 빛의 파장(색상)을 직접 결정합니다. 이 장치의 경우 구성은 노란색 파장 범위(~587-588nm)에서 광자를 생성하도록 조정됩니다. 그런 다음 칩은 광 출력을 형성하고 환경 보호를 제공하는 성형 플라스틱 렌즈로 패키징됩니다.

13. 산업 동향 및 발전

LTS-4817CKS-P와 같은 디스플레이 기술의 동향은 배터리 구동 장치에 중요한 더 높은 효율을 향해 나아가고 있으며, 이는 더 낮은 전력 소비로 더 밝은 디스플레이를 가능하게 합니다. 가독성을 유지하거나 개선하면서 소형화를 지속적으로 추진하고 있습니다. 통합은 또 다른 동향으로, 드라이버 전자 장치가 때때로 디스플레이 모듈 자체에 통합되어 시스템 설계를 단순화합니다. 또한, 재료 및 패키징의 발전은 LED의 열 성능과 장기 신뢰성을 향상시켜 더 까다로운 환경에서 사용할 수 있게 합니다. 풀 컬러, 도트 매트릭스 및 OLED 디스플레이가 고급 애플리케이션에서 확장되고 있지만, 이러한 단일 디지트, 단색 LED 디스플레이는 단순성, 견고성, 낮은 비용 및 다양한 조명 조건에서의 우수한 가독성으로 인해 여전히 매우 관련성이 높습니다.