Техническая спецификация светодиодного индикатора LTP-3362JD - высота цифры 0.3 дюйма - AlInGaP Гипер Красный - прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики двухразрядного 17-сегментного буквенно-цифрового светодиодного (LED) индикатора с высотой цифры 0.3 дюйма (7.62 мм). Устройство разработано для обеспечения четкого, легко читаемого отображения символов в приложениях, требующих показа числовой и ограниченной буквенной информации. Его основная конструкция использует передовые светодиодные чипы AS-AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) Гипер Красного свечения, выращенные на подложке из арсенида галлия (GaAs). Этот выбор технологии имеет ключевое значение для достижения специфического цвета и эксплуатационных характеристик, изложенных в данной спецификации. Визуальный дизайн характеризуется черным корпусом с белыми сегментами — комбинацией, оптимизированной для высокого контраста и отличного внешнего вида символов при различных условиях освещения.

1.1 Ключевые преимущества и целевые области применения

Дисплей предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для широкого спектра электронных устройств. Его низкое энергопотребление является значительным преимуществом для устройств с батарейным питанием или с повышенными требованиями к энергоэффективности. Высокая яркость и высокий коэффициент контрастности обеспечивают читаемость как в условиях слабого, так и яркого освещения. Широкий угол обзора позволяет четко видеть отображаемую информацию с различных позиций, что крайне важно для потребительской электроники, измерительных приборов и информационных табло. Присущая светодиодной технологии твердотельная надежность гарантирует длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрациям по сравнению с другими технологиями отображения, такими как вакуумно-люминесцентные или лампы накаливания. Данный индикатор классифицируется по световой силе, что означает сортировку (бининг) единиц продукции на основе их светового потока для обеспечения однородности в производственных партиях. Типичные области применения включают цифровые панельные измерители, испытательное оборудование, медицинские приборы, POS-терминалы, промышленные панели управления и автомобильные приборные панели, где требуется четкий и надежный буквенно-цифровой вывод.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В данном разделе представлен детальный, объективный анализ электрических, оптических и физических параметров, определяющих производительность и пределы работы индикатора.

2.1 Абсолютные максимальные режимы эксплуатации

Эти режимы определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или около них не гарантируется, и в схемотехническом проектировании их следует избегать.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую один светодиодный сегмент может рассеять в виде тепла без риска повреждения.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА. Этот ток допустим только в специфических импульсных условиях (частота 1 кГц, скважность 10%) для достижения более высокой мгновенной яркости без перегрева. Он не предназначен для непрерывной работы на постоянном токе.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Это рекомендуемый максимальный ток для установившегося режима работы. Коэффициент снижения номинала 0.33 мА/°C указывает на то, что этот максимальный ток должен быть уменьшен при повышении температуры окружающей среды выше 25°C для предотвращения перегрева.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Приложение обратного смещающего напряжения выше этого значения может привести к пробою светодиодного перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу и хранение в пределах этого температурного диапазона.
• Условия пайки:260°C в течение 3 секунд, при этом жало паяльника должно находиться не менее чем на 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки компонента. Это критически важное руководство для волновой или ручной пайки, позволяющее предотвратить термическое повреждение светодиодных чипов или пластикового корпуса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в указанных условиях испытаний. Именно эти значения разработчики должны использовать для расчетов схем и ожиданий по производительности.

• Средняя сила света на сегмент (I_V):200 мккд (мин), 600 мккд (тип.) при I_F= 1 мА. Это мера светового потока. Широкий диапазон указывает на процесс бининга; разработчики должны учитывать минимальное значение, чтобы обеспечить достаточную яркость.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (тип.) при I_F= 20 мА. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна, что помещает цвет в гиперкрасную область спектра.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.). Этот параметр указывает на спектральную чистоту или разброс излучаемых длин волн вокруг пика. Значение 20 нм является типичным для красных светодиодов AlInGaP.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (тип.). Это та единственная длина волны, которую воспринимает человеческий глаз и которая наилучшим образом соответствует цвету светодиода, слегка отличаясь от пиковой длины волны из-за кривой чувствительности глаза.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.0 В (мин), 2.6 В (тип.) при I_F= 20 мА. Это падение напряжения на светодиодном сегменте во время работы. Ограничивающие ток резисторы должны быть рассчитаны с использованием максимально ожидаемого V_F, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при V_R= 5 В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда светодиод находится под обратным смещением в пределах своего максимального режима.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (макс.). Этот параметр определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одном устройстве, обеспечивая равномерность внешнего вида.

2.3 Объяснение системы бининга

В спецификации явно указано, что устройство \"классифицируется по силе света\". Это подразумевает процесс бининга или сортировки после производства. Хотя конкретные коды бинов здесь не перечислены, практика обычно включает группировку индикаторов на основе измеренного светового потока (например, \"яркий\" бин и \"стандартный\" бин) для обеспечения однородности в производственной партии. Разработчикам, закупающим этот компонент, следует уточнять доступные бины, если для их приложения критически важна строгая однородность яркости между несколькими экземплярами. Диапазон прямого напряжения (V_F) (от 2.0В до 2.6В) также указывает на возможный бининг по прямому напряжению, что может повлиять на конструкцию источника питания.

3. Механическая информация, интерфейсы и монтаж

3.1 Габаритные размеры корпуса и распиновка

Индикатор размещен в стандартном двухразрядном светодиодном корпусе. Все размеры приведены в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Разработчики должны интегрировать точные габариты и высоту в свои проекты печатных плат и корпусов. Таблица соединений выводов необходима для правильного подключения. Устройство использует мультиплексную конфигурацию с общим катодом: вывод 4 является общим катодом для цифры 1, а вывод 10 — общим катодом для цифры 2. Остальные выводы (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20) являются анодами для отдельных сегментов (от A до U, включая DP для десятичной точки). Вывод 14 обозначен как \"Не подключен\" (NC). Такая конфигурация позволяет независимо управлять двумя цифрами с использованием временного мультиплексирования, сокращая общее количество необходимых выводов драйвера.

3.2 Внутренняя схема и метод управления

Внутренняя схема показывает мультиплексное расположение с общим катодом. Все соответствующие аноды сегментов (например, все сегменты 'A') между двумя цифрами соединены внутри. Чтобы зажечь сегмент на конкретной цифре, его анодный вывод должен быть переведен в высокий уровень (с соответствующим ограничением тока), в то время как катод целевой цифры переводится в низкий уровень. Быстро переключая активный катод цифры и устанавливая аноды для нужного паттерна, обе цифры кажутся постоянно горящими. Этот метод требует наличия микроконтроллера или специализированной микросхемы драйвера, способной выполнять мультиплексирование.

3.3 Рекомендации по пайке и монтажу

Строгое соблюдение условий пайки (260°C в течение 3 секунд) имеет первостепенное значение. Превышение этого времени или температуры может повредить внутренние проводные соединения, ухудшить состояние эпоксидной смолы светодиода или вызвать расслоение корпуса. Для пайки оплавлением должен использоваться профиль, соответствующий этому термическому пределу. Примечание о расположении жала паяльника ниже плоскости установки помогает предотвратить прямой теплоперенос к светодиодному кристаллу через выводы. Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD) для защиты полупроводниковых переходов.

4. Анализ производительности и рекомендации по применению

4.1 Типичные характеристические кривые

Хотя конкретные графики не воспроизведены в тексте, типичные кривые для такого устройства включали бы:Прямой ток (I_F) в зависимости от прямого напряжения (V_F):Эта экспоненциальная кривая показывает взаимосвязь между током и напряжением. Напряжение отсечки составляет около 2.0В, после чего ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения, что подчеркивает необходимость схемы ограничения тока.Сила света (I_V) в зависимости от прямого тока (I_F):Эта кривая, как правило, линейна при низких токах, но может насыщаться при более высоких токах из-за тепловых эффектов. Она помогает разработчикам выбрать рабочий ток для эффективного достижения желаемой яркости.Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта зависимость показывает снижение светового потока с ростом температуры, что крайне важно для конструкций, работающих в жарких условиях.Спектральное распределение:График, показывающий интенсивность излучаемого света в зависимости от длины волны, с центром около 650 нм и полушириной ~20 нм.

4.2 Соображения по проектированию и рекомендации по применению

Ограничение тока:Последовательный резистор обязателен для каждой анодной линии (или драйвер постоянного тока) для установки прямого тока. Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_F(2.6В) из спецификации, чтобы гарантировать, что ток ни при каких условиях не превысит выбранный I_F(например, 20 мА).Драйвер мультиплексирования:Требуется микроконтроллер с достаточным количеством выводов ввода-вывода или специализированная микросхема драйвера светодиодов (например, MAX7219 или HT16K33) для управления последовательностью мультиплексирования, частотой обновления и регулировкой яркости. Частота обновления должна быть достаточно высокой (>60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.Рассеиваемая мощность:Рассчитайте общую мощность: для одного сегмента при 20 мА и 2.6В, P = 52 мВт. При включении нескольких сегментов убедитесь, что термические пределы корпуса не превышены, особенно при высоких температурах окружающей среды.Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но при установке индикатора в корпус следует учитывать основное направление взгляда, чтобы избежать теней от рамки.

4.3 Сравнение и часто задаваемые вопросы

Сравнение с другими технологиями:По сравнению с 7-сегментными индикаторами, 17-сегментный формат позволяет более четко отображать буквенные символы (A-Z), хотя и не так полно, как матричный дисплей. Технология AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми красными светодиодами на основе GaAsP или GaP.Типичные вопросы пользователей: В: Могу ли я управлять этим индикатором от источника постоянного напряжения без резисторов?О: Нет. Прямое напряжение имеет диапазон (2.0-2.6В). Постоянное напряжение, установленное на среднее значение V_F, может вызвать перегрузку по току у светодиода с низким V_F, что приведет к преждевременному выходу из строя. Всегда используйте ограничение тока.В: Почему пиковый ток (90 мА) выше, чем непрерывный ток (25 мА)?О: Светодиод может выдерживать короткие импульсы высокого тока для пиковой яркости (например, для подсветки), потому что тепловая энергия не успевает накопиться и повредить переход. Средняя мощность при этом все равно должна оставаться в пределах нормы.В: Для чего предназначен вывод \"Не подключен\"?О: Часто это механический заполнитель для стандартизации количества выводов с другими продуктами семейства или для обеспечения структурной симметрии. Его нельзя подключать ни к какой цепи.

5. Технические принципы и контекст

5.1 Базовая технология: AlInGaP на GaAs

Основная светоизлучающая структура представляет собой гетеропереход из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), выращенный эпитаксиально на подложке из арсенида галлия (GaAs). Путем регулировки соотношений алюминия, индия, галлия и фосфора в кристаллической решетке можно точно настроить ширину запрещенной зоны и, следовательно, излучаемую длину волны. Эта материальная система особенно эффективна для производства высокоярких красных, оранжевых и желтых светодиодов. Обозначение \"Гипер Красный\" обычно относится к специфическому составу, дающему глубокий красный цвет с высокой световой отдачей. Подложка GaAs непрозрачна для излучаемого света, поэтому структура устройства разработана для излучения с верхней стороны через эпоксидную линзу корпуса.

5.2 Отраслевой контекст и тенденции

На момент выпуска данной спецификации (2003 год) технология AlInGaP представляла собой значительный прогресс по сравнению с более ранними материалами для красных/оранжевых светодиодов. С тех пор тенденция в области буквенно-цифровых индикаторов сместилась в сторону панелей с более высокой плотностью точек (матричных), а в последнее время — к органическим светодиодам (OLED) или микро-светодиодным дисплеям для большей гибкости и полноцветных возможностей. Однако сегментные светодиодные индикаторы, подобные этому, остаются крайне актуальными для приложений, требующих исключительной надежности, длительного срока службы, высокой яркости, простоты и низкой стоимости в монохромных или ограниченных по цвету ролях. Их твердотельная природа, низкое энергопотребление и отличная читаемость обеспечивают их постоянное использование в промышленной, автомобильной и измерительной областях, где эти атрибуты имеют первостепенное значение.