Техническая документация на светодиодный индикатор LTP-4323JD - Высота цифры 0.4 дюйма - Цвет Гипер Красный - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTP-4323JD — это высокопроизводительный двухсимвольный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого, яркого и надежного отображения цифр и ограниченного набора букв. Его базовая технология основана на полупроводниковом материале Алюминий-Индий-Галлий-Фосфид (AlInGaP), специально разработанном для излучения света в спектре Гипер Красного цвета. Этот выбор материала, выращенного на непрозрачной подложке из Арсенида Галлия (GaAs), обеспечивает превосходную эффективность и яркость красного свечения по сравнению со старыми технологиями. Устройство имеет серый корпус с белыми сегментами, что обеспечивает высокую контрастность и отличную читаемость при различном освещении. Оно классифицировано по световой интенсивности, что гарантирует стабильные характеристики между производственными партиями, и поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директивам RoHS.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Компактность и читаемость:Высота цифры составляет 0.4 дюйма (10.0 мм), что делает его подходящим для панелей с ограниченным пространством, сохраняя при этом отличную четкость символов.
• Превосходные оптические характеристики:Обеспечивает высокую яркость, высокую контрастность и широкий угол обзора благодаря светодиодным чипам AlInGaP и конструкции с непрерывными равномерными сегментами.
• Энергоэффективность:Имеет низкие требования к мощности, что способствует снижению общего энергопотребления системы.
• Гибкость проектирования:Доступен в конфигурации с общим катодом (согласно данной документации), что упрощает разработку схемы управления для многих систем на основе микроконтроллеров.
• Надежная конструкция:Обеспечивает надежность твердотельной технологии с отличным внешним видом символов и простым монтажом на стандартные печатные платы (PCB).
• Соответствие экологическим нормам:Поставляется как бессвинцовый компонент, соответствующий современным экологическим стандартам.

1.2 Целевые применения и рынок

Данный индикатор предназначен для использования в обычном электронном оборудовании различных отраслей. Типичные области применения включают приборные панели, контрольно-измерительное оборудование, POS-системы, интерфейсы промышленного управления, бытовую технику и устройства связи. Он разработан для применений, где требуется надежная, четкая и яркая алфавитно-цифровая индикация. В документации прямо указано, что этот стандартный коммерческий компонент не следует использовать в системах, критичных к безопасности (например, авиация, медицинское жизнеобеспечение, управление транспортом), без предварительной консультации, что подчеркивает его основной рынок в общепромышленной и потребительской электронике.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

В следующем разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик устройства, определенных в технической документации.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать один светодиодный сегмент без риска перегрева.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА. Этот ток допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) в течение коротких периодов, а не для непрерывной работы.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 85°C максимальный непрерывный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) ≈ 5.2 мА.
• Диапазон температур:Диапазон рабочих и температур хранения составляет от -35°C до +85°C.
• Условия пайки:Устройство выдерживает пайку при температуре 260°C в течение 5 секунд, измеренной на расстоянии 1/16 дюйма (≈1.59 мм) ниже плоскости установки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные и максимальные/минимальные параметры производительности, измеренные в указанных условиях испытаний (Ta=25°C).

• Средняя сила света (Iv):Диапазон от 200 мккд (Мин.) до 650 мккд (Макс.), с указанием типичного значения, протестированного при IF=1мА. Это указывает на выходную яркость.
• Прямое напряжение на сегмент (VF):Обычно 2.6В, с указанием максимального значения, при IF=20мА. Конструкторы должны убедиться, что схема управления может обеспечить достаточное напряжение для достижения желаемого тока на всех устройствах, учитывая этот диапазон VF.
• Пиковая длина волны излучения (λp):650 нм. Это длина волны, на которой интенсивность излучаемого света является наивысшей, определяющая цвет \"Гипер Красный\".
• Доминирующая длина волны (λd):639 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как соответствующий цвет света, что имеет решающее значение для спецификации цвета.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Обратный ток (IR):Максимум 100 мкА при VR=5В. В документации особо отмечено, что это условие обратного напряжения предназначено только для целей тестирования, и устройство не может работать непрерывно при обратном смещении.
• Коэффициент соответствия силы света:Максимум 2:1 для сегментов в пределах одной \"области схожего света\". Это определяет допустимое изменение яркости между сегментами в одном символе.
• Перекрестные помехи:Указано как ≤ 2.5%, что относится к нежелательному оптическому влиянию между соседними сегментами.

3. Система сортировки и категоризации

LTP-4323JD использует систему категоризации по силе света. Это означает, что устройства тестируются и сортируются в различные группы производительности на основе измеренного светового потока. Маркировка модуля включает идентификатор \"Z: BIN CODE\". Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы с одинаковыми уровнями яркости для однородного внешнего вида в многомодульных приложениях. В документации не указаны конкретные значения кодов сортировки или диапазоны интенсивности, связанные с каждым кодом, которые обычно определяются в отдельном документе по сортировке или согласовываются при покупке.

4. Анализ кривых характеристик

В документации упоминаются \"Типичные кривые электрических/оптических характеристик\". Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, такие кривые обычно включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая):Показывает нелинейную зависимость, критически важную для проектирования драйверов постоянного тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока (I-L кривая):Демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, часто становясь сублинейным при более высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает снижение светового потока при повышении температуры, что жизненно важно для применений в некондиционируемых средах.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 650 нм и полуширину 20 нм.

Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях (разные токи, температуры) и для оптимизации конструкции с точки зрения эффективности и долговечности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор имеет стандартный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP). Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет 0.4 мм.
• Установлены конкретные пределы качества для посторонних материалов на сегментах (≤10 мил), загрязнения чернилами (≤20 мил), изгиба отражателя (≤1/100 его длины) и пузырей в сегменте (≤10 мил).
• Рекомендуемый диаметр отверстия в печатной плате для выводов — Ø1.30 мм.

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Устройство имеет 20 выводов. Внутренняя принципиальная схема и таблица соединений выводов показывают, что для этого конкретного номера детали (LTP-4323JD) это тип собщим катодом. Каждый сегмент (A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, DP) имеет свой собственный анодный вывод. Два символа используют общие катодные выводы (Вывод 4 для Символа 1, Вывод 10 для Символа 2). Вывод 14 указан как \"Не подключен\". Правильная идентификация общих катодных выводов имеет решающее значение для корректного проектирования схемы для правильного стока тока.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль автоматической пайки

Для волновой или оплавления пайки условие указано как 260°C в течение 5 секунд, измеренное на расстоянии 1.59 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки компонента. Температура самого корпуса компонента во время сборки не должна превышать максимальную номинальную температуру.

6.2 Инструкции по ручной пайке

При ручной пайке жало паяльника должно прикладываться на расстоянии 1.59 мм ниже плоскости установки. Время пайки должно быть в пределах 5 секунд при температуре 350°C ±30°C. Превышение этих временных или температурных пределов может повредить внутренние проводные соединения или светодиодные чипы.

7. Испытания на надежность

Устройство проходит комплекс испытаний на надежность на основе военных (MIL-STD), японских промышленных (JIS) и внутренних стандартов. Эти испытания подтверждают его надежность и долговечность:

• Испытание на срок службы (RTOL):1000 часов непрерывной работы при максимальном номинальном токе для проверки долгосрочной деградации светового потока и отказов.
• Испытания на воздействие окружающей среды:Включают хранение при высокой температуре/влажности (500 ч при 65°C/90-95% RH), хранение при высокой температуре (1000 ч при 105°C) и хранение при низкой температуре (1000 ч при -35°C).
• Термоциклирование и термоудар:Температурное циклирование (30 циклов между -35°C и 105°C) и Термоудар (30 циклов между -35°C и 105°C с быстрыми переходами) для проверки механических отказов из-за несоответствия коэффициентов теплового расширения (КТР).
• Испытания на паяемость:Стойкость к пайке (10 сек при 260°C) и Паяемость (5 сек при 245°C) гарантируют, что выводы выдерживают процессы сборки.

8. Критические примечания по применению и соображения по проектированию

8.1 Предупреждения по проектированию и реализации

• Ток управления и тепловой режим:Превышение рекомендуемого непрерывного прямого тока или рабочей температуры ускорит деградацию светового потока (снижение светового потока) и может привести к преждевременному катастрофическому отказу. Необходимо соблюдать линейную кривую снижения тока.
• Защита схемы:Схема управления должна включать защиту от обратных напряжений и переходных процессов напряжения во время включения или выключения питания, поскольку светодиоды имеют низкие напряжения обратного пробоя.
• Управление постоянным током:Это рекомендуемый метод управления светодиодами. Он обеспечивает постоянную яркость между устройствами и при изменении температуры, поскольку компенсирует отрицательный температурный коэффициент прямого напряжения светодиода.
• Учет прямого напряжения:Источник питания или схема драйвера должны быть спроектированы с учетом всего диапазона прямого напряжения (VF, типично 2.6В, максимум согласно спецификации), чтобы гарантировать подачу целевого тока управления на все сегменты при любых условиях.

8.2 Типовые концепции схем применения

Для индикатора с общим катодом, такого как LTP-4323JD, часто используется типичная схема мультиплексирования для управления 16 сегментами двух символов. Общие катодные выводы (4 и 10) поочередно подключаются к земле (например, через транзистор), в то время как соответствующие анодные выводы сегментов подключаются к высокому уровню (с токоограничивающими резисторами или микросхемой драйвера постоянного тока) для подсветки нужных сегментов для данного символа. Это уменьшает необходимое количество выводов ввода/вывода микроконтроллера. Конструкция должна гарантировать, что пиковый ток на сегмент во время мультиплексированного импульса не превышает абсолютный максимальный рейтинг, а средний ток со временем соответствует желаемому уровню яркости.

9. Сравнительные преимущества и технологический контекст

Использование технологии AlInGaP для красных светодиодов представляет собой значительный прогресс по сравнению со старыми технологиями, такими как Арсенид-Фосфид Галлия (GaAsP). AlInGaP обеспечивает значительно более высокую внешнюю квантовую эффективность, что приводит к более яркому выходу при том же входном токе. Излучение \"Гипер Красного\" цвета (пик 650 нм) также визуально более отчетливо и может обеспечить лучшую производительность в приложениях, где индикатор может просматриваться через фильтры или при окружающем солнечном свете. Дизайн серого корпуса/белых сегментов максимизирует контрастность. По сравнению с простыми 7-сегментными индикаторами, 16-сегментный формат позволяет более полно представлять алфавит (хотя и ограниченно), увеличивая полезность устройства в приложениях, требующих коротких текстовых сообщений наряду с цифрами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

О: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 2.6В, но всегда требуется последовательный токоограничивающий резистор для установки правильного тока (например, 20мА). Использование только вывода на 5В вызовет чрезмерный ток и разрушит светодиодный сегмент. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (Vcc - Vf) / If.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (650 нм) — это физический пик излучаемого светового спектра. Доминирующая длина волны (639 нм) — это воспринимаемая человеческим глазом цветовая точка, которая может отличаться из-за формы спектра излучения. Оба параметра важны для спецификации.

В: Почему рекомендуется управление постоянным током, а не постоянным напряжением?

О: Прямое напряжение светодиода (Vf) уменьшается с повышением температуры. При питании постоянным напряжением это вызовет увеличение тока, что приведет к дальнейшему нагреву и тепловому разгону. Источник постоянного тока поддерживает стабильный ток независимо от изменений Vf, обеспечивая стабильную яркость и защищая светодиод.

В: Как интерпретировать \"Коэффициент соответствия силы света\" 2:1?

О: Это означает, что самый яркий сегмент в определенной \"области схожего света\" (вероятно, в пределах одного символа) будет не более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента в той же области. Это мера однородности.

11. Практический пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование простого двухразрядного индикатора вольтметра.LTP-4323JD был бы идеальным выбором. АЦП микроконтроллера считывает напряжение, преобразует его в десятичное число и управляет индикатором. Прошивка будет обрабатывать мультиплексирование: она устанавливает шаблон сегментов для десятков на анодных линиях, подключает общий катодный вывод 4 к земле на короткий период (например, 5 мс), затем устанавливает шаблон сегментов для единиц и подключает общий катодный вывод 10 к земле на тот же период, быстро повторяя это. Инерция зрения создает иллюзию непрерывного свечения обоих цифр. Необходим тщательный расчет токоограничивающих резисторов на основе напряжения питания и желаемого среднего тока сегмента (с учетом скважности мультиплексирования). Конструкция должна включать защитные диоды, если схема управления может подвергать светодиоды обратному напряжению.

12. Принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог включения диода, электроны из n-слоя AlInGaP рекомбинируют с дырками из p-слоя. Это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава кристаллической решетки AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае, в красной области около 650 нм. Непрозрачная подложка GaAs поглощает любое излучение, направленное вниз, повышая общую эффективность за счет его отражения вверх. Каждый сегмент индикатора содержит один или несколько таких микроскопических светодиодных чипов.

13. Технологические тренды и контекст

Светодиоды на основе AlInGaP представляют собой зрелую и высокооптимизированную технологию для желтого, красного и гипер-красного излучения. В то время как новые материалы, такие как Нитрид Галлия (GaN), доминируют на рынке синих, зеленых и белых светодиодов, AlInGaP остается лидером по эффективности для более длинных волн. Современные тенденции в технологии отображения сосредоточены на миниатюризации (меньше, чем 0.4-дюймовые цифры), более высокой плотности пикселей (переход к матричным или OLED для полноценной графики) и улучшенной эффективности (более низкие токи управления при той же яркости). Однако для специализированных, высоконадежных, ярких алфавитно-цифровых индикаторов в жестких условиях (широкий температурный диапазон) сегментные светодиодные индикаторы, такие как LTP-4323JD, продолжают оставаться надежным и экономически эффективным решением. Будущие разработки могут включать интеграцию электроники драйвера непосредственно в корпус или дальнейшее усовершенствование корпуса для еще лучшего теплового управления.