Техническая спецификация светодиодного индикатора LTS-3403LJS - Высота цифры 0.8 дюйма - Желтый AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTS-3403LJS представляет собой одноразрядный семисегментный алфавитно-цифровой индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих четкой цифровой индикации с низким энергопотреблением. Его основная функция — обеспечение высокочитаемого цифрового отображения. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании технологии светодиодных чипов на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), которые изготавливаются на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Эта конкретная комбинация материалов разработана для получения отчетливого желтого свечения. Индикатор имеет серую лицевую панель с белыми метками сегментов, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Он классифицируется как индикатор с общим катодом, что является стандартной конфигурацией для упрощения мультиплексирования в многоразрядных приложениях. Целевой рынок для этого компонента включает промышленные панели управления, контрольно-измерительное оборудование, бытовую технику, автомобильные приборные панели (для некритичных индикаторов) и любые встраиваемые системы, требующие надежного одноразрядного цифрового отображения.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности индикатора. Ключевой параметр, Средняя сила света (Iv), составляет минимум 320 мккд, типичное значение 900 мккд, максимальное значение не указано, при прямом токе (IF) 1 мА. Это указывает на яркий выходной сигнал, подходящий для использования в помещении. Световой выход характеризуется пиковой длиной волны излучения (λp) 588 нм и доминирующей длиной волны (λd) 587 нм при IF=20 мА, что прочно помещает его излучение в желтую область видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 15 нм, что указывает на относительно чистый цвет с минимальным спектральным разбросом. Соответствие силы света между сегментами гарантируется в пределах соотношения 2:1, обеспечивая равномерную яркость по всей цифре, что критически важно для эстетики и читаемости. Все фотометрические измерения соответствуют стандартной кривой спектральной чувствительности глаза МКО (Международная комиссия по освещению) для дневного зрения.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют рабочие границы и условия для надежного использования. Абсолютные максимальные допустимые значения устанавливают жесткие пределы: Рассеиваемая мощность 70 мВт на сегмент, Пиковый прямой ток 60 мА на сегмент (в импульсном режиме: скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) и Постоянный прямой ток 25 мА на сегмент при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C. Максимальное обратное напряжение на сегмент составляет 5 В. В стандартных рабочих условиях (Ta=25°C) Прямое напряжение (VF) на сегмент варьируется от 2.05 В (мин.) до 2.6 В (макс.) при испытательном токе 10 мА. Обратный ток (IR) составляет максимум 100 мкА при полном обратном напряжении 5 В, что указывает на хорошие диодные характеристики.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий температурный диапазон от -35°C до +85°C, с идентичным диапазоном температур хранения. Такой широкий диапазон делает его подходящим для применений в некондиционируемых средах. Критическим параметром сборки является допустимая температура пайки: устройство может выдерживать 260°C в течение 3 секунд в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.59 мм) ниже плоскости установки. Это стандартный рейтинг для процессов волновой или конвекционной пайки, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы не превысить этот тепловой профиль.

3. Система сортировки и категоризации

В спецификации явно указано, что устройства "Категоризированы по силе света". Это подразумевает процесс сортировки, при котором блоки сортируются и маркируются на основе измеренного светового выхода в стандартных испытательных условиях (вероятно, IF=1 мА). Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с постоянной яркостью для конкретного применения или в рамках производственной партии, обеспечивая визуальную однородность в многоразрядных индикаторах. Хотя в данном конкретном документе это не подробно описано, типичная сортировка для таких индикаторов может включать разделение по диапазонам интенсивности (например, Iv > 500 мккд, Iv > 700 мккд). Строгое соотношение соответствия силы света 2:1 является еще одной формой категоризации производительности внутри одного устройства.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя приведенный отрывок из спецификации ссылается на "Типичные электрические / оптические характеристические кривые", конкретные графики не включены в текст. Как правило, такие кривые для светодиодного индикатора включали бы:Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика): Этот график показывает экспоненциальную зависимость, помогая разработчикам выбирать соответствующие токоограничивающие резисторы. Напряжение отсечки находится около типичного VF в 2.6 В.Сила света в зависимости от прямого тока (Свето-токовая характеристика): Показывает, как световой выход увеличивается с током, вплоть до максимальных номинальных пределов. Обычно она линейна в нормальном рабочем диапазоне.Сила света в зависимости от температуры окружающей среды: Эта кривая показала бы снижение светового выхода при повышении температуры перехода, что важно для высокотемпературных или высокотоковых применений.Относительное спектральное распределение мощности: График, показывающий интенсивность излучаемого света в зависимости от длины волны, с центром около 587-588 нм и заявленной полушириной 15 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

LTS-3403LJS поставляется в стандартном корпусе с двухрядным расположением выводов (DIP), подходящем для сквозного монтажа на печатную плату (PCB) или установки в разъем. Габаритные размеры корпуса указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм. Ключевые механические особенности включают высоту цифры 0.8 дюйма (20.32 мм), которая определяет физический размер отображаемого символа. Серая лицевая панель и белые сегменты являются частью литья корпуса. Расположение выводов разработано для совместимости со стандартными разводками печатных плат и разъемами.

6. Подключение выводов и внутренняя схема

Устройство имеет 17-выводную конфигурацию, хотя не все выводы активны. Распиновка следующая: Вывод 2: Анод сегмента A, Вывод 3: Анод сегмента F, Выводы 4, 6, 12, 17: Общий катод (все соединены внутри), Вывод 5: Анод сегмента E, Вывод 7: Анод левой десятичной точки (L.D.P), Вывод 10: Анод правой десятичной точки (R.D.P), Вывод 11: Анод сегмента D, Вывод 13: Анод сегмента C, Вывод 14: Анод сегмента G, Вывод 15: Анод сегмента B. Выводы 1, 8, 9 и 16 указаны как "NO PIN" (не подключены). Внутренняя схема показывает конфигурацию с общим катодом, где все катоды светодиодных сегментов соединены внутри с выводами общего катода. Анод каждого сегмента доступен индивидуально. Две десятичные точки (левая и правая) также являются отдельными светодиодами со своими анодами.

7. Рекомендации по пайке и сборке

Основная предоставленная рекомендация — абсолютный максимальный тепловой профиль пайки: 260°C в течение 3 секунд, измеренный на расстоянии 1.59 мм (1/16") ниже плоскости установки. Это критически важно для процессов волновой пайки. Для ручной пайки следует использовать паяльник с регулировкой температуры, а время контакта на каждый вывод должно быть минимизировано, чтобы предотвратить тепловое повреждение внутреннего кристалла и пластикового корпуса. Устройство должно храниться в указанном температурном диапазоне (-35°C до +85°C) в сухой среде для предотвращения поглощения влаги, что может вызвать "вспучивание" (popcorning) во время конвекционной пайки, если устройство не было должным образом просушено перед использованием.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот индикатор идеально подходит для применений, требующих отображения одной, хорошо видимой цифры. Примеры включают:Приборы: Панельные измерители, частотомеры, таймеры.Бытовая электроника: Дисплей часов микроволновой печи, показания термостата, напольные весы.Промышленные системы управленияАвтомобильная вторичная комплектация: Дополнительные приборы (напряжение, температура).Образовательные наборы: Для обучения цифровой электронике и интерфейсам микроконтроллеров.

8.2 Соображения по проектированию

Ограничение тока: Каждый анод сегмента должен управляться через токоограничивающий резистор. Значение резистора (R) рассчитывается по формуле R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение (используйте максимальное значение для надежности), а IF — желаемый прямой ток (не должен превышать 25 мА постоянного тока). Для питания 5 В и IF=10 мА, R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом.Схема управления: Поскольку используется общий катод, катоды обычно подключаются к земле (или к переключающему транзистору для мультиплексирования), а аноды подаются на высокий уровень для зажигания сегмента. Обычно используются микроконтроллеры или специализированные микросхемы драйверов индикаторов (такие как сдвиговые регистры 74HC595 или MAX7219).Мультиплексирование: Для многоразрядных индикаторов несколько блоков LTS-3403LJS могут быть мультиплексированы путем последовательного включения общего катода каждой цифры при одновременной подаче данных сегментов для этой цифры. Это уменьшает количество требуемых линий ввода-вывода.Угол обзора: Широкий угол обзора полезен для применений, где индикатор может просматриваться с неосевых позиций.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTS-3403LJS отличается в первую очередь использованиемтехнологии желтых светодиодов AlInGaP. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный GaP (который дает менее эффективный, более зеленовато-желтый цвет) или фильтрованный свет, AlInGaP предлагает более высокую световую отдачу и более насыщенный, чистый желтый цвет.Серая панель с белыми сегментамиобеспечивает отличный контраст, когда светодиоды выключены, делая контур цифры всегда видимым, в отличие от полностью черных панелей. Егонизкое энергопотребление(обеспеченное эффективными светодиодами и низким VF) делает его подходящим для устройств с батарейным питанием.Категоризация по силе светаявляется ключевым отличием качества, обеспечивая постоянство яркости, что не всегда гарантируется в более дешевых индикаторах.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между общим катодом и общим анодом?

О: В индикаторе с общим катодом все катоды светодиодов соединены вместе. Чтобы зажечь сегмент, его анод подается на высокий уровень (на Vcc), а общий катод подключается к низкому уровню (к земле). В индикаторе с общим анодом все наоборот. LTS-3403LJS имеет общий катод.

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

О: Да, но с важными оговорками. Вывод микроконтроллера может выдавать/потреблять только ограниченный ток (часто 20-25 мА). Вы должны использовать токоограничивающий резистор для каждого управляемого сегмента. Кроме того, если вы управляете несколькими сегментами одновременно с одного порта, убедитесь, что общий ток не превышает общий предел тока порта или микросхемы микроконтроллера. Использование драйверной микросхемы часто безопаснее.

В: Что означает "I.C. Compatible" (Совместим с ИС)?

О: Это означает, что электрические характеристики индикатора (прямое напряжение, требования к току) находятся в пределах выходного напряжения и возможностей выдачи/потребления тока стандартных выходов интегральных схем (ИС), таких как выходы семейств логики TTL или CMOS или микроконтроллеров, особенно при использовании с соответствующими токоограничивающими резисторами.

В: Как рассчитать значение резистора для сегмента?

О: Используйте закон Ома: R = (Напряжение питания - Прямое напряжение светодиода) / Желаемый ток светодиода. Всегда используйте максимальное VF из спецификации (2.6 В) для консервативного проектирования, которое гарантирует, что ток никогда не будет превышен даже при разбросе параметров между экземплярами.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Создание одноразрядного счетчика на Arduino.Цель — создать счетчик, который увеличивается от 0 до 9.Компоненты: Arduino Uno, LTS-3403LJS, восемь резисторов 220 Ом (по одному для сегментов A-G и десятичной точки), макетная плата и соединительные провода.Соединения: Подключите выводы общего катода индикатора (4,6,12,17) к GND Arduino. Подключите каждый анод сегмента (выводы 2,3,5,7,10,11,13,14,15) к отдельному цифровому выводу Arduino (например, с 2 по 10) через токоограничивающий резистор 220 Ом.Программное обеспечение: В скетче Arduino определите массив, который сопоставляет цифры (0-9) с комбинацией сегментов, которые нужно зажечь ("карта сегментов"). В цикле перебирайте цифры от 0 до 9, используйте карту сегментов, чтобы установить соответствующие выводы Arduino в состояние HIGH для зажигания соответствующих сегментов, подождите секунду, затем очистите индикатор и перейдите к следующей цифре. Этот пример демонстрирует прямое управление, ограничение тока и использование общего катода.

12. Введение в принцип технологии

LTS-3403LJS основан на технологииСветоизлучающего диода (СИД). СИД — это полупроводниковый p-n переходный диод. При прямом смещении (положительное напряжение приложено к p-области относительно n-области) электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию. В стандартном кремниевом диоде эта энергия высвобождается в виде тепла. В полупроводнике с прямой запрещенной зоной, таком как AlInGaP, значительная часть этой энергии высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Сплавы AlInGaP разработаны так, чтобы иметь запрещенную зону, соответствующую излучению света в красной, оранжевой, янтарной и желтой областях спектра. "Непрозрачная подложка GaAs", упомянутая в спецификации, — это базовая пластина, на которой выращиваются слои AlInGaP. Ее непрозрачная природа помогает отражать свет вверх, улучшая общую эффективность извлечения света с верхней части чипа.

13. Технологические тренды и контекст

Хотя эта конкретная спецификация датируется 2001 годом, лежащая в основе технология AlInGaP в то время представляла собой значительный прорыв в производстве высокоярких желтых, оранжевых и красных светодиодов. Она в значительной степени заменила старые, менее эффективные технологии, такие как GaAsP и GaP, для этих цветов. В более широком ландшафте технологий отображения дискретные семисегментные светодиодные индикаторы, такие как LTS-3403LJS, в новых разработках в значительной степени вытеснены более интегрированными решениями. К ним относятся:Матричные светодиодные индикаторыиOLED-дисплеи, которые предлагают полные алфавитно-цифровые и графические возможности.Интегрированные модули отображениясо встроенными контроллерами (I2C, SPI), которые упрощают интерфейс.ЖК-дисплеидля приложений со сверхнизким энергопотреблением. Однако дискретные семисегментные светодиоды остаются актуальными в нишах, где их конкретные преимущества имеют первостепенное значение: предельная простота, очень высокая яркость и контрастность, широкие углы обзора, надежность, низкая стоимость для одноразрядных нужд и характерный "ретро" эстетический вид, который иногда желателен. Они также являются фундаментальными образовательными инструментами для изучения цифровой электроники.