Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-4624JR - Высота цифры 0.4 дюйма - Супер красный (631нм) - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTC-4624JR представляет собой компактный высокопроизводительный трёхразрядный семисегментный светодиодный индикаторный модуль. Его основное применение — в электронном оборудовании, требующем чёткого и яркого цифрового отображения, таком как измерительные приборы, панели промышленного управления, платёжные терминалы и бытовая техника. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светодиодных кристаллов, что обеспечивает превосходную световую отдачу и чистоту цвета в красном спектре по сравнению с более старыми технологиями, такими как GaAsP. Это приводит к отличному внешнему виду символов с высокой яркостью и контрастностью, делая цифры легко читаемыми даже при различных условиях окружающего освещения. Устройство классифицируется по световой интенсивности, что позволяет согласовывать яркость в приложениях с несколькими индикаторами.

1.1 Ключевые особенности и описание устройства

Индикатор обладает несколькими заметными особенностями, которые способствуют его надёжности и производительности. Высота цифры составляет 0.4 дюйма (10.0мм), что обеспечивает хороший баланс между размером и читаемостью. Сегменты являются сплошными и однородными, гарантируя чистый и профессиональный внешний вид. Устройство работает при низком энергопотреблении, повышая энергоэффективность. Твердотельная конструкция обеспечивает высокую надёжность и длительный срок службы. Кроме того, корпус не содержит свинца, соответствуя директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его пригодным для современного электронного производства.

Конкретный номер детали, LTC-4624JR, обозначает устройство со светодиодными кристаллами AlInGaP супер красного цвета, расположенными в конфигурации с мультиплексированным общим катодом. Он включает правую десятичную точку для каждой цифры. Визуальный дизайн характеризуется серым фоном и белыми сегментами, что максимизирует контраст и улучшает читаемость.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Предельно допустимые параметры

Понимание предельно допустимых параметров имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной надёжности индикатора. Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Рассеиваемая мощность на сегмент составляет 70 мВт. Пиковый прямой ток на сегмент равен 90 мА, но это допустимо только при определённых импульсных условиях: скважность 1/10 и длительность импульса 0.1 мс. Непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА при 25°C и линейно снижается со скоростью 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды. Это снижение номинала важно для управления температурным режимом. Устройство рассчитано на рабочий и температурный диапазон хранения от -35°C до +85°C. Условия пайки оплавлением указаны как 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6мм) ниже плоскости установки компонента на печатной плате.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Электрические и оптические характеристики измеряются при стандартной температуре окружающей среды 25°C. Средняя сила света (Iv) варьируется от минимума 200 мккд до типичного значения 650 мккд при прямом токе (IF) 1 мА. Пиковая длина волны излучения (λp) обычно составляет 639 нм, а доминирующая длина волны (λd) — 631 нм при IF=20мА, что прочно помещает его в область супер красного цвета. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 20 нм, что указывает на относительно чистый цвет. Прямое напряжение (VF) на один светодиодный кристалл составляет от 2.0В (мин.) до 2.6В (макс.) при 20мА. Обратный ток (IR) на сегмент имеет максимум 100 мкА при обратном напряжении (VR) 5В. Крайне важно отметить, что этот рейтинг обратного напряжения предназначен только для целей тестирования; непрерывная работа при обратном смещении должна быть исключена в схеме применения. Коэффициент соответствия силы света между сегментами в аналогичной световой области составляет максимум 2:1, обеспечивая визуальную однородность. Дополнительные примечания указывают, что перекрёстные помехи между сегментами должны быть ≤2.5%, а допуск прямого напряжения составляет ±0.1В.

3. Механическая информация и информация о корпусе

Индикатор поставляется в стандартном сквозном DIP-корпусе (Dual In-line Package). Размеры корпуса подробно описаны в спецификации, все измерения указаны в миллиметрах. Ключевые допуски включают ±0.25мм для большинства размеров и допуск смещения кончика вывода ±0.4мм. Примечания по контролю качества определяют пределы для посторонних материалов на сегментах (≤10 мил), изгиба отражателя (≤1% длины), пузырей в сегментах (≤10 мил) и загрязнения чернилами на поверхности (≤20 мил). Для проектирования печатной платы рекомендуется диаметр отверстия 1.0мм для выводов.

3.1 Подключение выводов и внутренняя схема

Устройство имеет 14-выводную конфигурацию, хотя не все позиции заняты. Оно использует архитектуру с мультиплексированным общим катодом. Внутренняя схема показывает, что каждый из трёх разрядов имеет общее анодное соединение (общий анод для разрядов 1, 2 и 3 на выводах 1, 5 и 7 соответственно). Катоды сегментов (A-G и DP) соединены между разрядами. Кроме того, имеются отдельные катоды для светодиодов с правой стороны (L1, L2, L3), которые имеют общий анод на выводе 14. Эта схема мультиплексирования сокращает количество необходимых выводов драйвера с 24 (3 разряда * 8 сегментов) до 14, упрощая интерфейсную схему. Распиновка следующая: Вывод 1: Общий анод разряда 1; Вывод 2: Катод E; Вывод 3: Катод C, L3; Вывод 4: Катод D; Вывод 5: Общий анод разряда 2; Вывод 6: Катод DP; Вывод 7: Общий анод разряда 3; Вывод 8: Катод G; Выводы 9,10,13: Не подключены; Вывод 11: Катод B, L2; Вывод 12: Катод A, L1; Вывод 14: Общий анод L1,L2,L3; Вывод 15: Катод F.

4. Рекомендации по применению и вопросы проектирования

4.1 Управление и проектирование схемы

Для оптимальной производительности и долговечности необходимо учитывать несколько предостережений по применению. Индикатор предназначен для обычного электронного оборудования. Настоятельно рекомендуется использовать метод управления постоянным током вместо управления постоянным напряжением. Это обеспечивает стабильный световой выход независимо от вариаций прямого напряжения (VF) отдельных светодиодных кристаллов внутри индикатора. Схема управления должна быть спроектирована с учётом всего диапазона VF (от 2.0В до 2.6В), чтобы гарантировать постоянную подачу требуемого тока управления. Схема также должна включать защиту от обратных напряжений и переходных скачков напряжения во время включения или выключения питания, поскольку обратное смещение может вызвать миграцию металла и привести к увеличению утечки или короткому замыканию. Рабочий ток должен быть снижен на основе максимальной ожидаемой температуры окружающей среды в конечном применении, используя коэффициент снижения 0.33 мА/°C из предельно допустимых параметров.

4.2 Тепловые и экологические соображения

Превышение рекомендуемого рабочего тока или температуры может привести к значительному снижению светового потока или преждевременному отказу. Конструкторы должны обеспечить адекватный отвод тепла в приложении. Следует избегать быстрых изменений температуры окружающей среды, особенно в условиях высокой влажности, так как это может вызвать конденсацию на индикаторе, что потенциально приведёт к электрическим или оптическим проблемам. Во время сборки следует избегать механических нагрузок на корпус индикатора; не должны использоваться неподходящие инструменты или методы.

4.3 Примечания по сборке и интерфейсу

Если используется декоративная плёнка или накладка, она обычно крепится с помощью чувствительного к давлению клея. Не рекомендуется допускать тесный контакт этой стороны плёнки с передней панелью или крышкой, так как внешняя сила может вызвать её смещение. Для приложений, использующих два или более индикаторов в одном наборе, рекомендуется использовать индикаторы из одного кода BIN световой интенсивности, чтобы избежать заметных различий в яркости (неравномерности оттенка). Если конечный продукт требует, чтобы индикатор проходил испытания на падение или вибрацию, конкретные условия испытаний должны быть оценены заранее.

5. Хранение и обращение

Правильное хранение необходимо для сохранения паяемости и производительности. Рекомендуемые условия хранения светодиодного индикатора в оригинальной упаковке: температура от 5°C до 30°C и относительная влажность ниже 60% RH. Хранение вне этих условий может привести к окислению выводов компонента. Рекомендуется быстро расходовать запасы и избегать долгосрочного хранения больших количеств. Если влагозащитный пакет был открыт более шести месяцев, перед сборкой рекомендуется процесс прокаливания при 60°C в течение 48 часов, причём сборка должна быть завершена в течение одной недели после прокаливания.

6. Кривые производительности и система бининга

В спецификации приведены типичные кривые электрических/оптических характеристик, которые обычно иллюстрируют зависимость между прямым током (IF) и силой света (Iv), прямым напряжением (VF) от температуры и спектральным распределением. Эти кривые жизненно важны для конструкторов, чтобы прогнозировать производительность в нестандартных условиях. Устройство классифицируется (биннируется) по световой интенсивности. Это означает, что блоки тестируются и группируются на основе измеренного светового выхода при стандартном тестовом токе. Использование индикаторов из одного бина в многоблочном приложении обеспечивает визуальную согласованность. Хотя выдержка из PDF не детализирует бининг по длине волны или напряжению, жёсткие спецификации на доминирующую длину волны (631нм) и допуск прямого напряжения (±0.1В) по своей сути обеспечивают высокую степень однородности.

7. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие LTC-4624JR заключается в использовании технологии AlInGaP для красных светодиодов. По сравнению со старыми красными светодиодами на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к большей яркости при том же токе управления или эквивалентной яркости при меньшей мощности. Он также обеспечивает более насыщенный и чистый красный цвет (доминирующая длина волны ~631нм) по сравнению с часто оранжево-красным оттенком GaAsP. Конструкция с мультиплексированным общим катодом предлагает эффективный по выводам интерфейс по сравнению с индикаторами со статическим управлением, сокращая требования к вводам-выводам микроконтроллера или драйверным ИС. Серый фон с белыми сегментами — это дизайнерское решение, которое усиливает контраст, делая его предпочтительным перед полностью красными или низкоконтрастными цветовыми схемами во многих приложениях.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель выводов "L1, L2, L3", упомянутых в распиновке?

О: Это катодные выводы для дополнительных светодиодов, вероятно, расположенных справа от каждой цифры (например, для двоеточия в часовом индикаторе или других индикаторов). Они имеют общий анод на выводе 14 и могут управляться независимо от семисегментных цифр.

В: Могу ли я управлять этим индикатором с помощью 5В микроконтроллера, используя токоограничивающие резисторы?

О: Да, но необходим тщательный расчёт. Предполагая VF 2.6В (макс.) и желаемый IF 20мА, требуемый последовательный резистор будет R = (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом. Вы должны убедиться, что вывод микроконтроллера может принимать или выдавать требуемый мультиплексированный ток. Специализированная драйверная ИС (например, MAX7219 или HT16K33) часто является более надёжным решением.

В: Максимальный непрерывный ток составляет 25мА при 25°C, но снижается. Какой ток следует использовать для надёжной работы при 50°C?

О: Используя коэффициент снижения 0.33 мА/°C: Повышение температуры = 50°C - 25°C = 25°C. Снижение тока = 25°C * 0.33 мА/°C = 8.25 мА. Следовательно, максимальный рекомендуемый непрерывный ток при 50°C составляет 25 мА - 8.25 мА =16.75 мА. Работа при этом токе или ниже обеспечивает надёжность.

В: Почему так настоятельно рекомендуется избегать обратного смещения?

О: Приложение обратного напряжения (даже 5В, используемого для теста IR) может вызвать электромиграцию атомов металла внутри полупроводникового перехода. Со временем это может создать проводящие пути, приводящие к увеличению тока утечки или постоянному короткому замыканию, делая сегмент неработоспособным.

9. Принцип работы

Семисегментный индикатор представляет собой сборку из семи светодиодных полосок (сегментов от A до G), расположенных в форме цифры "8", плюс дополнительный светодиод для десятичной точки (DP). Избирательно включая определённые комбинации этих сегментов, можно формировать все десятичные цифры (0-9) и некоторые буквы. LTC-4624JR объединяет три таких цифровых сборки в один корпус. Он использует конструкцию с мультиплексированным общим катодом. В этой схеме все аноды для одного и того же сегмента в разных разрядах соединены вместе внутри. Катоды для каждого разряда разделены. Чтобы отобразить число, микроконтроллер активирует (подаёт высокий уровень) аноды для сегментов, которые должны быть включены для нужного символа на всех разрядах. Затем он заземляет (подаёт низкий уровень) катод конкретного разряда, где должен появиться этот символ. Этот процесс быстро повторяется для каждого разряда (обычно с частотой >100 Гц). Благодаря инерции зрения, все три цифры кажутся включёнными одновременно и непрерывно. Этот метод значительно сокращает количество необходимых линий управления по сравнению с индивидуальной разводкой каждого из 24 сегментов (3 разряда * 8 сегментов).

10. Тенденции развития и контекст

LTC-4624JR представляет собой зрелую и надёжную технологию для сквозных цифровых индикаторов. Более широкая тенденция в технологии отображения движется в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки, более высокой плотности и тонкого профиля. Для семисегментных индикаторов это означает корпуса, такие как SMD светодиоды на гибкой печатной плате или конструкции Chip-on-Board (COB). Также наблюдается постоянное стремление к более эффективным светодиодным материалам, где AlInGaP является стандартом для красного/оранжевого/жёлтого, а InGaN — для синего/зелёного/белого. Хотя OLED и точечно-матричные ЖК-дисплеи предлагают большую графическую гибкость, семисегментные светодиодные индикаторы остаются доминирующими в приложениях, где высокая яркость, широкие углы обзора, экстремальная температурная стойкость и простое цифровое отображение имеют первостепенное значение, например, в промышленном, автомобильном и уличном оборудовании. Принципы мультиплексирования и управления постоянным током, обсуждаемые для этого устройства, остаются основополагающими для взаимодействия с большинством современных многоразрядных светодиодных индикаторов, независимо от типа корпуса.