LTC-561JD LED 디스플레이 데이터시트 - 0.56인치 자릿수 높이 - AlInGaP 레드 - 2.6V 순방향 전압 - 저전력 소비 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTC-561JD는 고성능 3자리 7세그먼트 LED 디스플레이 모듈입니다. 이 제품의 주요 설계 목표는 전력 효율성이 중요한 애플리케이션에서 선명한 숫자 표시를 가능하게 하는 것입니다. 이 장치는 높은 발광 효율과 특히 적색 스펙트럼에서 우수한 색 순도로 유명한 첨단 AlInGaP(알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드) LED 칩 기술을 활용합니다. 불투명한 GaAs 기판 위에 성장된 이 특정 물질 시스템은 디스플레이의 높은 밝기와 명암비에 기여합니다.

이 디스플레이는 다양한 조명 조건에서 대비와 가독성을 극대화하기 위해 선택된 회색 전면과 흰색 세그먼트 표시를 특징으로 합니다. 이 제품의 핵심 혁신은 저전류 동작에 대한 최적화입니다. 세그먼트는 세심하게 테스트 및 빈 분류되어 세그먼트당 1mA와 같은 매우 낮은 전류로 구동될 때도 우수한 균일성과 성능을 보장합니다. 이는 배터리 구동 장치, 휴대용 계측기 및 전력 소모 최소화가 필수적인 모든 시스템에 특히 적합합니다. 패키지는 무연으로, RoHS 환경 지침을 준수합니다.

1.1 주요 특징 및 장점

• 자릿수 높이:0.56인치(14.2mm), 선명하고 쉽게 읽을 수 있는 숫자 표시 제공.
• 우수한 세그먼트 균일성:엄격한 테스트 및 빈 분류를 통해 모든 세그먼트와 자릿수에서 일관된 밝기와 색상을 보장합니다.
• 저전력 요구 사항:매우 낮은 구동 전류에서도 효율적으로 작동하도록 특별히 설계되어 배터리 수명을 연장합니다.
• 높은 밝기와 명암비:AlInGaP 기술과 회색 전면/흰색 세그먼트 설계가 우수한 광학 성능을 제공합니다.
• 넓은 시야각:광범위한 각도에서 선명한 가시성을 제공합니다.
• 고체 상태 신뢰성:LED는 다른 디스플레이 기술에 비해 긴 작동 수명과 높은 충격 및 진동 저항성을 제공합니다.
• 발광 강도 빈 분류:제품은 측정된 광 출력을 기준으로 분류되어 다중 디스플레이 애플리케이션에서 정밀한 매칭이 가능합니다.
• 무연 패키지:RoHS 규정을 준수하여 제조되었습니다.

1.2 장치 식별 및 구성

부품 번호 LTC-561JD는 AlInGaP 고효율 레드 LED를 사용한 멀티플렉싱 공통 애노드 디스플레이의 특정 구성을 나타냅니다. 각 자릿수에 오른쪽 소수점(DP)이 포함되어 있습니다. 이 공통 애노드 구성은 각 자릿수의 애노드(공통)를 순차적으로 전환하면서 적절한 세그먼트 캐소드를 활성화하는 멀티플렉싱 구동에 일반적입니다.

2. 기술 파라미터: 심층 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이하에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 세그먼트당 전력 소산:최대 70mW. 이를 초과하면 과열 및 LED 칩의 가속화된 열화를 초래할 수 있습니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90mA, 단 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 가능합니다. 이 정격은 단기 서지를 위한 것이며 연속 동작을 위한 것이 아닙니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25mA. 이 전류는 주변 온도(Ta)가 25°C 이상 증가함에 따라 0.33mA/°C로 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 허용 가능한 최대 연속 전류는 대략 다음과 같습니다: 25mA - ((85°C - 25°C) * 0.33mA/°C) = 5.2mA. 이 감소는 열 관리에 매우 중요합니다.
• 동작 및 저장 온도 범위:-35°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 정격이 지정되었습니다.
• 솔더링 조건:웨이브 또는 리플로우 솔더링은 디스플레이 본체를 솔더 웨이브 또는 리플로우 프로파일 위로 최소 1/16인치(약 1.6mm) 위치시켜 260°C에서 최대 3초 동안 수행해야 합니다. 이 과정에서 LED 패키지 자체의 온도는 최대 정격을 초과해서는 안 됩니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 표준화된 테스트 조건에서 Ta=25°C에서 측정된 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 평균 발광 강도(I_V):순방향 전류(I_F) 1mA에서 320~700ucd(마이크로칸델라). 이 넓은 범위는 장치가 빈 분류되었음을 나타냅니다. 특정 유닛은 이 범위의 하위 집합에 속하게 됩니다. 1mA에서의 테스트는 저전류 능력을 강조합니다.
• 피크 방출 파장(λ_p):656nm(일반적). 이는 광 출력이 가장 큰 파장으로, 진한 빨간색 AlInGaP LED의 특징입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):22nm(일반적). 이는 방출 스펙트럼의 확산을 측정하며, 값이 작을수록 더 단색(순수한 색)의 빛을 나타냅니다.
• 주 파장(λ_d):640nm(일반적). 이는 인간의 눈이 인지하는 단일 파장으로 색상을 정의합니다. 피크 파장보다 약간 짧습니다.
• 칩당 순방향 전압(V_F):I_F=20mA에서 2.1V~2.6V. 설계자는 구동 회로가 원하는 전류를 달성하기 위해 이 전체 범위에 걸쳐 충분한 전압을 제공할 수 있어야 합니다. ±0.1V의 허용 오차가 지정되어 있습니다.
• 세그먼트당 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 100µA.중요:이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용됩니다. 이 장치는 역방향 바이어스 하에서의 연속 동작을 위해 설계되지 않았으며, 이는 손상을 초래할 수 있습니다.
• 발광 강도 매칭 비율:I_F=10mA에서 유사한 광 출력 빈 내에서 최대 2:1. 이는 동일한 유닛 또는 매칭된 배치 내에서 가장 어두운 세그먼트가 가장 밝은 세그먼트의 절반 이상의 밝기를 가져야 함을 의미하여 시각적 균일성을 보장합니다.
• 크로스 토크:≤2.5%. 이는 인접한 세그먼트가 구동될 때 내부 광학적 또는 전기적 누설로 인해 발생하는 원치 않는 세그먼트 발광을 의미합니다.

3. 빈 분류 시스템 설명

LTC-561JD는 주로발광 강도를 위해 빈 분류 시스템을 사용합니다. 특성에서 언급된 바와 같이, 평균 발광 강도는 320~700ucd 범위입니다. 유닛은 테스트되어 특정 강도 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 일관된 밝기 수준의 디스플레이를 선택할 수 있으며, 특히 단일 제품에서 여러 디스플레이를 나란히 사용할 때 눈에 띄는 밝기 차이(색조 불균일)를 피하는 데 매우 중요합니다. 데이터시트는 다중 유닛 애플리케이션을 위해 동일한 빈에서 디스플레이를 선택할 것을 권장합니다. 이 모델에 대해 명시적으로 자세히 설명되지는 않았지만, 빈 분류에는 지정된 허용 오차를 고려하여 어느 정도 순방향 전압(V_F)도 포함될 수 있으며, 이는 멀티플렉싱 또는 병렬 구동 시나리오에서 더 쉬운 전류 매칭을 보장합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 치수 및 도면

디스플레이는 표준 듀얼 인라인 패키지(DIP) 풋프린트를 가지고 있습니다. 주요 치수로는 전체 모듈 크기가 약 37.70mm(길이) x 15.24mm(너비)입니다. 자릿수 높이는 14.22mm(0.560인치)입니다. 핀은 2.54mm(0.100인치) 피치로, 스루홀 부품의 표준 간격입니다. 착석 평면이 명확히 정의되어 있으며, 도면에는 측면에 8도의 드래프트 각도가 포함되어 있습니다. 핀 1은 일반적으로 패키지에 표시되며, 부품 번호, 날짜 코드 및 빈 코드도 상단 표면에 표시됩니다.

4.2 핀 연결 및 내부 회로

이 장치는 12핀 구성을 가지고 있습니다. 멀티플렉싱 공통 애노드 설계를 사용합니다. 내부 회로도는 세 개의 공통 애노드 핀(각 자릿수에 대해 하나씩: 핀 12, 9, 8)을 보여줍니다. 일곱 개의 세그먼트 캐소드(A, B, C, D, E, F, G)와 소수점(DP) 캐소드는 모든 자릿수에서 공유되며 각각의 핀에 연결됩니다. 핀 6은 "연결 없음"(N/C)으로 표시됩니다. 이 핀아웃은 각 자릿수를 빠르게 순차적으로 점등하는 시분할 멀티플렉싱 방식으로 디스플레이를 구동하는 데 표준입니다.

5. 성능 곡선 분석

데이터시트는 상세 설계에 필수적인 일반적인 성능 곡선을 참조합니다. 제공된 텍스트에서 특정 그래프가 완전히 자세히 설명되지는 않았지만, 이러한 장치에 대한 표준 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• I-V(전류-전압) 곡선:순방향 전류와 순방향 전압 사이의 관계를 보여주며, 턴온 전압(~2V)과 LED의 동적 저항을 강조합니다.
• 발광 강도 대 순방향 전류(I_Vvs I_F):이 곡선은 원하는 밝기를 달성하는 데 필요한 구동 전류를 결정하는 데 중요합니다. 일반적으로 일정 범위에서 선형적이지만 높은 전류에서 포화될 수 있습니다.
• 발광 강도 대 주변 온도(I_Vvs T_a):LED의 접합 온도가 증가함에 따라 광 출력이 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이는 열 설계 및 전류 감소에 정보를 제공합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 656nm에서 피크와 22nm의 스펙트럼 반폭을 보여줍니다.

설계자는 특정 작동 조건에 대한 효율성, 밝기 및 수명을 최적화하기 위해 전체 데이터시트 그래프를 참조해야 합니다.

6. 솔더링, 조립 및 저장 지침

6.1 솔더링

권장 솔더링 조건은 260°C에서 최대 3초이며, 디스플레이 본체는 착석 평면 위로 최소 1.6mm 위치시켜야 합니다. 이는 과도한 열이 핀을 따라 올라가 내부 LED 칩과 에폭시를 손상시키는 것을 방지합니다. 패키지 온도 한계를 초과하지 않는 한 스루홀 부품에 대한 표준 웨이브 또는 리플로우 솔더링 프로파일을 사용할 수 있습니다. 조립 중에 디스플레이 본체에 기계적 힘을 가하지 마십시오.

6.2 저장 조건

장기 저장을 위해 제품은 원래 포장 상태로 유지해야 합니다. 권장 환경 조건은 온도 5°C~30°C, 상대 습도 60% RH 미만입니다. 이러한 조건, 특히 고습도 환경 외부에 저장하면 주석 도금 핀의 산화를 초래할 수 있으며, 자동화 조립 공정에서 사용하기 전에 재도금이 필요할 수 있습니다. 응결을 피해야 합니다.

7. 적용 제안 및 설계 고려 사항

7.1 일반적인 적용 시나리오

• 휴대용 및 배터리 구동 장비:멀티미터, 핸드헬드 테스터, 의료 모니터 등 저전류 소모가 가장 중요한 경우.
• 산업 계측:패널 미터, 공정 제어기, 타이머 디스플레이.
• 소비자 가전:가전제품, 오디오 장비, 피트니스 장비 디스플레이.
• 자동차 애프터마켓 디스플레이:넓은 온도 범위와 신뢰성이 필요한 경우(특정 자격에 따름).

7.2 중요한 설계 고려 사항

• 구동 방법:정전압 구동보다 정전류 구동을 강력히 권장합니다. 이는 세그먼트 또는 유닛 간의 순방향 전압(V_F) 변화 및 온도에 관계없이 일관된 발광 강도를 보장합니다.
• 전류 제한:회로는 각 세그먼트의 전류를 안전한 값으로 제한하도록 설계되어야 하며, 연속 및 피크 정격을 모두 고려하고 높은 주변 온도에서의 열 감소를 고려해야 합니다.
• 멀티플렉싱 회로:공통 애노드 설계의 경우, 적절한 드라이버 IC(멀티플렉싱 LED 드라이버 또는 충분한 전류 싱크/소스 능력을 가진 마이크로컨트롤러)가 각 자릿수의 애노드를 순차적으로 활성화하면서 원하는 세그먼트 캐소드를 통해 전류를 싱크하도록 필요합니다. 재생률은 인지할 수 있는 깜빡임을 피하기 위해 충분히 높아야 합니다(일반적으로 >60Hz).
• 역방향 전압 보호:구동 회로는 전원 주기 동안 역방향 바이어스 또는 전압 서지를 적용하는 것을 방지하기 위해 보호 장치(예: 직렬 또는 병렬 다이오드)를 포함해야 하며, 이는 금속 이동 및 고장을 초래할 수 있습니다.
• 열 관리:장치 자체에 열 패드가 없더라도, 충분한 공기 흐름을 보장하고 PCB의 다른 열원 근처에 배치하지 않으면 더 낮은 접합 온도를 유지하는 데 도움이 되어 광 출력과 수명을 보존합니다.
• 광학 인터페이스:전면 패널이나 필터를 사용하는 경우, 작은 공기 간격을 확보하고 디스플레이 표면에 직접 누르지 않도록 하십시오. 특히 장식 필름이 적용된 경우 필름이 이동할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

LTC-561JD의 주요 차별화 요소는저전류 최적화에 있습니다. 많은 표준 7세그먼트 디스플레이는 10mA 또는 20mA에서 특성이 정의됩니다. 이 장치가 1mA에서 발광 강도와 같은 주요 파라미터를 지정하고 그러한 낮은 구동 수준에서 세그먼트 매칭을 보장한다는 사실은 전력 민감 설계에 상당한 이점입니다. 더욱이,AlInGaP기술의 사용은 표준 GaAsP(갈륨 비소 포스파이드) 레드 LED와 같은 오래된 기술에 비해 더 높은 효율성과 온도 및 수명에 걸쳐 잠재적으로 더 나은 색상 안정성을 제공합니다. 공통 애노드, 멀티플렉싱 핀아웃은 업계 표준으로, 광범위한 드라이버 회로 및 마이크로컨트롤러와의 호환성을 보장합니다.

9. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

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

A: 연속 점등을 위해서는 직접적으로는 불가능합니다. 순방향 전압은 최대 ~2.6V입니다. 직렬 전류 제한 저항이 필요합니다. 멀티플렉싱의 경우, 공통 애노드(더 높은 전류일 수 있음)를 전환하고 세그먼트 캐소드를 버퍼링하기 위해 외부 트랜지스터가 필요할 것입니다. 마이크로컨트롤러 핀 전류 한계는 여러 세그먼트에 대해 종종 너무 낮기 때문입니다.

Q: "발광 강도 빈 분류"가 제 설계에 무엇을 의미하나요?

A: 특정 밝기 범위에서 부품을 주문할 수 있음을 의미합니다. 설계에 여러 디스플레이를 사용하는 경우, 동일한 빈 코드에서 주문하면 모두 유사한 밝기를 가져 불균일한 외관을 피할 수 있습니다. 단일 디스플레이의 경우 320-700ucd 범위 내의 모든 빈이 작동하지만 밝기는 달라집니다.

Q: 최대 연속 전류는 25°C에서 25mA입니다. 정상 작동을 위해 어떤 전류를 사용해야 하나요?

A: 신뢰성과 수명을 위해 LED를 절대 최대 정격보다 낮게 구동하는 것이 일반적인 관행입니다. 일반적인 작동 전류는 필요한 밝기와 열 환경에 따라 10-20mA일 수 있습니다. I_Vvs. I_F곡선을 사용하여 목표 밝기를 제공하는 전류를 선택하십시오.

Q: 왜 역방향 바이어스가 LED에 그렇게 위험한가요?

A: LED는 일반 다이오드처럼 역방향 전압을 차단하도록 설계되지 않았습니다. 중간 정도의 역방향 전압(5V 테스트 조건과 같은)을 가해도 높은 누설 전류를 유발할 수 있으며, 시간이 지남에 따라 반도체 칩 내부에서 전기 이동을 일으켜 단락을 만들거나 누설을 영구적으로 증가시킬 수 있습니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 저전력 디지털 타이머 설계

설계자가 AA 배터리 한 세트로 수개월 동안 작동해야 하는 배터리 구동 주방 타이머를 만들고 있습니다. 디스플레이로 LTC-561JD가 선택되었습니다. 마이크로컨트롤러는 3.3V에서 작동합니다. 설계는 세그먼트당 2mA로 구성된 정전류 출력을 가진 전용 LED 드라이버 IC를 사용합니다. 이 낮은 전류는 디스플레이의 저전류에서의 높은 효율성 덕분에 실내 밝기에 충분합니다. 드라이버는 멀티플렉싱을 처리하여 세 자릿수를 200Hz로 순환합니다. 공통 애노드 핀은 드라이버의 자릿수 드라이버에 의해 구동되며, 세그먼트 핀은 정전류 싱크에 연결됩니다. 각 공통 애노드에 대한 전원 공급 장치에 직렬로 쇼트키 다이오드를 배치하여 드라이버로부터의 우발적인 역극성으로부터 보호합니다. 디스플레이의 평균 전류 소모는 5mA 미만으로 유지되어 연장된 배터리 수명에 이상적입니다.

11. 작동 원리 소개

7세그먼트 LED 디스플레이는 8자 모양으로 배열된 발광 다이오드 배열입니다. 일곱 개의 세그먼트(A부터 G까지 레이블링) 각각은 개별 LED(또는 LED 칩의 직렬/병렬 조합)입니다. 추가 LED가 소수점(DP)에 사용됩니다. LTC-561JD와 같은 공통 애노드 구성에서 단일 자릿수에 대한 모든 LED의 애노드는 하나의 공통 핀에 함께 연결됩니다. 각 세그먼트 유형(A, B, C 등)의 캐소드는 모든 자릿수에서 함께 연결됩니다. 특정 자릿수에서 특정 세그먼트를 점등하려면 해당 자릿수의 공통 애노드를 양의 공급 전압(전류 제한 회로를 통해)에 연결하고 원하는 세그먼트의 캐소드를 접지(또는 전류 싱크)에 연결합니다. 숫자를 표시하려면 여러 세그먼트가 동시에 점등됩니다. 더 적은 핀으로 여러 자릿수를 제어하기 위해 멀티플렉싱이 사용됩니다: 컨트롤러는 각 자릿수를 빠르게 순환하며 해당 자릿수의 적절한 세그먼트만 해당 시간 슬라이스 동안 점등합니다. 인간의 눈의 잔상 효과는 이러한 빠른 깜빡임을 안정된 다중 자릿수 숫자로 융합시킵니다.

12. 기술 동향 및 발전

세그먼트 LED 디스플레이를 포함한 디스플레이 기술의 동향은 더 높은 효율성, 더 낮은 전력 소비 및 개선된 통합을 지속적으로 향하고 있습니다. 빨간색/주황색/노란색을 위한 핵심 AlInGaP 기술은 성숙되었지만, 공정 개선으로 시간이 지남에 따라 약간 더 높은 효율성을 얻습니다. "드롭인" 호환성과 드라이버 통합에 대한 강조가 커지고 있습니다. 일부 새로운 디스플레이는 내장 전류 제한 저항 또는 심지어 간단한 논리(BCD-7세그먼트 디코더와 같은)를 통합하여 마이크로컨트롤러에 대한 인터페이스를 단순화할 수 있습니다. 더욱이, 더 넓은 색 영역과 새로운 애플리케이션(초저전력 IoT 장치와 같은)에 대한 수요는 햇빛에서 가독성을 유지하거나(높은 명암비) 더 낮은 최소 작동 전류를 제공하는 디스플레이를 추진합니다. 그러나 멀티플렉싱 및 구동의 원리는 이 부품군에 대해 근본적으로 일관되게 유지됩니다.