Техническая спецификация LTP-4823JD: Двухразрядный алфавитно-цифровой светодиодный индикатор 0.4 дюйма (10 мм) - Гиперкрасный (650 нм) - Напряжение 2.6 В - Рассеиваемая мощность 70 мВт

1. Обзор продукта

LTP-4823JD представляет собой компактный высокопроизводительный двухразрядный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого отображения символов и знаков. Его основная функция — обеспечение визуального интерфейса вывода для числовых данных, букв и специальных символов, что делает его подходящим для широкого спектра измерительных приборов, панелей управления и бытовой электроники.

Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для изготовления светодиодных чипов. Эта материаловая система известна производством высокоэффективных красных и янтарных светодиодов. Чипы изготавливаются на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs), что способствует повышению контрастности за счет минимизации внутреннего рассеяния и отражения света. Индикатор имеет серый корпус с белыми сегментами — комбинация, которая повышает читаемость и эстетическую привлекательность, когда светодиоды выключены. Устройство классифицировано по световой интенсивности и поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

Дисплей обладает рядом особенностей, делающих его привлекательным для инженеров-конструкторов:

• Высота цифры:0.4 дюйма (10 мм), что обеспечивает хороший баланс между размером и видимостью.
• Качество сегментов:Непрерывные однородные сегменты обеспечивают равномерное свечение и профессиональный внешний вид.
• Энергоэффективность:Низкое энергопотребление, способствующее созданию энергоэффективных систем.
• Оптические характеристики:Высокая яркость и высокий коэффициент контрастности обеспечивают отличную видимость даже в условиях яркого освещения.
• Угол обзора:Широкий угол обзора позволяет считывать информацию с различных позиций.
• Надежность:Полупроводниковая конструкция обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрации.

Целевой рынок включает промышленные системы управления, контрольно-измерительное оборудование, медицинские приборы, автомобильные приборные панели (вторичные дисплеи), POS-терминалы и бытовую технику, где требуется четкая и надежная алфавитно-цифровая индикация.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Электрические и оптические характеристики

Рабочие параметры LTP-4823JD определены при стандартных условиях испытаний при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Ключевые параметры включают:

• Средняя сила света (I_V):Диапазон от минимальных 320 мккд до максимальных 975 мккд при прямом токе (I_F) 1 мА. Типичное значение находится в этом диапазоне. Этот параметр определяет яркость каждого светящегося сегмента.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нанометров (нм). Это длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность, определяющую его «гиперкрасный» цвет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая может незначительно отличаться от пиковой длины волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Этот параметр указывает на спектральную чистоту или разброс излучаемого света вокруг пиковой длины волны.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):Обычно 2.6 Вольта, максимум 2.6В при I_F=20мА. Минимум — 2.1В. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В.
• Коэффициент соответствия силы света:Максимум 2:1 для сегментов в пределах аналогичной световой области при I_F=1мА. Этот параметр определяет максимально допустимое различие яркости между сегментами для обеспечения однородного внешнего вида.

Измерения силы света выполняются с использованием датчика и фильтра, откалиброванных для приближения к кривой спектральной чувствительности глаза CIE, что гарантирует соответствие значений человеческому зрительному восприятию.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Работа за пределами этих пределов не гарантируется.

• Средняя рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА (вероятно, для импульсного режима работы).
• Средний прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот параметр линейно снижается на 0.33 мА/°C при повышении температуры окружающей среды выше 25°C.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В.
• Диапазон рабочих температур:от -35°C до +105°C.
• Диапазон температур хранения:от -35°C до +105°C.

3. Механическая информация и данные о корпусе

3.1 Физические размеры и допуски

Размеры корпуса указаны в миллиметрах. Ключевые допуски включают ±0.25 мм для большинства размеров и ±0.4 мм для смещения кончика вывода. Подробные чертежи размеров необходимы для проектирования посадочного места на печатной плате (ПП) для обеспечения правильной установки и выравнивания. Индикатор является выводным устройством, предназначенным для пайки.

3.2 Распиновка и внутренняя схема

LTP-4823JD — это 20-выводное устройство, сконфигурированное какдисплей с общим анодом и двойным разрядом. Это означает, что он имеет два независимых разряда (Символ 1 и Символ 2), каждый с общим анодным соединением. Катоды отдельных сегментов выведены на отдельные выводы.

Сводка по распиновке:Выводы 4 и 10 являются общими анодами для разряда 1 и разряда 2 соответственно. Остальные выводы (1-3, 5-9, 11-13, 15-20) являются катодами для различных сегментов (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, D.P.). Вывод 14 обозначен как «Не подключен» (N/C). Внутренняя схема показывает расположение этих светодиодов с их общими анодными соединениями.

Такая конфигурация с общим анодом требует, чтобы схема управления подавала ток на общий анодный вывод и стекала ток через отдельные катодные выводы для включения конкретного сегмента.

4. Рекомендации по пайке и сборке

В спецификации указаны условия пайки для предотвращения теплового повреждения во время сборки. Рекомендуемое условие — пайка при 260°C не более 3 секунд, измеренная в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса. Критически важно не превышать максимальные температурные параметры устройства на любом этапе процесса сборки. Для светодиодных компонентов всегда следует соблюдать надлежащие процедуры обращения с ЭСР (электростатическим разрядом).

5. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

5.1 Типовые схемы включения

Для управления LTP-4823JD обычно используется схема мультиплексирования из-за его конфигурации с общим анодом. Используется микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера дисплея. Общие аноды (выводы 4 и 10) подключаются к выходам источника тока или коммутируемому питанию через транзисторы. Выводы катодов сегментов подключаются к драйверам стока тока (например, массиву транзисторов или драйверу с выходами с открытым коллектором/стоком).

Дисплей мультиплексируется путем быстрого переключения (стробирования) питания на общий анод каждого разряда при одновременной подаче соответствующих данных сегментов на катодные линии. Необходимо поддерживать частоту обновления, достаточно высокую, чтобы избежать видимого мерцания (обычно >60 Гц на разряд). Ограничивающие ток резисторы обязательны для каждого катода сегмента (или, возможно, для каждого общего анода, в зависимости от конструкции драйвера), чтобы установить требуемый прямой ток, обычно от 1 мА до 20 мА в соответствии с требованием к яркости приложения.

5.2 Соображения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательные резисторы для управления током сегмента. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_F— прямое напряжение из спецификации (используйте максимальное значение для безопасного проектирования).
• Рассеиваемая мощность:Убедитесь, что средний ток на сегмент не превышает номинальные 25 мА, учитывая снижение параметров с температурой. Необходимо контролировать общую мощность всех светящихся сегментов.
• Условия наблюдения:Высокий контраст и широкий угол обзора делают его подходящим для применений, где дисплей может просматриваться под углом. Серый корпус уменьшает отражение окружающего света.
• Регулировка яркости:Яркость можно регулировать с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) тока управления, что более эффективно и стабильно по цвету, чем аналоговое уменьшение тока.

6. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные электрические и оптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, такие кривые обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I_Vот I_F):Показывает, как яркость увеличивается с током, обычно в сублинейной зависимости, выделяя точку уменьшения отдачи.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (V_Fот I_F):Демонстрирует экспоненциальную ВАХ диода.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды (I_Vот T_a):Иллюстрирует, как выход светодиода уменьшается с ростом температуры перехода, подчеркивая важность теплового управления в приложениях с высокой яркостью или высокой температурой.
• Спектральное распределение:График, показывающий интенсивность излучаемого света на разных длинах волн, с центром около 650 нм и полушириной ~20 нм.

Эти кривые жизненно важны для понимания поведения устройства в нестандартных условиях и для оптимизации схемы управления с точки зрения эффективности и долговечности.

7. Техническое сравнение и дифференциация

LTP-4823JD отличается своей технологией AlInGaP. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфида арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к большей яркости при том же токе управления или меньшему энергопотреблению при той же яркости. Цвет «гиперкрасный» (650 нм) часто визуально более выразителен и может иметь лучшие характеристики в некоторых оптических сенсорных системах. Формат 16 сегментов обеспечивает алфавитно-цифровые возможности, выходящие за рамки простых 7-сегментных цифровых индикаторов, в то время как конструкция с двумя разрядами в одном модуле экономит место на плате по сравнению с двумя отдельными одноразрядными блоками.

8. 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 физический пик спектра излучения. Доминирующая длина волны — это воспринимаемая цветовая точка. Небольшая разница обусловлена формой спектра излучения и кривой чувствительности человеческого глаза (CIE). Доминирующая длина волны более актуальна для спецификации цвета.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем с помощью 5В микроконтроллера без других компонентов?

О: Нет. Вы должны использовать внешние ограничивающие ток резисторы для каждого катода сегмента. Прямое подключение светодиода к выводу микроконтроллера может повредить как светодиод (от перегрузки по току), так и вывод микроконтроллера (от превышения его способности стока/источника тока).

В: Что означает «классифицировано по световой интенсивности»?

О: Это означает, что индикаторы тестируются и сортируются в соответствии с измеренной яркостью при стандартном испытательном токе. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с согласованными уровнями яркости для своего приложения, обеспечивая единообразный внешний вид нескольких блоков в продукте.

В: Как управлять десятичной точкой?

О: Десятичная точка (D.P.) — это отдельный сегмент со своим собственным катодным соединением (Вывод 5). Она управляется независимо, как и любой другой сегмент (A, B, C и т.д.).

9. Принцип работы и технологические тренды

9.1 Основной принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его напряжение запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Цвет света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP имеет запрещенную зону, соответствующую красному/оранжевому/янтарному свету. Непрозрачная подложка помогает направить больше генерируемого света из верхней части устройства, повышая эффективность.

9.2 Отраслевые тенденции

Тенденция в области алфавитно-цифровых дисплеев заключается в повышении степени интеграции, использовании корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки, а иногда и включении драйверной микросхемы в сам дисплейный модуль. В то время как выводные индикаторы, такие как LTP-4823JD, остаются популярными для прототипирования, ремонтопригодных конструкций и некоторых промышленных применений, версии для поверхностного монтажа становятся все более распространенными в массовой потребительской электронике. Кроме того, постоянно ведется работа по повышению эффективности (больше света на ватт) и улучшению надежности в более широких диапазонах температур.