Техническая документация LTS-3361JS: 7-сегментный светодиодный индикатор, желтый, 0.3 дюйма (7.62 мм) - Напряжение 2.6В - Мощность 40мВт

1. Обзор продукта

LTS-3361JS представляет собой одноразрядный 7-сегментный алфавитно-цифровой светодиодный индикатор, предназначенный для применений, требующих четкого и яркого отображения цифр или ограниченного набора символов. Его основная функция — обеспечение высокочитаемого визуального вывода в компактном форм-факторе.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данное устройство разработано для надежной работы в потребительской электронике, промышленных приборах и устройствах с цифровой индикацией. Его основные преимущества, согласно технической документации, включают:высоту знака 0.3 дюйма (7.62 мм), что обеспечивает оптимальный баланс между размером и читаемостью. Он отличаетсянепрерывными однородными сегментами, которые формируют чистый, профессиональный вид символов без видимых разрывов в светящихся участках. Индикатор обладаетвысокой яркостью и контрастностью, что достигается благодаря использованию технологии AlInGaP на непрозрачной подложке, обеспечивая яркое свечение даже при хорошем освещении.Широкий угол обзораулучшает видимость с различных ракурсов. Кроме того, изделие классифицируется по световой интенсивности, что позволяет проводить сортировку и обеспечивать однородность в производственных партиях. Основные целевые рынки включают панельные измерительные приборы, бытовую технику, испытательное оборудование и любые устройства, требующие простого и эффективного цифрового отображения.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный объективный анализ ключевых технических параметров, указанных в документации.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функционирования данного индикатора. Устройство используетжелтые светодиодные чипы на основе AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия). Данная материаловая система известна своей высокой эффективностью и стабильностью в желто-оранжево-красном спектре. Чипы изготавливаются нанепрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs), что способствует повышению контрастности, предотвращая утечку света через заднюю часть чипа и направляя больше света вперед. Корпус имеетсерый лицевой экран с белыми сегментами, что дополнительно повышает контрастность, когда сегменты не светятся. Ключевые измеряемые параметры при Ta=25°C включают:

• Средняя сила света (I_V)): Диапазон от 200 мккд (мин.) до 600 мккд (макс.) при прямом токе (I_F) 1 мА. Типичное значение находится в этом диапазоне. Данная интенсивность измеряется с использованием фильтра, аппроксимирующего кривую спектральной чувствительности глаза CIE.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p)): Обычно 588 нм, что соответствует желтой области видимого спектра.
• Доминирующая длина волны (λ_d)): Обычно 587 нм, что очень близко к пиковой длине волны, указывая на относительно чистый желтый цвет.
• Полуширина спектральной линии (Δλ): Приблизительно 15 нм, что определяет спектральную чистоту или цветовую ширину полосы излучаемого света.
• Коэффициент соответствия силы света: Указан как максимум 2:1. Это означает, что сила света самого яркого сегмента не должна более чем в два раза превышать силу света самого тусклого сегмента в пределах одного разряда при одинаковом токе, обеспечивая равномерность.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют пределы и условия эксплуатации для надежного использования.

• Абсолютные максимальные допустимые значения:
  • Рассеиваемая мощность на сегмент: 40 мВт.
  • Пиковый прямой ток на сегмент: 60 мА (при скважности 1/10, длительности импульса 0.1 мс).
  • Непрерывный прямой ток на сегмент: 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C выше 25°C.
  • Обратное напряжение на сегмент: 5 В.
  • Диапазон рабочих температур и температур хранения: от -35°C до +85°C.
  • Температура пайки: Максимум 260°C в течение до 3 секунд на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки.
• Электрические/оптические характеристики при Ta=25°C:
  • Прямое напряжение на сегмент (V_F): Обычно 2.6 В, максимум 2.6 В при I_F=20 мА. Минимум составляет 2.05 В.
  • Обратный ток на сегмент (I_R): Максимум 100 мкА при V_R=5 В.

2.3 Тепловые характеристики

Вопросы теплового режима косвенно решаются через спецификацию снижения номинала для непрерывного прямого тока. Ток должен быть уменьшен на 0.33 мА на каждый градус Цельсия выше температуры окружающей среды 25°C. Это критически важно для поддержания долгосрочной надежности и предотвращения ускоренной деградации светового потока или катастрофического отказа. Широкий рабочий температурный диапазон от -35°C до +85°C указывает на устойчивость к различным условиям окружающей среды.

3. Объяснение системы сортировки

В технической документации явно указано, что устройство"классифицируется по световой интенсивности."Это относится к процессу сортировки после производства. Из-за присущих вариаций в эпитаксиальном росте полупроводника и изготовлении чипов светодиоды из одной производственной партии могут иметь слегка различающуюся оптическую мощность. Сортировка включает измерение силы света каждой единицы и группировку их в определенные диапазоны интенсивности (бины). Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы с согласованными уровнями яркости для своего применения, обеспечивая однородный внешний вид на нескольких разрядах в многоразрядном индикаторе. В документации указан общий диапазон от минимума (200 мккд) до максимума (600 мккд); конкретные коды бинов обычно определяются в отдельной документации или информации для заказа.

4. Анализ характеристических кривых

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

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ): Показывает зависимость между прямым напряжением (V_F) и прямым током (I_F). Эта кривая нелинейна, с напряжением включения около 2 В для AlInGaP, после чего ток быстро возрастает при небольших увеличениях напряжения. Это подчеркивает важность токоограничивающих резисторов или драйверов постоянного тока.
• Зависимость силы света от прямого тока (I_V от I_F)): Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока накачки. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды: Эта кривая показала бы снижение светового выхода при повышении температуры перехода, подчеркивая необходимость правильного теплового проектирования, особенно при работе вблизи максимальных допустимых значений.
• Спектральное распределение: График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, с центром около 587-588 нм и полушириной ~15 нм, подтверждающий желтую цветовую точку.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты и конфигурация

Корпус представляет собой стандартный одноразрядный 7-сегментный светодиодный индикатор. Техническая документация включает чертеж "ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ" (детали здесь не полностью извлечены). Важное примечание гласит, что все размеры указаны в миллиметрах, а допуски составляют ±0.25 мм (0.01"), если не указано иное. Этот допуск важен для проектирования посадочного места на печатной плате, чтобы обеспечить правильную установку и выравнивание.

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Устройство имеет конфигурациюс общим катодом. Это означает, что все катоды (отрицательные выводы) светодиодных сегментов соединены вместе внутри корпуса. Подключение выводов четко определено:

1. Общий катод
2. Анод F
3. Анод G
4. Анод E
5. Анод D
6. Общий катод (Примечание: Выводы 1 и 6 являются общим катодом, вероятно, для гибкости разводки или снижения сопротивления)
7. Анод DP (Десятичная точка)
8. Анод C
9. Анод B
10. Анод A

Внутренняя схема показывает подключение общего катода к выводам 1 и 6, с отдельными анодами для сегментов A-G и DP. Примечание "RT. HANDE DECIMAL" в описании номера детали предполагает расположение десятичной точки справа.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Техническая документация содержит критически важную спецификацию по пайке: корпус может выдерживать максимальную температуру пайки260°C в течение максимум 3 секунд, измеренную на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки. Это стандартное ограничение профиля пайки оплавлением. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки печатных плат, будь то волновая пайка или пайка оплавлением, соответствует этому пределу, чтобы предотвратить повреждение внутренних светодиодных чипов, проводных соединений или пластикового корпуса. Диапазон температур хранения (-35°C до +85°C) также должен соблюдаться до и после сборки.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Данный индикатор идеально подходит для применений, требующих одного, хорошо видимого разряда: индикация напряжения/тока на блоках питания, отображение температуры на термостатах или духовках, счетчики времени, простые табло или индикаторы состояния на сетевом оборудовании и бытовой технике.

7.2 Соображения при проектировании

• Схема управления: Как устройство с общим катодом, катоды (выводы 1/6) должны быть подключены к земле или стоку тока. Каждый анод сегмента должен управляться черезтокоограничивающий резистор. Значение резистора рассчитывается на основе напряжения питания (V_CC), прямого напряжения светодиода (V_F, для надежности используйте максимум 2.6 В) и желаемого прямого тока (I_F). Например, при питании 5 В и целевом токе I_F=10 мА: R = (V_CC- V_F) / I_F= (5В - 2.6В) / 0.01А = 240 Ом. Подойдет резистор на 220 Ом или 270 Ом.
• Мультиплексирование: Для многоразрядных индикаторов этот разряд может быть мультиплексирован. Поскольку он имеет независимые аноды и общий катод, он хорошо подходит для мультиплексированных схем, где катоды разных разрядов быстро переключаются.
• Управление яркостью: Яркость можно регулировать, изменяя прямой ток (в пределах абсолютных пределов) или используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) на управляющих сигналах.
• Угол обзора: Широкий угол обзора следует учитывать при проектировании механического корпуса, чтобы обеспечить видимость индикатора для конечного пользователя.

8. Техническое сравнение и отличительные особенности

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды на основе GaP или GaAsP, технология AlInGaP в LTS-3361JS предлагает значительноболее высокую световую отдачу и яркость. По сравнению с некоторыми белыми или синими светодиодами, использующими люминофорное преобразование, AlInGaP обеспечиваетчистый, насыщенный цвет непосредственно от полупроводника, часто с лучшей стабильностью во времени и при изменении температуры. Непрозрачная подложка является ключевым отличием от более дешевых индикаторов, которые могут использовать прозрачную подложку, что приводит к худшей контрастности из-за рассеивания света во всех направлениях. Классификация (сортировка) по интенсивности является признаком качественного компонента, предназначенного для применений, требующих однородности.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель наличия двух выводов общего катода (1 и 6)?

О: Это обеспечивает гибкость при разводке печатной платы. Это может помочь снизить плотность тока через один вывод, если все сегменты работают одновременно на высоком токе, а также упростить разводку платы, предоставляя две точки подключения к земле.

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера?

О: Да, но с важными оговорками. Типичный вывод МК может выдавать/принимать до 20-25 мА, что находится в пределах номинального непрерывного тока. Однако, вы ОБЯЗАТЕЛЬНО должны использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого сегмента. Не подключайте светодиод напрямую к выводу. Также убедитесь, что общий ток от источника питания МК или вывода земли не превышает его пределы, когда горят несколько сегментов.

В: Прямое напряжение указано как "2.05 2.6 В". Что это означает?

О: Это указывает на диапазон прямого напряжения. Минимальное ожидаемое V_Fсоставляет 2.05 В, а максимальное — 2.6 В при измерении при I_F=20 мА. Вам следует проектировать схему управления, исходя из наихудшего случая (наибольшего) V_F, чтобы обеспечить достаточный запас по напряжению для достижения желаемого тока на всех устройствах.

В: Что означает "классифицируется по световой интенсивности" для моего проекта?

О: Это означает, что при заказе вы можете запросить детали из определенного бина яркости. Если вы создаете многоразрядный прибор, указание одного и того же кода бина для всех индикаторов обеспечит их практически одинаковую яркость, что приведет к профессиональному и однородному внешнему виду.

10. Введение в принцип работы

Принцип работы основан на электролюминесценции полупроводника. Чип AlInGaP состоит из нескольких эпитаксиальных слоев, образующих p-n переход. Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения перехода (~2 В), электроны и дырки инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области полупроводника, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае желтому (~587 нм). Непрозрачная подложка GaAs поглощает, а не пропускает свет, улучшая общее прямое извлечение света и контрастность. Свет, излучаемый чипом, проходит через формирующую линзу из эпоксидной смолы, которая сконструирована для увеличения угла обзора, и освещает белый сегментный рисунок, нанесенный на серый экран, создавая узнаваемый 7-сегментный символ.

11. Тенденции развития

Хотя это зрелый продукт, тенденции в технологии отображения продолжают развиваться. Наблюдается общий переход к дисплеям с более высокой плотностью и полной матричной адресацией (например, точечно-матричным или OLED) для большего объема информации. Однако для простых цифровых индикаторов 7-сегментные светодиоды остаются популярными благодаря своейпростоте, надежности, низкой стоимости и отличной читаемости. Будущие версии таких устройств могут быть сосредоточены на еще более высокой эффективности, позволяющей снизить энергопотребление для устройств с батарейным питанием, или на интеграции драйверных ИС в корпус ("интеллектуальные индикаторы"). Использование передовых материалов, таких как GaN-on-Si или улучшенных люминофоров, также может расширить доступную цветовую гамму и эффективность для одноцветных индикаторов. Тем не менее, фундаментальная конструкция и применение 7-сегментных индикаторов с общим катодом на основе AlInGaP, таких как LTS-3361JS, по всей видимости, останутся актуальными в экономически чувствительных, высоконадежных применениях в обозримом будущем.