Техническая документация на светодиодный индикатор LTD-4608JG - Двухразрядный, 0.4 дюйма, зеленый

1. Обзор продукта

LTD-4608JG — это компактный высокопроизводительный двухразрядный семисегментный индикатор, предназначенный для применений, требующих четкого числового отображения при низком энергопотреблении. Его основная функция — визуальный числовой вывод в электронных устройствах, таких как панели приборов, измерительное оборудование, бытовая электроника и промышленные системы управления. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании передового полупроводникового материала AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светодиодных кристаллов, что обеспечивает превосходную эффективность и чистоту цвета по сравнению со старыми технологиями. Целевой рынок включает разработчиков и инженеров, работающих над портативными устройствами, оборудованием с батарейным питанием и любыми приложениями, где критически важными ограничениями являются габариты, энергоэффективность и читаемость.

1.1 Ключевые особенности и основные преимущества

• Высота знака 0.4 дюйма (10.0 мм):Обеспечивает размер символа, подходящий для средних дистанций просмотра, балансируя между видимостью и занимаемой площадью компонента.
• Непрерывные однородные сегменты:Гарантирует гладкий, профессиональный вид отображаемых цифр без видимых зазоров или неровностей в свечении.
• Низкое энергопотребление:Спроектирован для энергоэффективности, что делает его идеальным для устройств с батарейным питанием. Работает при типичном прямом токе 1 мА для стандартного измерения световой силы.
• Высокая яркость и контрастность:Материал AlInGaP и серый корпус с белыми сегментами создают отличную светимость и резкий контраст, обеспечивая читаемость даже в условиях яркого окружающего освещения.
• Широкий угол обзора:Обеспечивает стабильный световой поток и цвет в широком угле обзора, повышая удобство использования с различных ракурсов.
• Надежность твердотельного устройства:Как светодиодное устройство, оно предлагает длительный срок службы, устойчивость к ударам и быстрое время переключения по сравнению с механическими или другими технологиями отображения.
• Сортировка по световой силе:Изделия сортируются (биннируются) в соответствии с их световым потоком, что позволяет согласовывать яркость в многоразрядных приложениях или при использовании нескольких устройств.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В данном разделе представлен детальный анализ электрических и оптических характеристик, указанных в спецификации, с объяснением их значимости для проектирования и применения.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Это предельные значения нагрузок, которые ни при каких условиях не должны быть превышены во избежание необратимого повреждения устройства.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать в виде тепла один светодиодный сегмент.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Данный параметр предназначен для кратковременного импульсного режима работы, полезного при мультиплексировании или для достижения более высокой мгновенной яркости.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА (при 25°C). Это максимальный постоянный ток для непрерывной работы. В спецификации указан коэффициент снижения нагрузки 0.33 мА/°C выше 25°C, что означает уменьшение допустимого постоянного тока с ростом температуры окружающей среды для управления тепловой нагрузкой.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может повредить светодиодный переход.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленный температурный диапазон.
• Температура пайки:260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса. Это определяет профиль оплавления при пайке для избежания теплового повреждения во время сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики (при Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности при указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (Iv):от 320 до 850 мккд (мин. - макс.) при прямом токе (IF) 1 мА. Такой широкий диапазон указывает на процесс сортировки (биннинга); разработчики должны учитывать это различие или выбирать отсортированные компоненты для однородного внешнего вида. Типичное значение, вероятно, находится в середине этого диапазона.
• Длина волны пикового излучения (λp):571 нм (тип.). Это длина волны, на которой интенсивность излучаемого света максимальна, что помещает его в область чистого зеленого цвета видимого спектра.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (тип.). Это мера спектральной чистоты. Более узкая полуширина указывает на более монохроматический, насыщенный зеленый цвет.
• Доминирующая длина волны (λd):572 нм (тип.). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, близко соответствующая пиковой длине волны для данного устройства.
• Прямое напряжение на сегмент (VF):от 2.05В до 2.6В (тип.) при IF=20 мА. Это падение напряжения на светодиодном сегменте при протекании тока. Критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Разброс обусловлен обычными допусками полупроводникового производства.
• Обратный ток на сегмент (IR):100 мкА (макс.) при VR=5 В. Это небольшой ток утечки, когда светодиод находится под обратным смещением на максимальном номинальном значении.
• Коэффициент согласования силы света (Iv-m):2:1 (макс.). Этот параметр определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом внутри одного устройства или между устройствами из одного бина, обеспечивая визуальную однородность.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

В спецификации указано, что устройство \"сортируется по силе света\". Это относится к процессу послемарочной сортировки (биннинга).

• Сортировка по силе света:Как показано диапазоном Iv (320-850 мккд @1 мА), светодиоды сортируются на группы на основе измеренного светового потока. Это позволяет производителям предлагать компоненты с гарантированной минимальной яркостью или продавать компоненты в более узких диапазонах интенсивности за дополнительную плату. Разработчикам следует указывать требуемый бин или быть готовыми к вариациям яркости в своей спецификации материалов.
• Сортировка по длине волны/цвету:Хотя явно не детализировано с несколькими кодами, жесткие типичные спецификации для λp (571 нм) и λd (572 нм) указывают на контролируемый производственный процесс. Для критичных к цвету применений компоненты могут быть доступны в специфических бинах по длине волны.
• Сортировка по прямому напряжению:Диапазон VF (2.05-2.6 В) представляет собой естественный разброс. Для применений, где проектирование источника питания крайне чувствительно, выбор компонентов из специфического бина по напряжению может быть полезен.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\". Хотя конкретные графики не приведены в тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Этот график показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока. Обычно он линеен при низких токах, но может насыщаться при высоких токах из-за тепловых эффектов. Испытательная точка 1 мА для Iv указывает на работу в эффективной, линейной области.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Показывает экспоненциальную зависимость, критически важную для проектирования драйверов постоянного тока.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры. Это ключевой фактор для высокотемпературных сред.
• Спектральное распределение:График зависимости интенсивности света от длины волны, показывающий пик при ~571 нм и узкую полуширину, подтверждающую чистый зеленый цвет.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры и чертеж

Устройство имеет стандартный 10-контактный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP). Ключевые размерные примечания из спецификации: все размеры указаны в миллиметрах, стандартные допуски ±0.25 мм (0.01\"), если не указано иное. Чертеж детализирует общую длину, ширину, высоту, расстояние между цифрами, размеры сегментов и шаг выводов (вероятно, стандартный 0.1\" / 2.54 мм).

5.2 Подключение выводов и идентификация полярности

Устройство используетсхему с общим анодомдля мультиплексирования. Внутренняя схема показывает два общих анода (по одному на каждую цифру) и индивидуальные катоды для каждого сегмента (A-G и DP).

Распиновка:

1: Катод C

2: Катод D.P. (десятичная точка)

3: Катод E

4: Общий анод (Цифра 2)

5: Катод D

6: Катод F

7: Катод G

8: Катод B

9: Общий анод (Цифра 1)

10: Катод A

Полярность четко обозначена как \"Общий анод\". На физическом корпусе, вероятно, имеется выемка или точка возле вывода 1 для ориентации.

6. Рекомендации по пайке и сборке

• Параметры пайки оплавлением:Согласно предельным эксплуатационным параметрам, рекомендуемый профиль пайки — 260°C в течение 3 секунд, измеренный в точке на 1.6 мм ниже корпуса. Это стандартное условие бессвинцовой пайки оплавлением.
• Меры предосторожности:
  • Избегайте механических нагрузок на выводы во время установки.
  • Убедитесь, что температура жала паяльника контролируется, чтобы не превысить максимальную температуру корпуса.
  • При необходимости используйте соответствующий флюс и процедуры очистки.
• Условия хранения:Храните в сухой, антистатической среде в указанном температурном диапазоне (от -35°C до +85°C). Избегайте воздействия высокой влажности или коррозионных газов.

7. Упаковка и информация для заказа

• Спецификация упаковки:Обычно такие индикаторы поставляются в антистатических трубках или лотках для защиты выводов и линзы от повреждений и электростатического разряда (ESD).
• Правило нумерации моделей:Артикул LTD-4608JG, вероятно, следует внутренней системе кодирования, где \"LTD\" обозначает семейство продуктов (светодиодный индикатор), \"4608\" указывает на размер и тип (0.4\" 2-разрядный), а \"JG\" определяет цвет (зеленый) и, возможно, другие варианты, такие как десятичная точка справа (как отмечено в описании).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Цифровые мультиметры и токоизмерительные клещи
• Лабораторные источники питания и электронные нагрузки
• Индикаторы систем управления процессами
• Дисплеи фитнес-оборудования
• Дополнительные приборы для автомобилей (для использования в салоне)
• Таймеры и счетчики бытовой техники

8.2 Соображения при проектировании

• Схема управления:Используйте драйверы постоянного тока или токоограничивающие резисторы для каждой катодной линии. Для мультиплексирования двух цифр последовательно переключайте общие аноды (выводы 4 и 9) с частотой, достаточно высокой, чтобы избежать мерцания (обычно >60 Гц).
• Расчет тока:Основывается на желаемой яркости и кривой VF. Например, для достижения типичной яркости при 1 мА с питанием 5 В и VF 2.3 В, токоограничивающий резистор будет R = (V_питания - VF) / I_F = (5 - 2.3) / 0.001 = 2700 Ом.
• Интерфейс с микроконтроллером:Катоды могут управляться непосредственно выводами GPIO микроконтроллера (в режиме стока тока), если ток на сегмент находится в пределах возможностей стока МК, или через транзисторные/MOSFET-ные сборки для более высоких токов.
• Угол обзора:Используйте широкий угол обзора, устанавливая индикатор перпендикулярно основной линии взгляда пользователя.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные зеленые светодиоды на основе GaP (фосфид галлия) или красные светодиоды GaAsP, LTD-4608JG на основе AlInGaP предлагает:

• Более высокую эффективность и яркость:Больший световой выход на миллиампер тока.
• Превосходную насыщенность цвета:Более узкая спектральная полуширина дает более чистый, визуально отчетливый зеленый цвет.
• Лучшую температурную стабильность:AlInGaP, как правило, лучше сохраняет свои характеристики в температурных диапазонах по сравнению с некоторыми старыми материалами.
• По сравнению с современными ЖК-дисплеями с белой светодиодной подсветкой, данное устройство предлагает более высокую контрастность при прямом солнечном свете, меньшее энергопотребление для простого числового вывода и крайнюю простоту интерфейса (прямое управление против контроллера ЖК).

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Каково назначение \"Коэффициента согласования силы света\" 2:1?

О1: Этот коэффициент обеспечивает визуальную однородность. Это означает, что в пределах одного индикатора ни один сегмент не будет более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента. Это предотвращает неравномерно освещенные цифры, которые можно принять за другую цифру (например, \"8\" с тусклым сегментом, похожую на \"0\").

В2: Могу ли я управлять этим индикатором от системы на микроконтроллере с напряжением 3.3 В?

О2: Да, но требуется тщательное проектирование. Типичное VF составляет 2.05-2.6 В. При питании 3.3 В запас напряжения для токоограничивающего резистора очень мал (3.3 - 2.6 = 0.7 В). Вы должны точно рассчитать номинал резистора (например, для 1 мА: R = 0.7 В / 0.001 А = 700 Ом). Убедитесь, что вывод МК может потреблять требуемый ток. Драйвер постоянного тока часто является более надежным решением для низковольтных источников питания.

В3: Почему существуют два разных номинальных тока (постоянный 25 мА и пиковый 60 мА)?

О3: Номинальный постоянный ток 25 мА предназначен для работы на постоянном токе и ограничен средним рассеиванием тепла. Пиковый номинальный ток 60 мА позволяет достичь более высокой мгновенной яркости в мультиплексированной системе. При мультиплексировании каждая цифра питается только часть времени (скважность). Более высокий пиковый ток во время ее \"включения\" создает более яркую воспринимаемую среднюю яркость, в то время как более низкий средний ток удерживает устройство в пределах его тепловых ограничений.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование простого двухразрядного индикатора вольтметра

Разработчик создает компактный вольтметр для отображения от 0.0 В до 9.9 В. Он выбирает LTD-4608JG за его малый размер, низкое энергопотребление и четкий зеленый дисплей. Система использует микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для измерения напряжения.

• Проектирование схемы:Портовые выводы микроконтроллера подключены к катодам сегментов (A-G, DP) через токоограничивающие резисторы 220 Ом (рассчитаны на ~3 мА на сегмент при 5 В). Два других вывода GPIO управляют PNP-транзисторами (или P-канальными MOSFET), которые подключают общие аноды (Цифра 1 и Цифра 2) к источнику питания 5 В.
• Программное обеспечение:Прошивка считывает данные АЦП, преобразует значение в две двоично-десятичные цифры и использует таблицу поиска для определения, какие сегменты зажечь для каждой цифры (0-9). Затем она выполняет мультиплексирование: включает транзистор для Цифры 1, устанавливает паттерны катодов для первой цифры, ждет 5 мс, выключает Цифру 1, включает транзистор для Цифры 2, устанавливает паттерны катодов для второй цифры, ждет 5 мс и повторяет. Эта частота обновления 100 Гц устраняет видимое мерцание.
• Результат:Четкий, стабильный двухразрядный индикатор, потребляющий минимальные ресурсы микроконтроллера и энергии.

12. Введение в принцип работы

LTD-4608JG работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (приблизительно 2 В для AlInGaP), электроны из n-области и дырки из p-области рекомбинируют в активной области. В светодиодах AlInGaP эта рекомбинация высвобождает энергию в основном в виде фотонов с длиной волны, соответствующей зеленой части спектра (~571 нм). Конкретный состав сплава алюминия, индия, галлия и фосфида определяет ширину запрещенной зоны и, следовательно, цвет излучаемого света. Непрозрачная подложка GaAs помогает отражать свет вверх, улучшая общую эффективность извлечения света с верхней поверхности. Семь сегментов представляют собой отдельные светодиодные кристаллы, соединенные в виде цифры, что позволяет формировать любую цифру от 0 до 9 (и некоторые буквы) путем выборочного включения комбинаций этих сегментов.

13. Технологические тренды и разработки

Хотя семисегментные светодиодные индикаторы остаются надежным и экономически эффективным решением для числового вывода, область технологий отображения в целом развивается. Тренды, относящиеся к сфере данного продукта, включают:

• Повышение эффективности:Постоянные исследования в области полупроводниковых материалов, включая дальнейшее совершенствование AlInGaP и разработку материалов, таких как InGaN для других цветов, продолжают повышать эффективность (люмен на ватт), позволяя создавать более яркие дисплеи при меньших токах.
• Миниатюризация:Существует постоянное стремление к уменьшению шага пикселя и повышению плотности, хотя для стандартных семисегментных индикаторов размер 0.4\" представляет собой хорошо зарекомендовавший себя оптимальный вариант для многих применений.
• Интеграция:Некоторые современные дисплеи интегрируют драйверную ИС и даже интерфейс микроконтроллера (например, I2C или SPI) непосредственно в корпус, упрощая внешнюю схему. LTD-4608JG представляет традиционный, дискретный подход, который предлагает максимальную гибкость и более низкую стоимость для крупносерийных, чувствительных к цене проектов.
• Конкуренция со стороны альтернативных технологий:OLED (органические светодиодные) дисплеи предлагают отличную контрастность и углы обзора и становятся более доступными для небольших дисплеев нестандартной формы. Однако для простых, ярких, низкопотребляющих числовых индикаторов традиционные сегментные светодиодные индикаторы, такие как LTD-4608JG, сохраняют значительные преимущества в долговечности, прочности и читаемости на солнце.