Техническая документация LTP-22801JF - 17-сегментный алфавитно-цифровой светодиодный индикатор - Высота цифры 2.24 дюйма - Желто-оранжевый AlInGaP - Напряжение питания 5.2В

1. Обзор продукта

LTP-22801JF — это высокопроизводительный одноразрядный алфавитно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого, яркого и надежного отображения символов. Его основная функция — отображение алфавитно-цифровых символов (буквы A-Z, цифры 0-9 и некоторые знаки) с использованием 17-сегментной конфигурации, что обеспечивает большую гибкость по сравнению с традиционными 7-сегментными индикаторами.

Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании полупроводникового материала Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) для светодиодных чипов, в частности, в желто-оранжевом цвете. Технология AlInGaP известна своей высокой световой отдачей и отличными характеристиками в янтарно-красном спектре. Индикатор имеет черный корпус с белыми сегментами, что обеспечивает высокую контрастность для оптимальной читаемости даже в различных условиях окружающего освещения. Устройство классифицировано по световой силе, что гарантирует стабильный уровень яркости между производственными партиями.

Целевой рынок включает промышленные панели управления, контрольно-измерительное оборудование, медицинские приборы, приборные панели и любые встраиваемые системы, где требуется один, хорошо читаемый разряд для индикации состояния, вывода данных или обратной связи с пользователем.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности дисплея. При стандартном тестовом токе 20 мА на сегмент и температуре окружающей среды 25°C, устройство обеспечивает типичную среднюю силу света 41.6 милликандел (мкд). При работе на повышенном токе 40 мА это значение возрастает до типичных 72.8 мкд, демонстрируя хорошую линейность светового выхода от тока.

Цветовые характеристики определяются конкретными длинами волн. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет обычно 611 нанометров (нм), что однозначно относит его к желто-оранжевой области видимого спектра. Доминирующая длина волны (λd), которая более тесно связана с воспринимаемым цветом, обычно составляет 605 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 17 нм, что указывает на относительно чистый, насыщенный цвет с минимальным спектральным разбросом. Соответствие силы света между сегментами задано с максимальным соотношением 2:1, обеспечивая равномерный внешний вид символа.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют рабочие границы и условия для дисплея. Абсолютные максимальные параметры задают пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Максимальный постоянный прямой ток на сегмент составляет 24 мА с линейным коэффициентом снижения 0.31 мА/°C выше 25°C. Для импульсного режима работы с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 1.0 мс, пиковый прямой ток может достигать 60 мА на сегмент. Максимальная рассеиваемая мощность на сегмент составляет 134 мВт при непрерывной работе.

В типичных рабочих условиях (IF=20 мА) прямое напряжение (VF) на сегмент варьируется от минимума 4.1 В до максимума 5.2 В, с ожидаемым типичным значением в этом диапазоне. Это относительно высокое прямое напряжение характерно для светодиодов AlInGaP. Максимальное обратное напряжение (VR), которое может быть приложено к сегменту, составляет 10 В, при этом обратный ток (IR) в этом условии не превышает 100 мкА.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур от -35°C до +85°C, что делает его пригодным для широкого спектра сред — от промышленных холодильных камер до оборудования вблизи источников тепла. Диапазон температур хранения идентичен. Критическим параметром для монтажа является стойкость к температуре пайки: устройство может выдерживать максимальную температуру пайки 260°C в течение не более 3 секунд, измеренную в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Эта информация жизненно важна для определения профилей оплавления припайки во время сборки печатной платы.

3. Механическая информация и упаковка

3.1 Физические размеры и габаритный чертеж

Высота цифры индикатора составляет 2.24 дюйма (57.0 мм), что классифицирует его как крупноформатный дисплей для четкого просмотра на расстоянии. Размеры корпуса приведены в подробном чертеже. Все критические размеры указаны в миллиметрах со стандартными допусками ±0.25 мм, если не оговорено иное. Инженеры должны обращаться к этому чертежу для точного проектирования посадочного места на печатной плате, обеспечивая правильные зазоры и выравнивание.

3.2 Конфигурация выводов и принципиальная схема

LTP-22801JF — это устройство с общим анодом. Оно имеет 19 выводов в однорядной конфигурации. Внутренняя принципиальная схема показывает, что 17 сегментов (A1, A2, B, C, D1, D2, E, F, G1, G2, H, I, J, K, L, M) и десятичная точка (DP) являются отдельными светодиодами. Выводы общего анода (вывод 1 и вывод 11) соединены внутри, предоставляя две точки для подключения положительного напряжения питания, что может помочь в распределении тока и разводке печатной платы. Каждый катод сегмента имеет свой собственный выделенный вывод (выводы 2-10, 12-19). Такая конфигурация позволяет осуществлять индивидуальное мультиплексированное управление каждым сегментом.

4. Рекомендации по применению и вопросы проектирования

4.1 Управление дисплеем

Как дисплей с общим анодом, аноды (выводы 1 и 11) должны быть подключены к положительному напряжению питания через схему ограничения тока. Каждый катодный вывод должен управляться индивидуально, обычно выводом порта микроконтроллера или специализированной микросхемой драйвера (например, сдвиговым регистром или драйвером сегментов). Драйвер должен быть способен принимать требуемый ток сегмента при активации (катод подтянут к низкому уровню). Прямое напряжение (4.1В-5.2В) должно учитываться при выборе уровней логического напряжения и микросхем драйверов; обычно используются 5-вольтовые системы.

Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждого сегмента или, что более распространено, для каждого узла общего анода при мультиплексировании. Значение резистора (R) можно рассчитать по закону Ома: R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение для надежности), а IF — желаемый прямой ток (например, 20 мА). Использование максимального VF обеспечивает постоянство яркости даже при разбросе параметров устройств.

4.2 Особенности мультиплексирования

Для многоразрядных применений или для уменьшения количества выводов микроконтроллера, этот одноразрядный индикатор может быть интегрирован в мультиплексированный массив. В мультиплексированной конфигурации общие аноды нескольких разрядов соединяются вместе (анод разряда 1, анод разряда 2 и т.д.), и соответствующие катоды сегментов также соединяются вместе (все сегменты 'A', все сегменты 'B' и т.д.). Разряды зажигаются по одному в быстрой последовательности. При мультиплексировании становится актуальным номинальный пиковый импульсный ток (60 мА при скважности 1/10). Средний ток не должен превышать номинальный постоянный ток, поэтому импульсный ток может быть выше. Например, управление током 40 мА со скважностью 1/4 дает средний ток 10 мА.

4.3 Тепловой режим и разводка печатной платы

Хотя рассеиваемая мощность отдельного сегмента мала, общая мощность для полностью зажженной цифры (все 17 сегментов + DP при 20 мА и ~4.5 В) может приближаться к 1.5 Вт. Адекватная площадь медной фольги на печатной плате и, возможно, термопереходные отверстия под корпусом могут быть необходимы для отвода тепла, особенно при высоких температурах окружающей среды или при работе на повышенных токах. Обеспечение качественной пайки на всех выводах также крайне важно для отвода тепла от светодиодных чипов.

5. Анализ характеристик и графики

В спецификации приведены типичные графики электрических и оптических характеристик, которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (Вольт-амперная характеристика):Этот график показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока. Обычно он линеен при низких токах, но может насыщаться при высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Показывает экспоненциальную зависимость, подтверждая диапазон VF, указанный в таблице.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Для светодиодов AlInGaP сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Эта кривая критически важна для применений, работающих во всем диапазоне температур.
• Спектральное распределение:График интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 611 нм и полуширину.

Конструкторам следует использовать эти кривые для прогнозирования производительности в их конкретном применении, учитывая влияние изменений температуры и тока управления.

6. Сравнение и технологический контекст

6.1 AlInGaP по сравнению с другими LED-технологиями

Использование AlInGaP на непрозрачной подложке GaAs является ключевым отличием. По сравнению со старыми технологиями GaAsP или GaP, AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу и лучшую температурную стабильность в янтарно-красном диапазоне. По сравнению с фосфор-конвертированными белыми светодиодами, используемыми в некоторых дисплеях, AlInGaP обеспечивает чистый, насыщенный цвет без сложностей и потерь эффективности от конверсии фосфора, что приводит к более высокой контрастности и потенциально более длительному сроку службы.

6.2 17-сегментные индикаторы против 7-сегментных и матричных

17-сегментный индикатор (иногда называемый "starburst" дисплеем) занимает промежуточное положение между 7-сегментным индикатором и полноценным матричным дисплеем. Он может отображать гораздо более широкий набор алфавитно-цифровых символов более разборчиво, чем 7-сегментный индикатор (например, отличая 'S' от '5', правильно отображая 'M', 'W', 'K'), при этом требуя гораздо меньше линий управления и будучи проще в управлении, чем панель с высоким разрешением. LTP-22801JF является оптимальным решением, когда приложение требует ограниченного набора четких, различимых символов на одном крупном разряде.

7. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую от микроконтроллера на 3.3В?

О: Нет, напрямую нельзя. Типичное прямое напряжение (4.1В-5.2В) выше, чем 3.3В. Для светодиодной стороны вам потребуется напряжение питания не менее 5В. Управляющие сигналы от микроконтроллера на 3.3В к драйверам катодов потребуют преобразования уровней, если драйверы требуют логической единицы 5В, или вы должны использовать драйверы, совместимые с логикой 3.3В.

В: Почему есть два вывода общего анода?

О: Два внутренне соединенных анодных вывода (1 и 11) обеспечивают гибкость в разводке печатной платы и помогают распределить общий анодный ток, который может быть значительным при горении всех сегментов. Рекомендуется подключать оба к источнику питания.

В: Какова цель коэффициента соответствия силы света?

О: Этот коэффициент (макс. 2:1) гарантирует, что самый тусклый сегмент в устройстве будет не менее чем в два раза ярче самого яркого сегмента при одинаковых условиях. Это обеспечивает визуальную однородность символа, предотвращая заметное различие в яркости между сегментами.

В: Как формировать символы?

О: Вам нужна таблица символов или шрифтов в коде микроконтроллера. Это таблица соответствий, которая определяет для каждого алфавитно-цифрового символа, который вы хотите отобразить, какую комбинацию из 17 сегментов (и DP) необходимо включить (катод перевести в низкий уровень), когда общий анод находится в высоком уровне.

8. Практический пример применения

Сценарий: Цифровой таймер.Один индикатор LTP-22801JF может использоваться для отображения разряда секунд на большом таймере обратного отсчета. Микроконтроллер будет циклически отображать цифры от 9 до 0. Проектирование будет включать: 1) Обеспечение стабильного питания 5В. 2) Установку одного токоограничивающего резистора на линии общего анода (выводы 1 и 11). 3) Подключение каждого из 18 катодных выводов (17 сегментов + DP) к отдельному выводу микроконтроллера или, что эффективнее, к выходам двух 8-битных сдвиговых регистров с последовательным входом и параллельным выходом для экономии выводов ввода-вывода. 4) Программирование микроконтроллера с шаблонами сегментов для цифр 0-9 и, возможно, двоеточия или другого символа с использованием DP. Высокая яркость и большой размер цифры обеспечивают видимость времени на расстоянии.