Техническая документация LTP-15801KD - 16-сегментный алфавитно-цифровой светодиодный индикатор - Высота цифры 1.5 дюйма - Гиперкрасный (650 нм) - Прямое напряжение 2.6 В

1. Обзор продукта

LTP-15801KD — это одноразрядный 16-сегментный алфавитно-цифровой модуль светодиодного индикатора (LED). Его основная функция — обеспечение четкого, хорошо видимого вывода цифр и ограниченного набора буквенных символов для электронных устройств и приборов. Основная технология использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения гиперкрасного излучения, известного своей высокой эффективностью и силой света. Устройство имеет черный лицевой экран с белой разметкой сегментов, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Оно категоризировано по силе света, что обеспечивает согласованность яркости между производственными партиями для применений, где критически важна однородность внешнего вида.

2. Глубокий объективный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики определены при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды (Ta) 25°C и прямой ток (IF) 20 мА на сегмент. Ключевой параметр, Средняя сила света (Iv), имеет типичное значение 27.3 милликанделы (мкд). Это значение представляет собой воспринимаемую яркость светящихся сегментов. Устройство излучает свет с пиковой длиной волны излучения (λp) 650 нанометров (нм), что попадает в область темно-красного цвета видимого спектра. Доминирующая длина волны (λd) указана как 639 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 20 нм, что указывает на спектральную чистоту или узость излучаемой полосы света. Указано соотношение соответствия силы света 2:1 (максимум), означающее, что разница в яркости между самым ярким и самым тусклым сегментом в пределах одного устройства не должна превышать это соотношение, обеспечивая визуальную однородность.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют пределы эксплуатации и условия для надежного использования. Абсолютные максимальные значения задают границы: максимальная рассеиваемая мощность 70 мВт на сегмент, пиковый прямой ток 90 мА в импульсном режиме (скважность 1/10) и максимальный постоянный прямой ток 25 мА на сегмент при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C выше этой температуры. Максимальное обратное напряжение (VR) на сегмент составляет 5 В. В нормальных рабочих условиях (IF=20 мА) типичное прямое напряжение (VF) на сегмент равно 2.6 В, с максимумом 5.2 В. Обратный ток (IR) составляет максимум 100 мкА при VR=5 В. Эти параметры имеют решающее значение для проектирования схемы ограничения тока и обеспечения того, чтобы светодиод не подвергался условиям, которые могут вызвать преждевременный отказ.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур от -35°C до +85°C и идентичный диапазон температур хранения. Такой широкий диапазон делает его пригодным для использования как в потребительской, так и в промышленной среде. Критической спецификацией по обращению является максимальная температура пайки 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки компонента. Соблюдение этого профиля оплавления припоя крайне важно для предотвращения теплового повреждения светодиодных чипов, внутренних соединений и пластикового корпуса.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

В даташите указано, что устройство "категоризировано по световому потоку". Это относится к производственному процессу сортировки (бининга), при котором изготовленные экземпляры сортируются на основе измеренной светоотдачи при стандартном тестовом токе. Хотя конкретные коды бинов в данном документе не детализированы, такая система гарантирует, что разработчики могут получать индикаторы с согласованными уровнями яркости. Это особенно важно в многоразрядных индикаторах или продуктах, где несколько устройств используются рядом, так как предотвращает заметные различия в интенсивности свечения между отдельными цифрами или устройствами.

4. Анализ характеристических кривых

В даташите упоминаются "Типичные электрические / оптические характеристические кривые", которые являются стандартными для светодиодных компонентов. Хотя конкретные графики в предоставленном тексте не воспроизводятся, эти кривые обычно иллюстрируют зависимость прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF), зависимость силы света (Iv) от прямого тока (IF) и изменение силы света в зависимости от температуры окружающей среды. Эти кривые неоценимы для разработчиков. Кривая VF-IF помогает в выборе подходящего напряжения питания и последовательного резистора. Кривая Iv-IF показывает, как яркость увеличивается с ростом тока, но также подчеркивает точку снижения отдачи и увеличения нагрева. Кривая Iv-Ta демонстрирует отрицательный температурный коэффициент светодиодов, когда световой выход уменьшается с ростом температуры перехода, что информирует о решениях по тепловому менеджменту.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габариты и контур

Корпус представляет собой индикатор для монтажа в отверстия (DIP). Все критические размеры приведены в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Ключевой особенностью является высота цифры 1.5 дюйма (38 мм), которая определяет физический размер отображаемого символа. На чертеже детализировано расположение сегментов (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) и общий занимаемый площадь устройства на печатной плате (PCB).

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Устройство имеет 17-контактную конфигурацию. Контакт 1 идентифицирован как ОБЩИЙ АНОД. Это критический идентификатор полярности; все остальные контакты (со 2 по 17) являются КАТОДАМИ для отдельных сегментов или десятичной точки. Внутренняя принципиальная схема подтверждает конфигурацию с общим анодом, что означает, что все аноды светодиодных сегментов соединены внутри с общим контактом (Контакт 1). Чтобы зажечь сегмент, общий анодный контакт должен быть подключен к положительному напряжению (через токоограничивающий резистор), а соответствующий катодный контакт должен быть подтянут к земле (логический ноль). Таблица соединений контактов явно сопоставляет номер каждого катодного контакта с соответствующим сегментом (например, Контакт 2 = G1, Контакт 3 = E и т.д.). Правосторонняя десятичная точка также интегрирована в корпус.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Основная инструкция по сборке касается процесса пайки. Как отмечено в Абсолютных максимальных значениях, компонент может выдерживать максимальную температуру пайки (оплавления) 260°C не более 3 секунд. Это стандартный профиль для процессов волновой пайки или оплавления с использованием бессвинцового припоя. Крайне важно контролировать время и температуру во время сборки, чтобы предотвратить деформацию, изменение цвета или растрескивание пластикового корпуса, а также защитить внутренние проводные соединения и полупроводниковые кристаллы от термического напряжения. Ручная пайка паяльником также должна выполняться быстро и с контролируемым нагревом, чтобы избежать локального перегрева.

7. Упаковка и информация для заказа

Конкретный номер детали — LTP-15801KD. Префикс "LTP", вероятно, обозначает семейство продуктов (светодиодный индикатор), "15801" может указывать на размер 1.5 дюйма и 16-сегментный тип, а суффикс "KD" может обозначать цвет (гиперкрасный) и, возможно, конфигурацию с общим анодом. В даташите не приводятся детали об упаковке (например, трубки, лотки или катушки) или минимальных партиях заказа. Для производства необходимо проконсультироваться со спецификациями упаковки производителя или дистрибьютора.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот индикатор подходит для применений, требующих отображения одной, хорошо видимой цифры или символа. Типичные области использования включают: панельные измерители для показаний напряжения, тока или температуры; цифровые часы или таймеры; промышленные панели управления; испытательное и измерительное оборудование; а также бытовые приборы, такие как микроволновые печи или аудиоусилители, где отображается один параметр.

8.2 Соображения при проектировании

Схема управления:Индикатор с общим анодом требует драйвера с открытым стоком (стоком тока). Каждый катод сегмента должен быть подключен к драйверу, способному принимать требуемый ток (например, 20 мА) в активном состоянии. Общий анод обычно подключается к положительному источнику питания через токоограничивающий резистор. В качестве альтернативы можно использовать микросхему драйвера с постоянным током для лучшей однородности яркости и стабильности при изменении температуры.
Мультиплексирование:Хотя это одноразрядный индикатор, принцип применим, если используется несколько разрядов. Сегменты всех разрядов могут быть соединены параллельно, а общий анод каждого разряда управляется последовательно с высокой частотой. Это значительно сокращает количество необходимых выводов драйвера.
Ограничение тока:Внешний резистор, включенный последовательно с общим анодом, обязателен для установки прямого тока. Значение резистора рассчитывается как R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение для безопасности), а IF — желаемый прямой ток (например, 20 мА).
Угол обзора:В даташите заявлен "Широкий угол обзора", что полезно для применений, где индикатор может просматриваться с неосевых позиций.

9. Техническое сравнение

Ключевым отличием LTP-15801KD является использование технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения гиперкрасного излучения. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфид арсенида галлия), светодиоды AlInGaP предлагают значительно более высокую световую отдачу, что означает, что они производят больше света (выше мкд) при том же электрическом токе. Они также обычно имеют лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. 16-сегментная конструкция, в отличие от более простого 7-сегментного индикатора, позволяет отображать более полный набор алфавитно-цифровых символов (A-Z, 0-9 и некоторые символы), увеличивая ее универсальность по сравнению с чисто цифровыми индикаторами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между пиковой длиной волны (650 нм) и доминирующей длиной волны (639 нм)?
О: Пиковая длина волны — это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны монохроматического света, которая создавала бы такое же воспринимаемое цветовое ощущение, как и фактический широкополосный выход светодиода. Для красных светодиодов доминирующая длина волны часто немного короче пиковой.

В: Почему максимальный постоянный ток составляет 25 мА, а пиковый импульсный ток — 90 мА?
О: Постоянный ток ограничен способностью устройства рассеивать тепло. При 25 мА рассеиваемая мощность (VF * IF) находится в пределах лимита 70 мВт. Импульсный ток (90 мА при скважности 1/10) позволяет получить более высокую мгновенную яркость (поскольку сила света примерно пропорциональна току), потому что средняя мощность со временем ниже, что предотвращает перегрев. Светодиодный переход успевает остыть между импульсами.

В: Как подключить этот индикатор к микроконтроллеру?
О: Вы не можете подключить 17 контактов напрямую к стандартному МК из-за ограничений по количеству выводов и току. Необходимо использовать внешнюю схему драйвера. Распространенный подход — использование специализированной микросхемы драйвера светодиодов с постоянными стоками тока (например, MAX7219 или аналогичной) или массива транзисторных сборок (например, ULN2003), управляемых выводами GPIO МК. Драйвер управляет стоком тока для катодов, в то время как общий анод питается через резистор.

11. Практический пример использования

Проектирование одноразрядного вольтметра постоянного тока:Практическим применением является создание вольтметра на 0-9.9 В. LTP-15801KD может отображать разряд десятков (0-9). Он будет управляться микроконтроллером (например, Arduino или PIC). МК считывает аналоговое напряжение через свой АЦП, масштабирует его и определяет, какие сегменты зажечь для формирования правильной цифры. 16 сегментов позволяют четко отображать цифры. Схема драйвера, как описано выше, сопрягает низкоточные цифровые выходы МК с более высокими требованиями по току светодиода. Гиперкрасный цвет обеспечивает отличную видимость. Необходимо соблюдать осторожность при разводке печатной платы, размещая токоограничивающие резисторы рядом с индикатором и обеспечивая чистые линии питания, чтобы избежать влияния шума на аналоговые показания.

12. Введение в принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прямое напряжение, превышающее его характерное прямое напряжение (VF), прикладывается между анодом и катодом, электроны из полупроводникового материала n-типа рекомбинируют с дырками из материала p-типа в активной области (переходе). Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP имеет запрещенную зону, соответствующую красному/оранжевому/желтому свету. В этом 16-сегментном индикаторе несколько отдельных чипов светодиодов AlInGaP смонтированы внутри корпуса, каждый из которых формирует один сегмент символа. Они электрически соединены в конфигурации с общим анодом для упрощения управления.

13. Технологические тренды

Хотя индикаторы для монтажа в отверстия, такие как LTP-15801KD, остаются актуальными для прототипирования, любительских проектов и некоторых промышленных применений, общий тренд в технологии отображения смещается в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD). SMD светодиоды предлагают меньшую занимаемую площадь, меньшую высоту и лучше подходят для автоматизированной сборки методом pick-and-place, снижая производственные затраты. Для алфавитно-цифровых индикаторов матричные панели (использующие множество более мелких светодиодов в сетке) стали более распространенными, поскольку они предлагают большую гибкость в отображении графики и более широкий набор символов. Кроме того, органические светодиодные (OLED) дисплеи теперь широко распространены в потребительской электронике, предлагая превосходную контрастность, углы обзора и тонкость, хотя они значительно отличаются по технологии и применению от дискретных сегментных светодиодных индикаторов. Сама материаловая система AlInGaP представляет собой прогресс по сравнению со старыми материалами для светодиодов, предлагая более высокую эффективность и надежность.