Dokumen Teknikal LTC-2721JD Paparan LED - Ketinggian Digit 0.28-inci - Merah AlInGaP - Voltan Hadapan 2.6V - Kuasa 70mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk LTC-2721JD ialah paparan tujuh segmen tiga digit yang padat dan berprestasi tinggi, direka untuk bacaan angka yang jelas dalam peralatan elektronik. Ia mempunyai ketinggian digit 0.28-inci (7.0 mm), memberikan keseimbangan yang sangat baik antara saiz dan kebolehbacaan. Peranti ini menggunakan teknologi cip LED AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide) termaju, khususnya varian Merah Kecekapan Tinggi yang difabrikasi pada substrat GaAs yang tidak lutsinar. Pemilihan teknologi ini adalah kunci kepada prestasinya, menawarkan kecerahan dan kecekapan yang lebih baik berbanding bahan LED lama. Paparan ini mempunyai muka kelabu dengan segmen putih, yang meningkatkan kontras dan penampilan aksara, menjadikan nombor mudah dibaca dalam pelbagai keadaan pencahayaan. Pasaran sasarannya termasuk elektronik pengguna, panel kawalan industri, instrumentasi, peralatan ujian, dan perkakas pejabat di mana penunjuk angka yang boleh dipercayai dan berkuasa rendah diperlukan.

1.1 Ciri Utama dan Kelebihan Saiz Optimum: Ketinggian digit 0.28-inci menawarkan paparan yang jelas tanpa mengambil ruang panel yang berlebihan. Prestasi Optik Unggul: Segmen seragam berterusan memastikan pencahayaan yang konsisten. Gabungan kecerahan tinggi, kontras tinggi, dan sudut pandangan yang luas menjamin kebolehbacaan dari pelbagai perspektif. Kecekapan Tenaga: Keperluan kuasa rendah, didorong oleh teknologi AlInGaP yang cekap. Kebolehpercayaan Ditingkatkan: Pembinaan keadaan pepejal memberikan jangka hayat operasi yang panjang dan ketahanan terhadap kejutan dan getaran. Jaminan Kualiti: Peranti dikategorikan untuk keamatan bercahaya, memastikan tahap kecerahan yang konsisten merentasi kumpulan pengeluaran. Pematuhan Alam Sekitar: Produk ini ditawarkan dalam pakej bebas plumbum yang mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).

1.2 Pengenalan Peranti Nombor bahagian LTC-2721JD khususnya menandakan paparan katod sepunya berbilang yang menggunakan LED Merah Kecekapan Tinggi AlInGaP, dengan titik perpuluhan sebelah kanan. Konfigurasi ini adalah standard untuk memacu berbilang digit dengan bilangan pin I/O mikropengawal yang dikurangkan.

• 2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter kritikal yang menentukan prestasi dan had operasi paparan.2.1 Penarafan Maksimum Mutlak Ini adalah had tekanan yang tidak boleh dilampaui dalam sebarang keadaan, walaupun seketika. Beroperasi pada atau melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Pelesapan Kuasa per Segmen: 70 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh disebarkan dengan selamat oleh satu segmen sebagai haba. Arus Hadapan Puncak per Segmen: 90 mA. Ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut (1/10 kitar tugas, lebar denyut 0.1ms) untuk berbilang. Arus Hadapan Berterusan per Segmen: 25 mA pada 25°C. Arus ini dinyahkadar secara linear pada 0.33 mA/°C apabila suhu ambien (Ta) meningkat melebihi 25°C. Sebagai contoh, pada 85°C, arus berterusan maksimum akan menjadi lebih kurang: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA. Julat Suhu: Julat suhu operasi dan penyimpanan ialah -35°C hingga +85°C. Keadaan Pateri: Pateri gelombang atau pateri tangan mesti dilakukan 1/16 inci (≈1.59 mm) di bawah satah dudukan. Suhu pateri maksimum yang disyorkan ialah 260°C selama 5 saat atau 350°C ±30°C untuk pateri manual dalam masa 5 saat.
• 2.2 Ciri Elektrik & Optik Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur pada Ta=25°C dan arus hadapan (IF) yang ditentukan. Keamatan Bercahaya Purata (I): Julat dari 200 hingga 600 μcd (mikrokandela) pada IF=1mA. Paparan ini dikategorikan untuk keamatan, bermakna bahagian disusun ke dalam kumpulan berdasarkan output yang diukur untuk memastikan konsistensi. Voltan Hadapan per Segmen (V): Biasanya 2.6V, dengan maksimum 2.6V pada IF=20mA. Pereka bentuk mesti memastikan litar pemacu dapat memberikan voltan yang mencukupi. Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ): 656 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana kuasa output optik adalah paling besar. Panjang Gelombang Dominan (λ): 640 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia, menentukan warna (merah). Lebar Separuh Garisan Spektrum (Δλ): 22 nm. Ini menunjukkan ketulenan spektrum cahaya merah yang dipancarkan. Arus Songsang per Segmen (I): Maksimum 100 μA pada V=5V. Nota Kritikal: Parameter ini adalah untuk tujuan ujian sahaja. Peranti ini tidak direka untuk operasi pincang songsang berterusan, dan keadaan sedemikian mesti dicegah oleh litar pemacu. Nisbah Padanan Keamatan Bercahaya: Maksimum 2:1 untuk segmen dalam kawasan cahaya yang serupa. Ini memastikan kecerahan seragam merentasi semua segmen satu digit. Bunyi Silang: Ditentukan sebagai ≤2.5%. Ini merujuk kepada pencahayaan segmen yang tidak diingini apabila segmen bersebelahan didorong, yang sepatutnya minimum.3. Maklumat Mekanikal & Pakej 3.1 Dimensi dan Toleransi Pakej Paparan ini mematuhi jejak pakej dua dalam talian (DIP) standard. Nota dimensi utama termasuk: Semua dimensi adalah dalam milimeter (mm). Toleransi umum ialah ±0.20 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Toleransi anjakan hujung pin ialah ±0.4 mm. Had kawalan kualiti ditakrifkan untuk bahan asing (≤10 mils), pencemaran dakwat (≤20 mils), lenturan (≤1% panjang pemantul), dan buih dalam segmen (≤10 mils). Diameter lubang PCB yang disyorkan untuk pin ialah 1.30 mm.
• 3.2 Pinout dan Litar Dalaman LTC-2721JD ialah paparan katod sepunya berbilang. Ia mempunyai tiga pin katod sepunya (satu untuk setiap digit: pin 2, 5, 8) dan pin anod individu untuk setiap segmen (A-G, DP) dan segmen kolon (L1, L2, L3). Pin 13 ialah katod sepunya untuk tiga LED kolon. Seni bina ini membolehkan mikropengawal menerangi digit tertentu dengan membumikan katod sepupunya sambil menggunakan voltan hadapan kepada anod segmen yang dikehendaki. Dengan mengitar melalui digit dengan pantas (berbilang), ketiga-tiga digit kelihatan menyala secara berterusan. Sambungan pin adalah seperti berikut: 1(D), 2(CC1), 3(DP), 4(E), 5(CC2), 6(C/L3), 7(G), 8(CC3), 9(NC), 10-11(NP), 12(B/L2), 13(CC L1/L2/L3), 14(NP), 15(A/L1), 16(F).4. Lengkung dan Ciri Prestasi Dokumen teknikal merujuk kepada lengkung prestasi tipikal (walaupun tidak dipaparkan dalam teks yang diberikan). Berdasarkan tingkah laku LED standard dan parameter yang diberikan, lengkung ini biasanya akan menggambarkan: Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V): Menunjukkan hubungan eksponen, dengan V tipikal 2.6V pada 20mA. Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan: Menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus, sehingga penarafan maksimum. Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien: Menunjukkan penyahkadaran output cahaya apabila suhu meningkat, faktor kritikal untuk reka bentuk. Taburan Spektrum: Graf yang memplot keamatan relatif terhadap panjang gelombang, berpusat sekitar 656 nm (puncak) dan 640 nm (dominan).
• 5. Ujian Kebolehpercayaan Peranti ini menjalani satu siri ujian kebolehpercayaan yang komprehensif berdasarkan standard ketenteraan (MIL-STD), Jepun (JIS), dan dalaman untuk memastikan ketahanan dan jangka hayat. Jangka Hayat Operasi (RTOL): 1000 jam pada arus penarafan maksimum di bawah suhu bilik. Tekanan Persekitaran: Termasuk Penyimpanan Suhu/Lembapan Tinggi (500 jam pada 65°C/90-95% RH), Penyimpanan Suhu Tinggi (1000 jam pada 105°C), dan Penyimpanan Suhu Rendah (1000 jam pada -35°C). Kitaran Terma & Kejutan: Kitaran Suhu (30 kitaran antara -35°C dan 105°C) dan Kejutan Terma (30 kitaran antara -35°C dan 105°C) menguji ketahanan terhadap perubahan suhu pantas. Kebolehpaterian: Ujian Rintangan Pateri (10 saat pada 260°C) dan Kebolehpaterian (5 saat pada 245°C) mengesahkan keupayaan pakej untuk menahan proses pemasangan.6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan 6.1 Pateri Automatik Untuk pateri gelombang, keadaan yang disyorkan ialah merendam pendawaian pada kedalaman 1/16 inci (1.59 mm) di bawah satah dudukan selama maksimum 5 saat pada 260°C. Suhu badan paparan tidak boleh melebihi suhu penyimpanan maksimum semasa proses ini. 6.2 Pateri Manual Apabila menggunakan besi pateri, hujungnya harus menyentuh pendawaian (sekali lagi, 1/16 inci di bawah satah dudukan) tidak lebih daripada 5 saat pada suhu 350°C ±30°C. Menggunakan penyerap haba pada pendawaian antara sambungan dan badan pakej adalah amalan yang baik.
• 7. Langkah Berjaga-jaga Aplikasi Kritikal dan Pertimbangan Reka Bentuk Penting: Pematuhan kepada langkah berjaga-jaga ini adalah penting untuk operasi yang boleh dipercayai dan untuk mencegah kegagalan pramatang. Penggunaan yang Diniatkan: Direka untuk peralatan elektronik biasa. Perundingan diperlukan untuk aplikasi kritikal keselamatan (penerbangan, perubatan, dll.). Pematuhan Penarafan: Litar pemacu mesti memastikan bahawa penarafan maksimum mutlak (arus, voltan, kuasa, suhu) tidak pernah dilampaui. Pengilang tidak bertanggungjawab untuk kerosakan akibat ketidakpatuhan. Pengurusan Arus dan Terma: Melebihi arus hadapan yang disyorkan atau suhu operasi akan menyebabkan degradasi output cahaya yang teruk dan tidak boleh balik, dan boleh membawa kepada kegagalan bencana. Perlindungan Litar: Litar pemacu mesti menggabungkan perlindungan terhadap voltan songsang dan lonjakan voltan yang boleh berlaku semasa permulaan kuasa atau penutupan. Perintang siri atau pemacu arus malar adalah wajib untuk mengehadkan arus. Kaedah Pemacu: Pemacu arus malar sangat disyorkan berbanding pemacu voltan malar. Ini memastikan keamatan bercahaya yang konsisten tanpa mengira variasi kecil dalam voltan hadapan (V) antara segmen atau unit dan memberikan perlindungan semula jadi terhadap lonjakan arus. Untuk operasi berbilang, arus puncak mesti dikira berdasarkan kitar tugas untuk memastikan arus purata per segmen kekal dalam had.8. Senario Aplikasi Praktikal dan Nota Reka Bentuk 8.1 Aplikasi Biasa Multimeter Digital (DMM) & Peralatan Ujian: Menyediakan bacaan angka yang jelas untuk voltan, arus, dan rintangan. Pemasa & Pembilang Industri: Memaparkan masa berlalu, kiraan pengeluaran, atau titik set. Elektronik Pengguna: Jam, paparan peralatan audio, bacaan perkakas dapur. Panel Instrumentasi: Untuk memaparkan data sensor seperti suhu, tekanan, atau kelajuan dalam format padat. 8.2 Kajian Kes Pelaksanaan Reka Bentuk Senario: Mereka bentuk paparan voltmeter 3 digit menggunakan mikropengawal. Pemacu Berbilang: Mikropengawal akan menggunakan 7-8 pin I/O untuk anod segmen (A-G, DP) dan 3 pin I/O (dikonfigurasikan sebagai litar terbuka/output rendah) untuk katod digit (CC1, CC2, CC3). Pengehadan Arus: Letakkan perintang pengehad arus secara bersiri dengan setiap talian anod segmen. Nilai perintang (R) dikira menggunakan: R = (V bekalan - V) / I. Untuk bekalan 5V, V=2.6V, dan I yang dikehendaki 10 mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. Gunakan nilai standard terdekat (contohnya, 220 Ω atau 270 Ω). Masa Berbilang: Atur cara mikropengawal untuk mengaktifkan satu katod digit pada satu masa, menerangi segmen yang diperlukan untuk digit itu, tunggu tempoh singkat (contohnya, 2-5 ms), kemudian beralih ke digit seterusnya. Kadar penyegaran 50-200 Hz menghalang kelipan yang kelihatan. Semakan Arus Puncak: Jika menggunakan kitar tugas 10% (3 digit), arus puncak semasa masa aktif boleh lebih tinggi. Untuk purata 10 mA, arus puncak semasa kitar tugas 1/3 akan menjadi 30 mA. Ini mesti disemak terhadap Penarafan Maksimum Mutlak untuk Arus Hadapan Puncak (90 mA) dan penyahkadaran Arus Berterusan pada suhu operasi.
• 9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal Kelebihan utama LTC-2721JD berasal dari teknologi AlInGaPnya: vs. LED Merah GaAsP/GaP Tradisional: AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus pemacu yang sama atau penggunaan kuasa yang lebih rendah untuk kecerahan yang sama. Ia juga memberikan kestabilan suhu dan ketulenan warna yang lebih baik. vs. Paparan Lebih Besar: Saiz 0.28-inci menawarkan titik optimum antara paparan yang sangat kecil (0.2-inci) yang sukar dibaca dan paparan yang lebih besar (0.5-inci atau lebih) yang menggunakan lebih banyak kuasa dan kawasan papan. Katod Sepunya vs. Anod Sepunya: Konfigurasi katod sepunya sering lebih disukai dalam sistem yang didorong oleh mikropengawal, kerana mereka biasanya boleh menyerap arus (memacu pin rendah) dengan lebih berkesan daripada mereka boleh membekalkannya (memacu pin tinggi).10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal) 10.1 Bolehkah saya memacu paparan ini dengan mikropengawal 3.3V? Jawapan: Mungkin, tetapi dengan berhati-hati. Voltan hadapan tipikal (V) ialah 2.6V. Dengan bekalan 3.3V, hanya terdapat 0.7V ruang kepala untuk perintang pengehad arus. Kejatuhan voltan kecil ini menjadikan arus sangat sensitif kepada variasi dalam V dan voltan bekalan. Litar pemacu arus malar sangat disyorkan untuk operasi 3.3V untuk memastikan kecerahan yang stabil. Sambungan langsung ke pin GPIO 3.3V tanpa pemacu berisiko arus berlebihan jika V berada pada hujung bawah julatnya. 10.2 Mengapakah arus berterusan maksimum dinyahkadar dengan suhu? Jawapan: Ini disebabkan oleh pekali suhu negatif voltan hadapan LED dan had fizikal pakej. Apabila suhu meningkat, kecekapan dalaman menurun, dan lebih banyak kuasa elektrik ditukar kepada haba dan bukannya cahaya. Jika arus tidak dikurangkan, suhu simpang boleh meningkat tanpa kawalan (pelarian terma), membawa kepada degradasi pantas dan kegagalan. Lengkung penyahkadaran (0.33 mA/°C) disediakan untuk mencegah ini. 10.3 Apakah maksud "dikategorikan untuk keamatan bercahaya"? Jawapan: Ia bermakna paparan diuji dan disusun ke dalam tong kecerahan yang berbeza selepas pengeluaran. Sebagai contoh, satu kumpulan mungkin mempunyai I dari 200-300 μcd, satu lagi dari 300-400 μcd, dll. Ini membolehkan pereka bentuk yang membeli dalam kuantiti yang besar untuk memastikan kecerahan seragam merentasi semua unit dalam produk mereka. Kod tong khusus sering ditanda pada pakej (dirujuk sebagai "Z: KOD TONG" dalam penanda modul).

11. Prinsip Operasi dan Trend Teknologi 11.1 Prinsip Operasi Asas Paparan LED tujuh segmen ialah susunan diod pemancar cahaya yang disusun dalam corak angka lapan. Setiap segmen (A hingga G) ialah LED individu. Dengan menggunakan voltan pincang hadapan (melebihi V diod) dan mengehadkan arus dengan perintang atau sumber arus malar, elektron dan lubang bergabung semula dalam kawasan aktif semikonduktor AlInGaP, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya) pada panjang gelombang ciri bahan—dalam kes ini, merah (~640 nm). Berbilang mengambil kesempatan daripada ketekalan penglihatan mata manusia dengan menerangi hanya satu digit pada satu masa tetapi mengitar melalui mereka dengan begitu pantas sehingga mereka kelihatan semua menyala serentak. 11.2 Konteks Teknologi Objektif AlInGaP mewakili sistem bahan yang matang dan sangat dioptimumkan untuk LED merah, oren, dan kuning. Ia menawarkan kecekapan dan kebolehpercayaan yang sangat baik. Trend dalam teknologi paparan adalah ke arah integrasi yang lebih tinggi (contohnya, paparan matriks titik, OLED, mikro-LED) dan integrasi langsung dengan IC pemacu. Walau bagaimanapun, paparan tujuh segmen diskret seperti LTC-2721JD kekal sangat relevan kerana kesederhanaan, kos rendah, kecerahan tinggi, ketahanan, dan kemudahan penggunaan dalam aplikasi di mana hanya data angka perlu ditunjukkan. Reka bentuk mereka difahami dengan baik, dan mereka berinteraksi dengan mudah dengan mikropengawal kos rendah, memastikan penggunaan berterusan mereka dalam bidang industri, pengguna, dan instrumentasi untuk masa hadapan yang boleh dijangka.

The part number LTC-2721JD specifically denotes a multiplexed common cathode display using AlInGaP High-Efficiency Red LEDs, featuring a right-hand decimal point. This configuration is standard for driving multiple digits with a reduced number of microcontroller I/O pins.

. Technical Parameters: In-Depth Objective Interpretation

This section provides a detailed, objective analysis of the critical parameters defining the display's performance and operational limits.

.1 Absolute Maximum Ratings

These are stress limits that must not be exceeded under any conditions, even momentarily. Operating at or beyond these limits may cause permanent damage.

• Power Dissipation per Segment: mW. This is the maximum power a single segment can safely dissipate as heat.
• Peak Forward Current per Segment: mA. This is allowed only under pulsed conditions (1/10 duty cycle, 0.1ms pulse width) for multiplexing.
• Continuous Forward Current per Segment: mA at 25°C. This current derates linearly at 0.33 mA/°C as ambient temperature (Ta) increases above 25°C. For example, at 85°C, the maximum continuous current would be approximately: 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA.
• Temperature Range:Operating and storage temperature range is -35°C to +85°C.
• Solder Conditions:Wave or hand soldering must be performed 1/16 inch (≈1.59 mm) below the seating plane. The maximum recommended soldering temperature is 260°C for 5 seconds or 350°C ±30°C for manual soldering within 5 seconds.

.2 Electrical & Optical Characteristics

These are typical performance parameters measured at Ta=25°C and specified forward current (IF).

• Average Luminous Intensity (I_V):Ranges from 200 to 600 μcd (microcandelas) at IF=1mA. The display is binned for intensity, meaning parts are sorted into groups based on measured output to ensure consistency.
• Forward Voltage per Segment (V_F):Typically 2.6V, with a maximum of 2.6V at IF=20mA. Designers must ensure the driving circuit can provide sufficient voltage.
• Peak Emission Wavelength (λ_p): nm. This is the wavelength at which the optical output power is greatest.
• Dominant Wavelength (λ_d): nm. This is the single wavelength perceived by the human eye, defining the color (red).
• Spectral Line Half-Width (Δλ): nm. This indicates the spectral purity of the emitted red light.
• Reverse Current per Segment (I_R):Maximum 100 μA at V_R=5V.Critical Note:This parameter is for test purposes only. The device is not designed for continuous reverse bias operation, and such a condition must be prevented by the driving circuit.
• Luminous Intensity Matching Ratio:Maximum 2:1 for segments within a similar light area. This ensures uniform brightness across all segments of a digit.
• Cross Talk:Specified as ≤2.5%. This refers to the unintended illumination of a segment when an adjacent segment is driven, which should be minimal.

. Mechanical & Package Information

.1 Package Dimensions and Tolerances

The display conforms to a standard dual in-line package (DIP) footprint. Key dimensional notes include:

• All dimensions are in millimeters (mm).
• General tolerance is ±0.20 mm unless otherwise specified.
• Pin tip shift tolerance is ±0.4 mm.
• Quality control limits are defined for foreign material (≤10 mils), ink contamination (≤20 mils), bending (≤1% of reflector length), and bubbles in the segment (≤10 mils).
• The recommended PCB hole diameter for the pins is 1.30 mm.

.2 Pinout and Internal Circuit

The LTC-2721JD is amultiplexed common cathodedisplay. It has three common cathode pins (one for each digit: pins 2, 5, 8) and individual anode pins for each segment (A-G, DP) and colon segments (L1, L2, L3). Pin 13 is a common cathode for the three colon LEDs. This architecture allows a microcontroller to illuminate a specific digit by grounding its common cathode while applying a forward voltage to the desired segment anodes. By cycling through the digits rapidly (multiplexing), all three digits appear to be continuously lit. The pin connections are as follows: 1(D), 2(CC1), 3(DP), 4(E), 5(CC2), 6(C/L3), 7(G), 8(CC3), 9(NC), 10-11(NP), 12(B/L2), 13(CC L1/L2/L3), 14(NP), 15(A/L1), 16(F).

. Performance Curves and Characteristics

The datasheet references typical performance curves (though not displayed in the provided text). Based on standard LED behavior and the given parameters, these curves would typically illustrate:

• Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve):Shows the exponential relationship, with the typical V_Fof 2.6V at 20mA.
• Luminous Intensity vs. Forward Current:Demonstrates how light output increases with current, up to the maximum ratings.
• Luminous Intensity vs. Ambient Temperature:Shows the derating of light output as temperature increases, a critical factor for design.
• Spectral Distribution:A graph plotting relative intensity against wavelength, centered around 656 nm (peak) and 640 nm (dominant).

. Reliability Testing

The device undergoes a comprehensive suite of reliability tests based on military (MIL-STD), Japanese (JIS), and internal standards to ensure robustness and longevity.

• Operation Life (RTOL): hours at maximum rated current under room temperature.
• Environmental Stress:Includes High Temperature/Humidity Storage (500 hrs at 65°C/90-95% RH), High Temperature Storage (1000 hrs at 105°C), and Low Temperature Storage (1000 hrs at -35°C).
• Thermal Cycling & Shock:Temperature Cycling (30 cycles between -35°C and 105°C) and Thermal Shock (30 cycles between -35°C and 105°C) test resilience to rapid temperature changes.
• Solderability:Solder Resistance (10 sec at 260°C) and Solderability (5 sec at 245°C) tests validate the package's ability to withstand assembly processes.

. Soldering and Assembly Guidelines

.1 Automated Soldering

For wave soldering, the recommended condition is to immerse the leads to a depth of 1/16 inch (1.59 mm) below the seating plane for a maximum of 5 seconds at 260°C. The body temperature of the display must not exceed the maximum storage temperature during this process.

.2 Manual Soldering

When using a soldering iron, the tip should contact the lead (again, 1/16 inch below the seating plane) for no more than 5 seconds at a temperature of 350°C ±30°C. Using a heatsink on the lead between the joint and the package body is good practice.

. Critical Application Cautions and Design Considerations

Important:Adherence to these cautions is essential for reliable operation and to prevent premature failure.

• Intended Use:Designed for ordinary electronic equipment. Consultation is required for safety-critical applications (aviation, medical, etc.).
• Ratings Compliance:The driving circuitmustensure that absolute maximum ratings (current, voltage, power, temperature) are never exceeded. The manufacturer is not liable for damage resulting from non-compliance.
• Current and Thermal Management:Exceeding the recommended forward current or operating temperature will cause severe, irreversible light output degradation and can lead to catastrophic failure.
• Circuit Protection:The driving circuit must incorporate protection against reverse voltages and voltage transients that can occur during power-up or shutdown. A series resistor or constant current driver is mandatory to limit current.
• Driving Method: Constant current driving is strongly recommendedover constant voltage driving. This ensures consistent luminous intensity regardless of minor variations in forward voltage (V_F) between segments or units and provides inherent protection against current spikes. For multiplexed operation, the peak current must be calculated based on duty cycle to ensure the average current per segment remains within limits.

. Practical Application Scenarios and Design Notes

.1 Typical Applications

• Digital Multimeters (DMMs) & Test Equipment:Providing clear numeric readouts for voltage, current, and resistance.
• Industrial Timers & Counters:Displaying elapsed time, production counts, or setpoints.
• Consumer Electronics:Clocks, audio equipment displays, kitchen appliance readouts.
• Instrumentation Panels:For displaying sensor data like temperature, pressure, or speed in a compact format.

.2 Design Implementation Case Study

Scenario:Designing a 3-digit voltmeter display using a microcontroller.

1. Multiplexing Driver:The microcontroller will use 7-8 I/O pins for segment anodes (A-G, DP) and 3 I/O pins (configured as open-drain/low-output) for the digit cathodes (CC1, CC2, CC3).
2. Current Limiting:Place a current-limiting resistor in series with each segment anode line. The resistor value (R) is calculated using: R = (V_supply- V_F) / I_F. For a 5V supply, V_F=2.6V, and a desired I_Fof 10 mA: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ω. Use the nearest standard value (e.g., 220 Ω or 270 Ω).
3. Multiplex Timing:Program the microcontroller to activate one digit cathode at a time, illuminate the required segments for that digit, wait a short period (e.g., 2-5 ms), then move to the next digit. A refresh rate of 50-200 Hz prevents visible flicker.
4. Peak Current Check:If using a 10% duty cycle (3 digits), the peak current during the active time can be higher. For anaverage I_Fof 10 mA, thepeakcurrent during the 1/3 duty cycle would be 30 mA. This must be checked against the Absolute Maximum Rating for Peak Forward Current (90 mA) and the Continuous Current derating at the operating temperature.

. Technical Comparison and Differentiation

The LTC-2721JD's primary advantages stem from its AlInGaP technology:

• vs. Traditional GaAsP/GaP Red LEDs:AlInGaP offers significantly higher luminous efficiency, resulting in greater brightness for the same drive current or lower power consumption for the same brightness. It also provides better temperature stability and color purity.
• vs. Larger Displays:The 0.28-inch size offers a sweet spot between the very small (0.2-inch) displays that can be hard to read and larger (0.5-inch or more) displays that consume more power and board area.
• Common Cathode vs. Common Anode:The common cathode configuration is often preferred in systems driven by microcontrollers, as they can typically sink current (drive pins low) more effectively than they can source it (drive pins high).

. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

.1 Can I drive this display with a 3.3V microcontroller?

Answer:Possibly, but with caution. The typical forward voltage (V_F) is 2.6V. With a 3.3V supply, there is only 0.7V headroom for the current-limiting resistor. This small voltage drop makes the current very sensitive to variations in V_Fand the supply voltage. A constant-current driver circuit is highly recommended for 3.3V operation to ensure stable brightness. Direct connection to 3.3V GPIO pins without a driver risks overcurrent if V_Fis at the lower end of its range.

.2 Why is the maximum continuous current derated with temperature?

Answer:This is due to the negative temperature coefficient of the LED's forward voltage and the physical limits of the package. As temperature rises, the internal efficiency drops, and more electrical power is converted to heat instead of light. If the current is not reduced, the junction temperature can rise uncontrollably (thermal runaway), leading to rapid degradation and failure. The derating curve (0.33 mA/°C) is provided to prevent this.

.3 What does "categorized for luminous intensity" mean?

Answer:It means the displays are tested and sorted into different brightness bins after production. For example, one batch may have I_Vfrom 200-300 μcd, another from 300-400 μcd, etc. This allows designers purchasing large quantities to ensure uniform brightness across all units in their product. The specific bin code is often marked on the package (referenced as "Z: BIN CODE" in the module marking).

. Operating Principle and Technology Trends

.1 Basic Operating Principle

A seven-segment LED display is an array of light-emitting diodes arranged in a figure-eight pattern. Each segment (A through G) is an individual LED. By applying a forward bias voltage (exceeding the diode's V_F) and limiting the current with a resistor or constant-current source, electrons and holes recombine within the AlInGaP semiconductor's active region, releasing energy in the form of photons (light) at a wavelength characteristic of the material—in this case, red (~640 nm). Multiplexing takes advantage of the human eye's persistence of vision by illuminating only one digit at a time but cycling through them so quickly that they appear to be all on simultaneously.

.2 Objective Technology Context

AlInGaP represents a mature and highly optimized material system for red, orange, and yellow LEDs. It offers excellent efficiency and reliability. The trend in display technology is towards higher integration (e.g., dot matrix displays, OLEDs, micro-LEDs) and direct integration with driver ICs. However, discrete seven-segment displays like the LTC-2721JD remain highly relevant due to their simplicity, low cost, high brightness, robustness, and ease of use in applications where only numeric data needs to be shown. Their design is well-understood, and they interface easily with low-cost microcontrollers, ensuring their continued use in industrial, consumer, and instrumentation fields for the foreseeable future.