Техническая документация на светодиодный индикатор LTD-5723AJF - Высота цифры 0.56 дюйма - Жёлто-оранжевый цвет - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор изделия

LTD-5723AJF — это высокопроизводительный двухразрядный 7-сегментный светодиодный индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечивать чёткую, яркую цифровую и ограниченную буквенно-цифровую информацию в электронных устройствах. Основная технология основана на полупроводниковом материале AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), который специально разработан для излучения света в жёлто-оранжевом спектре. Этот выбор материала является ключевым для высокой яркости и эффективности устройства. Индикатор имеет серый корпус и белые сегменты, что улучшает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Он категоризирован по силе света, что обеспечивает стабильный уровень яркости между производственными партиями. Устройство выполнено по схеме с общим катодом, что является стандартной конфигурацией для упрощения схемы управления в многоразрядных индикаторах.

2. Глубокий объективный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности этого индикатора. Средняя сила света (Iv) указана от минимального значения 320 мккд до типичного 900 мккд при прямом токе (IF) 1 мА. Этот параметр указывает на количество излучаемого видимого света и имеет решающее значение для определения видимости индикатора. Доминирующая длина волны (λd) составляет 605 нм, а пиковая длина волны излучения (λp) — 611 нм при IF=20 мА, что твёрдо помещает излучение в жёлто-оранжевую область видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 17 нм, что описывает чистоту или узость излучаемого цвета; меньшее значение указывает на более монохроматический источник света. Соответствие силы света между сегментами гарантируется в пределах соотношения 2:1, обеспечивая равномерный внешний вид всех светящихся сегментов символа.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют рабочие границы и условия для надёжного использования. Абсолютные максимальные значения устанавливают жёсткие ограничения: непрерывный прямой ток на сегмент 25 мА (с линейным снижением от 25°C на 0.33 мА/°C), пиковый прямой ток 60 мА в импульсном режиме и максимальное обратное напряжение 5 В на сегмент. Типичное прямое напряжение (VF) на сегмент составляет 2.6 В при IF=20 мА, с минимальным значением 2.05 В. Это прямое напряжение является критическим параметром для проектирования схемы ограничения тока. Обратный ток (IR) составляет максимум 100 мкА при VR=5 В, что указывает на уровень утечки при обратном смещении светодиода. Рассеиваемая мощность на сегмент ограничена 70 мВт, что влияет на тепловое проектирование.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий температурный диапазон от -35°C до +85°C и идентичный диапазон температур хранения. Такой широкий диапазон делает его подходящим для применений в сложных условиях — от промышленных контроллеров до автомобильных салонов. Спецификация температуры пайки критически важна для монтажа: устройство может выдерживать 260°C в течение 3 секунд в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки. Соблюдение этого профиля оплавления необходимо для предотвращения повреждения внутренних полупроводниковых кристаллов и проводных соединений во время процесса поверхностного монтажа.

3. Объяснение системы бининга

В спецификации явно указано, что устройство "категоризировано по силе света". Это свидетельствует о применении процесса бининга или сортировки после производства. Светодиоды тестируются и группируются (биннируются) на основе измеренной светоотдачи при стандартном испытательном токе (вероятно, 1 мА или 20 мА согласно спецификации). Это гарантирует, что клиенты получают индикаторы с предсказуемым и стабильным уровнем яркости. Хотя конкретная структура кодов бинов в данном отрывке не детализирована, такие системы обычно используют буквенно-цифровые коды для обозначения предопределённых диапазонов силы света, прямого напряжения, а иногда и длины волны. Конструкторам необходимо обратиться к полной документации производителя по бинингу, чтобы выбрать подходящий класс для требований к равномерности яркости в их приложении.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации упоминаются "Типичные электрические / оптические характеристические кривые", которые необходимы для углублённого проектного анализа. Хотя конкретные графики в тексте не приведены, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Зависимость силы света от прямого тока (I-V кривая):Этот график показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока. Обычно зависимость нелинейна, а эффективность (люмен на ватт) часто снижается при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Зависимость прямого напряжения от прямого тока:Это показывает ВАХ диода, что критически важно для выбора правильного токоограничивающего резистора или проектирования драйверов постоянного тока.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует, как яркость снижается с ростом температуры перехода. Понимание этого снижения номинальных параметров жизненно важно для приложений, работающих при высоких температурах окружающей среды.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 611 нм и полуширину 17 нм, подтверждающий цветовые характеристики.

Эти кривые позволяют инженерам оптимизировать условия управления для баланса яркости, эффективности и долговечности.

5. Механическая и упаковочная информация

Устройство представлено с подробным чертежом габаритных размеров корпуса (не полностью отображённым в тексте). Ключевые механические особенности, подразумеваемые и стандартные для таких корпусов, включают: высоту цифры 0.56 дюйма (14.22 мм), которая определяет размер символа. Корпус представляет собой двухразрядную конфигурацию "рядом" в одном корпусе. Он имеет 18 выводов для электрического соединения, расположенных в стандартном DIP (Dual In-line Package) или аналогичном исполнении. Примечание "Rt. Hand Decimal" в описании детали предполагает наличие десятичной точки справа для каждой цифры. Серый корпус и белые сегменты являются частью дизайна корпуса для улучшения контрастности. Точные размеры, шаг выводов и общий контур корпуса содержатся в размерном чертеже, с допусками ±0.25 мм, если не указано иное.

6. Распиновка и внутренняя схема

Предоставлена таблица соединения выводов. В ней подробно описана 18-выводная конфигурация, где выводы 1-12 и 15-18 являются анодами для конкретных сегментов (A-G и DP) для Цифры 1 и Цифры 2. Выводы 13 и 14 являются общими катодами для Цифры 2 и Цифры 1 соответственно. Эта архитектура с общим катодом означает, что все светодиодные сегменты для одной цифры имеют общее соединение с землёй (катодом). Внутренняя принципиальная схема, на которую есть ссылка, но которая не показана, иллюстрировала бы, как 14 сегментов (7 на цифру плюс десятичные точки) подключены к этим анодным и катодным выводам. Такая структура позволяет использовать мультиплексирование, при котором цифры подсвечиваются по одной, быстро переключая их общие катоды, что уменьшает общее количество необходимых выводов драйвера.

7. Рекомендации по пайке и монтажу

Основной рекомендацией по монтажу является спецификация температуры пайки: 260°C в течение 3 секунд в точке на 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки. Это стандартный профиль оплавления для многих процессов бессвинцовой пайки. Ключевые соображения включают:

• Профиль оплавления:Инженеры должны убедиться, что профиль печи не превышает эту температуру/время на корпусе компонента, чтобы предотвратить повреждение эпоксидного корпуса и внутреннего кристалла.
• Защита от ЭСР:Хотя и не указано, светодиоды AlInGaP являются полупроводниковыми приборами и должны обрабатываться с соблюдением стандартных мер предосторожности от ЭСР (электростатического разряда).
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте методы, совместимые с эпоксидным материалом индикатора.
• Хранение:Храните в указанном диапазоне от -35°C до +85°C в сухой антистатической среде для предотвращения поглощения влаги и деградации.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот индикатор идеально подходит для применений, требующих чётких, среднего размера цифровых показаний. Распространённые области использования включают: контрольно-измерительное оборудование (мультиметры, осциллографы), промышленные панели управления, платёжные терминалы, автомобильные приборные панели (для некритичной информации), бытовую технику (микроволновые печи, духовки, аудиоаппаратуру) и медицинские приборы. Жёлто-оранжевый цвет часто выбирают из-за его высокой видимости и меньшего воспринимаемого ослепления по сравнению с чистым красным или зелёным, особенно при переменном освещении.

8.2 Соображения при проектировании

• Схема управления:Используйте драйверы постоянного тока или соответствующие токоограничивающие резисторы для каждой анодной линии. Рассчитайте номинал резисторов на основе напряжения питания (Vcc), типичного прямого напряжения (Vf ~2.6 В) и желаемого прямого тока (например, 10-20 мА для хорошей яркости).
• Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов, подобных этому, эффективна схема мультиплексированного управления. Это включает последовательное включение общего катода каждой цифры через транзисторный ключ при одновременной подаче данных сегментов для этой цифры на анодные линии. Частота обновления должна быть достаточно высокой (>60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.
• Угол обзора:В спецификации заявлен "широкий угол обзора", но для оптимального размещения учитывайте линию зрения основного пользователя относительно поверхности индикатора.
• Регулировка яркости:Яркость можно регулировать, изменяя прямой ток (в пределах допустимого) или используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) на токе управления.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевые отличительные особенности LTD-5723AJF основаны на его технологии AlInGaP по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды GaAsP (фосфид арсенида галлия):

• Более высокая яркость и эффективность:Материальная система AlInGaP значительно эффективнее преобразует электрическую энергию в свет в красном, оранжевом и жёлтом спектрах, что приводит к большей силе света при том же токе управления.
• Лучшая температурная стабильность:Светодиоды AlInGaP обычно демонстрируют меньшее изменение светового потока и длины волны при изменении температуры по сравнению со старыми технологиями.
• Насыщенность цвета:Спектральная полуширина 17 нм указывает на относительно чистый цвет, который может быть более визуально привлекательным и отчётливым, чем у излучателей с более широким спектром.
• Контрастность:Комбинация серого корпуса и белых сегментов разработана для максимального контраста, когда сегменты выключены, улучшая общую читаемость по сравнению с индикаторами с чёрным корпусом или сегментами другого цвета.

10. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Какова цель "Коэффициента соответствия силы света" 2:1?

О: Это гарантирует, что самый тусклый сегмент в символе будет не менее чем в два раза ярче самого яркого сегмента при тех же условиях. Это обеспечивает визуальную однородность, предотвращая заметное различие в яркости сегментов, что критически важно для читаемости.

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

О: Да, но вы должны использовать токоограничивающий резистор, включённый последовательно с каждым анодом. Например, для достижения типичного IF 20 мА при питании 5 В и VF 2.6 В, номинал резистора будет R = (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом. Всегда проверяйте также рассеиваемую мощность на резисторе.

В: Что означает "Общий катод" для моей схемы?

О: Это означает, что все катоды (отрицательные выводы) светодиодов для одной цифры соединены внутри и выведены на один вывод (Вывод 14 для Цифры 1, Вывод 13 для Цифры 2). Чтобы подсветить цифру, вы подаёте положительное напряжение на нужные аноды сегментов, одновременно подключая общий катодный вывод этой цифры к земле (0В). Это упрощает мультиплексирование.

В: Как интерпретировать номинал "Пиковый прямой ток" 60 мА?

О: Это максимальный мгновенный ток, который светодиод может выдержать в условиях очень коротких импульсов (ширина импульса 0.1 мс, скважность 1/10). Он НЕ предназначен для непрерывной работы. Превышение непрерывного прямого тока (25 мА) может вызвать быстрое ухудшение характеристик или отказ.

11. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого двухразрядного счётчика на микроконтроллере. Выходы ввода-вывода микроконтроллера будут подключены к 12 анодным линиям (сегменты A-G и DP для двух цифр) через токоограничивающие резисторы. Два дополнительных вывода микроконтроллера будут управлять транзисторами NPN, коллекторы которых подключены к общим катодным выводам (13 и 14), а эмиттеры — к земле. Программное обеспечение реализует процедуру мультиплексирования: оно выключает оба катодных транзистора, устанавливает выводы ввода-вывода для отображения сегментов "Цифры 1", затем кратковременно включает транзистор для катода Цифры 1. Затем процесс повторяется для Цифры 2. Этот цикл выполняется непрерывно с высокой частотой. Средний ток на сегмент определяется пиковым током и скважностью (например, пик 20 мА со скважностью 50% на цифру даёт среднее значение 10 мА). Такой подход минимизирует количество компонентов и потребляемую мощность.

12. Введение в принцип работы

Принцип работы основан на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Кристаллическая структура AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) формирует активную область. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение отпирания диода (примерно 2.0-2.2 В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия. В AlInGaP значительная часть этой энергии высвобождается в виде фотонов (света) с длиной волны, соответствующей ширине запрещённой зоны материала, которая сконструирована на уровне около 605-611 нм (жёлто-оранжевый). Непрозрачная подложка GaAs помогает отражать свет вверх, улучшая эффективность вывода света. Каждый сегмент 7-сегментного индикатора содержит один или несколько таких крошечных светодиодных чипов AlInGaP.

13. Тенденции развития

Хотя данное конкретное устройство представляет собой зрелую технологию, более широкая область светодиодных индикаторов продолжает развиваться. Тенденции, актуальные для таких индикаторов и сегментных дисплеев, включают:

• Повышение эффективности:Текущие исследования в области материаловедения направлены на улучшение внутренней квантовой эффективности (больше фотонов на электрон) и эффективности вывода света (больше фотонов покидает кристалл), что приводит к созданию более ярких дисплеев при меньшей мощности.
• Миниатюризация:Существует постоянное стремление к уменьшению шага пикселей и повышению разрешения, даже в сегментных дисплеях, что позволяет разместить больше информации в том же пространстве.
• Интеграция:Тенденции включают интеграцию микросхем драйверов светодиодов непосредственно в корпус или модуль дисплея, упрощая схемотехнику для конечного пользователя.
• Новые материалы:В то время как AlInGaP доминирует в красно-оранжево-жёлтом спектре, другие материальные системы, такие как InGaN (для синего/зелёного/белого), также развиваются. Тенденция направлена на возможность полноцветного отображения в дисплеях малого формата.
• Гибкие подложки:Исследования по размещению светодиодных чипов на гибких платах могут привести к новым форм-факторам дисплеев, хотя это более актуально для матричных, чем для традиционных сегментных индикаторов.

LTD-5723AJF с его проверенной технологией AlInGaP предлагает надёжное и высокопроизводительное решение для применений, где требуются его специфические характеристики цвета, яркости и размера.