LTC-4665JD LED 디스플레이 데이터시트 - 0.39인치 자릿수 높이 - AlInGaP 레드 - 저전력 - 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-4665JD는 소형, 3자리, 7세그먼트 영숫자 디스플레이 모듈입니다. 주요 기능은 전자 장비에서 선명하고 밝은 숫자 및 제한된 영숫자 표시를 제공하는 것입니다. 핵심 적용 분야는 계기판, 시험 및 계측 장비, 산업 제어 시스템, 그리고 저전력, 신뢰성 있는 숫자 표시가 필요한 소비자 가전을 포함합니다.

이 장치의 핵심 포지셔닝은 성능과 효율성의 균형에 있습니다. 가독성을 저해하지 않으면서 전력 소비가 중요한 설계 제약 조건인 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 디스플레이는 연속적이고 균일한 세그먼트 덕분에 우수한 문자 외관을 제공하여 일관되고 전문적인 느낌을 보장합니다. 높은 휘도와 명암비는 어두운 환경에서부터 주변광이 강한 환경까지 다양한 주변 조명 조건에서 사용하기에 적합하게 만듭니다.

목표 시장은 산업 및 상업용 전자 제조업체를 모두 포함합니다. 제어판, 카운터, 타이머 또는 상태 표시등을 위한 신뢰할 수 있고 유지보수가 적은 디스플레이 솔루션을 찾는 설계 엔지니어는 이 부품이 적합하다고 판단할 것입니다. LED 기술에서 비롯된 고체 상태의 신뢰성은 수명과 충격 저항 측면에서 진공 형광 또는 백열 디스플레이와 같은 구형 기술보다 선호됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 광도 및 광학적 특성

광학 성능은 디스플레이 기능의 핵심입니다. 이 장치는 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 고효율 레드 LED 칩을 사용합니다. 이 반도체 재료는 적색/주황색/호박색 스펙트럼에서 높은 발광 효율로 알려져 있습니다. 칩은 불투명한 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 제작되어 광 출력을 전방으로 향하게 하고 내부 반사 및 광 누출을 줄여 명암비를 향상시키는 데 도움을 줍니다.

휘도(I_V):세그먼트당 평균 휘도는 순방향 전류(I_F) 1 mA에서 최소 200 µcd, 최대 650 µcd로 명시되어 있습니다. 이 저전류 동작점은 효율성을 강조하는 정의적인 특징입니다. 전형적인 값은 이 범위의 중간 쪽으로, 최소한의 전력을 소비하면서 대부분의 실내 애플리케이션에 충분한 밝기를 제공합니다.

파장 특성:최대 발광 파장(λ_p)은 전형적으로 656 nm로, 가시광선 스펙트럼의 밝은 적색 부분에 위치합니다. 주 파장(λ_d)은 640 nm입니다. 최대 파장과 주 파장 사이의 차이는 스펙트럼 형태에 영향을 받습니다. 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 22 nm로, 인접 색상으로의 확산이 최소화된 비교적 순수한 색상 발광을 나타내며, 이는 채도 높은 적색 외관에 기여합니다.

휘도 매칭 비율(I_V-m):최대 비율 2:1을 갖는 이 파라미터는 디스플레이 전체의 균일성을 보장합니다. 이는 동일한 구동 조건(I_F=10mA)에서 가장 어두운 세그먼트의 밝기가 가장 밝은 세그먼트 밝기의 절반 이상이 되지 않음을 의미합니다. 이는 어떤 세그먼트도 다른 세그먼트보다 눈에 띄게 어둡게 보이지 않는 일관되고 전문적인 시각적 출력을 달성하는 데 중요합니다.

2.2 전기적 특성

전기적 파라미터는 회로에 신뢰성 있게 통합하기 위한 동작 한계와 조건을 정의합니다.

순방향 전압(V_F):세그먼트당 순방향 전압은 구동 전류 20 mA에서 전형적으로 2.1V에서 2.6V 범위입니다. 이는 AlInGaP LED의 표준 범위입니다. 설계자는 구동 회로가 이 전압을 제공할 수 있는지 확인해야 합니다. 권장 저전류 1-10 mA에서 실제 V_F는 다이오드의 I-V 곡선을 따라 약간 낮아집니다.

역방향 전류(I_R):세그먼트당 최대 역방향 전류는 역방향 전압(V_R) 5V에서 10 µA입니다. 이는 누설 사양으로, 설계상 피해야 하지만 우연히 역극성이 인가된 경우 디스플레이가 크게 전도되지 않도록 보장하는 데 중요합니다.

2.3 절대 최대 정격

이 정격은 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 지정합니다. 이 한계에서 장치를 지속적으로 동작시키는 것은 권장되지 않습니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 세그먼트 양단의 순방향 전류와 전압 강하의 최대 조합을 제한합니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:100 mA, 그러나 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1 ms 펄스 폭)에서만 가능합니다. 이는 짧은 기간 동안 고강도 멀티플렉싱을 허용합니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 정격은 주변 온도(T_a)가 25°C 이상으로 증가함에 따라 0.33 mA/°C로 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 허용 가능한 최대 연속 전류는 대략 다음과 같습니다: 25 mA - ((85-25) * 0.33 mA) ≈ 5.2 mA.
• 세그먼트당 역방향 전압:5 V.
• 동작 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 넓은 범위는 산업 및 자동차 환경(비중요 영역)에 적합하게 만듭니다.
• 솔더링 온도:최대 260°C, 최대 3초 동안, 장착 평면 아래 1.6mm에서 측정. 이는 표준 리플로우 솔더링 프로파일 지침입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 장치가"휘도에 따라 분류됨"이라고 표시합니다. 이는 측정된 광 출력을 기반으로 한 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다. 이 발췌문에서 구체적인 빈 코드 세부 사항은 제공되지 않지만, 일반적인 관행은 표준 전류(예: 10 mA 또는 20 mA)에서 각 유닛을 테스트하고 측정된 휘도에 따라 빈으로 그룹화하는 것입니다(예: 빈 A: 450-550 µcd, 빈 B: 550-650 µcd). 이를 통해 제조업체는 애플리케이션에 대해 보장된 최소 밝기 수준의 디스플레이를 구매하여 생산 런 전반에 걸쳐 일관성을 보장할 수 있습니다. 2:1 강도 매칭 비율은 단일 장치 내에서 적용되는 별도의 관련 사양입니다.

4. 성능 곡선 분석

구체적인 그래프는 제공된 텍스트에 자세히 설명되어 있지 않지만, 이러한 장치의 전형적인 곡선은 다음을 포함합니다:

• I-V(전류-전압) 곡선:다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 권장 저전류 동작(1-10 mA)에서는 곡선이 급격히 상승하는 영역에 있어, 전압의 작은 변화가 전류의 큰 변화를 일으킵니다. 따라서 안정적이고 일치하는 밝기를 위해 정전압 구동보다 정전류 구동을 적극 권장합니다.
• 휘도 대 순방향 전류(I_Vvs. I_F):이 곡선은 넓은 전류 범위에서 일반적으로 선형입니다. 효율성(루멘/와트 또는 µcd/mA)은 낮은 전류에서 가장 높을 수 있으며, 열 및 효율 저하 효과로 인해 매우 높은 전류에서 점차 감소할 수 있습니다.
• 순방향 전압 대 온도:LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 접합 온도가 증가함에 따라 감소함을 의미합니다. 이는 구동 회로, 특히 전압원이나 간단한 저항을 사용하는 회로에 대한 중요한 고려 사항입니다.
• 휘도 대 온도:광 출력은 일반적으로 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 감소율은 핵심 신뢰성 파라미터입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

디스플레이는 자릿수 높이가 0.39인치(10.0 mm)입니다. 패키지는 표준 LED 디스플레이 모듈 형식입니다. 물리적 치수는 모든 핵심 치수가 밀리미터로 표시된 상세 도면에 제공됩니다. 이러한 치수의 공차는 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 ±0.25 mm입니다. 이 장치는"회색 전면과 흰색 세그먼트"를 특징으로 하는데, 이는 플라스틱 하우징(회색)과 세그먼트 모양을 형성하는 확산 재료(흰색)의 색상을 가리킵니다. 흰색 세그먼트는 기본 LED 칩에서 나오는 적색광을 산란 및 확산시켜 회색의 비조명 배경에 대해 균일하게 빛나는 세그먼트 외관을 만들어 높은 명암비를 제공합니다.

6. 핀 연결 및 내부 회로

LTC-4665JD는듀플렉스 공통 애노드구성으로, 오른쪽 소수점을 갖춘 디스플레이입니다. 이는 회로 설계자에게 중요한 정보입니다.

• 공통 애노드:이는 각 자릿수에 대한 LED의 애노드(양극 단자)가 내부적으로 함께 연결되어 있음을 의미합니다. 세그먼트를 점등하려면 해당 자릿수의 공통 애노드가 하이(양전압/전류 공급)로 구동되는 동안 해당 캐소드 핀이 로우(접지)로 구동되어야 합니다.
• 듀플렉스 배열:핀아웃은 자릿수 2와 3에 대해 세그먼트 A, C, D, E, F, G의 공유 캐소드 핀을 보여줍니다. 자릿수 1은 일부 독립적인 캐소드 핀(B, C)을 갖습니다. 이 멀티플렉싱 배열은 3자릿수를 제어하는 데 필요한 총 핀 수를 24개(8세그먼트 x 3자릿수)에서 11개로 줄입니다. 이는 시분할 멀티플렉싱을 구동 회로에서 필요로 하며, 각 자릿수가 빠르게 차례로 하나씩 점등되어 시각 잔상에 의존하여 모든 자릿수가 지속적으로 켜져 있는 것처럼 보이게 합니다.
• 핀 기능:제공된 표는 자릿수 3의 공통 애노드(핀 7) 및 자릿수 1 & 2의 공통 애노드(핀 11에서 공유)를 포함하여 11개 핀 각각의 구체적인 기능과 자릿수 전체의 특정 세그먼트에 대한 다양한 캐소드 연결을 나열합니다.

7. 솔더링 및 조립 지침

제공된 핵심 지침은 솔더링 온도 프로파일입니다: 장착 평면(일반적으로 PCB 표면) 아래 1.6mm에서 측정한 최대 피크 온도 260°C, 최대 3초 이하. 이는 표준 무연 리플로우 솔더링 공정(예: SAC305 솔더 사용)과 호환됩니다.

일반 취급 및 저장:명시적으로 언급되지는 않았지만, LED는 정전기 손상에 취약한 반도체 장치이므로 취급 중 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다. 저장은 수분 흡수를 방지하기 위해 지정된 온도 및 습도 범위 내에서 이루어져야 하며, 이는 리플로우 중 "팝콘 현상"을 일으킬 수 있습니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구동 방법은멀티플렉싱 정전류 구동입니다. 마이크로컨트롤러 또는 전용 디스플레이 드라이버 IC가 사용됩니다. 과정은 다음과 같습니다:

1. 자릿수 1의 공통 애노드를 활성화합니다(트랜지스터 또는 드라이버 핀을 통해 전류 공급).
2. 자릿수 1에서 켜져야 하는 세그먼트에 대한 캐소드 라인을 로우 상태(싱크 전류)로 설정합니다.
3. 이 상태를 짧은 시간 동안(예: 1-5 ms) 유지합니다.
4. 자릿수 1의 애노드와 세그먼트 캐소드를 끕니다.
5. 자릿수 2, 그 다음 자릿수 3에 대해 1-4단계를 반복하고 지속적으로 순환합니다.

세그먼트당 평균 전류는 피크 전류에 듀티 사이클(자릿수가 활성화된 시간)을 곱한 값입니다. 예를 들어, 1/3 듀티 사이클(3자릿수 멀티플렉싱에 전형적)로 평균 I_F를 5 mA로 달성하려면 활성 시간 동안 피크 전류가 15 mA여야 합니다. 이는 최대 연속 전류 정격에 대해 확인해야 하며, 온도에 따라 감소된 값을 사용해야 합니다.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는, 바람직하게는 정전류 드라이버/싱크를 사용하여 세그먼트 전류를 제어하십시오. 이는 순방향 전압의 변동을 보상하고 일관된 밝기를 보장합니다.
• 멀티플렉싱 주파수:새로 고침 빈도는 가시적인 깜빡임을 피할 수 있을 만큼 충분히 높아야 하며, 일반적으로 전체 디스플레이에 대해 60 Hz 이상(따라서 각 자릿수는 >180 Hz로 새로 고침)이어야 합니다.
• 시야각:넓은 시야각은 유리하지만 최종 외장을 고려하십시오. 깊은 베젤이나 색조 창은 인지된 밝기와 각도에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 전원 시퀀싱:시스템 전원 켜기 또는 끄기 중에 어떤 핀도 절대 최대 정격을 벗어나는 전압에 노출되지 않도록 하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

LTC-4665JD의 주요 차별화 요소는 다음과 같습니다:

• 재료 기술(AlInGaP):구형 GaAsP 또는 GaP LED와 비교하여, AlInGaP는 상당히 높은 발광 효율을 제공하여 동일한 전류에서 더 밝은 출력 또는 훨씬 낮은 전류에서 동등한 밝기를 제공합니다.
• 저전류 동작:우수한 저전류 성능(세그먼트당 1 mA까지)에 대한 특성화 및 테스트는 배터리 구동 또는 에너지 민감 애플리케이션에 대한 핵심 이점입니다. 모든 7세그먼트 디스플레이가 이러한 낮은 전류에서 좋은 강도 매칭과 외관을 유지하는 것은 아닙니다.
• 고명암비 패키지:회색 전면/흰색 세그먼트 설계는 명암비에 최적화되어 있으며, 특히 높은 주변광 아래에서 모든 적색 또는 모든 녹색 패키지보다 우수할 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

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

A: 아니요, 세그먼트 구동에는 직접적으로는 불가능합니다. 순방향 전압은 약 2.4V이며, 전류를 제한하기 위해 직렬 저항이 필수입니다. 공통 애노드 구동의 경우, PNP 트랜지스터나 하이사이드 드라이버를 사용하여 MCU에 의해 제어되는 애노드에 전류를 공급하게 됩니다. 캐소드는 MCU가 필요한 피크 전류를 싱크할 수 있다면 전류 제한 저항을 통해 MCU 핀에 연결할 수 있습니다.

Q: "듀플렉스" 핀 구성의 목적은 무엇인가요?

A: 디스플레이 패키지의 핀 수를 최소화하여 물리적으로 더 작고 제조 비용을 낮추기 위함입니다. 멀티플렉싱 드라이버 회로가 필요하며, 이는 다중 자릿수 디스플레이의 표준 관행입니다.

Q: 세 자릿수 전체에 걸쳐 균일한 밝기를 어떻게 달성하나요?

A: 각 자릿수에 대한 멀티플렉싱 듀티 사이클이 동일한지 확인하십시오. 자릿수 2와 3의 공유 캐소드 연결은 전기적 특성이 밀접하게 일치함을 의미합니다. 일부 독립 핀을 가진 자릿수 1은 약간의 변동이 있을 수 있지만, 강도 매칭 비율 사양은 올바르게 구동된다면 허용 가능한 범위 내에 있을 것임을 보장합니다.

Q: 방열판이 필요한가요?

A: 상승된 주변 온도에서 최대 정격 전류(세그먼트당 25 mA)로 연속 동작하는 경우, PCB의 신중한 열 설계(열 완화 패드, 가능하면 그라운드 플레인 사용)가 필요합니다. 전형적인 저전류 동작(평균 1-10 mA)의 경우 특별한 방열 장치가 필요하지 않습니다.

11. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:마이크로컨트롤러가 있는 휴대용, 배터리 구동 3자릿수 전압계 설계.

구현:마이크로컨트롤러는 ADC를 실행하여 전압을 측정하고, 값을 세 자릿수로 변환하며, LTC-4665JD를 구동합니다. 전용 포트 확장기 또는 GPIO 핀이 11개의 디스플레이 라인을 제어합니다. 설계는 캐소드 라인에 대해 정전류 싱크 드라이버(예: ULN2003과 같은 트랜지스터 어레이)를 사용하여 V_F 변동에 관계없이 안정적인 전류를 보장합니다. 공통 애노드는 PNP 트랜지스터에 의해 구동됩니다. 멀티플렉싱 루틴은 자릿수당 200 Hz(총 새로 고침 600 Hz)의 타이머 인터럽트에서 실행됩니다. 전력을 절약하기 위해 세그먼트 전류는 전류 제한 회로를 통해 평균 2 mA로 설정됩니다. 1/3 듀티 사이클로 피크 전류는 6 mA로 정격 내에 잘 들어갑니다. 회색 전면은 장치의 어두운 외장에 대해 우수한 명암비를 제공하며, AlInGaP 레드는 쉽게 보입니다. 저전류 소모는 더 높은 전류 정격의 디스플레이를 사용하는 것에 비해 배터리 수명을 크게 연장합니다.

12. 기술 원리 소개

핵심 기술은 AlInGaP 발광 다이오드입니다. 이 반도체 재료의 P-N 접합에 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 활성 영역에서 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 알루미늄, 인듐, 갈륨, 포스파이드의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출되는 빛의 파장(색상)과 직접적으로 관련이 있습니다. 불투명한 GaAs 기판의 사용은 옆이나 뒤로 방출될 수 있는 잡광자를 흡수하여 전체 전방 광 추출 효율과 명암비를 향상시키는 데 도움을 줍니다. 개별 LED 칩은 와이어 본딩되어 플라스틱 패키지 내에 캡슐화되며, 이 패키지가 7세그먼트를 형성합니다. 각 칩 위의 흰색 확산 재료는 점 광원을 세그먼트 영역 전체에 고르게 퍼뜨립니다.

13. 기술 동향

이 특정 장치는 잘 정립된 기술을 사용하지만, 디스플레이 기술의 광범위한 동향은 다음을 포함합니다:

• 효율성 증가:반도체 재료(개선된 AlInGaP 또는 다른 색상을 위한 신흥 재료 등)에 대한 지속적인 연구는 루멘/와트 지표를 더 높게 밀어붙여 더 밝은 디스플레이 또는 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.
• 통합:직렬 인터페이스(I2C, SPI)를 통해 통신하는 통합 드라이버 IC("스마트 디스플레이")를 갖춘 디스플레이로의 추세가 있으며, 이는 호스트 컨트롤러 설계를 단순화하고 배선을 줄입니다.
• 소형화 및 해상도:7세그먼트 유형의 경우, 더 밀집된 정보 패널 또는 더 작은 장치에 통합하기 위해 자릿수 높이를 더 작게 유지하면서 가독성을 유지하는 방향으로의 추세입니다.
• 색상 옵션:이것은 적색 디스플레이이지만, 더 역동적인 정보 표시를 위해 풀컬러 프로그래밍 가능 LED 도트 매트릭스 및 세그먼트 디스플레이가 더 일반화되고 있지만, 종종 LTC-4665JD와 같은 단색 장치보다 높은 비용과 복잡성을 수반합니다.

LTC-4665JD는 신뢰할 수 있는 저전력 숫자 적색 디스플레이가 주요 요구 사항인 애플리케이션을 위한 성숙하고 최적화된 솔루션을 나타냅니다.