Техническая спецификация светодиодного индикатора LTC-3698KF - Высота цифры 0.39 дюйма - Жёлто-оранжевый цвет - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTC-3698KF представляет собой твердотельный одноразрядный алфавитно-цифровой дисплейный модуль. Его основная функция — обеспечение чёткого, хорошо видимого вывода цифр и ограниченного набора буквенных символов в электронных устройствах. Основная технология основана на полупроводниковом материале Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP), известном своей высокой эффективностью излучения в жёлто-оранжевом и красном спектре. Данное конкретное устройство использует жёлто-оранжевые светодиодные чипы, изготовленные на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Дисплей имеет светло-серую лицевую панель с белыми сегментами — комбинация, разработанная для максимальной контрастности и читаемости при различном освещении. Компактная высота цифры в 0.39 дюйма делает его подходящим для применений, где важен каждый миллиметр пространства, но критична разборчивость.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Устройство предлагает несколько ключевых преимуществ, определяющих его позицию на рынке. Оно обеспечивает высокую яркость и отличную контрастность, гарантируя видимость даже в условиях яркого освещения. Широкий угол обзора является значительным преимуществом, позволяя считывать информацию с дисплея с различных позиций без существенной потери чёткости. Будучи твердотельным устройством, оно предлагает превосходную надёжность и долговечность по сравнению со старыми технологиями, такими как дисплеи на нитях накала, не имея движущихся частей, которые могут изнашиваться. Низкое энергопотребление делает его идеальным для устройств с батарейным питанием или энергоэффективных применений. Устройство классифицировано по световой силе и поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директивам RoHS, что учитывает экологические нормы. Типичные целевые рынки включают промышленную измерительную технику (например, панельные приборы, испытательное оборудование), бытовую технику (например, микроволновые печи, кофеварки), вспомогательные автомобильные дисплеи и различные встраиваемые системы, требующие надёжного цифрового индикатора.

2. Подробный анализ технических параметров

Электрические и оптические параметры определяют рабочие границы и производительность дисплея. Их тщательное понимание необходимо для правильного проектирования схемы и интеграции.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для непрерывной работы.

• Рассеиваемая мощность на чип:70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать в виде тепла отдельный чип светодиодного сегмента.
• Пиковый прямой ток на чип:60 мА. Этот ток допустим только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Он полезен для схем мультиплексирования или достижения кратковременной повышенной яркости.
• Непрерывный прямой ток на чип:Номинальное значение составляет 25 мА при 25°C. Критически важно, что этот номинал линейно снижается со скоростью 0.28 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 85°C максимально допустимый непрерывный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.28 мА/°C) = 8.2 мА. Это снижение номинала критически важно для управления тепловым режимом и долгосрочной надёжности.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +105°C. Устройство может выдерживать и работать в этом широком температурном диапазоне.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это определяет ограничения профиля оплавления при бессвинцовой пайке.

2.2 Оптические и электрические характеристики (типичные @ 25°C)

Эти параметры описывают производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Средняя сила света (Iv):500 (Мин.), 1300 (Тип.), мккд (Микрокандела) при прямом токе (IF) 1 мА. Это мера воспринимаемой световой отдачи. Широкий диапазон указывает на процесс сортировки (биннинга); разработчики должны учитывать минимальное значение для наихудшего случая видимости.
• Длина волны пикового излучения (λp):611 нм (Тип.) при IF=20мА. Это длина волны, на которой спектральная плотность мощности максимальна.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (Тип.) при IF=20мА. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Доминирующая длина волны (λd):605 нм (Тип.) при IF=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая жёлто-оранжевый цвет.
• Прямое напряжение на сегмент (VF):2.05 (Мин.), 2.6 (Тип.) Вольт при IF=20мА. Этот параметр критически важен для проектирования схемы ограничения тока. Драйвер должен обеспечивать достаточное напряжение для преодоления этого падения.
• Обратный ток на сегмент (IR):100 мкА (Макс.) при обратном напряжении (VR) 5В. В спецификации явно указано, что этот параметр предназначен только для целей тестирования, и устройство не должно непрерывно работать в режиме обратного смещения.
• Коэффициент соответствия силы света (Iv-m):1.6:1 (Макс.) при IF=1мА. Это критически важная спецификация для равномерности дисплея. Это означает, что самый яркий сегмент будет не более чем в 1.6 раза ярче самого тусклого сегмента в пределах одной цифры, обеспечивая однородный внешний вид.
• Перекрёстные наводки (засветка):≤ 2.5%. Этот параметр определяет максимальное количество нежелательной утечки света от неактивного сегмента, когда соседний сегмент подсвечен.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

В спецификации указано, что устройство \"классифицировано по силе света\". Это подразумевает процесс биннинга, при котором произведённые экземпляры сортируются на основе измеренной световой отдачи (Iv) при стандартном испытательном токе (1мА). Указанный диапазон от 500 до 1300 мккд, вероятно, представляет разброс по различным доступным бинам. Разработчики могут выбрать конкретный бин для применений, требующих точного соответствия яркости между несколькими дисплеями. Коэффициент соответствия силы света 1.6:1 в пределах одного устройства — это отдельный гарантированный параметр производительности для равномерности между сегментами.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF-файле есть ссылки на типичные характеристические кривые, предоставленный текст не включает сами графики. Основываясь на стандартном поведении светодиодов, эти кривые обычно включают:

• Ток vs. Прямое напряжение (Вольт-амперная характеристика):Показывает экспоненциальную зависимость. Прямое напряжение (VF) увеличивается с током и имеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с ростом температуры).
• Сила света vs. Прямой ток (Светотехническая характеристика):Показывает, что световая отдача приблизительно линейна с током при низких токах, но может насыщаться при высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности.
• Сила света vs. Температура окружающей среды:Демонстрирует, как световая отдача уменьшается с ростом температуры перехода. Это связано с требованием снижения номинального тока.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~611нм и полуширину ~17нм.

Разработчикам следует обратиться к полной спецификации для получения этих графиков, чтобы точно моделировать производительность в нестандартных условиях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и допуски

Высота цифры дисплея составляет 0.39 дюйма (9.8 мм). Все размерные допуски составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Ключевые механические примечания включают: допуск смещения кончика вывода ±0.4 мм, ограничения на посторонние материалы и загрязнение чернилами на поверхности сегмента, ограничение на изгиб отражателя (≤1% от длины) и ограничение на пузыри в материале сегмента. В спецификации рекомендуется диаметр отверстия на печатной плате для выводов 1.0 мм.

5.2 Подключение выводов и принципиальная схема

Устройство имеет 16-выводную конфигурацию, хотя не все позиции имеют физические выводы или электрические соединения. Оно сконфигурировано как дисплей сОбщим анодом. Внутренняя принципиальная схема показывает, что аноды для каждой цифры (Цифра 1, 2, 3) соединены вместе внутри для каждой цифры. Каждый катод сегмента (A, B, C, D, E, F, G, и L/L1/L2 для десятичных точек/индикаторов) выведен на отдельный вывод. Эта архитектура оптимальна для мультиплексированного управления, когда микроконтроллер последовательно подаёт питание на общий анод каждой цифры, одновременно подавая паттерн для этой цифры на общие линии катодов.

Сводка по распиновке:Вывод 2: Общий анод Цифры 1; Вывод 6: Общий анод Цифры 2; Вывод 8: Общий анод Цифры 3. Катоды: Вывод 3 (E), 4 (C), 5 (D), 7 (L/L1/L2), 9 (G), 12 (B), 15 (A), 16 (F). Выводы 1, 10, 11, 13, 14 отмечены как \"Нет соединения и нет вывода\".

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевой спецификацией сборки является температурный профиль пайки: максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренный на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки корпуса. Это стандартное требование для бессвинцовой пайки оплавлением. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки печатных плат соответствует этому ограничению, чтобы предотвратить повреждение внутренних светодиодных чипов или пластикового корпуса. Рекомендуемый диаметр отверстия на печатной плате 1.0 мм способствует правильной установке выводов и капиллярному эффекту припоя. При обращении следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD). Для хранения применяется указанный температурный диапазон от -35°C до +105°C.

7. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

7.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространённый метод управления — мультиплексирование. Микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера дисплея будет иметь три выходные линии для управления тремя общими анодами (через транзисторы, так как ток для целой цифры может быть значительным) и восемь выходных линий для управления катодами сегментов (обычно через токоограничивающие резисторы или драйвер постоянного тока). Микроконтроллер быстро перебирает каждую цифру, включая её анод и активируя катоды для сегментов, которые должны светиться для этой цифры. Благодаря инерции зрения создаётся иллюзия стабильного трёхразрядного дисплея.

7.2 Критические соображения при проектировании

• Ограничение тока:Внешние резисторы обязательны для каждой катодной линии (или драйвер постоянного тока) для установки прямого тока (IF) для сегментов. Значение рассчитывается на основе напряжения питания (Vcc), прямого напряжения светодиода (VF ~2.6В) и желаемого тока (например, 10-20 мА для хорошей яркости с учётом кривой снижения номинала).
• Тепловой режим:Снижение номинального тока с температурой жизненно важно. В условиях высокой температуры окружающей среды или в корпусах с плохой вентиляцией максимальный непрерывный ток должен быть соответственно уменьшен для предотвращения перегрева и ускоренной деградации.
• Частота мультиплексирования:Должна быть достаточно высокой, чтобы избежать видимого мерцания (обычно >60 Гц на цифру). Скважность влияет на воспринимаемую яркость; для расчётов мощности и теплового режима необходимо учитывать средний ток.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но положение установки всё равно следует учитывать относительно предполагаемого пользователя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как вакуумно-люминесцентные дисплеи (VFD) или ламповые индикаторы, светодиод на основе AlInGaP предлагает значительно более низкое энергопотребление, более высокую надёжность и нечувствительность к вибрации. По сравнению со стандартными красными светодиодами на основе GaAsP, технология AlInGaP обеспечивает гораздо более высокую световую отдачу (больше света на мА) и лучшую стабильность в зависимости от температуры и времени. Конкретная комбинация светло-серого лица с белыми сегментами в этом устройстве улучшает контрастность по сравнению с полностью красными или зелёными дисплеями с чёрным лицом, потенциально повышая читаемость в определённых условиях.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель позиций \"Нет соединения и нет вывода\"?

О: Это часто делается для сохранения стандартного физического шаблона или шага выводов, который может быть общим для других вариантов дисплеев в семействе продуктов, даже если некоторые выводы не используются электрически в этой конкретной модели. Это обеспечивает механическую совместимость.

В: Как интерпретировать коэффициент соответствия силы света 1.6:1?

О: Это гарантирует визуальную равномерность. Если измерить все сегменты одной цифры при одинаковом токе, самый тусклый сегмент будет иметь интенсивность \"X\", а самый яркий сегмент будет иметь интенсивность не более чем \"1.6 * X\". Меньший коэффициент указывает на лучшую равномерность.

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

О: Нет. Вы должны использовать внешние компоненты. Выводы GPIO микроконтроллера не могут обеспечить/поглотить достаточный ток для светодиодов (особенно ток общего анода для целой цифры). Более того, вам нужны токоограничивающие резисторы, включённые последовательно с каждым катодом. Схема требует транзисторов (например, NPN/PNP или MOSFET) для коммутации более высокого тока для общих анодов.

10. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование простого трёхразрядного индикатора вольтметра.Микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) измеряет напряжение. Прошивка преобразует это показание в три десятичные цифры. Используя процедуру мультиплексирования, микроконтроллер будет: 1) Выключать все драйверы анодов цифр. 2) Выводить паттерн сегментов для цифры \"сотен\" на линии катодов (например, для отображения \"1\"