Техническая документация на светодиодный индикатор LTP-3862JR - Высота цифры 0.3 дюйма - AlInGaP Супер Красный - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTP-3862JR — это высокопроизводительный двухразрядный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого отображения символов. Его основная функция — отображение алфавитно-цифровых символов (букв и цифр) с использованием 17-сегментной конфигурации на каждый разряд, что обеспечивает большую гибкость по сравнению со стандартными 7-сегментными индикаторами. Устройство использует передовые светодиодные чипы AS-AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) КРАСНЫЙ СУПЕР, выращенные эпитаксиально на подложке из арсенида галлия (GaAs). Эта технология известна своей высокой эффективностью и превосходными световыми характеристиками. Визуальный дизайн отличается черным полем и белыми сегментами, что значительно повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Индикатор классифицируется по световой силе, что обеспечивает стабильность яркости между производственными партиями.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого дисплея проистекают из его конструкции и полупроводниковой технологии. Непрерывные однородные сегменты создают гладкий, привлекательный вид символов без видимых зазоров или разрывов. Он работает с низким энергопотреблением, что делает его подходящим для устройств с батарейным питанием или с учетом энергоэффективности. Сочетание высокой яркости и высокого контраста обеспечивает читаемость даже в условиях яркого окружающего освещения. Широкий угол обзора позволяет считывать информацию с различных позиций относительно поверхности дисплея. Надежность твердотельной технологии светодиодов обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрациям по сравнению с другими типами дисплеев, такими как вакуумно-люминесцентные или лампы накаливания.

Данный продукт обычно ориентирован на рынки и применения, где компактные, надежные и четкие алфавитно-цифровые индикаторы имеют важное значение. Типичные области применения включают панели промышленных приборов, контрольно-измерительное оборудование, медицинские приборы, терминалы точек продаж (POS), дисплеи приборной панели автомобиля (для вспомогательной информации) и различную бытовую электронику, где необходимо отображать статус или числовые данные.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен детальный, объективный анализ ключевых технических параметров, указанных в спецификации.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности дисплея. Средняя сила света на сегментсоставляет минимум 200 мккд, типичное значение 600 мккд, максимальное значение не указано, при прямом токе (I_F) 1мА. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость каждого отдельного сегмента. Коэффициент соответствия силы светауказан как максимум 2:1. Это критически важный параметр для однородности дисплея; он означает, что яркость самого тусклого сегмента будет не менее половины яркости самого яркого сегмента при одинаковых условиях, обеспечивая единообразный вид всех сегментов символа.

Цветовые характеристики определяются параметрами длины волны, измеренными при I_F=20мА. Пиковая длина волны излучения (λ_p)составляет 639 нм, что соответствует красной области видимого спектра. Доминирующая длина волны (λ_d)составляет 631 нм. Разница между пиковой и доминирующей длиной волны связана с формой спектра излучения. Полуширина спектральной линии (Δλ)составляет 20 нм, что указывает на спектральную чистоту или разброс длин волн излучаемого света вокруг пика.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют пределы и условия работы устройства. Прямое напряжение на сегмент (V_F)составляет от 2.0В до 2.6В при испытательном токе 20мА. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема управления могла подавать достаточное напряжение для его преодоления, обычно используя токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока. Обратный ток на сегмент (I_R)составляет максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В, что указывает на уровень утечки при обратном смещении светодиода.

Абсолютные максимальные значенияустанавливают границы безопасной работы. Непрерывный прямой ток на сегментсоставляет 25 мА при 25°C, с коэффициентом снижения 0.33 мА/°C выше этой температуры. Это означает, что максимально допустимый непрерывный ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды для предотвращения перегрева. Пиковый прямой токсоставляет 90 мА, но только при определенных импульсных условиях: скважность 1/10 и длительность импульса 0.1 мс. Это позволяет использовать схемы мультиплексирования, где более высокий мгновенный ток может быть использован для достижения воспринимаемой яркости при сохранении низкого среднего рассеивания мощности. Рассеиваемая мощность на сегментограничена 70 мВт.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на Диапазон рабочих температурот -35°C до +105°C и идентичный Диапазон температур хранения. Такой широкий диапазон делает его подходящим для применений в суровых условиях, как промышленных, так и автомобильных. Снижение прямого тока с температурой, как упоминалось, является прямым соображением теплового управления. В спецификации также указаны условия пайки: устройство может выдерживать 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.59 мм) ниже плоскости установки, что является типичным руководством по профилю пайки оплавлением.

3. Механическая информация и упаковка

LTP-3862JR поставляется в стандартном корпусе для светодиодных индикаторов. Спецификация включает детальный чертеж с размерами (габариты корпуса). Ключевые механические особенности включают общие габариты, высоту корпуса, расстояние между двумя разрядами, а также точное расположение и диаметр монтажных отверстий или выводов. На чертеже указано, что все размеры приведены в миллиметрах, со стандартными допусками ±0.25 мм, если не указано иное. Эта информация крайне важна для разработчиков разводки печатных плат (ПП), чтобы обеспечить соответствие физического посадочного места на плате дисплею и наличие достаточного зазора вокруг компонента.

3.1 Конфигурация выводов и внутренняя схема

Устройство имеет в общей сложности 20 выводов. Оно сконфигурировано как Мультиплексный с общим анодом. Это означает, что аноды светодиодов для каждого разряда соединены вместе внутри корпуса. Общий анод Разряда 1 находится на выводе 4, а общий анод Разряда 2 — на выводе 10. Катоды каждого отдельного сегмента (от A до U, плюс DP для десятичной точки) выведены на отдельные выводы. Эта мультиплексная архитектура позволяет управлять двумя разрядами с меньшим количеством линий управления, чем если бы каждый сегмент был адресуем независимо. Внутренняя схема обычно показывает эти соединения общего анода для каждого разряда и организацию катодов сегментов. Таблица соединения выводов необходима для правильного подключения дисплея к микроконтроллеру или драйверной ИС.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки на типичные электрические/оптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для таких устройств включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика): Этот график показывает нелинейную зависимость между напряжением на светодиоде и током, протекающим через него. Он помогает разработчикам выбрать подходящее значение токоограничивающего резистора для заданного напряжения питания.
• Сила света в зависимости от прямого тока: Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока управления. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но может насыщаться при очень высоких токах.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды: Этот график демонстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Понимание этого снижения мощности жизненно важно для применений, работающих при высоких температурах окружающей среды.
• Спектральное распределение: График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий форму спектра излучаемого света, с центром вокруг пиковой длины волны 639 нм.

Эти кривые предоставляют разработчикам более тонкое понимание поведения устройства в нестандартных или изменяющихся условиях, выходящее за рамки точечных данных в таблицах.

5. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

5.1 Проектирование схемы управления

Для работы этого мультиплексного дисплея с общим анодом требуется схема драйвера. Обычно это предполагает использование микроконтроллера с достаточным количеством линий ввода-вывода или специализированной ИС драйвера светодиодов. Общие аноды (выводы 4 и 10) подключаются к микроконтроллеру через транзисторы, работающие в режиме источника тока, или напрямую, если выводы МК могут обеспечить достаточный ток. Катоды сегментов (выводы 1-3, 5-9, 11-13, 15-20) подключаются к драйверам, работающим в режиме стока тока (например, массиву транзисторов или драйверной ИС). Мультиплексирование достигается путем последовательного включения общего анода одного разряда за раз, одновременно подавая шаблон сегментов для этого разряда на линии катодов. Этот цикл должен происходить достаточно быстро (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания. Номинальный пиковый ток позволяет использовать более высокие мгновенные токи в течение короткого времени включения каждого разряда для достижения более высокой воспринимаемой средней яркости.

5.2 Тепловое управление и пайка

Хотя светодиоды эффективны, рассеиваемая мощность (до 70 мВт на сегмент) может привести к нагреву, особенно когда одновременно горят несколько сегментов. Для выводов общего анода может быть предусмотрена достаточная площадь меди на печатной плате или тепловые переходные отверстия для отвода тепла. Строгое соблюдение профиля пайки (260°C в течение 3 секунд) необходимо для предотвращения повреждения внутренней эпоксидной смолы, проводных соединений или самого полупроводникового кристалла во время сборки.

5.3 Оптическая интеграция

Дизайн с черным полем и белыми сегментами обеспечивает высокую контрастность. Для дальнейшего улучшения в условиях яркого окружающего света можно использовать контрастный фильтр или затемненное защитное стекло. Широкий угол обзора устраняет необходимость точного позиционирования наблюдателя относительно нормали к дисплею. Разработчикам следует учитывать предполагаемое расстояние просмотра и уровень окружающего освещения при выборе токов управления, чтобы обеспечить оптимальную читаемость без излишнего энергопотребления.

6. Техническое сравнение и дифференциация

Основными отличительными особенностями LTP-3862JR являются использование технологии AlInGaP Супер Красный и его 17-сегментная архитектура. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды GaAsP или GaP, AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе или меньшему энергопотреблению при той же яркости. Формат с 17 сегментами, по сравнению со стандартным 7-сегментным индикатором, позволяет четко отображать весь алфавит (алфавитно-цифровые символы), а не только цифры и несколько букв, значительно расширяя область его применения. Классификация по световой силе — еще один ключевой момент, обеспечивающий уровень стабильности яркости, который важен для многоразрядных дисплеев, где неравномерная яркость будет визуально отвлекать.

7. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Что означает коэффициент соответствия силы света 2:1 для моего проекта?

О: Это гарантирует визуальную однородность. В худшем случае один сегмент будет не тусклее, чем в два раза ярче другого сегмента, управляемого идентично. Это предотвращает заметное различие в яркости между символами или их частями.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем напрямую с микроконтроллера на 5В?

О: Не напрямую для сегментов. Прямое напряжение составляет 2.0-2.6В. Прямое подключение вывода МК на 5В к катоду сегмента (через резистор) создаст обратное смещение ~5В на светодиоде, когда вывод МК находится в высоком состоянии, что превышает номинальное обратное напряжение 8В и может повредить светодиод. Вы должны использовать соответствующую драйверную схему (транзисторы или драйверные ИС) для сопряжения логических уровней МК с требованиями по току светодиода.

В: Как рассчитать значение токоограничивающего резистора?

О: Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для питания 5В, типичного V_F 2.3В и желаемого I_F 20мА: R = (5 - 2.3) / 0.02 = 135 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 150 Ом), которое дает немного меньший ток, оставаясь в пределах безопасной рабочей области.

В: Для чего нужен номинальный пиковый прямой ток?

О: Он позволяет использовать мультиплексирование. В мультиплексной схеме каждый разряд включен только часть времени (например, скважность 1/2 для двух разрядов). Чтобы достичь желаемой средней яркости, можно использовать более высокий мгновенный ток в течение его короткого времени включения. Номинальный пиковый ток 90мА (при импульсе 0.1 мс, скважность 1/10) это позволяет. Средний ток, рассчитанный за время, все равно должен соответствовать номинальному непрерывному току.

8. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование простого двухразрядного счетчика с интерфейсом микроконтроллера.

Пример проекта может включать 8-битный микроконтроллер (например, ATmega328P). Два его вывода ввода-вывода будут сконфигурированы как выходы для управления общими анодами (Разряд 1 и Разряд 2) через маломощные NPN-транзисторы (например, 2N3904), чтобы обеспечить требуемый ток для всех горящих сегментов в разряде. Еще восемь выводов ввода-вывода будут использоваться для управления катодами сегментов через драйверную ИС, работающую в режиме стока тока, такую как массив Дарлингтона ULN2003A, который может выдерживать суммарные токи сегментов. Прошивка будет поддерживать переменную счетчика. Она будет разделять десятки и единицы, преобразовывать каждую в 17-сегментный шаблон (используя таблицу поиска), а затем поочередно включать транзистор для Разряда 1, выводя шаблон единиц, затем включать Разряд 2, выводя шаблон десятков, в непрерывном цикле с короткой задержкой. Токоограничивающие резисторы могут быть размещены либо на стороне общего анода (проще, один резистор на разряд), либо на стороне катодов сегментов (более точное управление на сегмент, больше резисторов).

9. Введение в принцип работы

Основной принцип работы основан на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Полупроводниковый материал AlInGaP имеет определенную ширину запрещенной зоны. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение перехода (прямое напряжение V_F), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию. В прямозонном полупроводнике, таком как AlInGaP, эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов (света). Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны материала. 17-сегментная компоновка — это геометрическое расположение отдельных светодиодных кристаллов или областей чипа внутри корпуса, каждая из которых соответствует сегменту символа. Электрические соединения осуществляются с помощью проводных соединений с анодными и катодными контактами, которые выводятся на внешние выводы корпуса.

10. Технологические тренды

Технологии отображения постоянно развиваются. Хотя технология AlInGaP в этой спецификации представляет собой высокопроизводительное решение для красного/оранжевого/желтого цветов, более широкие тенденции включают внедрение еще более эффективных материалов и структур. Для полноцветных или белых дисплеев доминируют синие и зеленые светодиоды на основе InGaN (нитрида индия-галлия). Существует постоянное стремление к повышению световой отдачи (больше люмен на ватт), что позволяет создавать более яркие дисплеи или снижать энергопотребление. Миниатюризация — еще одна тенденция, при которой корпусирование на уровне кристалла и меньшие размеры кристаллов позволяют создавать дисплеи с более высоким разрешением или тем же разрешением в меньшем форм-факторе. Кроме того, все более распространенными становятся интегрированные решения, в которых схема драйвера светодиодов, микроконтроллер, а иногда и сам дисплей объединены в единый модуль или интеллектуальный дисплей, упрощая процесс внедрения для производителей конечной продукции. Ключевые преимущества твердотельной надежности, низкого энергопотребления и широкого угла обзора остаются основополагающими и усиливаются этими достижениями в материалах и интеграции.