Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-3361JF - Высота цифры 0.3 дюйма (7.62 мм) - Жёлто-оранжевый цвет - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70 мВт

1. Обзор продукта

LTS-3361JF представляет собой одноразрядный 7-сегментный светодиодный индикатор с десятичной точкой. Его основная функция — обеспечение чёткого, яркого числового и ограниченного буквенно-цифрового отображения в электронных устройствах. Основная технология основана на полупроводниковом материале фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP), специально разработанном для излучения света в жёлто-оранжевом спектре. Эта материаловая система известна своей высокой эффективностью и хорошей видимостью. Индикатор имеет серую лицевую панель с белыми метками сегментов, обеспечивающую высококонтрастный вид при их подсветке. Он классифицируется по световой силе, что позволяет осуществлять выбор в соответствии с требованиями к яркости.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Устройство предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для различных применений. Оно имеет высоту цифры 0.3 дюйма (7.62 мм), что обеспечивает хороший баланс между читаемостью и компактными размерами. Сегменты спроектированы непрерывными и однородными, обеспечивая последовательный и профессиональный визуальный вид. Оно работает с низкими требованиями к мощности, способствуя энергоэффективности конечного продукта. Индикатор обеспечивает высокую яркость и высокую контрастность в сочетании с широким углом обзора, что делает его легко читаемым с разных ракурсов. Его твердотельная конструкция гарантирует высокую надёжность и длительный срок службы. Эти характеристики делают LTS-3361JF идеальным для бытовой электроники, промышленных приборов, контрольно-измерительного оборудования, автомобильных приборных панелей (вторичные дисплеи) и любых применений, требующих надёжного, яркого числового индикатора.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен подробный, объективный анализ электрических и оптических параметров, указанных в технической документации.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Основные оптические параметры определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.Средняя сила света (Iv)указана с минимальным значением 200 мккд, типичным значением и максимальным значением 600 мккд при прямом токе (IF) 1 мА. Этот параметр, измеренный с использованием фильтра, аппроксимирующего кривую спектральной чувствительности глаза CIE, указывает на воспринимаемую яркость.Пиковая длина волны излучения (λp)составляет 611 нм, в то время какДоминирующая длина волны (λd)составляет 605 нм при IF=20мА. Небольшая разница между пиковой и доминирующей длиной волны является типичной и связана с формой спектра излучения.Полуширина спектральной линии (Δλ)составляет 17 нм, что указывает на чистоту цвета; более узкая ширина указывала бы на более монохроматический свет.Коэффициент соответствия силы светауказан как максимум 2:1, что означает, что разница в яркости между самым тусклым и самым ярким сегментом в устройстве не должна превышать это соотношение, обеспечивая однородность.

2.2 Электрические параметры

Ключевым электрическим параметром являетсяПрямое напряжение на сегмент (VF), которое имеет типичное значение 2.6В при IF=20мА, с минимальным значением 2.05В. Это значение имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.Обратный ток на сегмент (IR)составляет максимум 100 мкА при обратном напряжении (VR) 5В, что указывает на ток утечки в выключенном состоянии.Непрерывный прямой ток на сегментрассчитан на 25 мА при 25°C, с коэффициентом снижения номинала 0.33 мА/°C. Это означает, что максимально допустимый непрерывный ток уменьшается при повышении температуры окружающей среды выше 25°C для предотвращения перегрева.Пиковый прямой токв 90 мА допускается в импульсных условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0.1мс), что может использоваться для мультиплексирования или достижения более высокой мгновенной яркости.

2.3 Предельные эксплуатационные параметры и тепловые соображения

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение.Рассеиваемая мощность на сегментсоставляет 70 мВт. Превышение этого значения, особенно в сочетании с высокой температурой окружающей среды, может привести к ускоренной деградации или отказу.Диапазон рабочих и температур хранениясоставляет от -35°C до +85°C, определяя условия окружающей среды для надёжной работы и нерабочего хранения.Температура пайкиспецификация критична для сборки: устройство может выдерживать максимум 260°C до 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Это определяет настройки профиля пайки оплавлением.

3. Объяснение системы сортировки

В технической документации явно указано, что устройствоклассифицируется по световой силе. Это относится к процессу сортировки после производства. Из-за присущих вариаций в эпитаксиальном росте полупроводника и обработке кристалла светодиоды из одной производственной партии могут иметь слегка различающуюся яркость. Производители измеряют световую силу каждой единицы и сортируют их в различные "бинны" или категории на основе предопределённых диапазонов интенсивности (например, 200-300 мккд, 300-400 мккд и т.д.). Это позволяет клиентам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к однородности яркости для их приложения, обеспечивая одинаковый внешний вид нескольких индикаторов в продукте. В документации указан общий диапазон мин./тип./макс. (200-600 мккд), но заказанные компоненты обычно попадают в более узкий поддиапазон.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные кривые не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого устройства включали бы:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта нелинейная кривая показывает взаимосвязь между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нём. "Колено" этой кривой находится около типичного прямого напряжения (2.6В). Конструкторы используют это для определения необходимого напряжения питания и значения последовательного резистора для правильного регулирования тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока (Кривая I-L):Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с током. Обычно она линейна в определённом диапазоне, но насыщается при очень высоких токах из-за теплового спада и снижения эффективности.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует эффект теплового тушения. По мере увеличения температуры перехода светодиода его световой выход обычно уменьшается. Коэффициент снижения номинала для непрерывного тока (0.33 мА/°C) напрямую связан с управлением этим эффектом.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность излучаемого света на разных длинах волн, с центром около 611 нм (пик) и полушириной 17 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство поставляется в стандартном корпусе светодиодного индикатора.Высота цифрысоставляет 0.3 дюйма (7.62 мм). Корпус включаетсерую лицевую панельибелые сегментыдля оптимального контраста в выключенном и включённом состоянии. Подробный чертёж с размерами приведён в технической документации (СТРАНИЦА 2 из 5), все размеры указаны в миллиметрах со стандартными допусками ±0.25 мм, если не указано иное. Этот чертёж необходим для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильной установки в корпус продукта.

5.1 Распиновка и идентификация полярности

LTS-3361JF является устройством собщим катодом. Это означает, что все катоды (отрицательные выводы) отдельных светодиодных сегментов соединены вместе внутри. Таблица соединения выводов следующая: Выводы 1 и 6 являются общими катодными соединениями. Аноды (положительные выводы) для сегментов A, B, C, D, E, F, G и десятичной точки (DP) подключены к выводам 10, 9, 8, 5, 4, 2, 3 и 7 соответственно. Использование конфигурации с общим катодом упрощает мультиплексирование при управлении несколькими разрядами, так как катоды можно последовательно подключать к земле.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевая рекомендация касается температуры пайки: корпус компонента не должен подвергаться воздействию температур, превышающих260°C более 3 секундво время процесса оплавления, измеренной в точке на 1.6мм ниже плоскости установки корпуса. Это стандартный рейтинг для процессов бессвинцовой пайки. Конструкторы должны убедиться, что профиль их печи оплавления соответствует этому ограничению, чтобы предотвратить повреждение внутренних проводных соединений или эпоксидного корпуса. Во время обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD). Для хранения указан диапазон от -35°C до +85°C в сухой среде.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространённый метод управления — использованиепоследовательного токоограничивающего резисторадля каждого анода сегмента. Значение резистора (R) рассчитывается по формуле: R = (Vcc - Vf) / If, где Vcc — напряжение питания, Vf — прямое напряжение светодиодного сегмента (используйте типичное 2.6В), а If — желаемый прямой ток (например, 10-20 мА для хорошей яркости). Например, при питании 5В и целевом токе 15 мА: R = (5 - 2.6) / 0.015 = 160 Ом. Подойдёт резистор на 150 или 180 Ом. Для многоразрядных применений используетсятехника мультиплексирования. Микроконтроллер последовательно активирует общий катод каждого разряда, одновременно выводя шаблон сегментов для этого разряда на общие анодные линии. Это значительно сокращает количество требуемых линий ввода-вывода.

7.2 Соображения при проектировании

• Управление током:Не превышайте абсолютный максимальный непрерывный ток (25 мА при 25°C). Используйте коэффициент снижения номинала в условиях высокой температуры окружающей среды. Для мультиплексированных конструкций убедитесь, что пиковый импульсный ток (макс. 90 мА) не превышается при расчёте мгновенного тока во время короткого времени включения.
• Теплоотвод:Хотя рассеиваемая мощность на сегмент мала, в мультиплексированной конструкции с одновременным включением нескольких сегментов или при высокой температуре окружающей среды учитывайте общую мощность и обеспечьте адекватную вентиляцию.
• Угол обзора:Широкий угол обзора полезен, но для оптимальной читаемости индикатор должен быть ориентирован перпендикулярно основной линии взгляда пользователя.
• Однородность яркости:Если критически важна равномерная яркость нескольких устройств, указывайте компоненты из одного бина световой силы у производителя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличием LTS-3361JF является использованиетехнологии AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия)для жёлто-оранжевого излучения. По сравнению со старыми технологиями, такими как GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходу при том же токе или той же яркости при меньшей мощности. Он также обычно обеспечивает лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы. По сравнению с индикаторами, использующими люминофоры для преобразования длины волны (как некоторые белые светодиоды), AlInGaP обеспечивает более чистый, более насыщенный цвет непосредственно из полупроводникового перехода. Конфигурация с общим катодом является стандартной, но предлагает преимущество в простоте для мультиплексирования на основе микроконтроллера по сравнению с общим анодом в некоторых архитектурах систем.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель наличия двух общих катодных выводов (Вывод 1 и Вывод 6)?

О: Это в основном для механической симметрии и симметрии компоновки на печатной плате. Электрически они соединены внутри. Использование обоих выводов помогает распределению тока, если одновременно горит много сегментов, и обеспечивает лучшую механическую стабильность при пайке.

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

О: Возможно, но с ограничениями. Типичное Vf составляет 2.6В, оставляя только 0.7В для токоограничивающего резистора при 3.3В. Это требует очень маленького значения резистора (например, ~47 Ом для 15мА), что может потреблять больше тока, чем вывод МК может отдать (часто максимум 20-25мА на вывод). Безопаснее использовать транзистор или драйверную микросхему.

В: Что означает "Коэффициент соответствия силы света 2:1" на практике?

О: Это означает, что в пределах одного индикаторного блока самый тусклый сегмент будет не менее чем в два раза ярче самого яркого сегмента. Это обеспечивает визуальную однородность при включении всех сегментов.

В: Как интерпретировать рейтинг пикового прямого тока для мультиплексирования?

О: Если вы мультиплексируете 4 разряда со скважностью 1/4, вы можете управлять каждым разрядом с током в 4 раза больше желаемого среднего тока в течение 1/4 времени. Если вы хотите средней яркости, соответствующей 10мА, вы можете подавать импульсы 40мА. Это находится в пределах пикового рейтинга 90мА, но вы должны убедиться, что длительность импульса (время включения за цикл) составляет 0.1мс или менее, как указано в условиях рейтинга, или рассчитать результирующую температуру перехода.

10. Пример проекта и использования

Случай: Проектирование простого 4-разрядного индикатора вольтметра.

Конструктор создаёт настольный блок питания, требующий 4-разрядного отображения напряжения (0.000 до 19.99В). Он выбирает четыре индикатора LTS-3361JF. Чтобы минимизировать количество линий ввода-вывода микроконтроллера, он использует схему мультиплексирования. Четыре общих катодных вывода (два на разряд) подключены к четырём NPN-транзисторам, управляемым четырьмя выводами МК. Восемь линий анодов сегментов (A-G, DP) подключены к восьми выводам МК через токоограничивающие резисторы 180 Ом (для системы 5В). МК запускает прерывание по таймеру каждые 5мс. В каждом прерывании он выключает транзистор предыдущего разряда, вычисляет шаблон сегментов для следующего разряда на основе измеренного напряжения, выводит этот шаблон на анодные выводы, а затем включает транзистор для этого разряда. Этот цикл повторяется непрерывно, создавая стабильное, без мерцания отображение. Жёлто-оранжевый цвет выбран для хорошей видимости при различных условиях освещения. Конструктор обеспечивает, чтобы общее время включения на разряд и мгновенный ток на сегмент оставались в пределах абсолютных максимальных параметров.

11. Введение в принцип работы технологии

LTS-3361JF основан на технологииСветоизлучающего диода (СИД). СИД — это полупроводниковый p-n переходный диод. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию. В стандартном кремниевом диоде эта энергия высвобождается в основном в виде тепла. В полупроводнике с прямой запрещённой зоной, таком как AlInGaP, значительная часть этой энергии высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется энергией запрещённой зоны полупроводникового материала. Сплавы AlInGaP позволяют инженерам "настраивать" запрещённую зону для получения света в красной, оранжевой, янтарной и жёлто-зелёной частях спектра. Устройство использует непрозрачную подложку GaAs, которая поглощает часть излучаемого света, но конструкция и эффективность материала всё равно обеспечивают высокую яркость. Каждый сегмент индикатора представляет собой отдельный светодиодный кристалл или набор кристаллов, соединённых внутри с соответствующими выводами.

12. Тенденции в технологии

Хотя AlInGaP остаётся высокопроизводительной технологией для цветов от красного до жёлтого, более широкий рынок светодиодных индикаторов показывает несколько тенденций. Существует постоянное стремление кповышению эффективности(больше люмен на ватт), снижая энергопотребление в устройствах с батарейным питанием.Миниатюризация— ещё одна тенденция, с доступностью меньшей высоты цифр и шага пикселей для более плотного отображения информации. Развитиемикросветодиодов прямого обзораобещает ещё более высокую яркость, контрастность и надёжность для будущих дисплеев сверхвысокого разрешения, хотя эта технология в настоящее время сосредоточена на пикселях меньшего размера, чем 7-сегментные цифры. Для буквенно-цифровых индикаторов также наблюдается тенденция к интеграции, когда драйверные микросхемы, микроконтроллеры, а иногда даже датчики объединяются с индикаторным модулем в один интеллектуальный компонент для упрощения проектирования конечного продукта. Однако для стандартных, экономичных одноразрядных числовых индикаторов, таких как LTS-3361JF, устоявшаяся технология AlInGaP предлагает отличный баланс производительности, надёжности и стоимости.