Техническая спецификация светодиодного индикатора LTP-537JD - Высота цифры 0.5 дюйма - Гиперкрасный цвет - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTP-537JD — это высокопроизводительный одноразрядный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого и яркого отображения цифр и ограниченного набора буквенных символов. Его основная функция — обеспечение визуального вывода через индивидуально адресуемые сегменты, формирующие символы. Устройство разработано с акцентом на надежность и оптические характеристики для использования в промышленных интерфейсах, приборах и потребительской электронике.

В индикаторе используются передовые светоизлучающие элементы на основе полупроводникового материала AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия). Эта технология выбрана специально за свою эффективность в генерации высокоинтенсивного красного света. Чипы изготовлены на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs), что повышает контрастность, предотвращая внутреннее рассеяние и отражение света, направляя больше излучаемого света вперед через сегменты. Визуальное оформление включает черную лицевую панель, которая значительно увеличивает коэффициент контрастности, поглощая окружающий свет, в сочетании с белыми областями сегментов, пропускающими излучаемый красный свет, что обеспечивает четкие, хорошо очерченные символы на темном фоне.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного дисплея проистекают из его оптоэлектронной конструкции. Использование светодиодов AlInGaP обеспечиваетвысокую световую интенсивностьи превосходную эффективность в красном спектре.Дизайн с черным корпусом и белыми сегментамиявляется ключевой особенностью для достижения высокой контрастности, что делает дисплей легко читаемым при различном освещении, включая яркий окружающий свет.Непрерывные однородные сегментыгарантируют последовательный и профессиональный вид формируемых символов без видимых зазоров или неровностей в светящихся областях.

Устройство классифицируется по световой интенсивности, что означает сортировку или тестирование единиц продукции для обеспечения соответствия конкретным порогам яркости, обеспечивая стабильность в производственных партиях. Егоширокий угол обзораобеспечивает читаемость с неосевых позиций, что критически важно для панельного оборудования. Низкоепотребление мощностина сегмент делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или энергоэффективных применений. Наконец, егонадежность твердотельной конструкцииподразумевает длительный срок службы без движущихся частей, устойчивость к ударам и вибрации.

Целевой рынок для этого компонента включает промышленные панели управления, контрольно-измерительное оборудование, медицинские приборы, автомобильные приборные панели (для вспомогательных дисплеев), POS-системы и бытовую технику, где требуется одноразрядный индикатор для отображения настроек, счетчиков или индикаторов состояния.

2. Подробный анализ технических параметров

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

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не являются условиями для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимально допустимая мощность, которая может рассеиваться в виде тепла одним светодиодным сегментом при любых условиях. Превышение этого значения может привести к перегреву, ускоренной деградации или отказу.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА. Это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Полезно для схем мультиплексирования или достижения кратковременной более высокой яркости.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Это рекомендуемый максимальный ток для постоянной работы. Указан коэффициент снижения 0.33 мА/°C, что означает линейное уменьшение максимально допустимого постоянного тока при повышении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C для предотвращения тепловой перегрузки.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Приложение обратного смещения выше этого значения может привести к пробою PN-перехода светодиода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу и хранение в этом широком температурном диапазоне, что подходит для большинства неэкстремальных сред.
• Температура пайки:260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса. Это дает рекомендации для процессов волновой пайки или оплавления, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса или внутренних соединений.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные и максимальные/минимальные значения при указанных условиях испытаний (обычно при Ta=25°C). Они описывают производительность устройства при нормальной работе.

• Средняя сила света (I_V):320 мккд (мин.), 700 мккд (тип.) при I_F=1мА. Это мера светового потока. Классификация, упомянутая в характеристиках, вероятно, группирует устройства на основе этого параметра (например, стандартные и высокояркостные группы).
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (тип.) при I_F=20мА. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна, что помещает его в гиперкрасную область видимого спектра.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (тип.) при I_F=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет. Разница между пиковой и доминирующей длиной волны обусловлена формой спектра излучения.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.) при I_F=20мА. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет. 20 нм типично для красных светодиодов AlInGaP.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.1В (мин.), 2.6В (тип.) при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Напряжение питания драйвера должно быть выше этого значения.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда светодиод находится под обратным смещением в пределах своего максимального рейтинга.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (макс.). Это определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одном устройстве при работе в одинаковых условиях (I_F=1мА). Соотношение 2:1 обеспечивает разумную однородность внешнего вида.

Примечание к измерениям:Сила света измеряется с использованием датчика и фильтра, аппроксимирующих кривую спектральной чувствительности глаза МКО, что гарантирует соответствие значений человеческому зрительному восприятию.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что продукт\"классифицируется по силе света.\"Это подразумевает процесс сортировки.

• Сортировка по силе света:После производства отдельные индикаторы тестируются на световой выход при стандартном токе (вероятно, 1мА или 20мА). Затем они группируются в разные категории на основе измеренного значения I_V. Например, одна категория может содержать устройства с I_Vв диапазоне 320-500 мккд, а премиальная категория — устройства от 500-700 мккд. Это позволяет клиентам выбрать уровень однородности, подходящий для их применения, обеспечивая равномерную яркость нескольких разрядов в системе. В спецификации приведен общий диапазон мин./тип., но конкретные коды категорий обычно являются частью полной информации для заказа.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого устройства включали бы:

• Ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Показывает экспоненциальную зависимость. Прямое напряжение (V_F) увеличивается с ростом тока (I_F). Кривая зависит от температуры: V_Fуменьшается при повышении температуры перехода для заданного тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока (I_Vот I_F):Обычно показывает линейное или слегка сублинейное увеличение светового потока с ростом тока до определенного предела, после чего эффективность падает из-за тепловых эффектов.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает, как световой поток уменьшается с увеличением температуры окружающей среды (и, следовательно, перехода). Светодиоды AlInGaP имеют относительно сильный отрицательный температурный коэффициент для светового потока.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 650 нм и полуширину около 20 нм, подтверждающий гиперкрасный цвет.

Эти кривые необходимы для проектирования драйверов, компенсирующих изменения температуры, и для понимания поведения яркости при различных рабочих условиях.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры и монтаж

Устройство имеет стандартный корпус светодиодного индикатора. Ключевые размерные примечания из спецификации включают то, что все размеры указаны в миллиметрах со стандартными допусками ±0.25 мм (0.01\"), если не указано иное. Точный посадочный размер, шаг выводов, высота цифры (12.7 мм) и общий размер корпуса определены в чертеже размеров, что критически важно для разводки печатной платы (ПП) для обеспечения правильной установки и выравнивания в вырезе.

5.2 Распиновка и полярность

LTP-537JD — это дисплей собщим катодом. Это означает, что все 18 сегментов (16 сегментов символов плюс правая десятичная точка) имеют общее отрицательное соединение (Катод) на выводе 18. Каждый отдельный сегмент имеет свой собственный выделенный анодный вывод (Выводы 1-17). Такая конфигурация распространена и упрощает схемы драйверов мультиплексирования, где общий катод подключается к земле, а требуемые аноды подаются через токоограничивающие резисторы.

Распиновка явно перечисляет соединение для каждого вывода, сопоставляя физические номера выводов с функциями сегментов (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U и D.P. для десятичной точки). Внутренняя принципиальная схема обычно показывает такое расположение с общим катодом.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Основная рекомендация касается самого процесса пайки:260°C в течение 3 секунд, измеренная в точке на 1/16 дюйма (1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса. Это стандартный параметр профиля оплавления. Крайне важно придерживаться этого, чтобы предотвратить:

• Термическое повреждение пластиковой эпоксидной смолы корпуса, которое может вызвать изменение цвета или растрескивание.
• Перегрев внутренних проводящих соединений, соединяющих светодиодные чипы с выводами.
• Воздействие на полупроводниковый кристалл чрезмерной температуры.

Также следует соблюдать общие меры предосторожности при обращении: избегать механических нагрузок на выводы, использовать меры предосторожности от электростатического разряда (ESD) во время обращения и хранить в соответствующих антистатических, сухих условиях в указанном диапазоне температур хранения от -35°C до +85°C.

7. Рекомендации по применению и соображения проектирования

7.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления —мультиплексирование. Поскольку это устройство с общим катодом, микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера может стягивать ток через общий катодный вывод (вывод 18), одновременно подавая ток на конкретные анодные выводы для сегментов, которые должны светиться. Несколько разрядов можно мультиплексировать, быстро переключая активный катод разряда, одновременно представляя соответствующие данные сегментов на общих анодных линиях. Это значительно сокращает количество требуемых линий ввода/вывода микроконтроллера.

A Токоограничивающий резистор обязателендля каждой анодной линии (или драйвер с регулировкой тока). Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используя типичное V_F=2.6В при 20мА и питание 5В: R = (5В - 2.6В) / 0.020А = 120 Ом. Используется стандартный резистор 120 Ом. Следует проверить мощность резистора: P = I²* R = (0.02)²* 120 = 0.048Вт, поэтому стандартного резистора 1/8Вт (0.125Вт) достаточно.

7.2 Соображения проектирования

• Теплоотвод:Хотя отдельные сегменты рассеивают мало мощности (макс. 70мВт), необходимо учитывать совокупное тепло от нескольких светящихся сегментов или работу при высокой температуре окружающей среды. Обеспечьте адекватную вентиляцию и учитывайте снижение тока выше 25°C.
• Угол обзора и контрастность:Широкий угол обзора и высококонтрастный дизайн делают его подходящим для панелей, где пользователь может находиться не прямо перед устройством. Черный корпус особенно полезен в условиях яркого окружающего освещения.
• Программное обеспечение для генерации символов:В прошивке управляющего микроконтроллера необходима таблица соответствия для отображения алфавитно-цифровых символов (например, '0'-'9', 'A', 'C', 'E', 'F') на правильную комбинацию из 16 сегментов.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я управлять этим дисплеем напрямую с вывода микроконтроллера на 3.3В?

О: Возможно, но с уменьшенной яркостью. Типичное V_Fсоставляет 2.6В. При питании 3.3В запас напряжения для токоограничивающего резистора составляет всего 0.7В (3.3В - 2.6В). Для достижения 20мА потребуется резистор 35 Ом (0.7В / 0.02А). Однако фактическое V_Fможет быть всего 2.1В, что приведет к более высокому току с тем же резистором, потенциально превышая пределы. Для систем на 3.3В рекомендуется использовать драйвер постоянного тока или тщательную характеристизацию.

В2: В чем разница между \"пиковой\" и \"доминирующей\" длиной волны?

О: Пиковая длина волны — это физический пик спектра излучения света. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны чистого монохроматического света, который казался бы человеческому глазу того же цвета, что и излучение светодиода. Из-за формы спектра они часто немного различаются.

В3: Как достичь максимальной яркости?

О: Работайте при максимальномпостоянномтоке 25мА на сегмент (при температуре окружающей среды 25°C), обеспечивая надлежащий теплоотвод. Не превышайте предел рассеиваемой мощности 70мВт. Для коротких импульсов можно использовать пиковый ток 90мА при указанной скважности.

В4: Зачем нужен коэффициент соответствия силы света?

О: Технологические вариации вызывают небольшие различия в световом потоке между сегментами даже при одинаковом токе. Соотношение 2:1 гарантирует, что в одном устройстве ни один сегмент не будет более чем в два раза ярче другого, обеспечивая визуальную однородность символа.

9. Введение в технологию и тренды

9.1 Технология светодиодов AlInGaP

LTP-537JD использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для своих светодиодных чипов. Эта материаловая система особенно эффективна для генерации света в желтом, красном и гиперкрасном диапазонах длин волн (примерно 590-650 нм). По сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу (больше светового потока на ватт), лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. Выращивание эпитаксиальных слоев на непрозрачной подложке GaAs, как здесь, является распространенным подходом, который улучшает эффективность извлечения света, отражая излучаемый свет, который в противном случае терялся бы в подложке, обратно через верхнюю часть чипа.

9.2 Контекст и тренды технологии дисплеев

Хотя многоразрядные матричные OLED- и LCD-дисплеи теперь распространены для сложной графики, сегментные светодиодные дисплеи, такие как LTP-537JD, остаются весьма актуальными для применений, требующих исключительной надежности, работы в широком температурном диапазоне, высокой яркости, простоты и низкой стоимости для отображения чисел фиксированного формата и простых букв. Тренд в таких дисплеях направлен не обязательно на более высокое разрешение, а на улучшенную эффективность (меньший рабочий ток при той же яркости), повышенные коэффициенты контрастности, более широкие углы обзора, а иногда и интеграцию электроники драйверов в корпус. Фундаментальный принцип электролюминесценции в полупроводниковом PN-переходе остается неизменным, но материаловедение и технологии корпусирования продолжают улучшать их характеристики.