Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-5623JD - Высота цифры 0.56 дюйма - Цвет "Гипер-красный" - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTC-5623JD представляет собой четырёхразрядный семисегментный модуль на светоизлучающих диодах (LED). Его основная функция — обеспечение чёткого и яркого числового отображения для различных электронных устройств и приборов. Основное применение — в сценариях, требующих отображения числовых данных, таких как измерительное оборудование, промышленные системы управления, бытовая техника и панельные измерители.

Ключевое позиционирование устройства заключается в балансе размера символов, яркости и надёжности. В нём используется технология AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светодиодных чипов, в частности, в цвете "Гипер-красный". Эта технология предлагает преимущества в эффективности и силе света по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный GaAsP. Индикатор имеет серый лицевой экран с белой маркировкой сегментов, что улучшает контрастность и читаемость при различном освещении.

Его основные преимущества, перечисленные в документации, включают непрерывный однородный внешний вид сегментов, низкое энергопотребление, отличный внешний вид символов, высокую яркость и контрастность, широкий угол обзора и надёжность твердотельного устройства. Устройство также классифицируется по силе света и поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директивам RoHS.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры 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, рассеиваемая в виде тепла для одного сегмента (например, сегмента 'A'). Превышение этого значения может привести к перегреву полупроводникового перехода.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА. Допускается только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Полезно для схем мультиплексирования, где используется более высокий мгновенный ток для достижения воспринимаемой яркости.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается на 0.28 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 85°C максимальный постоянный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.28 мА/°C) = 8.2 мА.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +105°C. Устройство может функционировать и храниться в этом полном диапазоне.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки. Это критически важно для процессов волновой или конвекционной пайки для предотвращения термического повреждения пластикового корпуса и внутренних проводящих соединений.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Средняя сила света (Iv):320 мккд (мин), 700 мккд (тип.) при прямом токе (IF) 1 мА. Эта величина количественно определяет световой поток. Устройство сортируется/классифицируется на основе этого параметра.
• Пиковая длина волны излучения (λp):650 нм (тип.) при IF=20мА. Это длина волны, на которой спектральная мощность излучения максимальна.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.) при IF=20мА. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Доминирующая длина волны (λd):639 нм (тип.) при IF=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет "Гипер-красный".
• Прямое напряжение на сегмент (Vf):2.1В (мин), 2.6В (тип.) при IF=20мА. Это падение напряжения на светящемся сегменте. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток на сегмент (Ir):100 мкА (макс.) при обратном напряжении (Vr) 5В. Этот параметр предназначен только для целей тестирования; устройство не предназначено для работы в режиме постоянного обратного смещения.
• Коэффициент соответствия силы света (Iv-m):2:1 (макс.). Это определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом внутри устройства, обеспечивая однородный внешний вид.

3. Система сортировки и категоризации

В документации указано, что устройство \"Классифицировано по силе света\". Это означает, что изделия сортируются (биннируются) на основе измеренного светового потока при стандартном испытательном токе (обычно 1мА или 20мА). Хотя конкретные коды бинов не приведены в этом отрывке, общепринятой практикой является использование буквенно-цифровых кодов (например, B1, B2, C1), представляющих диапазоны силы света. Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы с согласованными уровнями яркости для своего приложения. Жёсткий коэффициент соответствия силы света 2:1 дополнительно обеспечивает визуальную согласованность между всеми сегментами одной цифры и между цифрами.

4. Анализ рабочих характеристик

В документации упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\" на последней странице. Хотя конкретные графики не приведены в тексте, мы можем вывести их стандартное содержание на основе технологии светодиодов:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Этот график показал бы экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Кривая позволяет разработчикам определить необходимое напряжение питания для желаемого рабочего тока, что необходимо для проектирования стабильных драйверов постоянного тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока (I-L кривая):Это показывает, как световой поток увеличивается с током. Обычно он линеен в определённом диапазоне, но насыщается при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует, как световой поток уменьшается при повышении температуры перехода. Понимание этого снижения параметров критически важно для приложений, работающих в условиях повышенных температур.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~650 нм и полуширину ~20 нм, подтверждающий спецификацию цвета "Гипер-красный".

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Устройство имеет высоту цифры 0.56 дюйма (14.2 мм). Чертеж размеров (не полностью детализированный в тексте) предоставил бы критические измерения для проектирования посадочного места на печатной плате: общая длина, ширина и высота; расстояние между цифрами; размеры сегментов; а также длина, диаметр и шаг выводов. В примечаниях указано, что все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм. Критическое примечание — допуск смещения кончика вывода ±0.4 мм, что рекомендует проектировать отверстия для выводов на материнской плате с диаметром (ψ) 1.0 мм для компенсации возможного смещения при установке.

5.2 Подключение выводов и полярность

LTC-5623JD используетсхему с общим анодом. Это означает, что аноды светодиодов для каждой цифры соединены вместе внутри и выведены на отдельные выводы (Цифры 1-4), в то время как катоды для каждого типа сегмента (A-G, DP) являются общими для всех цифр и выведены на индивидуальные выводы. Распиновка следующая: Вывод 1: Катод E, Вывод 2: Катод D, Вывод 3: Катод DP, Вывод 4: Катод C, Вывод 5: Катод G, Вывод 6: Общий анод Цифра 4, Вывод 7: Катод B, Вывод 8: Общий анод Цифра 3, Вывод 9: Общий анод Цифра 2, Вывод 10: Катод F, Вывод 11: Катод A, Вывод 12: Общий анод Цифра 1. Внутренняя принципиальная схема чётко показывает эту схему мультиплексирования.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевая рекомендация — ограничение температуры пайки: максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это стандартный профиль для бессвинцовой конвекционной пайки. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки печатных плат соответствует этому ограничению, чтобы предотвратить растрескивание корпуса, деформацию линзы или повреждение внутреннего кристалла и проводящих соединений. Для волновой пайки время контакта должно быть минимизировано. Также рекомендуется правильное обращение для предотвращения электростатического разряда (ESD), хотя это явно не указано, поскольку светодиоды являются полупроводниковыми приборами.

7. Рекомендации по применению и соображения проектирования

7.1 Типовые схемы включения

Для индикатора с общим анодом схема управления обычно включает подключение выводов общего анода к положительному источнику питания (Vcc) через транзисторы выбора цифры (например, PNP или P-канальные MOSFET). Выводы катодов сегментов подключаются к земле через токоограничивающие резисторы и транзисторы управления сегментами или специализированную микросхему драйвера светодиодов. Используется техника мультиплексирования: одна цифра подсвечивается в каждый момент времени путём включения её анода, в то время как соответствующие катоды для желаемого числа этой цифры активируются. Этот цикл быстро повторяется для всех четырёх цифр, создавая иллюзию одновременного свечения всех цифр. Этот метод сокращает количество необходимых выводов драйвера с 32 (4 цифры * 8 сегментов) до 12 (4 анода + 8 катодов).

7.2 Расчёты для проектирования

Расчёт токоограничивающего резистора:Предполагая напряжение питания 5В (Vcc), типичное прямое напряжение сегмента (Vf) 2.6В и желаемый ток сегмента (Iseg) 10 мА для нормальной яркости. Номинал резистора R = (Vcc - Vf) / Iseg = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом. Мощность резистора должна быть не менее I²R = (0.01)² * 240 = 0.024 Вт, поэтому стандартного резистора 1/8Вт или 1/10Вт достаточно.

Пиковый ток при мультиплексировании:Для достижения среднего тока сегмента 10 мА при скважности 1/4 (для четырёх цифр) пиковый ток в течение его активного временного интервала должен составлять 40 мА. Это находится в пределах абсолютного максимального пикового тока 90 мА, но необходимо проверить с учётом снижения постоянного тока, если индикатор работает в горячей среде.

7.3 Угол обзора и читаемость

Спецификация широкого угла обзора гарантирует, что индикатор остаётся читаемым при взгляде сбоку. Серый экран и белые сегменты улучшают контрастность, делая цифры чёткими на фоне, что полезно как в условиях слабого, так и яркого освещения.

8. Техническое сравнение и дифференциация

LTC-5623JD выделяется несколькими факторами. Использованиетехнологии AlInGaP "Гипер-красный"обычно обеспечивает более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями красных светодиодов, такими как GaAsP, что приводит к более яркому и стабильному выходному сигналу.Высота цифры 0.56 дюймапомещает его в определённую категорию размеров, больше, чем индикаторы 0.3 дюйма для лучшей видимости на расстоянии, но потенциально меньше, чем 1-дюймовые индикаторы, используемые в больших панелях.Четырёхразрядная конфигурация с общим анодом и десятичной точкой справаявляется стандартным, но важным набором функций для многих приложений числового отображения. Егоширокий диапазон рабочих температур(-35°C до +105°C) делает его подходящим для промышленных и автомобильных сред, где часто встречаются экстремальные температуры, что даёт преимущество перед индикаторами с более узкими диапазонами.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Нет. Типичный вывод МК может выдавать/принимать только 20-25мА, и это суммарный ток для вывода. Поскольку этот индикатор использует мультиплексирование, один сегмент может требовать 10-40мА, а общий анод для целой цифры потребует суммы токов для всех светящихся сегментов (например, 8 сегментов * 10мА = 80мА). Следовательно, внешние транзисторы или специализированная микросхема драйвера обязательны.

В: Почему существует разница между Пиковой длиной волны (650нм) и Доминирующей длиной волны (639нм)?

О: Пиковая длина волны — это физический пик спектра излучаемого света. Доминирующая длина волны рассчитывается на основе кривой фотопической чувствительности человеческого глаза (CIE). Глаз более чувствителен к определённым длинам волн, поэтому \"воспринимаемый\" цвет (доминирующий) может находиться на другой длине волны, чем физический пик.

В: Температура хранения составляет до 105°C. Могу ли я паять его при 260°C?

О: Да, но с критически важным соблюдением времени. Рейтинг хранения предназначен для долгосрочных, нерабочих условий. Рейтинг пайки (260°C в течение 3с) — это кратковременный, экстремальный термический процесс, который корпус рассчитан выдержать, если профиль строго соблюдается. Превышение времени или температуры может вызвать повреждение.

10. Пример проекта и использования

Сценарий: Проектирование цифрового отсчёта вольтметра.Разработчик создаёт 4-разрядный вольтметр постоянного тока с диапазоном 0-20В. Он выбирает LTC-5623JD за его чёткую читаемость. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микроконтроллер обрабатывают входное напряжение. Прошивка МК вычисляет цифры для отображения (например, 12.34) и управляет индикатором через процедуру мультиплексирования. Выводы общего анода подключены к МК через PNP-транзисторы для последовательного подключения питания 5В к каждой цифре. Выводы катодов сегментов подключены к МК через сдвиговый регистр 74HC595 или специализированный драйвер светодиодов, такой как MAX7219, который также обеспечивает стоки постоянного тока. Токоограничивающие резисторы включены последовательно с линиями сегментов. Прошивка обеспечивает частоту обновления выше 60 Гц, чтобы избежать видимого мерцания. Широкий диапазон рабочих температур позволяет использовать вольтметр в мастерской или гараже, где температура может значительно меняться.

11. Принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (приблизительно 2.1-2.6В для этого материала AlInGaP), прикладывается к сегменту (анод положителен относительно катода), электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В прямозонном полупроводнике, таком как AlInGaP, эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещённой зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае "Гипер-красный" (~639-650 нм). Пластиковый корпус служит для инкапсуляции и защиты хрупкого полупроводникового кристалла, формирования светового потока для оптимального обзора и обеспечения механического интерфейса (выводов) для монтажа на печатную плату.

12. Технологические тренды

Хотя семисегментные индикаторы остаются основой для числового отображения, общая картина развивается. Наблюдается тенденция к более высокой интеграции, когда электроника драйвера встраивается в сам модуль индикатора, упрощая проектирование основной системы. Использование AlInGaP для красного/оранжевого/янтарного цвета хорошо зарекомендовало себя, но для полноцветных возможностей индикаторы могут комбинировать различные технологии светодиодов (например, InGaN для синего/зелёного) или переходить к точечно-матричным OLED или микро-LED панелям, которые предлагают большую гибкость в отображении символов и графики. Однако для приложений, требующих очень высокой яркости, широкого температурного диапазона, длительного срока службы и простоты, дискретные светодиодные семисегментные индикаторы, такие как LTC-5623JD, продолжают оставаться надёжным и экономически эффективным решением. Развитие в области корпусов может привести к ещё меньшим форм-факторам или версиям для поверхностного монтажа для автоматизированной сборки.