Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-2723JF - Высота цифры 0.28 дюйма - Жёлто-оранжевый цвет - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTC-2723JF — это высокопроизводительный четырёхразрядный семисегментный буквенно-цифровой индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечение чёткого, яркого отображения цифр и ограниченного набора букв в широком спектре электронного оборудования. Основное применение — в устройствах, требующих компактного многозначного цифрового индикатора с отличной видимостью, таких как контрольно-измерительные приборы, промышленные панели управления, платёжные терминалы и потребительская электроника.

Ключевое позиционирование устройства заключается в балансе размера, яркости и энергоэффективности. При высоте цифры 0.28 дюйма (7 мм) он обеспечивает удобочитаемое отображение, не занимая чрезмерного места на панели. Использование технологии светодиодов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) является значительным преимуществом, обеспечивая превосходную световую эффективность и характерный насыщенный жёлто-оранжевый цвет по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды GaAsP. Это даёт ключевые преимущества: высокую яркость, отличную контрастность и широкий угол обзора, обеспечивая читаемость даже в условиях яркого освещения или при взгляде под углом.

Целевой рынок включает разработчиков и инженеров встраиваемых систем, приборов и промышленного оборудования, которым требуется надёжное и простое в подключении решение для отображения. Его конструкция с мультиплексированным общим катодом упрощает схему управления, сокращая количество необходимых выводов ввода-вывода микроконтроллера и внешних компонентов, что является критически важным преимуществом для экономически чувствительных и ограниченных по пространству приложений.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики определены при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Основным показателем является Средняя сила света (I_V), типичное значение которой составляет 600 мккд (микрокандел) при прямом токе (I_F) 1 мА на сегмент. В спецификации указан диапазон от минимального значения 200 мккд до максимального, что гарантирует базовый уровень яркости. Эта интенсивность измеряется с помощью датчика и фильтра, откалиброванных по фотопической функции светимости CIE, которая аппроксимирует спектральную чувствительность человеческого глаза.

Цветовые характеристики определяются параметрами длины волны. Пиковая длина волны излучения (λ_p) составляет обычно 611 нм, что попадает в жёлто-оранжевую область видимого спектра. Доминирующая длина волны (λ_d), более релевантная с точки зрения восприятия цвета, обычно составляет 605 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) 17 нм указывает на относительно узкую полосу излучения, что способствует чистоте и насыщенности жёлто-оранжевого цвета. Коэффициент соответствия силы света (I_V-m) указан как максимум 2:1, что означает, что разница в яркости между сегментами не должна превышать коэффициент два, обеспечивая равномерный внешний вид индикатора.

2.2 Электрические и тепловые параметры

Электрические характеристики имеют решающее значение для проектирования схемы. Прямое напряжение на сегмент (V_F) обычно составляет 2.6 В при стандартном испытательном токе 20 мА. Минимальное значение указано как 2.05 В. Этот параметр необходим для расчёта значений токоограничивающих резисторов и требований к источнику питания. Обратный ток на сегмент (I_R) составляет максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5 В, что указывает на характеристики утечки устройства в выключенном состоянии.

Абсолютные максимальные параметры определяют пределы эксплуатации. Непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА, но его необходимо снижать линейно выше 25°C со скоростью 0.33 мА/°C. Для импульсного режима работы допускается пиковый прямой ток 60 мА при определённых условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Максимальная рассеиваемая мощность на сегмент составляет 70 мВт. Устройство рассчитано на рабочий и температурный диапазон хранения от -35°C до +85°C, что делает его пригодным для промышленных и экстремальных применений. Параметр температуры пайки указывает, что устройство может выдерживать 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки, что является критически важной информацией для процессов сборки печатных плат.

3. Система сортировки и категоризации

В технической документации явно указано, что устройство "категоризировано по световой силе". Это указывает на производственный процесс сортировки, при котором изделия распределяются по категориям на основе измеренной светоотдачи в стандартных условиях испытаний (вероятно, I_Fпр=1мА). Хотя конкретные коды категорий не детализированы в данном отрывке, такая система позволяет покупателям выбирать компоненты с гарантированным минимальным уровнем яркости, обеспечивая единообразие визуального вида конечных продуктов, особенно при использовании нескольких индикаторов рядом. Эта категоризация является ключевой функцией контроля качества и дифференциации.

4. Анализ характеристических кривых

В технической документации есть раздел "Типичные электрические / оптические характеристические кривые". Хотя конкретные кривые не представлены в предоставленном тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (кривая I_Fпр-V_Fпр):Эта нелинейная зависимость показывает, как напряжение увеличивается с ростом тока. Она жизненно важна для проектирования схемы управления, чтобы обеспечить работу светодиода в безопасном и эффективном диапазоне.
• Зависимость световой силы от прямого тока (кривая I_Vсв-I_Fпр):Эта кривая демонстрирует зависимость светового потока от тока накачки. Обычно она линейна в определённом диапазоне, но насыщается при более высоких токах. Это помогает принимать решения по управлению индикатором для достижения оптимального баланса между яркостью, потребляемой мощностью и сроком службы.
• Зависимость световой силы от температуры окружающей среды:Эта кривая показывает, как светоотдача уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Понимание этого снижения номинальных характеристик критически важно для приложений, работающих при высоких температурах окружающей среды.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность излучаемого света на разных длинах волн с пиком около 611 нм, иллюстрирующий чистоту цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство поставляется в стандартном корпусе для светодиодных индикаторов. В разделе "Габаритные размеры" представлен чертёж механических контуров, хотя конкретные размеры в миллиметрах в текстовом отрывке не указаны. Примечание указывает, что все размеры приведены в миллиметрах с допусками ±0.25 мм, если не указано иное. Этот чертёж необходим для проектирования посадочного места на печатной плате, обеспечения правильного размера выреза на лицевой панели и совмещения выводов с контактными площадками печатной платы.

Корпус имеет внешний вид "серый фон и белые сегменты", что повышает контрастность за счёт уменьшения отражений от неосвещённых областей (фона), обеспечивая чистую рассеивающую поверхность для светящихся сегментов. Десятичная точка справа интегрирована в корпус. Полярность чётко определена распиновкой и архитектурой общего катода.

6. Подключение выводов и внутренняя схема

LTC-2723JF используетмультиплексированную конфигурацию с общим катодом. Это критически важный аспект конструкции. Внутренняя принципиальная схема (на которую есть ссылка, но она не показана) показала бы, что каждый из четырёх разрядов имеет общее катодное соединение. Аноды соответствующих сегментов (A, B, C, D, E, F, G, DP) для всех разрядов соединены вместе внутри.

Подробное подключение выводов следующее: Вывод 1 — общий катод для разряда 1, вывод 8 — для разряда 4, вывод 11 — для разряда 3, вывод 14 — для разряда 2. Вывод 12 — специальный общий катод для сегментов двоеточия слева внизу, по центру внизу и справа внизу (L1, L2, L3), которые, вероятно, используются для разделения времени (например, 12:34). Аноды сегментов распределены по другим выводам (например, вывод 13 для анода A и L1, вывод 15 для анода B и L2, вывод 2 для анода C и L3, вывод 3 для DP и т.д.). Выводы 4, 9 и 10 помечены как "Нет соединения" или "Нет вывода". Эту распиновку необходимо строго соблюдать для корректной работы схемы мультиплексирования.

7. Рекомендации по пайке и сборке

Основная рекомендация по сборке — спецификация температуры пайки: устройство может выдерживать 260°C в течение 3 секунд в точке на расстоянии 1/16 дюйма (1.6 мм) ниже плоскости установки. Это стандартный параметр для процессов волновой пайки или оплавления. Конструкторы должны убедиться, что профиль сборки печатной платы не превышает это термическое воздействие. Для ручной пайки следует использовать паяльник с регулировкой температуры с минимальным временем контакта на каждый вывод.

Применимы общие меры предосторожности при обращении со светодиодами: избегайте механических нагрузок на эпоксидную линзу, защищайте от электростатического разряда (ЭСР) во время работы и храните в соответствующих антистатических, контролируемых по влажности средах, если не используется сразу после вскрытия герметичной упаковки.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространённое применение — управление от микроконтроллера. Из-за конструкции с мультиплексированным общим катодом микроконтроллер должен использовать технику сканирования. Он устанавливает шаблон для одного разряда на общих анодных линиях (сегменты A-G, DP), а затем активирует (замыкает ток на землю) соответствующий общий катодный вывод для этого разряда. Через короткий промежуток времени (например, 1-5 мс) он переходит к следующему разряду, быстро перебирая все четыре разряда. Человеческий глаз воспринимает это как постоянно светящийся индикатор благодаря инерции зрения. Этот метод сокращает количество необходимых выводов ввода-вывода с (7 сегментов + 1 DP) * 4 разряда = 32 вывода до 7 выводов сегментов + 4 вывода разрядов + 3 вывода двоеточия = 14 выводов, что является значительной экономией.

Внешние компоненты обычно включают токоограничивающие резисторы, включённые последовательно с каждой анодной линией сегмента. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_Fпр) / I_Fпр. Для питания 5 В, типичного Vпр 2.6 В и желаемого Iпр 10 мА резистор будет (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом. Поскольку индикатор мультиплексирован, мгновенный ток во время активности каждого разряда может быть выше для достижения той же средней яркости; например, управление с пиковым током 40 мА при скважности 25% даёт среднее значение 10 мА._F8.2 Примечания по проектированию и лучшие практики_FВыбор драйвера:

Убедитесь, что микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера может потреблять достаточный ток для общих катодных выводов (сумма токов для всех светящихся сегментов в одном разряде).

• Частота обновления:Поддерживайте общую частоту обновления выше 60 Гц, чтобы избежать видимого мерцания. При 4 разрядах время сканирования каждого разряда должно быть менее ~4 мс.
• Управление яркостью:Яркость можно легко регулировать программно, изменяя скважность мультиплексирования или пиковый ток накачки (в пределах абсолютных пределов).
• Последовательность включения питания:Избегайте подачи сигналов на аноды сегментов, когда ни один катод не активен, так как это может вызвать неопределённые состояния и потенциальную защёлку.
• Угол обзора:Используйте широкий угол обзора, устанавливая индикатор перпендикулярно предполагаемой основной линии взгляда пользователя.
• 9. Техническое сравнение и преимуществаПо сравнению со старыми красными светодиодными индикаторами на основе GaAsP, технология AlInGaP в LTC-2723JF предлагает значительно более высокую световую эффективность. Это означает, что она производит больше света (более высокий выход в канделах) при том же входном электрическом токе, что приводит к снижению энергопотребления при заданной яркости или более высокой максимальной яркости. Жёлто-оранжевый цвет (605-611 нм) часто субъективно воспринимается как более яркий и привлекающий внимание, чем стандартный красный, и может обеспечивать лучшую производительность в условиях окружающего красного света.

По сравнению с индикаторами с большими цифрами, размер 0.28 дюйма предлагает компактные габариты, идеальные для портативных или плотно упакованных приборов. По сравнению с жидкокристаллическими индикаторами (ЖКИ), этот светодиодный индикатор предлагает превосходную яркость, более широкие углы обзора и более быстрое время отклика, и ему не требуется подсветка, что упрощает конструкцию. Его основной компромисс — более высокое энергопотребление по сравнению с ЖКИ, особенно когда освещены несколько сегментов.

10. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

В: Как рассчитать правильное значение токоограничивающего резистора?

О: Используйте формулу R = (V

питания - V

пр) / I_CCпр. Используйте типичное Vпр из технической документации (2.6 В) для первоначального расчёта. Выберите Iпр на основе желаемой яркости, оставаясь ниже непрерывного максимума 25 мА. Помните, что это на сегмент. Для мультиплексированной конструкции мгновенный Iпр будет выше для достижения той же средней яркости._FВ: Могу ли я управлять этим индикатором с постоянным (не мультиплексированным) током?_FО: Технически да, подключив катод каждого разряда независимо к земле и управляя сегментами напрямую. Однако это требует гораздо большего количества выводов ввода-вывода (32+) и крайне неэффективно с точки зрения ресурсов микроконтроллера и энергопотребления. Мультиплексированная конструкция является предполагаемым и оптимальным вариантом использования._FВ: Какова цель "Коэффициента соответствия силы света"?_FО: Этот коэффициент 2:1 обеспечивает визуальную однородность. Он гарантирует, что ни один сегмент в устройстве не будет более чем в два раза ярче любого другого сегмента при работе в одинаковых условиях. Это предотвращает заметное различие в яркости цифр или сегментов, которое могло бы отвлекать внимание._FВ: Требуется ли радиатор?

О: Для нормальной работы в пределах указанных пределов тока и температуры радиатор не требуется. Максимальная рассеиваемая мощность 70 мВт на сегмент легко управляется корпусом устройства и дорожками печатной платы в типичных условиях. Обеспечьте адекватную вентиляцию при работе при высоких температурах окружающей среды, близких к максимальному значению.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование отсчёта цифрового мультиметра.

LTC-2723JF — отличный выбор для 4-разрядного дисплея мультиметра. Проектирование будет включать микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), измеряющим напряжение, ток или сопротивление. Микроконтроллер обрабатывает показания и преобразует их в соответствующие 7-сегментные коды для четырёх разрядов, управляя положением десятичной точки в зависимости от диапазона.

Прошивка реализует прерывание по таймеру для управления сканированием мультиплексирования. Четыре вывода микроконтроллера настраиваются как выходы с открытым стоком или с сильным стоком, подключённые к четырём катодам разрядов (выводы 1, 14, 11, 8). Семь других выводов настраиваются как выходы push-pull, подключённые через токоограничивающие резисторы 180 Ом к анодам сегментов (A, B, C, D, E, F, G). Анод DP (вывод 3) будет подключён к восьмому выводу при необходимости.

Каждые 2.5 мс (для общей частоты обновления 100 Гц) срабатывает прерывание таймера. Прошивка отключает все катоды разрядов, обновляет выходы анодов сегментов для отображения шаблона для следующего разряда по порядку, а затем активирует только катодный вывод этого разряда. Этот процесс повторяется непрерывно. Жёлто-оранжевый цвет обеспечивает высокую контрастность на сером фоне, гарантируя читаемость в различных условиях освещения, с которыми сталкивается ручной измерительный прибор.

12. Принцип работы

Основной принцип — электролюминесценция в полупроводниковом P-N переходе. Материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) является полупроводником с прямой запрещённой зоной. При прямом смещении (положительное напряжение на аноде относительно катода) электроны из N-области и дырки из P-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещённой зоны, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае жёлто-оранжевый (~605-611 нм). Серый фон и белый материал сегментов действуют как рассеиватель и усилитель контраста, формируя и направляя свет от крошечных светодиодных кристаллов в узнаваемые сегменты.13. Технологические тренды и контекст

Технология светодиодов AlInGaP представляет собой значительный прогресс по сравнению с более ранними материалами для светодиодов, такими как GaAsP (фосфид арсенида галлия) для красного, оранжевого и жёлтого цветов. Она предлагает значительно превосходную внутреннюю квантовую эффективность и температурную стабильность, что означает, что большая часть электрической энергии преобразуется в свет, а яркость лучше сохраняется в широком диапазоне температур. Эта технология позволила разработать высокоэффективные светодиоды высокой яркости, пригодные для наружного и автомобильного применения, задолго до широкого распространения мощных белых светодиодов.

Хотя современные дисплеи часто используют точечно-матричные OLED или TFT LCD для полноценной графики, семисегментный светодиодный индикатор остаётся весьма актуальным благодаря своей предельной простоте, надёжности, низкой стоимости и идеальной пригодности для чисто числового отображения. Его тенденция развития сосредоточена на повышении эффективности (люмен на ватт), улучшении коэффициентов контрастности (более тёмный фон, более яркие сегменты) и предложении более широкого разнообразия размеров корпусов и цветов в рамках материальных систем AlInGaP и InGaN (для синего/зелёного/белого). Техника мультиплексирования, используемая в таких устройствах, как LTC-2723JF, является классическим и долговечным решением проблемы управления несколькими элементами отображения с ограниченным числом управляющих линий.

. Operating Principle

The fundamental principle is electroluminescence in a semiconductor P-N junction. The AlInGaP (Aluminum Indium Gallium Phosphide) material is a direct bandgap semiconductor. When forward-biased (positive voltage on the anode relative to the cathode), electrons from the N-type region and holes from the P-type region are injected into the active region. When these charge carriers recombine, they release energy in the form of photons (light). The specific composition of the AlInGaP alloy determines the bandgap energy, which directly dictates the wavelength (color) of the emitted light\u2014in this case, yellow-orange (~605-611 nm). The gray face and white segment material act as a diffuser and contrast enhancer, shaping and directing the light from the tiny LED chips into the recognizable segments.

. Technology Trends and Context

AlInGaP LED technology represents a significant advancement over earlier LED materials like GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide) for red, orange, and yellow colors. It offers vastly superior internal quantum efficiency and temperature stability, meaning more electrical energy is converted to light and brightness is maintained better over a wide temperature range. This technology enabled the development of high-brightness, high-efficiency LEDs suitable for outdoor and automotive applications long before the widespread adoption of high-power white LEDs.

While modern displays often use dot-matrix OLEDs or TFT LCDs for full graphics, the seven-segment LED display remains highly relevant due to its extreme simplicity, robustness, low cost, and perfect suitability for pure numeric readouts. Its development trend focuses on increasing efficiency (lumens per watt), improving contrast ratios (darker faces, brighter segments), and offering a wider variety of package sizes and colors within the AlInGaP and InGaN (for blue/green/white) material systems. The multiplexing technique used in devices like the LTC-2723JF is a classic and enduring solution to the problem of controlling multiple display elements with a limited number of control lines.