Техническая спецификация LTD-322JS - Светодиодный индикатор, высота цифры 0.3 дюйма, желтый, прямое напряжение 2.6В, рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTD-322JS — это твердотельное цифровое устройство отображения, предназначенное для применений, требующих четкого, яркого и надежного числового вывода. Оно относится к категории светодиодных (LED) индикаторов, в частности, использующих технологию полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения желтого свечения. Основная функция этого компонента — визуальное отображение цифр (0-9) и некоторых буквенно-цифровых символов с помощью индивидуально адресуемых сегментов.

Основные области его применения включают промышленные приборы, панели потребительской электроники, контрольно-измерительное оборудование и любые встраиваемые системы, требующие компактного цифрового индикатора с низким энергопотреблением. Устройство характеризуется высотой цифры 0.3 дюйма (7.62 мм), что обеспечивает хороший баланс между читаемостью и занимаемой площадью на плате. Индикатор имеет черный экран с белыми сегментами, обеспечивая высокую контрастность для оптимального восприятия символов при различном освещении.

В основе технологии лежат светодиодные чипы AlInGaP, изготовленные на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Данная материаловая система известна своей высокой эффективностью и стабильностью в генерации желтых и янтарных длин волн. Устройство сконфигурировано как дуплексный индикатор с общим катодом, что означает наличие двух цифр (или двух независимых блоков отображения) с общими катодными выводами, что упрощает схемотехнику мультиплексированного управления.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется, и её следует избегать для обеспечения надежной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимально допустимая мощность, которую может рассеивать один светящийся сегмент без риска теплового повреждения. Превышение этого предела грозит деградацией внутренней квантово-размерной структуры светодиода и соединительных проводников.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА. Данный параметр применим в импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Он допускает кратковременные периоды перегрузки по току для достижения более высокой мгновенной яркости, что полезно для мультиплексированных индикаторов или стробоскопических эффектов, но требует тщательного контроля, чтобы не превысить среднюю номинальную мощность.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для непрерывной работы. Указан линейный коэффициент снижения 0.33 мА/°C, означающий, что допустимый постоянный ток уменьшается при повышении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 50°C максимальный постоянный ток составит приблизительно 25 мА - (0.33 мА/°C * 25°C) = 16.75 мА.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Светодиоды являются диодами и имеют относительно низкое напряжение обратного пробоя. Приложение обратного смещения более 5В может вызвать лавинный пробой и потенциально разрушить сегмент.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Это определяет условия окружающей среды, которые устройство может выдерживать во время работы и нерабочего хранения. Параметры в таблице электрических/оптических характеристик, как правило, указаны для 25°C.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это критически важно для процессов волновой пайки или оплавления, чтобы предотвратить повреждение пластикового корпуса и внутренних соединений кристалла.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C) и представляют типичные характеристики устройства.

• Средняя сила света (I_V):320 мккд (мин.), 800 мккд (тип.) при I_F=1мА. Сила света — это мера воспринимаемой мощности света, излучаемого в определенном направлении. Широкий диапазон (от мин. до тип.) указывает на процесс сортировки. Измерение проводится с использованием фильтра, аппроксимирующего кривую спектральной чувствительности глаза (V(λ)), что обеспечивает соответствие значения восприятию яркости человеком.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):588 нм (тип.) при I_F=20мА. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света достигает максимума. Для желтых светодиодов AlInGaP это значение обычно находится в диапазоне 585-595 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (тип.) при I_F=20мА. Этот параметр, также называемый шириной на полувысоте (FWHM), описывает ширину полосы излучаемого спектра. Значение 15 нм указывает на относительно монохроматический желтый свет, что характерно для прямозонных полупроводников, таких как AlInGaP.
• Доминирующая длина волны (λ_d):587 нм (тип.) при I_F=20мА. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая наилучшим образом соответствует цвету света. Она тесно связана с пиковой длиной волны, но не всегда идентична ей.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.05В (мин.), 2.6В (тип.) при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании указанного тока. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема управления могла подавать достаточное напряжение для преодоления этого падения, а также любых падений на последовательных резисторах или транзисторах драйвера.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5В. Это ток утечки, когда диод смещен в обратном направлении при максимальном номинальном напряжении.
• Коэффициент согласования силы света (I_V-m):2:1 (макс.) при I_F=1мА. Этот параметр определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одном устройстве или между устройствами из одной партии. Соотношение 2:1 обеспечивает визуальную однородность отображения.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройство "Классифицировано по силе света". Это подразумевает процесс сортировки (бининга) на основе ключевых параметров производительности.

• Сортировка по силе света:Указанные минимальное (320 мккд) и типичное (800 мккд) значения для I_Vпредполагают, что продукты сортируются по различным группам интенсивности. Это позволяет покупателям выбирать компоненты, подходящие для их конкретных требований к яркости, что может влиять на стоимость. Конструкторы должны учитывать минимальное значение, чтобы гарантировать видимость в своем применении.
• Сортировка по прямому напряжению:Хотя явно не указано как параметр для сортировки, указанный диапазон для V_F(от 2.05В до 2.6В) типичен для производственного разброса. Для применений, где критически важна стабильность падения напряжения (например, устройства с батарейным питанием с ограниченным запасом по напряжению), производители могут по запросу предоставлять детали, отсортированные по напряжению.
• Стабильность длины волны:Жесткие спецификации для λ_p(588 нм тип.) и λ_d(587 нм тип.) указывают на хороший контроль процесса, что обеспечивает стабильный желтый цвет в разных производственных партиях. Значительная сортировка по цвету менее распространена для монохроматических светодиодов, таких как этот желтый, по сравнению с белыми светодиодами.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются "Типичные электрические / оптические характеристические кривые". Хотя конкретные графики не приведены в тексте, мы можем сделать вывод об их стандартном содержании и значении.

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Этот график показал бы экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Для LTD-322JS кривая проходила бы через точку I_F=20мА, V_F=~2.6В. Наклон кривой в рабочей области помогает определить динамическое сопротивление, что важно для аналогового регулирования яркости или импульсного режима работы.
• Сила света в зависимости от прямого тока (Светотехническая характеристика):Этот график показывает, как световой выход увеличивается с током. Для светодиодов он, как правило, линеен в широком диапазоне ниже насыщения. Кривая показала бы интенсивность при 1мА (для спецификации I_V) и иллюстрировала бы зависимость вплоть до максимального постоянного тока (25мА).
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая имеет решающее значение для управления тепловым режимом. Световой выход светодиодов AlInGaP обычно уменьшается с увеличением температуры перехода. Понимание этого снижения позволяет конструкторам компенсировать его оптически или электрически в условиях высокой температуры.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность в зависимости от длины волны, с центром около 588 нм и шириной на полувысоте примерно 15 нм. Это подтверждает монохроматический характер излучения.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры корпуса

Физические контуры устройства определены в чертеже корпуса. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм (0.01 дюйма), если не указано иное. Ключевые размеры обычно включают общую длину, ширину и высоту корпуса, расстояние между цифрами (шаг), размер и расстояние между сегментами, а также шаг и размеры выводов (пинов). Эта информация необходима для проектирования посадочного места на печатной плате, обеспечения правильной установки и планирования накладок или окон в корпусе конечного изделия.

5.2 Распиновка и полярность подключения

LTD-322JS имеет 10-выводную конфигурацию. Это индикатор типаобщего катода, что означает, что катоды (отрицательные выводы) светодиодов для каждой цифры соединены внутри.

• Вывод 1:Анод G (Сегмент G)
• Вывод 2:Не подключен (N/C)
• Вывод 3:Анод A (Сегмент A)
• Вывод 4:Анод F (Сегмент F)
• Вывод 5:Общий катод для цифры 2
• Вывод 6:Анод D (Сегмент D)
• Вывод 7:Анод E (Сегмент E)
• Вывод 8:Анод C (Сегмент C)
• Вывод 9:Анод B (Сегмент B)
• Вывод 10:Общий катод для цифры 1

Внутренняя схема показывает стандартную компоновку из 7 сегментов плюс десятичная точка (DP) для каждой цифры, с индивидуальными анодами для каждого сегмента и общими катодами для каждой цифры. Такая конфигурация идеальна для мультиплексирования.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Соблюдение указанного температурного профиля пайки критически важно для предотвращения теплового повреждения.

• Пайка оплавлением / волной припоя:Максимально допустимая температура пайки составляет 260°C, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже корпуса (плоскости установки). Время выдержки при этой пиковой температуре не должно превышать 3 секунд. Стандартные профили оплавления для бессвинцовых припоев (SnAgCu) с пиковой температурой 240-250°C, как правило, безопасны, если контролируется время выше температуры ликвидуса.
• Ручная пайка:При необходимости ручной пайки следует использовать паяльник с регулировкой температуры. Время контакта на каждый вывод должно быть минимизировано, в идеале до менее 3 секунд, при температуре жала не выше 350°C.
• Очистка:После пайки, если требуется очистка, используйте растворители, совместимые с материалом эпоксидной линзы светодиода. Избегайте ультразвуковой очистки, так как высокочастотные вибрации могут повредить внутренние проводные соединения.
• Условия хранения:Хранить в сухой, антистатической среде в указанном температурном диапазоне (от -35°C до +85°C). Уровень чувствительности к влаге (MSL) в данной спецификации не указан, но его следует уточнить у производителя для современных процессов сборки, включающих оплавление.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Конфигурация с общим катодом предназначена для мультиплексированного управления. Типичная схема предполагает использование микроконтроллера или специализированной микросхемы драйвера индикатора.

• Мультиплексирование (сканирование):Два общих катода (выводы 5 и 10) подключаются к транзисторам NPN или N-канальным MOSFET (сток тока). Аноды сегментов подключаются к токоограничивающим резисторам, а затем к выводам микроконтроллера или сегментным выходам драйвера. Микроконтроллер быстро поочередно включает катод одной цифры, одновременно подавая напряжение на соответствующие аноды сегментов для этой цифры. Частота обновления >60 Гц на цифру предотвращает видимое мерцание.
• Ограничение тока:Последовательный резистор обязателен для каждого анода сегмента (или используется драйвер с регулировкой тока) для установки прямого тока. Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для питания 5В и целевого тока I_F=20мА при V_F=2.6В, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ом. Номинальная мощность резистора должна быть не менее I_F²* R = 0.048Вт, поэтому стандартного резистора 1/8Вт (0.125Вт) достаточно.
• Регулировка яркости:Яркость можно регулировать, изменяя прямой ток (через ШИМ на последовательном резисторе или с помощью регулируемого источника тока) или изменяя коэффициент заполнения в алгоритме мультиплексирования.

7.2 Особенности проектирования

• Угол обзора:В спецификации заявлен "Широкий угол обзора". Для оптимальной читаемости индикатор должен быть установлен перпендикулярно основному направлению взгляда. Учитывайте распределение интенсивности по углам, если требуется просмотр под косым углом.
• Улучшение контрастности:Конструкция с черным экраном и белыми сегментами обеспечивает естественную контрастность. Для уличного использования или при сильном внешнем освещении может потребоваться нейтральный фильтр или специальный фильтр для повышения контрастности.
• Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала (макс. 70 мВт на сегмент), при мультиплексированной работе средняя мощность на сегмент ниже. Однако, если все сегменты одной цифры включены одновременно на высоком токе, при высокой температуре окружающей среды необходимо обеспечить адекватную вентиляцию или теплоотвод, соблюдая кривую снижения тока.
• Защита от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Обращайтесь с ними с соблюдением соответствующих мер предосторожности от ЭСР. Включение TVS-диодов или последовательных резисторов на линиях ввода-вывода, подключенных к индикатору, может повысить устойчивость системы к ЭСР.

8. Техническое сравнение и отличия

LTD-322JS, основываясь на его спецификациях, имеет несколько преимуществ и компромиссов по сравнению с другими технологиями отображения.

• По сравнению с большими/меньшими светодиодными индикаторами:Цифра высотой 0.3 дюйма является средним вариантом. Более крупные цифры (например, 0.5\"

  Терминология спецификаций LED

  Полное объяснение технических терминов LED

  Фотоэлектрическая производительность

  Термин	Единица/Обозначение	Простое объяснение	Почему важно
  Световая отдача	лм/Вт (люмен на ватт)	Световой выход на ватт электроэнергии, выше означает более энергоэффективный.	Прямо определяет класс энергоэффективности и стоимость электроэнергии.
  Световой поток	лм (люмен)	Общий свет, излучаемый источником, обычно называется "яркостью".	Определяет, достаточно ли свет яркий.
  Угол обзора	° (градусы), напр., 120°	Угол, где интенсивность света падает наполовину, определяет ширину луча.	Влияет на диапазон освещения и равномерность.
  Цветовая температура	K (Кельвин), напр., 2700K/6500K	Теплота/холодность света, низкие значения желтоватые/теплые, высокие беловатые/холодные.	Определяет атмосферу освещения и подходящие сценарии.
  Индекс цветопередачи	Безразмерный, 0–100	Способность точно передавать цвета объектов, Ra≥80 хорошо.	Влияет на аутентичность цвета, используется в местах с высоким спросом, таких как торговые центры, музеи.
  Допуск по цвету	Шаги эллипса МакАдама, напр., "5-шаговый"	Метрика постоянства цвета, меньшие шаги означают более постоянный цвет.	Обеспечивает равномерный цвет по всей партии светодиодов.
  Доминирующая длина волны	нм (нанометры), напр., 620нм (красный)	Длина волны, соответствующая цвету цветных светодиодов.	Определяет оттенок красных, желтых, зеленых монохромных светодиодов.
  Спектральное распределение	Кривая длина волны против интенсивности	Показывает распределение интенсивности по длинам волн.	Влияет на цветопередачу и качество цвета.

  Электрические параметры

  Термин	Обозначение	Простое объяснение	Соображения по проектированию
  Прямое напряжение	Vf	Минимальное напряжение для включения светодиода, как "порог запуска".	Напряжение драйвера должно быть ≥Vf, напряжения складываются для последовательных светодиодов.
  Прямой ток	If	Значение тока для нормальной работы светодиода.	Обычно постоянный ток, ток определяет яркость и срок службы.
  Максимальный импульсный ток	Ifp	Пиковый ток, допустимый в течение коротких периодов, используется для диммирования или вспышек.	Ширина импульса и коэффициент заполнения должны строго контролироваться, чтобы избежать повреждения.
  Обратное напряжение	Vr	Максимальное обратное напряжение, которое светодиод может выдержать, сверх может вызвать пробой.	Схема должна предотвращать обратное соединение или скачки напряжения.
  Тепловое сопротивление	Rth (°C/W)	Сопротивление теплопередаче от чипа к припою, ниже лучше.	Высокое тепловое сопротивление требует более сильного рассеивания тепла.
  Устойчивость к ЭСР	В (HBM), напр., 1000В	Способность выдерживать электростатический разряд, выше означает менее уязвимый.	В производстве необходимы антистатические меры, особенно для чувствительных светодиодов.

  Тепловой менеджмент и надежность

  Термин	Ключевой показатель	Простое объяснение	Влияние
  Температура перехода	Tj (°C)	Фактическая рабочая температура внутри светодиодного чипа.	Каждое снижение на 10°C может удвоить срок службы; слишком высокая вызывает спад света, смещение цвета.
  Спад светового потока	L70 / L80 (часов)	Время, за которое яркость падает до 70% или 80% от начальной.	Прямо определяет "срок службы" светодиода.
  Поддержание светового потока	% (напр., 70%)	Процент яркости, сохраняемый после времени.	Указывает на сохранение яркости при долгосрочном использовании.
  Смещение цвета	Δu′v′ или эллипс МакАдама	Степень изменения цвета во время использования.	Влияет на постоянство цвета в сценах освещения.
  Термическое старение	Деградация материала	Ухудшение из-за длительной высокой температуры.	Может вызвать падение яркости, изменение цвета или отказ разомкнутой цепи.

  Упаковка и материалы

  Термин	Распространенные типы	Простое объяснение	Особенности и применение
  Тип корпуса	EMC, PPA, Керамика	Материал корпуса, защищающий чип, обеспечивающий оптический/тепловой интерфейс.	EMC: хорошая термостойкость, низкая стоимость; Керамика: лучшее рассеивание тепла, более длительный срок службы.
  Структура чипа	Фронтальный, Flip Chip	Расположение электродов чипа.	Flip chip: лучшее рассеивание тепла, более высокая эффективность, для высокой мощности.
  Фосфорное покрытие	YAG, Силикат, Нитрид	Покрывает синий чип, преобразует часть в желтый/красный, смешивает в белый.	Различные фосфоры влияют на эффективность, CCT и CRI.
  Линза/Оптика	Плоская, Микролинза, TIR	Оптическая структура на поверхности, контролирующая распределение света.	Определяет угол обзора и кривую распределения света.

  Контроль качества и сортировка

  Термин	Содержимое бинов	Простое объяснение	Цель
  Бин светового потока	Код, напр. 2G, 2H	Сгруппировано по яркости, каждая группа имеет минимальные/максимальные значения люменов.	Обеспечивает равномерную яркость в той же партии.
  Бин напряжения	Код, напр. 6W, 6X	Сгруппировано по диапазону прямого напряжения.	Облегчает согласование драйвера, улучшает эффективность системы.
  Бин цвета	5-шаговый эллипс МакАдама	Сгруппировано по цветовым координатам, обеспечивая узкий диапазон.	Гарантирует постоянство цвета, избегает неравномерного цвета внутри устройства.
  Бин CCT	2700K, 3000K и т.д.	Сгруппировано по CCT, каждый имеет соответствующий диапазон координат.	Удовлетворяет различным требованиям CCT сцены.

  Тестирование и сертификация

  Термин	Стандарт/Тест	Простое объяснение	Значение
  LM-80	Тест поддержания светового потока	Долгосрочное освещение при постоянной температуре, запись спада яркости.	Используется для оценки срока службы светодиода (с TM-21).
  TM-21	Стандарт оценки срока службы	Оценивает срок службы в реальных условиях на основе данных LM-80.	Обеспечивает научный прогноз срока службы.
  IESNA	Общество инженеров по освещению	Охватывает оптические, электрические, тепловые методы испытаний.	Признанная отраслью основа для испытаний.
  RoHS / REACH	Экологическая сертификация	Гарантирует отсутствие вредных веществ (свинец, ртуть).	Требование доступа на рынок на международном уровне.
  ENERGY STAR / DLC	Сертификация энергоэффективности	Сертификация энергоэффективности и производительности для освещения.	Используется в государственных закупках, программах субсидий, повышает конкурентоспособность.