Техническая спецификация 7-сегментного светодиодного индикатора 0.56 дюйма (14.22 мм) - AlInGaP желто-оранжевый - Общий катод

1. Обзор продукта

LTS-5703AJF представляет собой одноразрядный 7-сегментный светодиодный индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих четких, хорошо видимых числовых показаний. Его основная функция — преобразование электрических сигналов в видимый числовой символ. Основная технология использует полупроводниковый материал фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), нанесенный на подложку из арсенида галлия (GaAs), для получения света в желто-оранжевом спектре. Эта материаловая система выбрана благодаря своей высокой эффективности и отличной яркости в янтарно-оранжевом цветовом диапазоне по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный фосфид галлия (GaP). Устройство имеет светло-серый корпус и белые сегменты, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения.

Индикатор относится к типу с общим катодом, что означает, что все катоды (отрицательные выводы) отдельных светодиодных сегментов соединены внутри с общими выводами. Такая конфигурация распространена в цифровых индикаторах и упрощает проектирование схем при использовании микроконтроллеров или драйверных ИС, работающих на сток тока. Целевой рынок для этого компонента включает промышленные панели управления, контрольно-измерительное оборудование, бытовую технику, автомобильные приборные панели (для некритичных индикаторов) и любые встраиваемые системы, требующие надежного, маломощного числового дисплея.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Оптические характеристики

Оптические характеристики определяются несколькими ключевыми параметрами, измеренными в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).Средняя сила света (Iv)составляет минимум 800 мккд, типично 1667 мккд, без указания максимального предела при прямом токе (IF) 1 мА. Этот параметр указывает на воспринимаемую яркость светящихся сегментов. Сила света измеряется с помощью датчика и фильтра, аппроксимирующих кривую спектральной чувствительности человеческого глаза при дневном свете, как определено МКО (Международной комиссией по освещению).

Цветовые характеристики определяются длиной волны.Пиковая длина волны излучения (λp)составляет обычно 611 нанометров (нм) при IF=20 мА. Это длина волны, на которой выходная оптическая мощность максимальна.Доминирующая длина волны (λd)составляет обычно 605 нм. Это единственная длина волны, которая лучше всего соответствует воспринимаемому цвету излучаемого света и более актуальна для спецификации цвета.Полуширина спектральной линии (Δλ)составляет обычно 17 нм, что указывает на спектральную чистоту или разброс излучаемых длин волн вокруг пика; более узкая полуширина указывает на более монохроматический (чистый) цвет.

2.2 Электрические характеристики

Основным электрическим параметром являетсяПрямое напряжение на сегмент (VF), которое имеет типичное значение 2.6 В и максимальное 2.6 В при прямом токе 20 мА. Это падение напряжения на светодиодном сегменте, когда он проводит ток. Минимальное значение указано как 2.05 В.Обратный ток на сегмент (IR)указан с максимумом 100 мкА при приложенном обратном напряжении (VR) 5 В, что указывает на характеристики утечки устройства в выключенном состоянии.

Коэффициент соответствия силы светауказан как максимум 2:1 для сегментов в пределах аналогичной световой области. Это означает, что яркость одного сегмента не должна быть более чем в два раза выше яркости другого сегмента при одинаковых условиях управления, обеспечивая равномерный внешний вид цифры.

2.3 Предельные эксплуатационные параметры и тепловые соображения

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению.Непрерывный прямой ток на сегментсоставляет максимум 25 мА. Указан коэффициент снижения номинала 0.33 мА/°C выше температуры окружающей среды (Ta) 25°C. Это имеет решающее значение для управления температурным режимом; по мере роста температуры окружающей среды максимально допустимый ток должен линейно снижаться, чтобы предотвратить перегрев. Например, при 85°C максимальный ток составит 25 мА - (0.33 мА/°C * (85-25)°C) = 5.2 мА.

TheПиковый прямой ток на сегментсоставляет 60 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это позволяет использовать схемы мультиплексирования или кратковременную перегрузку для увеличения яркости.Рассеиваемая мощность на сегментсоставляет 70 мВт.Обратное напряжение на сегментне должно превышать 5 В. Диапазон рабочих температур и температур хранения составляет от -35°C до +105°C. Параметр температуры пайки указан для волновой или конвекционной пайки: 260°C в течение 3 секунд в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройствоКлассифицировано по силе света. Это подразумевает наличие системы сортировки (бининга). Биннинг — это стандартная отраслевая практика, при которой произведенные светодиоды сортируются (распределяются по бинам) на основе ключевых параметров, таких как сила света, прямое напряжение и доминирующая длина волны после производства. Это обеспечивает однородность в пределах одной производственной партии или заказа. Хотя в данном отрывке конкретные коды бинов не приведены, разработчикам следует знать, что типичные бины группируют устройства с аналогичной Iv (например, 800-1200 мккд, 1200-1667 мккд) и, возможно, с аналогичными диапазонами VF. Для критических применений, требующих единообразия цвета или яркости на нескольких индикаторах, важно указывать узкий бин или запрашивать устройства из одного бина.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные характеристические кривые для такого устройства включают:

• Кривая зависимости прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF):Она показывает экспоненциальную зависимость. Кривая будет иметь напряжение колена около 1.8-2.0 В, после чего ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Типичное значение VF 2.6 В считывается с этой кривой при IF=20 мА.
• Кривая зависимости силы света (Iv) от прямого тока (IF):Эта кривая, как правило, линейна при низких токах, но может показывать насыщение или снижение эффективности при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Кривая зависимости силы света (Iv) от температуры окружающей среды (Ta):Она показывает, как яркость уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Светодиоды AlInGaP обычно имеют отрицательный температурный коэффициент для светового потока.
• Кривая спектрального распределения:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 611 нм и полуширину примерно 17 нм, что подтверждает желто-оранжевое излучение.

Эти кривые жизненно важны для разработчиков, чтобы понять нелинейное поведение светодиодов, спланировать тепловое управление и разработать соответствующие схемы ограничения тока.

5. Механическая и упаковочная информация

Устройство имеетвысоту цифры 0.56 дюйма (14.22 мм). Габаритные размеры корпуса приведены на чертеже (здесь не полностью детализированы), все размеры указаны в миллиметрах. Указаны ключевые допуски: общие размерные допуски составляют ±0.25 мм, если не указано иное, а допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм. Этот допуск смещения учитывает незначительное смещение выводов, выходящих из пластикового корпуса, что важно для проектирования посадочного места на печатной плате и оборудования для автоматической установки.

TheСхема подключения выводовчетко определена с 10 выводами в конфигурации корпуса DIP (Dual In-line Package). Распиновка следующая: 1(E), 2(D), 3(Общий катод), 4(C), 5(DP), 6(B), 7(A), 8(Общий катод), 9(F), 10(G). Наличие двух общих катодных выводов (3 и 8) помогает распределять ток и снижать плотность тока на одном выводе, что полезно для надежности. Анод десятичной точки (DP) находится на выводе 5. Внутренняя схема показывает каждый сегмент (A-G, DP) как отдельный светодиод, анод которого подключен к соответствующему выводу, а все катоды соединены вместе с общими катодными выводами.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Предельные эксплуатационные параметры определяют профиль пайки: температура корпуса компонента не должна превышать максимальный рейтинг во время сборки. В частности, указано, что температура пайки должна составлять 260°C в течение 3 секунд, измеренная на 1/16 дюйма (1.6 мм) ниже плоскости установки. Это стандартная ссылка для волновой пайки. Для конвекционной пайки подойдет стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой 260°C, при этом необходимо контролировать время выше температуры ликвидуса (TAL) и длительность пиковой температуры на выводах компонента, чтобы предотвратить тепловое повреждение пластикового корпуса или внутренних проводных соединений.

Условия хранениядолжны соответствовать указанному диапазону температур хранения от -35°C до +105°C. Рекомендуется хранить компоненты в сухой, антистатической среде, чтобы предотвратить поглощение влаги (что может вызвать \"эффект попкорна\" во время конвекционной пайки) и повреждение от электростатического разряда, хотя риск для светодиодов ниже, чем для некоторых ИС.

7. Упаковка и информация для заказа

Номер детали — LTS-5703AJF. Суффикс \"AJF\", вероятно, кодирует определенные атрибуты, такие как цвет (желто-оранжевый), тип корпуса и, возможно, бин яркости. Указана ревизия спецификации, и документ помечен как собственность производителя. Стандартная упаковка для таких компонентов со сквозными отверстиями обычно представляет собой антистатические трубки или ленты на катушках для автоматической установки. Точное количество в трубке/катушке и материал упаковки не указаны в этом отрывке, но будут доступны в отдельных спецификациях упаковки.

8. Рекомендации по применению

Типовые схемы применения:Как индикатор с общим катодом, он обычно управляется микроконтроллером или специализированной ИС драйвера дисплея (например, сдвиговым регистром 74HC595 с токоограничивающими резисторами или MAX7219). Каждый анод сегмента требует токоограничивающего резистора. Значение резистора можно рассчитать по формуле R = (Vcc - VF) / IF. Для питания 5 В (Vcc), VF=2.6 В и IF=20 мА, R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ом. Часто используется немного большее значение (например, 150-220 Ом), чтобы увеличить срок службы и снизить энергопотребление при сохранении хорошей яркости.

Соображения по проектированию:

• Управление током:Не превышайте абсолютный максимальный непрерывный ток 25 мА на сегмент. Используйте коэффициент снижения номинала для высокотемпературных сред.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов обычно используется мультиплексирование. Рейтинг пикового тока (60 мА при скважности 1/10) позволяет использовать более высокий мгновенный ток во время включенного состояния при мультиплексировании для достижения более высокой воспринимаемой яркости. Убедитесь, что средний ток с течением времени не превышает непрерывный рейтинг.
• Угол обзора:В спецификации упоминается широкий угол обзора, что характерно для светодиодных индикаторов с рассеивающей линзой. Учитывайте предполагаемое положение наблюдения при установке индикатора.
• Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемому посадочному месту из габаритного чертежа. Убедитесь, что отверстия имеют правильный размер для диаметра вывода и обеспечивают достаточный зазор.

9. Техническое сравнение и преимущества

По сравнению со старыми красными светодиодами GaAsP или стандартными желто-зелеными светодиодами GaP, технология AlInGaP в LTS-5703AJF предлагает значительные преимущества:

• Более высокая яркость и эффективность:AlInGaP обеспечивает превосходную световую отдачу, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе управления или аналогичной яркости при меньшей мощности.
• Лучшая насыщенность цвета:Спектральные характеристики обеспечивают более яркий и стабильный желто-оранжевый цвет.
• Надежность твердотельного устройства:Светодиоды не имеют нитей накала или стекла, которые могут разбиться, обладают высокой устойчивостью к ударам и вибрации и очень длительным сроком службы (обычно десятки тысяч часов).
• Низкое энергопотребление:Работает при низком напряжении и токе, что делает его подходящим для устройств с батарейным питанием.
• Бессвинцовый корпус:Соответствует директивам RoHS (Ограничение использования опасных веществ), что делает его пригодным для мировых рынков с экологическими нормами.

По сравнению с современными 7-сегментными индикаторами для поверхностного монтажа (SMD), эта версия со сквозными отверстиями проще для прототипирования, ручной сборки и применений, где может потребоваться замена дисплея.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Для чего нужны два общих катодных вывода (3 и 8)?

О1: Они соединены внутри. Наличие двух выводов помогает распределить общий катодный ток (который является суммой токов от всех светящихся сегментов) по двум физическим выводам, снижая плотность тока и термическую нагрузку на каждую паяльную точку и выводную рамку, тем самым повышая надежность.

В2: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 3.3 В?

О2: Возможно, но вы должны проверить прямое напряжение. Типичное VF составляет 2.6 В, поэтому при питании 3.3 В для токоограничивающего резистора остается только 0.7 В. Используя закон Ома, для желаемого тока 10 мА, R = (3.3 - 2.6) / 0.01 = 70 Ом. Это выполнимо, но яркость может быть немного ниже номинального значения при 20 мА. Убедитесь, что вывод микроконтроллера может выдавать требуемый ток.

В3: Что означает \"Коэффициент соответствия силы света 2:1\" для моего проекта?

О3: Это гарантирует, что в пределах одного устройства ни один сегмент не будет более чем в два раза ярче любого другого сегмента при одинаковом управлении. Это предотвращает неравномерный вид цифры (например, очень тусклый сегмент A и очень яркий сегмент G). Для многоразрядных конструкций указывайте устройства из одного бина по силе света, чтобы обеспечить единообразие между цифрами.

В4: Как рассчитать рассеиваемую мощность для всего индикатора?

О4: Для наихудшего сценария, когда все 8 сегментов (7 сегментов + DP) непрерывно горят при максимальном непрерывном токе 25 мА каждый, с типичным VF 2.6 В. Мощность на сегмент = VF * IF = 2.6 В * 0.025 А = 65 мВт. Общая мощность = 8 * 65 мВт = 520 мВт. Это мощность, рассеиваемая в виде тепла самим светодиодным корпусом, что необходимо учитывать для теплового управления в закрытых пространствах.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Отсчет цифрового вольтметра.В простом прототипе настольного цифрового мультиметра LTS-5703AJF может использоваться для отображения показаний напряжения. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микроконтроллера считывает напряжение, обрабатывает его и управляет индикатором через сдвиговый регистр, такой как 74HC595. Токоограничивающие резисторы включены последовательно с каждым анодом сегмента. Общие катоды переключаются транзистором, управляемым микроконтроллером, для мультиплексирования, если используется несколько разрядов. Высокая контрастность и яркость обеспечивают читаемость в хорошо освещенных лабораторных условиях.

Пример 2: Индикатор промышленного счетчика.Для счетчика деталей на производственной линии индикатор должен быть надежным и видимым на расстоянии. LTS-5703AJF с высотой цифры 0.56 дюйма подходит для этого. Им можно управлять с помощью выходного модуля программируемого логического контроллера (ПЛК), предназначенного для светодиодных индикаторов, или через простую счетную ИС. Широкий диапазон рабочих температур (-35°C до +105°C) делает его устойчивым к условиям цеха, где температура может колебаться.

12. Введение в принцип технологии

LTS-5703AJF основан нагетероструктуре из фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), выращенной эпитаксиально наподложке из арсенида галлия (GaAs). Излучение света достигается за счет электролюминесценции. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение запрещенной зоны диода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область (квантовую яму). Там они рекомбинируют с излучением, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света. Для желто-оранжевого света энергия запрещенной зоны составляет примерно 2.0-2.1 электрон-вольт (эВ). Подложка GaAs непрозрачна для излучаемого света, поэтому кристалл спроектирован так, чтобы излучать свет с верхней поверхности. Пластиковый корпус включает в себя формованную линзу, которая формирует световой поток, обеспечивает защиту от окружающей среды и создает характерную форму сегмента.

13. Тенденции развития технологий

Хотя это зрелый компонент со сквозными отверстиями, тенденции в технологии дисплеев влияют на его контекст. Более широкая светодиодная отрасль продолжает фокусироваться на:

• Повышении эффективности (лм/Вт):Текущие исследования в области материаловедения направлены на снижение безызлучательной рекомбинации и улучшение вывода света из полупроводникового кристалла, что приводит к более ярким дисплеям при меньшей мощности.
• Миниатюризации и доминировании SMD:Рынок в значительной степени перешел на корпуса для поверхностного монтажа (SMD) для автоматической сборки, уменьшения занимаемой площади на плате и снижения высоты. Индикаторы со сквозными отверстиями, подобные этому, остаются актуальными для определенных ниш, требующих надежности, простоты ручной пайки или замены.
• Интегрированных решениях:Наблюдается тенденция к дисплеям со встроенными драйверными ИС (\"интеллектуальные дисплеи\"), которые упрощают интерфейс с основным микроконтроллером, обрабатывая мультиплексирование, декодирование и управление током внутри.
• Расширенном цветовом охвате и RGB:Для дисплеев с возможностью полноцветного отображения разработка эффективных красных, зеленых и синих светодиодов, включая микро-светодиоды, является основной тенденцией. Хотя это монохромное устройство, базовые улучшения материалов приносят пользу всем цветам светодиодов.
• Гибких и прозрачных подложках:Активно ведутся исследования дисплеев на гибких или прозрачных подложках, хотя это более актуально для продвинутых панельных дисплеев, чем для традиционных сегментных числовых блоков.

LTS-5703AJF представляет собой надежное, экономически эффективное решение в рамках этих продолжающихся технологических достижений.