Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-5836JG - высота цифры 0.52 дюйма - зеленый AlInGaP - прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTC-5836JG — это высокопроизводительный трехразрядный модуль семисегментного светодиодного индикатора. Он предназначен для применений, требующих четкого и яркого цифрового отображения. Основная технология использует полупроводниковый материал фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), выращенный на подложке из арсенида галлия (GaAs), который спроектирован для излучения зеленого света. Данная материаловая система известна своей высокой эффективностью и отличной чистотой цвета. Устройство имеет высоту цифры 0.52 дюйма (13.2 мм), обеспечивая хорошую видимость. Индикатор имеет серый лицевой панель с белыми сегментами, что повышает контрастность и улучшает читаемость символов при различном освещении. Используется конфигурация с общим анодом, что является стандартным решением для упрощения схемы управления в многоразрядных индикаторах.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного индикатора включают высокую силу света, отличный внешний вид символов с равномерным свечением сегментов и широкий угол обзора, гарантирующий читаемость с разных позиций. Его твердотельная конструкция обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы по сравнению с другими технологиями отображения. Низкое энергопотребление делает его подходящим для устройств с батарейным питанием или с учетом энергоэффективности. Данный продукт обычно ориентирован на промышленную контрольно-измерительную аппаратуру, потребительскую электронику (например, часы, таймеры и бытовую технику), испытательное и измерительное оборудование, а также любые применения, где требуется надежный, яркий и легко читаемый цифровой дисплей.

2. Подробный анализ технических параметров

Электрические и оптические характеристики определяют рабочие границы и производительность светодиодного индикатора. Понимание этих параметров крайне важно для правильного проектирования схемы и интеграции в систему.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевым оптическим параметром является средняя сила света на сегмент. При стандартном испытательном токе 10 мА типичное значение составляет 577 микрокандел (мккд), с минимальным заданным значением 200 мккд. Такой высокий уровень яркости обеспечивает хорошую видимость. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет, как правило, 571 нанометр (нм), что четко определяет его в зеленой области видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 15 нм, что указывает на относительно узкое и чистое цветовое излучение. Доминирующая длина волны (λd) составляет 572 нм. Соответствие силы света между сегментами задано с максимальным соотношением 2:1, что призвано обеспечить равномерную яркость всех сегментов цифры для однородного внешнего вида.

2.2 Электрические параметры

Прямое напряжение (VF) на сегмент является критическим параметром для разработки драйвера. При прямом токе (IF) 20 мА типичное VF составляет 2.6 вольта, с максимумом 2.6В и минимумом 2.1В. Этот диапазон напряжений необходимо учитывать при выборе токоограничивающих резисторов или проектировании драйверов постоянного тока. Обратный ток (IR) на сегмент очень мал, с максимумом 100 микроампер (мкА) при обратном напряжении (VR) 5В, что свидетельствует о хороших диодных характеристиках.

2.3 Предельные эксплуатационные параметры и тепловые соображения

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Максимальная непрерывная рассеиваемая мощность на сегмент составляет 70 мВт. Пиковый прямой ток на сегмент равен 60 мА, но это допустимо только в импульсном режиме (частота 1 кГц, скважность 10%) для управления тепловыделением. Непрерывный прямой ток на сегмент снижается от 25 мА при 25°C со скоростью 0.33 мА/°C. Эта кривая снижения мощности необходима для проектирования надежных систем, работающих при повышенных температурах окружающей среды. Диапазон рабочих температур и температур хранения задан от -35°C до +85°C, что делает его пригодным для широкого спектра условий.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройство классифицируется по силе света. Это подразумевает процесс сортировки, при котором изделия распределяются по группам (бинам) на основе измеренной светоотдачи при стандартном испытательном токе (вероятно, 10 мА). Бины определяются минимальными и максимальными значениями интенсивности. Разработчикам следует учитывать, что заказ данной детали может привести к получению индикаторов из определенного бина по интенсивности, что влияет на общую однородность яркости дисплея, особенно если в одном изделии используется несколько индикаторов. В спецификации не указаны отдельные бины для длины волны или прямого напряжения, что говорит о более жестком контроле или меньшем разбросе этих параметров для данной линейки продуктов.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные кривые не детализированы в предоставленном тексте, типичные характеристические кривые для такого устройства были бы важны для проектирования. Обычно они включают:

• Вольт-амперная характеристика (Ток vs. Напряжение):Показывает зависимость между прямым током и прямым напряжением, что критически важно для определения рабочей точки и проектирования схемы управления.
• Сила света vs. Прямой ток:Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, обычно сублинейным образом, помогая оптимизировать компромисс между яркостью и энергопотреблением/нагревом.
• Сила света vs. Температура окружающей среды:Иллюстрирует снижение светового выхода при повышении температуры перехода, что критично для применений в высокотемпературных средах.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность излучаемого света в зависимости от длины волны, подтверждающий значения пиковой и доминирующей длины волны.

Инженеры должны обращаться к этим кривым для прогнозирования производительности в нестандартных рабочих условиях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство поставляется в стандартном корпусе светодиодного индикатора. Габаритные размеры корпуса приведены в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм. Схема подключения выводов критически важна для разводки печатной платы. LTC-5836JG имеет 30 выводов. Внутренняя принципиальная схема показывает конфигурацию с общим анодом для каждой из трех цифр, с индивидуальными катодами для каждого сегмента (A-G) и десятичной точки (D.P.). Таблица распиновки тщательно сопоставляет каждый вывод с его функцией (например, вывод 3 — общий анод для цифры 1, вывод 16 — катод B для цифры 3). Правильная интерпретация этой таблицы обязательна для избежания ошибок подключения при проектировании печатной платы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

В спецификации указано одно условие пайки: устройство может подвергаться воздействию температуры паяльника 260°C в течение 3 секунд, при этом жало паяльника должно располагаться не менее чем на 1/16 дюйма (примерно 1.59 мм) ниже плоскости установки корпуса. Это рекомендация для ручной пайки или ремонта. Для современной сборки более распространены профили волновой пайки или пайки оплавлением. Хотя здесь это не указано, типичный профиль бессвинцовой пайки оплавлением с пиковой температурой около 245-260°C, вероятно, применим, но необходимо учитывать тепловую массу корпуса. Всегда рекомендуется проводить квалификацию технологического процесса. Диапазон температур хранения составляет от -35°C до +85°C, и устройства, предназначенные для пайки оплавлением, должны храниться в влагозащитной упаковке для предотвращения повреждения типа \"попкорн\".

7. Упаковка и информация для заказа

Номер детали — LTC-5836JG. Суффикс \"JG\", вероятно, обозначает зеленый цвет и конкретный вариант корпуса или производительности. В спецификации не детализирована групповая упаковка (например, трубки, лотки или катушки) или количество в упаковке. Для производства эту информацию необходимо получать у поставщика или дистрибьютора. Маркировка на упаковке обычно включает номер детали, код партии и, возможно, информацию о бине интенсивности.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Данный индикатор идеально подходит для любого устройства, требующего четкого многоразрядного цифрового отображения. Распространенные области применения включают цифровые мультиметры, частотомеры, индикаторы систем управления процессами, весы, медицинские приборы, дисплеи приборной панели автомобилей (для некритичной информации), промышленные таймеры и бытовую технику, такую как духовые шкафы или микроволновые печи.

8.2 Соображения по проектированию

• Схема управления:Используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающие резисторы для каждого катода сегмента. Общий анод каждой цифры должен коммутироваться (например, транзистором) для обеспечения мультиплексирования, что сокращает количество необходимых линий ввода-вывода микроконтроллера.
• Расчет тока:На основе желаемой яркости и ВАХ рассчитайте соответствующее значение последовательного резистора по формуле: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение (используйте 2.6В для запаса по проектированию), а IF — желаемый прямой ток (не превышающий 25 мА в непрерывном режиме).
• Мультиплексирование:При мультиплексировании нескольких разрядов убедитесь, что частота обновления достаточно высока (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания. Пиковый ток на сегмент во время активного периода мультиплексирования не должен превышать предельные эксплуатационные параметры.
• Управление теплом:Обеспечьте адекватную вентиляцию при работе, близкой к максимальному току, или в условиях высокой температуры окружающей среды. Учитывайте кривую снижения прямого тока.
• Защита от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду. Реализуйте надлежащие процедуры обращения с ЭСР во время сборки.

9. Техническое сравнение

По сравнению со старыми технологиями, такими как красные светодиоды на основе фосфида арсенида галлия (GaAsP), технология AlInGaP в LTC-5836JG предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе или аналогичной яркости при меньшей мощности. Зеленый цвет часто воспринимается как более комфортный для длительного наблюдения, чем красный. По сравнению с матричными или графическими OLED-дисплеями, данный семисегментный индикатор проще, более экономически эффективен для применений, требующих только цифр, и обычно обеспечивает более высокую яркость и больший срок службы, хотя и не обладает возможностью отображения букв или графики.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель конфигурации \"общий анод\"?

А: В индикаторе с общим анодом все аноды светодиодов в цифре соединены вместе и выведены на один вывод. Это позволяет микроконтроллеру управлять тем, какая цифра активна, подавая напряжение (через ключ) на этот общий анод, в то время как отдельные катоды сегментов управляются для включения или выключения конкретных сегментов. Это значительно сокращает количество необходимых выводов микроконтроллера.

В: Могу ли я питать этот индикатор от источника 5В?

А: Да, но вы должны использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым сегментом. Например, для достижения прямого тока 20 мА при VF 2.6В и Vcc 5В, значение резистора будет R = (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом. Подойдет стандартный резистор 120 Ом.

В: Что означает \"классифицируется по силе света\" для моего проекта?

А: Это означает, что индикаторы тестируются и сортируются на группы (бины) на основе их яркости. Если абсолютная однородность яркости критически важна для всех единиц вашего продукта, вам следует указать и закупать устройства из одного бина интенсивности у вашего поставщика.

В: Как мультиплексировать три цифры?

А: Вы соединяете все соответствующие катоды сегментов вместе (например, все катоды сегмента \"A\" от цифр 1, 2 и 3 подключаются к одному выводу микроконтроллера через драйвер). Затем вы последовательно активируете (подаете питание на) общий анод цифры 1, затем цифры 2, затем цифры 3, одновременно выводя правильный шаблон сегментов для каждой цифры. Этот цикл быстро повторяется.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование цифрового таймера на микроконтроллере.Разработчик создает таймер обратного отсчета. Он использует LTC-5836JG для отображения минут и секунд (ММ:СС). Он подключает 7 линий сегментов (A-G) и линии двоеточия/десятичной точки к выходным выводам микроконтроллера через токоограничивающие резисторы (рассчитанные на 15 мА на сегмент для баланса яркости и мощности). Три вывода общего анода (один для каждой цифры минут и два для секунд) подключены к микроконтроллеру через NPN-транзисторы, работающие в качестве нижних ключей. Прошивка микроконтроллера запускает прерывание таймера на частоте 1 кГц. В процедуре обработки прерывания она выключает все транзисторы цифр, обновляет шаблон сегментов для следующей отображаемой цифры, включает соответствующий транзистор цифры, а затем переходит к следующей цифре. Эта схема мультиплексирования использует всего 7+3=10 линий ввода-вывода микроконтроллера для управления трехразрядным индикатором, демонстрируя эффективное использование ресурсов.

12. Введение в принцип технологии

LTC-5836JG основан на полупроводниковой технологии фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Это прямой запрещенной зоны полупроводник III-V группы. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав Al, In, Ga и P в кристаллической решетке определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света. Для зеленого излучения запрещенная зона спроектирована примерно на уровне 2.2–2.3 электрон-вольт (эВ). Использование подложки GaAs обеспечивает подходящий кристаллический шаблон для выращивания эпитаксиальных слоев AlInGaP. Серая лицевая панель и белые сегменты являются частью пластикового корпуса, который действует как рассеиватель и линза, формируя световой поток от крошечных светодиодных чипов в равномерные, узнаваемые сегменты.

13. Тенденции развития технологий

Тенденция в технологии светодиодных индикаторов движется в сторону повышения эффективности, большей интеграции и более универсальных форм-факторов. В то время как дискретные семисегментные индикаторы, такие как LTC-5836JG, остаются актуальными для экономически чувствительных применений, требующих только цифр, можно отметить несколько тенденций. Во-первых, переход к еще более эффективным материалам, таким как нитрид галлия (GaN) для синего/зеленого/белого цвета, и постоянное совершенствование AlInGaP для красного/оранжевого/желтого/зеленого. Во-вторых, интеграция драйверных ИС непосредственно в модуль дисплея (\"интеллектуальные дисплеи\") для упрощения проектирования системы. В-третьих, рост популярности корпусов для поверхностного монтажа (SMD) по сравнению с выводными для автоматизированной сборки. Наконец, конкурентное давление со стороны альтернативных технологий, таких как органические светодиоды (OLED) и жидкокристаллические дисплеи (LCD), которые предлагают полноценную графическую возможность в тонких корпусах, хотя часто по другой цене, с иной яркостью и сроком службы. Семисегментный индикатор на AlInGaP занимает стабильную нишу, где его простота, надежность, высокая яркость и низкая стоимость являются решающими преимуществами.