Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-3861JF - Высота цифры 0.3 дюйма (7.62 мм) - AlInGaP желто-оранжевый - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTS-3861JF представляет собой однозначный 7-сегментный светодиодный индикатор с правой десятичной точкой. Его основная функция — обеспечение четкого, хорошо видимого вывода цифр и ограниченного набора буквенно-цифровых символов в электронных устройствах. Основная технология использует полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для светодиодных чипов, который известен высокой эффективностью свечения в желто-оранжевой области спектра. Устройство имеет серый корпус с белыми сегментами, что повышает контрастность и читаемость. Оно выполнено в конфигурации с общим анодом, что упрощает схемы управления во многих приложениях на основе микроконтроллеров.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества этого индикатора обусловлены его конструкцией на основе AlInGaP. Он обеспечивает высокую яркость и отличную контрастность, что делает его подходящим для применений, где критически важна видимость при различных условиях освещения. Широкий угол обзора гарантирует читаемость дисплея с боковых позиций. Низкое энергопотребление и надежность твердотельных компонентов делают его идеальным для долгосрочного использования в потребительской и промышленной электронике. Основные целевые рынки включают приборные панели, оборудование для точек продаж, бытовую технику, промышленные блоки управления и устройства связи, где требуется простой и надежный цифровой индикатор.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация электрических и оптических характеристик, указанных в техническом описании.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Световая сила классифицирована, типичное значение составляет 600 микрокандел (мккд) при прямом токе 1 мА. Этот параметр измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE, что гарантирует соответствие значения восприятию яркости человеком. Доминирующая длина волны составляет 605 нанометров (нм), что помещает излучение в желто-оранжевый цветовой диапазон. Полуширина спектральной линии равна 17 нм, что указывает на относительно чистый, насыщенный цвет с минимальным спектральным разбросом. Коэффициент соответствия световой силы между сегментами установлен на уровне 2:1, что обеспечивает равномерный внешний вид цифры.

2.2 Электрические параметры

Прямое напряжение на одном светодиодном чипе типично составляет 2.60 Вольта при токе 20 мА. Конструкторам необходимо учитывать диапазон прямого напряжения (от 2.05 В до 2.60 В) при проектировании схемы ограничения тока, чтобы обеспечить одинаковую яркость в разных партиях продукции. Обратный ток указан максимальным значением 100 микроампер при обратном смещении 5 В. Крайне важно отметить, что это условие обратного напряжения предназначено только для целей тестирования; устройство не предназначено для непрерывной работы при обратном смещении. Абсолютные максимальные параметры определяют пределы эксплуатации: рассеиваемая мощность на сегмент — 70 мВт, пиковый прямой ток — 90 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) и непрерывный прямой ток — 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C выше этой температуры.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий температурный диапазон от -35°C до +85°C, с таким же диапазоном температур хранения. Этот широкий диапазон поддерживает использование в условиях значительных температурных колебаний. Допустимая температура пайки критически важна для сборки: температура корпуса компонента не должна превышать максимально допустимую во время пайки, с рекомендацией 260°C в течение 5 секунд для выводов на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки.

3. Система сортировки и категоризации

В техническом описании указано, что устройства категоризируются по световой силе. Это означает, что изделия тестируются и сортируются в разные группы на основе измеренной светоотдачи при стандартном испытательном токе (обычно 1 мА или 20 мА). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с одинаковой яркостью для конкретного применения. Хотя конкретные коды групп в данном отрывке не детализированы, спецификация коэффициента соответствия интенсивности 2:1 гарантирует, что сегменты в пределах одного устройства будут иметь достаточно равномерную яркость. Разработчикам следует обратиться к производителю за подробной информацией о сортировке, если требуется строгая однородность яркости для нескольких индикаторов.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные характеристические кривые. Эти графики необходимы для понимания поведения устройства за пределами точечных спецификаций при 25°C. Обычно они включают:

• Вольт-амперная характеристика (Ток vs. Напряжение):Показывает зависимость между прямым напряжением и прямым током. Эта кривая нелинейна и критически важна для проектирования корректного токоограничивающего резистора или источника постоянного тока.
• Зависимость световой силы от прямого тока:Иллюстрирует, как светоотдача увеличивается с ростом тока. Помогает определить оптимальный ток управления для желаемого уровня яркости с учетом рассеиваемой мощности и срока службы.
• Зависимость световой силы от температуры окружающей среды:Демонстрирует, как светоотдача уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важно для приложений, работающих при высоких температурах окружающей среды или высоких токах управления.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 611 нм и спектральную ширину.

Эти кривые позволяют инженерам прогнозировать производительность в реальных, неидеальных условиях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Высота цифры индикатора составляет 0.3 дюйма (7.62 мм). Чертеж габаритных размеров содержит критически важные механические данные для проектирования посадочного места на печатной плате и подбора корпуса. Указаны ключевые допуски: ±0.25 мм для большинства размеров и допуск на смещение кончика вывода ±0.4 мм. Рекомендуемый диаметр отверстия в печатной плате для выводов — 1.40 мм. Техническое описание также включает примечания по контролю качества относительно допустимых уровней посторонних включений, пузырей в сегменте, изгиба отражателя и загрязнения поверхности чернилами.

5.1 Распиновка и принципиальная схема

Устройство имеет 10-выводную однострочную конфигурацию. Внутренняя принципиальная схема показывает конструкцию с общим анодом, где аноды всех светодиодов для данной цифры соединены вместе. Таблица соединения выводов необходима для правильного подключения:
Вывод 1: Общий анод
Вывод 2: Катод F (сегмент)
Вывод 3: Катод G (сегмент)
Вывод 4: Катод E (сегмент)
Вывод 5: Катод D (сегмент)
Вывод 6: Общий анод (соединен внутри с выводом 1)
Вывод 7: Катод D.P. (Десятичная точка)
Вывод 8: Катод C (сегмент)
Вывод 9: Катод B (сегмент)
Вывод 10: Катод A (сегмент)
Два анодных вывода (1 и 6) помогают в распределении тока и могут быть соединены вместе на печатной плате.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Пайка оплавлением и ручная пайка

Для автоматизированных процессов пайки условие указано как 260°C в течение 5 секунд, измеренное на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Для ручной пайки допускается более высокая температура жала паяльника 350°C ±30°C, но время контакта должно быть ограничено 5 секундами. Превышение этих временно-температурных профилей может повредить внутреннюю эпоксидную смолу, светодиодные чипы или проводные соединения.

6.2 Хранение и обращение

Хотя в отрывке явно не детализировано, стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD) применимы к светодиодным устройствам. Их следует хранить в антистатической упаковке в контролируемой среде в пределах указанного диапазона температур хранения (от -35°C до +85°C), чтобы предотвратить поглощение влаги и другие виды деградации.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Типовые схемы включения

Поскольку это индикатор с общим анодом, аноды обычно подключаются к положительному напряжению питания (Vcc) через токоограничивающий резистор или, предпочтительно, управляются источником постоянного тока или выводом микроконтроллера, сконфигурированным как источник тока (если это позволяет его возможности). Катодные выводы подключаются к земле (сток тока) для включения сегмента. Это противоположно индикатору с общим катодом. Мультиплексирование нескольких цифр — распространенная техника для экономии выводов ввода-вывода, при которой аноды быстро переключаются, а на катоды подаются соответствующие паттерны сегментов.

7.2 Критические предупреждения для проектирования

Раздел "Предостережения" выделяет несколько важных моментов:
1. Ограничение тока обязательно:Светодиоды — это устройства, управляемые током. Последовательный резистор или активная схема постоянного тока всегда необходимы для предотвращения теплового разгона и разрушения.
2. Учитывайте разброс прямого напряжения:Схема должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать требуемый ток управления во всем диапазоне VF (2.05В-2.60В).
3. Избегайте обратного смещения:Схема управления должна включать защиту (например, параллельный диод) для предотвращения всплесков обратного напряжения во время циклов включения питания.
4. Тепловой режим:Ток управления должен быть снижен для высоких температур окружающей среды. Избыточный ток или высокая рабочая температура приводят к ускоренной деградации светоотдачи и преждевременному отказу.
5. Область применения:Устройство предназначено для стандартного электронного оборудования. Для критически важных для безопасности применений (авиация, медицина и т.д.) необходимы специальные консультации и квалификация.

8. Надежность и испытания

Устройство проходит комплекс испытаний на надежность на основе военных (MIL-STD), японских (JIS) и внутренних стандартов. К ним относятся:
- Испытание на срок службы (RTOL):1000 часов при максимальном номинальном токе.
- Испытания на воздействие окружающей среды:Хранение при высокой температуре/влажности, хранение при высокой/низкой температуре, температурные циклы и тепловой удар.
- Испытания на стойкость к технологическим процессам:Испытания на стойкость к пайке и паяемость.
Эти испытания подтверждают способность устройства выдерживать сложности производства, хранения и длительной эксплуатации.

9. Сравнение и отличительные особенности

Основное отличие LTS-3861JF заключается в использовании технологии AlInGaP для желто-оранжевого свечения. По сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность и лучшую температурную стабильность, что приводит к более яркому и стабильному выходному сигналу. Конструкция с серым корпусом и белыми сегментами обеспечивает превосходную контрастность по сравнению с полностью рассеивающими корпусами. Его размер цифры 0.3 дюйма ориентирован на определенную нишу между менее читаемыми дисплеями меньшего размера и более крупными, требующими большей мощности.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между общим анодом и общим катодом?
О: В индикаторе с общим анодом все аноды светодиодов соединены вместе с Vcc, а сегменты включаются путем стока тока (подачей низкого уровня на катод). В индикаторе с общим катодом все катоды соединены с землей, а сегменты включаются путем подачи тока (подачей высокого уровня на анод). Схема управления должна соответствовать типу.

В: Как рассчитать номинал токоограничивающего резистора?
О: Используйте закон Ома: R = (V_питания - VF_светодиода) / I_желаемый. Используйте максимальное VF из технического описания (2.60 В), чтобы обеспечить достаточный ток при нижнем значении диапазона VF. Для питания 5 В и желаемого тока 20 мА: R = (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом. Всегда проверяйте мощность резистора: P = I^2 * R.

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера?
О: Это зависит от возможности вывода МК выдавать/потреблять ток. Многие МК могут потреблять больше тока, чем выдавать. Для индикатора с общим анодом (сток тока) вы можете управлять им напрямую, если ток сегмента (например, 10-20 мА) находится в пределах спецификации стока тока МК на вывод и общего предела для корпуса. Часто используется драйверная микросхема (например, сдвиговый регистр 74HC595 с драйвером стока TPIC6B595 или специализированный драйвер светодиодов) для мультиплексирования и обеспечения более высокого тока.

11. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование простого цифрового таймера.
Четыре цифры LTS-3861JF используются для отображения минут и секунд (ММ:СС). Выбран микроконтроллер с ограниченным количеством выводов ввода-вывода.Реализация:Используйте мультиплексирование. Соедините все соответствующие катоды сегментов (A, B, C, D, E, F, G, DP) четырех цифр вместе. Эти восемь линий подключаются к восьми выводам микроконтроллера, сконфигурированным как выходы (для стока тока). Общий анодный вывод каждой цифры подключается к отдельному выводу микроконтроллера через небольшой NPN-транзистор (например, 2N3904), который может выдержать общий ток цифры (до 8 сегментов * 20 мА = 160 мА). Микроконтроллер быстро переключает включение одного транзистора (активируя одну цифру), одновременно выводя паттерн сегментов для этой цифры на катодные линии. Частота обновления >100 Гц предотвращает видимое мерцание. Токоограничивающие резисторы устанавливаются либо на катодных линиях, либо в анодных цепях.

12. Принцип технологии

AlInGaP (арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия) — это полупроводниковое соединение III-V группы. При прямом смещении электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретное соотношение Al, In, Ga и P в кристаллической решетке определяет ширину запрещенной зоны, которая напрямую задает длину волны (цвет) излучаемого света. Для желто-оранжевого света (~605 нм) используется определенный состав. AlInGaP выращивается на подложке GaAs. Он известен высокой внутренней квантовой эффективностью и хорошими характеристиками при повышенных температурах по сравнению с другими материалами для красных и желтых цветов.

13. Отраслевые тенденции

Тенденция в области дискретных светодиодных индикаторов направлена на повышение эффективности, расширение цветового охвата и интеграцию с технологией поверхностного монтажа (SMT). В то время как AlInGaP остается доминирующим для высокопроизводительных янтарных и красных светодиодов, устройства на основе AllnGaN продвигаются дальше в зеленый и желтый спектр. Также наблюдается общий отраслевой переход к модулям прямого просмотра с мелким шагом для больших дисплеев, что снижает спрос на дискретные сегментные цифры в некоторых приложениях. Однако для простых, недорогих и высоконадежных цифровых индикаторов в промышленных и потребительских устройствах сегментные светодиодные индикаторы, такие как LTS-3861JF, остаются надежным и практичным решением благодаря своей простоте, долговечности и легкости интерфейса.