LTC-4724JF LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 자릿수 높이 - 황오렌지 색상 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 소비 전력

1. 제품 개요

LTC-4724JF는 소형 고성능 3자리 7세그먼트 LED 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 다양한 전자 장치 및 계측기에서 선명하고 밝은 숫자 표시를 제공하는 것입니다. 이 장치는 고급 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) 반도체 기술을 사용하여 제작되었으며, 이는 황오렌지 스펙트럼에서 높은 효율의 발광을 생성하는 것으로 알려져 있습니다. 이 특정 소재 선택은 우수한 발광 강도와 색 순도를 가져옵니다. 디스플레이는 흰색 세그먼트 표시가 있는 회색 전면을 특징으로 하여, 다양한 조명 조건에서 가독성을 향상시키는 고대비 외관을 만듭니다. 멀티플렉스 공통 캐소드 타입으로 설계되어, 필요한 구동 핀 수를 최소화하는 다중 자릿수 디스플레이의 표준 구성입니다.

1.1 주요 특징 및 장점

LTC-4724JF는 설계자와 엔지니어에게 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다:

• 높은 가독성을 갖춘 컴팩트한 크기:0.4인치(10.0mm) 자릿수 높이는 공간 절약 설계와 선명한 가시성 사이의 좋은 균형을 제공하여, 전면 패널 공간이 제한된 패널 미터, 테스트 장비 및 소비자 가전에 적합합니다.
• 우수한 광학 성능:AlInGaP 칩의 사용은 높은 밝기와 우수한 대비를 제공합니다. 연속적이고 균일한 세그먼트는 간격이나 어두운 부분 없이 일관되고 전문적인 문자 외관을 보장합니다.
• 에너지 효율성:낮은 전력 요구 사항을 가지며, 이는 배터리 구동 또는 에너지 의식적인 애플리케이션에 유리합니다. 전형적인 순방향 전압은 상대적으로 낮아 디스플레이 서브시스템의 전체 전력 소비를 줄입니다.
• 넓은 시야각:디스플레이는 넓은 각도에 걸쳐 좋은 가시성을 유지하여, 패널 장착 장비에 중요한 다양한 위치에서 판독값을 볼 수 있도록 합니다.
• 높은 신뢰성:고체 상태 장치로서, 기계식 디스플레이에 비해 긴 작동 수명과 진동 및 충격에 대한 견고성을 제공합니다.
• 품질 보증:장치는 발광 강도에 따라 분류(빈닝)됩니다. 이는 측정된 광 출력을 기반으로 유닛이 분류됨을 의미하며, 설계자가 애플리케이션에 대해 일관된 밝기 수준을 선택할 수 있게 하여 다중 디스플레이 설정에서 불균일한 조명을 방지합니다.
• 환경 규정 준수:패키지는 무연으로, RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하여 엄격한 환경 규정이 있는 시장에서 판매되는 제품에 사용하기에 적합합니다.

2. 기술 사양 및 심층 해석

이 섹션은 LTC-4724JF의 성능 한계와 작동 조건을 정의하는 전기적 및 광학적 매개변수에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 작동은 보장되지 않습니다.

• 세그먼트당 소비 전력:70 mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다. 이를 초과하면 과열 및 반도체 접합의 가속화된 열화로 이어질 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA (펄스 조건에서: 1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭). 이 정격은 더 높은 피크 밝기를 달성하기 위해 멀티플렉싱 방식에서 자주 사용되는 단기 펄스를 위한 것입니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이는 연속 작동을 위해 권장되는 최대 DC 전류입니다. 데이터시트는 25°C 이상에서 0.33 mA/°C의 디레이팅 계수를 지정합니다. 예를 들어, 주변 온도(Ta)가 65°C일 때 허용 가능한 최대 연속 전류는 다음과 같습니다: 25 mA - [ (65°C - 25°C) * 0.33 mA/°C ] = 25 mA - 13.2 mA =11.8 mA. 이 디레이팅은 열 관리 및 장기 신뢰성에 중요합니다.
• 작동 및 보관 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 장치는 산업용 온도 범위로 평가되어 일반적인 사무실 조건 외부의 환경에 적합합니다.
• 납땜 조건:3초 동안 260°C, 착석 평면 아래 1/16인치(약 1.6mm)에서 측정. 이는 PCB 조립을 위한 리플로우 납땜 프로파일을 안내합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성 (25°C 기준, 전형적)

이는 지정된 테스트 조건에서의 전형적인 성능 매개변수로, 장치의 예상 동작을 나타냅니다.

• 평균 발광 강도 (I_V):I_F=1mA에서 200 ~ 650 µcd(마이크로칸델라). 이 넓은 범위는 빈닝 과정을 나타냅니다. 최소값은 200 µcd이지만, 전형적인 유닛은 더 밝을 것입니다. 1mA의 테스트 전류는 밝기를 비교하기 위한 표준 저전류 조건입니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):611 nm. 이는 LED의 스펙트럼 출력이 최대 강도에 도달하는 파장입니다. 이는 인지되는 "황오렌지" 색상을 정의합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):17 nm. 이는 방출된 빛의 파장 분포를 측정합니다. 17 nm의 값은 상대적으로 좁고 순수한 색상 방출을 나타내며, 이는 AlInGaP 기술의 특징입니다.
• 주 파장 (λ_d):605 nm. 이는 인간의 눈에 인지되는 빛의 색상을 가장 잘 나타내는 단일 파장으로, 피크 파장과 약간 다릅니다.
• 세그먼트당 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 2.05V ~ 2.6V. 이는 드라이버 설계를 위한 중요한 매개변수입니다. 드라이버 회로는 원하는 20mA 전류가 모든 세그먼트, 심지어 V_F distribution.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 100 µA. 이는 LED가 역바이어스될 때의 최대 누설 전류를 지정합니다. 작지만 다이오드의 차단 특성을 확인시켜 줍니다.
• 발광 강도 매칭 비율 (I_V-m):I_F=10mA에서 최대 2:1. 이는 단일 자릿수 내에서 가장 밝은 세그먼트와 가장 어두운 세그먼트 사이 또는 다른 자릿수에서 동일한 세그먼트 사이의 최대 허용 비율입니다. 2:1의 비율은 시각적 균일성을 보장합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LTC-4724JF는 주로발광 강도를 위해 빈닝 시스템을 사용합니다. I_V범위(200-650 µcd)가 나타내듯이, 유닛은 표준 테스트 전류(1mA)에서의 광 출력을 기반으로 테스트되어 다른 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 고객은 다음을 할 수 있습니다:

• 일관성 보장:여러 디스플레이를 사용하는 애플리케이션(예: 다중 자릿수 계측기)의 경우, 동일한 강도 빈에서 부품을 주문하면 모든 자릿수가 일치하는 밝기를 가져 불균일하고 얼룩덜룩한 외관을 방지할 수 있습니다.
• 애플리케이션 요구에 따른 선택:매우 높은 밝기가 필요한 설계는 더 높은 강도 빈의 유닛을 지정할 수 있으며, 전력에 민감한 설계는 더 낮은 빈을 사용할 수 있습니다.

데이터시트는 이 특정 부품 번호에 대해 파장(색상) 또는 순방향 전압에 대한 별도의 빈을 명시적으로 언급하지 않으며, 이는 AlInGaP 공정이 이러한 매개변수에 대해 충분히 엄격한 제어를 제공하거나 기본 강도 빈닝에 포함되어 있음을 의미합니다.

4. 성능 곡선 분석

특정 그래프는 제공된 텍스트에 상세히 설명되지 않았지만, 이러한 장치에 대한 전형적인 곡선은 다음을 포함할 것입니다:

• 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선):지수 관계를 보여줍니다. 곡선은 전형적인 V_F(2.05-2.6V) 주변에서 "무릎"을 가질 것입니다. 권장대로 정전류로 구동하면 사소한 V_F variations.
• 발광 강도 대 순방향 전류 (I_Vvs. I_F):일반적으로 낮은 전류에서 거의 선형 관계를 보여주며, 매우 높은 전류에서 포화될 수 있습니다. 이 그래프는 목표 밝기를 달성하는 데 필요한 구동 전류를 결정하는 데 도움이 됩니다.
• 발광 강도 대 주변 온도:온도가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이는 고온 환경에서 작동하는 시스템을 설계할 때 중요하며, 보상하기 위해 구동 전류를 증가시켜야 할 수 있습니다(정격 내에서).
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 611 nm를 중심으로 하고 피크 강도의 절반에서 17 nm의 폭(FWHM)을 가집니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

LTC-4724JF는 표준 스루홀 DIP(듀얼 인라인 패키지) 형식으로 제공됩니다. 도면(3페이지 참조)은 전체 길이, 너비, 높이, 자릿수 간격, 리드 간격(피치) 및 리드 직경을 포함한 모든 중요한 치수를 제공합니다. 주석은 달리 명시되지 않는 한 모든 치수가 밀리미터 단위이며 표준 공차는 ±0.25 mm임을 지정합니다. 이 정보는 PCB 풋프린트 설계, 패널 절단 크기 조정 및 최종 제품 내 적절한 기계적 맞춤을 보장하는 데 필수적입니다.

5.2 핀 연결 및 내부 회로

장치는 14핀 구성(일부 핀은 "NO PIN"으로 표시됨)을 가집니다. 내부 회로도(4페이지)는 멀티플렉스 공통 캐소드 아키텍처를 보여줍니다:

• 공통 캐소드:핀 1, 5 및 7은 각각 자릿수 1, 자릿수 2 및 자릿수 3의 캐소드입니다. 핀 14는 세 개의 오른쪽 소수점(L1, L2, L3)에 대한 공통 캐소드입니다.
• 세그먼트 애노드:일곱 개의 주요 세그먼트(A, B, C, D, E, F, G) 및 소수점의 애노드는 개별 핀(예: 핀 12 = 세그먼트 A, 핀 2 = 세그먼트 E)으로 연결됩니다.

특정 자릿수에서 특정 세그먼트를 점등하려면 해당 세그먼트 애노드 핀을 하이(전류 제한 저항과 함께)로 구동하고 해당 자릿수의 캐소드 핀을 로우(접지)로 당겨야 합니다. 이 멀티플렉싱 기술을 사용하면 각 세그먼트가 독립적으로 배선된 경우 24개 이상의 핀 대신 단 14개의 핀으로 3자릿수와 그 세그먼트를 제어할 수 있습니다.

6. 납땜, 조립 및 보관 지침

6.1 납땜 및 조립

• 리플로우 납땜:지정된 조건을 따르십시오: 3초 동안 260°C. 이는 표준 무연 리플로우 프로파일에 통합되어야 합니다.
• 기계적 응력:조립 중 디스플레이 본체에 비정상적인 힘을 가하지 마십시오. 에폭시 패키지 균열 또는 내부 와이어 본드 손상을 방지하기 위해 적절한 도구를 사용하십시오.
• 응결:습한 환경에서 급격한 온도 변화를 피하여 디스플레이에 응결이 형성되는 것을 방지하십시오. 이는 전기적 단락 또는 부식을 일으킬 수 있습니다.
• 필름 적용:장식 필름 또는 필터를 사용하는 경우, 감압 접착제가 사용됨을 참고하십시오. 외부 힘이 필름을 이동시킬 수 있으므로 필름 측면이 전면 패널에 직접 눌리지 않도록 하십시오.

6.2 보관 조건

적절한 보관은 주석 도금 리드의 산화를 방지하여 불량한 납땜성을 유발하지 않도록 하는 데 중요합니다.

• 스루홀 디스플레이(LTC-4724JF)의 경우:원래 포장 상태로 5°C ~ 30°C 및 60% RH 이하에서 보관하십시오. 습기 차단 백이 6개월 이상 열린 경우, 사용 전 60°C에서 48시간 동안 베이킹하고 일주일 이내에 조립하십시오.
• 일반 원칙:재고를 신속히 소비하십시오. 대량의 장기 보관은 권장되지 않습니다. 핀이 산화된 것처럼 보이면 조립 전 재도금이 필요할 수 있습니다.

7. 적용 제안 및 설계 고려사항

7.1 전형적인 적용 시나리오

LTC-4724JF는 선명하고 신뢰할 수 있는 숫자 디스플레이가 필요한 애플리케이션에 이상적입니다. 예를 들어:

• 디지털 패널 미터(전압, 전류, 온도)
• 테스트 및 측정 장비
• 산업 제어 시스템 판독값
• 소비자 가전(전자레인지, 저울, 오디오 장비)
• 의료 기기(이 구성 요소만의 책임이 아닌 예외적인 신뢰성이 필요한 경우 - 주의사항 참조)

7.2 중요한 설계 고려사항

• 드라이버 회로 설계:
  • 정전류 구동:정전압 구동보다 강력히 권장됩니다. V_F변화에 관계없이 일관된 세그먼트 밝기를 보장하고 열 폭주에 대한 내재적 보호를 제공합니다.
  • 전류 제한 저항:간단한 저항 기반 구동을 사용하는 경우, 공급 전압(V_CC), 예상 최대 V_F(2.6V) 및 원하는 I_F를 기반으로 저항 값을 계산하십시오. 예: V_CC=5V 및 I_F=10mA의 경우, R = (5V - 2.6V) / 0.01A = 240Ω. 다음 표준 값(예: 240Ω 또는 220Ω)을 사용하십시오.
  • 전압 헤드룸:드라이버(마이크로컨트롤러 핀 또는 전용 IC)는 회로에서 가장 높은 V_F를 극복할 수 있는 충분한 전압을 공급할 수 있어야 합니다. 드라이버 포화 전압을 고려한 후 3.3V 시스템은 2.6V V_F를 가진 세그먼트에 어려움을 겪을 수 있습니다.
  • 역방향 전압 보호:회로는 전원 켜기/끄기 순서 동안 LED 양단에 역바이어스가 걸리는 것을 방지해야 합니다. 이는 신중한 전원 시퀀싱 또는 디스플레이와 병렬로 보호 다이오드를 추가하여 달성할 수 있습니다(정상 작동 중 역바이어스).
• 열 관리:전류 디레이팅 곡선을 준수하십시오. 높은 주변 온도 환경에서는 구동 전류를 줄이거나 환기를 개선하여 LED 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하십시오.
• 멀티플렉싱 드라이버:전용 디스플레이 드라이버 IC 또는 멀티플렉싱 지원 마이크로컨트롤러를 사용하십시오. 가시적인 깜빡임을 피하기 위해 스캔 주파수가 충분히 높은지(일반적으로 >60Hz) 확인하십시오. 평균 밝기를 유지하기 위해 피크 펄스 전류는 DC 정격보다 높을 수 있습니다(90mA 정격에 따라).

8. 기술 비교 및 차별화

표준 GaP(갈륨 포스파이드) 또는 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 적색/황색 LED와 같은 오래된 기술과 비교하여, LTC-4724JF의 AlInGaP 기술은 다음을 제공합니다:

• 더 높은 효율성 및 밝기:밀리암페어당 더 많은 광 출력.
• 더 나은 색상 채도:더 순수하고 명확한 황오렌지 색상을 위한 더 좁은 스펙트럼 폭(17 nm).
• 우수한 온도 안정성:AlInGaP는 일반적으로 오래된 기술보다 온도 범위에 걸쳐 밝기와 색상을 더 잘 유지합니다.

필터가 있는 백색 LED와 비교하여, 특정 단색 출력이 원할 때 더 간단하고 효율적인 솔루션을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

• Q: 이 디스플레이를 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있습니까?A: 가능하지만 주의가 필요합니다. 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 핀의 출력 하이 전압(5V보다 낮을 수 있음)과 LED의 V_F를 기반으로 값을 계산하십시오. 마이크로컨트롤러 핀이 필요한 전류(예: 세그먼트당 10-20mA)를 싱크/소스할 수 있는지 확인하십시오. 이는 핀의 최대 정격을 초과할 수 있어 트랜지스터 또는 드라이버 IC가 필요할 수 있습니다.
• Q: 왜 정전류 구동이 권장됩니까?A: LED 밝기는 주로 전압이 아닌 전류에 의해 제어됩니다. V_F는 유닛마다 그리고 온도에 따라 달라질 수 있습니다. 정전류 소스는 설정된 전류를 유지하기 위해 전압을 자동으로 조정하여 안정적이고 예측 가능한 밝기를 보장하고 LED를 과전류 상태로부터 보호합니다.
• Q: "발광 강도 분류"가 내 설계에 무엇을 의미합니까?A: 하나의 제품에서 여러 디스플레이를 사용하는 경우 동일한 강도 빈 코드에서 유닛을 지정하고 구매해야 함을 의미합니다. 이는 자릿수 또는 디스플레이 사이에 눈에 띄는 밝기 차이를 방지합니다. 특정 빈 가용성에 대해서는 공급업체에 문의하십시오.
• Q: 보관 지침에 베이킹이 언급되어 있습니다. 이것이 항상 필요합니까?A: 베이킹은 장기 보관 동안 공기 중에서 수분을 흡수한 구성 요소에 대한 수분 제거 공정("베이크아웃")입니다. 이는 고온 납땜 공정 중 "팝콘 현상"(패키지 균열)을 방지합니다. 밀봉 백이 열린 후 부품이 즉시 사용되는 경우 일반적으로 베이킹이 필요하지 않습니다. 섹션 6.2의 지침을 따르십시오.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 3자리 DC 전압계 디스플레이 설계.

1. 마이크로컨트롤러 및 드라이버:충분한 I/O 핀이 있는 마이크로컨트롤러를 선택하거나 전용 멀티플렉싱 LED 드라이버(예: MAX7219, TM1637)를 사용하여 세그먼트 애노드와 자릿수 캐소드를 제어하십시오.
2. 전류 설정:작동 전류를 결정하십시오. 실내에서 좋은 밝기를 위해 세그먼트당 10-15mA가 종종 충분합니다. 디레이팅 공식을 사용하여 예상 최대 주변 온도(예: 50°C)에서 이것이 안전한지 확인하십시오.
3. 저항 계산:드라이버가 저항 전류 제한을 사용하는 경우 섹션 7.2에 표시된 대로 계산하십시오. 정전류 드라이버를 사용하는 경우 전류를 원하는 값으로 설정하십시오.
4. PCB 레이아웃:전류 제한 저항을 드라이버 IC 또는 마이크로컨트롤러 가까이에 배치하십시오. 반드시 디스플레이 핀 바로 옆에 있을 필요는 없습니다. 공통 캐소드 핀으로 가는 트레이스가 한 자릿수 내의 모든 세그먼트 전류의 합(예: 모든 7개 세그먼트 + DP가 10mA씩 켜져 있는 경우 캐소드 트레이스는 80mA를 처리할 수 있어야 함)을 처리할 수 있는지 확인하십시오.
5. 소프트웨어:자릿수 1, 2 및 3을 빠르게 순환하는 멀티플렉싱 루틴을 구현하십시오. 각 자릿수의 듀티 사이클은 1/3이므로 정적 디스플레이와 동일한 평균 밝기를 달성하기 위해 활성 시간 동안 피크 전류는 최대 3배 높을 수 있습니다(그러나 90mA 피크 정격을 초과해서는 안 됨).
6. 테스트:밝기 균일성을 확인하십시오. 자릿수가 불균일하게 보이면 디스플레이 핀에서 일관된 V_CC를 확인하고, 저항 값을 확인하며, 디스플레이의 모든 세그먼트가 동일한 강도 빈에서 나온 것인지 확인하십시오.

11. 동작 원리

LTC-4724JF는 반도체 PN 접합에서의 전계 발광 원리를 기반으로 합니다. 다이오드의 턴온 전압(AlInGaP의 경우 약 2V)을 초과하는 순방향 바이어스 전압이 가해지면, N형 물질의 전자와 P형 물질의 정공이 활성 영역(AlInGaP 층의 양자 우물 구조)에서 재결합합니다. 이 재결합 사건은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 결정 격자 내 알루미늄, 인듐, 갈륨 및 포스파이드 원자의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출된 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 약 611 nm의 황오렌지입니다. 불투명한 GaAs 기판은 빛을 위쪽으로 반사하는 데 도움이 되어 칩의 상단 표면에서 전체적인 광 추출 효율을 향상시킵니다.

12. 기술 동향

7세그먼트 디스플레이는 숫자 판독을 위한 주요 요소로 남아 있지만, 기본 LED 기술은 계속 발전하고 있습니다. AlInGaP는 적색, 주황색 및 황색을 위한 성숙한 고성능 기술을 나타냅니다. 디스플레이 기술의 현재 동향은 다음을 포함합니다:

• 통합:주 컨트롤러에 대한 인터페이스를 단순화하는 통합 드라이버 IC("지능형 디스플레이")가 있는 디스플레이로 이동하여 많은 병렬 핀 대신 직렬 데이터(I2C, SPI)만 필요로 합니다.
• 소형화 및 밀도:고급 패키징을 사용한 더 작은 픽셀 피치 및 더 높은 밀도의 다중 자릿수 또는 도트 매트릭스 모듈 개발.
• 소재 발전:더 넓은 색 영역과 더 높은 효율성을 위한 GaN 기반 화합물과 같은 소재에 대한 지속적인 연구, 비록 이것들은 청색/녹색/백색 LED에서 더 일반적입니다.
• 유연하고 새로운 폼 팩터:평평하지 않은 표면을 위한 유연한 기판에 디스플레이 탐구.

간단하고 신뢰할 수 있으며 밝은 숫자 표시가 필요한 애플리케이션의 경우, LTC-4724JF와 같은 스루홀 AlInGaP 7세그먼트 디스플레이는 계속해서 견고하고 비용 효율적인 솔루션입니다.