Техническая спецификация светодиодного индикатора LTC-2623JF - Высота цифры 0.28 дюйма - AlInGaP желто-оранжевый - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTC-2623JF — это высокопроизводительный четырехразрядный семисегментный дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого числового отображения. Его основная функция — обеспечение визуального числового вывода в электронных устройствах. Основой технологии данного дисплея является использование полупроводникового материала арсенида галлия-индия-алюминия (AlInGaP) для светодиодных чипов, которые смонтированы на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Этот конкретный выбор материала критически важен для достижения характерного желто-оранжевого цвета свечения устройства с высокой эффективностью и яркостью. Дисплей имеет серый лицевой экран и белые сегменты — комбинация, разработанная для максимальной контрастности и читаемости при различном освещении. Устройство классифицируется по световой интенсивности, что обеспечивает согласованность выбора в производственных партиях.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Устройство предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для ряда профессиональных и промышленных применений. Его низкое энергопотребление является значительным преимуществом для устройств с батарейным питанием или с учетом энергоэффективности. Отличный внешний вид символов, высокая яркость и контрастность обеспечивают легкую читаемость отображаемых цифр на расстоянии и при окружающем освещении. Широкий угол обзора расширяет возможности использования устройства, позволяя считывать информацию с различных позиций без значительной потери четкости. Надежность, присущая светодиодной технологии, обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрации по сравнению с механическими или другими типами дисплеев. Основными целевыми рынками для данного дисплея являются приборные панели, контрольно-измерительное оборудование, промышленные системы управления, медицинские устройства и потребительская электроника, где требуется надежное, четкое и эффективное числовое отображение.

2. Глубокое объективное толкование технических параметров

В спецификации представлен комплексный набор электрических и оптических параметров, определяющих рабочие границы и производительность дисплея LTC-2623JF. Понимание этих параметров необходимо для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Эти характеристики определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальное количество мощности, которое может безопасно рассеиваться в виде тепла отдельным светодиодным сегментом при непрерывной работе на постоянном токе. Превышение этого предела грозит тепловым повреждением полупроводникового перехода.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА. Данная характеристика применима в импульсном режиме с коэффициентом заполнения 1/10 и длительностью импульса 0.1 мс. Она позволяет кратковременно использовать более высокий ток для достижения мгновенных пиков яркости, что полезно для схем мультиплексирования.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Это максимальный рекомендуемый ток для непрерывной работы при комнатной температуре. В спецификации указан коэффициент снижения номинала 0.33 мА/°C выше 25°C, что означает, что максимально допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен с ростом температуры окружающей среды для предотвращения перегрева.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Приложение обратного смещающего напряжения больше этого значения может вызвать пробой и повредить светодиод.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу и хранение в этом температурном диапазоне.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это критический параметр для процесса пайки оплавлением при сборке печатной платы.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C, описывающие ожидаемое поведение в нормальных рабочих условиях.

• Средняя сила света (I_V):от 320 до 800 мккд при I_F=1мА. Этот параметр измеряет световой поток. Широкий диапазон указывает на процесс сортировки; устройства классифицируются на основе их фактической измеренной интенсивности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):611 нм (типичное значение) при I_F=20мА. Это длина волны, на которой оптическая выходная мощность наибольшая. Для этого устройства на основе AlInGaP она попадает в желто-оранжевую область видимого спектра.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (типичное значение). Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Меньшее значение означает более монохроматический (чистый цвет) выход.
• Доминирующая длина волны (λ_d):605 нм (типичное значение). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая лучше всего соответствует цвету источника света, тесно связанная с пиковой длиной волны.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):от 2.05В до 2.6В при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде во время работы. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Диапазон учитывает нормальные производственные вариации.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда светодиод находится под обратным смещением в пределах своего максимального номинала.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (макс.). Это определяет максимально допустимое соотношение между самыми яркими и самыми тусклыми сегментами или цифрами в одном устройстве, обеспечивая равномерный внешний вид.

3. Механическая информация и информация об упаковке

Физическая конструкция и размеры дисплея критически важны для механической интеграции в конечный продукт.

3.1 Габаритные размеры корпуса

LTC-2623JF имеет стандартный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP), подходящий для монтажа в отверстия печатной платы. Ключевой размерной особенностью является высота цифры 0.28 дюйма (7.0 мм). Все размеры на предоставленном чертеже указаны в миллиметрах со стандартными допусками ±0.25 мм, если не указано иное. Конструкторы должны обращаться к точному размерному чертежу для правильного размещения монтажных отверстий и обеспечения зазора для корпуса дисплея.

3.2 Распиновка и идентификация полярности

Устройство имеет 16-выводную конфигурацию. Оно использует мультиплексированную архитектуру с общим анодом. Это означает, что аноды светодиодов для каждой цифры соединены вместе внутри (например, вывод 1 — общий анод для цифры 1, вывод 14 — для цифры 2 и т.д.), в то время как катоды для каждого сегмента (A-G, DP и сегменты двоеточия L1-L3) являются общими для всех цифр. Такая конструкция значительно сокращает количество необходимых выводов драйвера с 32 (4 цифры * 8 сегментов) до 16, обеспечивая эффективное мультиплексирование. Таблица распиновки четко определяет функцию каждого вывода, включая несколькоНе подключен(NC) выводов и одну позицию (вывод 10) без физического вывода. Правильная идентификация выводов общего анода и катодов сегментов необходима для правильного проектирования схемы и программного управления.

3.3 Внутренняя принципиальная схема

Внутренняя принципиальная схема наглядно представляет мультиплексированную архитектуру с общим анодом. На ней показаны четыре узла общего анода (по одному на цифру) и то, как каждый из катодов сегментов и двоеточия подключается к соответствующим светодиодам на всех четырех цифрах. Эта схема неоценима для понимания электрической топологии, необходимой для правильного управления дисплеем, подтверждая, что для зажигания конкретного сегмента на конкретной цифре соответствующий вывод общего анода должен быть переведен в высокий уровень (или подключен к Vcc через источник тока), в то время как желаемый вывод катода сегмента должен быть переведен в низкий уровень (подключен к земле).

4. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение во время сборки имеет решающее значение для надежности.

4.1 Параметры пайки оплавлением

В спецификации явно указан максимально допустимый тепловой профиль для пайки: пиковая температура 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки (обычно на поверхности печатной платы). Этому параметру необходимо строго следовать при настройке профиля печи оплавления. Превышение этих пределов может повредить внутренние проводные соединения, ухудшить эпоксидную линзу светодиода или вызвать расслоение корпуса.

4.2 Меры предосторожности и условия хранения

• Электростатический разряд (ESD):Хотя это явно не указано, светодиоды являются полупроводниковыми приборами и могут быть чувствительны к ESD. Рекомендуются стандартные процедуры обращения с ESD (использование заземленных браслетов, антистатических ковриков и проводящей упаковки).
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте методы и растворители, совместимые с пластиковым корпусом и эпоксидной линзой. Избегайте ультразвуковой очистки, которая может вызвать микротрещины.
• Хранение:Устройство должно храниться в указанном температурном диапазоне от -35°C до +85°C, предпочтительно в условиях низкой влажности и антистатической среде для предотвращения поглощения влаги и окисления выводов.

5. Рекомендации по применению

5.1 Типичные сценарии применения

LTC-2623JF идеально подходит для любого применения, требующего яркого, надежного, многозначного числового дисплея. Типичные области применения включают: цифровые мультиметры и токоизмерительные клещи, частотомеры, таймеры и счетчики процессов, контроллеры температуры, весы, медицинское мониторинговое оборудование (например, тонометры), автомобильные диагностические инструменты и считывающие устройства промышленных панелей управления.

5.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Светодиоды — это приборы с токовым управлением. Ограничительный резистор (или схема драйвера постоянного тока) должен использоваться последовательно с каждым путем общего анода или катода сегмента (в зависимости от выбранной топологии управления) для установки рабочего тока. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз спецификации (2.6В) для консервативного проектирования.
• Схема управления с мультиплексированием:Для управления 4 цифрами с помощью всего 16 выводов используется техника мультиплексирования. Микроконтроллер последовательно активирует общий анод одной цифры за раз, одновременно выводя шаблон сегментов для этой цифры. Это происходит на высокой частоте (обычно >100 Гц), чтобы создать иллюзию одновременного свечения всех цифр. Драйвер должен быть способен обеспечивать пиковый ток для всех сегментов одной цифры.
• Угол обзора и монтаж:Учитывайте предполагаемое положение пользователя для просмотра. Широкий угол обзора полезен, но дисплей должен быть установлен перпендикулярно направлению взгляда для оптимальной яркости.
• Управление теплом:Хотя рассеиваемая мощность мала, в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе на более высоких токах обеспечьте достаточную вентиляцию вокруг дисплея, чтобы оставаться в пределах сниженных пределов тока.

6. Техническое сравнение и дифференциация

LTC-2623JF отличается в первую очередь использованием технологии AlInGaP и конкретными характеристиками производительности.

• По сравнению со стандартными светодиодами GaAsP или GaP:Технология AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к большей яркости при том же токе управления. Она также обеспечивает лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы.
• По сравнению с дисплеями с большими или меньшими цифрами:Высота цифры 0.28 дюйма предлагает баланс между читаемостью и компактностью, занимая промежуточное положение между меньшими 0.2-дюймовыми дисплеями для портативных устройств и более крупными 0.5-дюймовыми или 1-дюймовыми дисплеями для монтажа на панели.
• По сравнению с одноцветными и многоцветными дисплеями:Это монохромный желто-оранжевый дисплей. Для применений, требующих индикации состояния (например, красный для тревоги, зеленый для нормального режима), более подходящим будет многоцветный или двухцветный дисплей.
• По сравнению с конфигурацией с общим катодом:Выбор общего анода часто определяется схемой управления. Микроконтроллеры с возможностями открытого стока/поглощения тока более распространены, что делает дисплеи с общим анодом частым выбором, поскольку они позволяют МК напрямую поглощать ток сегментов.

7. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Почему существует диапазон для силы света (320-800 мккд)?

О: Это указывает на то, что устройство продается в группах (бинах) по силе света. Производители тестируют и сортируют светодиоды на основе их фактического выхода. Вы можете указать более узкий бин для более однородных дисплеев в производственной партии.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем от источника питания 5В?

О: Да, но вы должны использовать ограничительный резистор. Например, чтобы управлять сегментом при I_F=20мА с V_F=2.4В от источника 5В: R = (5В - 2.4В) / 0.02А = 130 Ом. Подошел бы стандартный резистор на 120 или 150 Ом.

В: Что означает \"Мультиплексированный общий анод\" для моего программного обеспечения?

О: Ваше программное обеспечение должно реализовать процедуру обновления дисплея. В цикле оно будет: 1) Выключить все анодные драйверы цифр. 2) Вывести шаблон сегментов (данные катодов) для Цифры 1. 3) Включить анодный драйвер для Цифры 1. 4) Подождать короткое время (например, 2-5 мс). 5) Повторить шаги 1-4 для Цифры 2, затем Цифры 3, затем Цифры 4, а затем вернуться к Цифре 1.

В: Пиковый прямой ток составляет 60 мА, но непрерывный — только 25 мА. Могу ли я использовать 60 мА непрерывно?

О: Нет. Номинал 60 мА предназначен для очень коротких импульсов (длительность 0.1 мс) с низким коэффициентом заполнения (10%). Использование 60 мА непрерывно значительно превысит номинальную рассеиваемую мощность 70 мВт и быстро разрушит светодиодный сегмент.

8. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование индикации 4-разрядного цифрового вольтметра

Конструктор создает настольный источник питания и нуждается в четком отображении напряжения. Он выбирает LTC-2623JF из-за его яркости и читаемости. У микроконтроллера есть 16 доступных линий ввода-вывода, что идеально соответствует количеству выводов дисплея. Конструктор использует 8 линий, настроенных как выходы, для поглощения тока сегментов (A, B, C, D, E, F, G, DP). Четыре другие линии настроены как выходы с открытым стоком для подачи тока на четыре общих анода (каждый через небольшой транзистор для обработки суммарного тока сегментов). Оставшиеся 4 вывода — это неиспользуемые выводы NC. Написано программное обеспечение для мультиплексирования дисплея, считывания значения с АЦП и преобразования его в шаблоны для 7-сегментного индикатора. Ограничительные резисторы размещены на линиях общего анода (или линиях сегментов, в зависимости от выбранной топологии). Дизайн с серым экраном и белыми сегментами обеспечивает отличный контраст на металлической панели источника питания.

9. Введение в принцип работы

Принцип работы LTC-2623JF основан на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода (примерно 2.0-2.6В для этого материала AlInGaP), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области полупроводника, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP имеет запрещенную зону, соответствующую свету в спектре от красного до желто-зеленого; точный состав в этом устройстве настроен на желто-оранжевое излучение (605-611 нм). Семисегментный формат создается путем расположения нескольких отдельных светодиодных чипов (или секций чипа) в классическом узоре \"8\", причем каждый сегмент электрически изолирован, чтобы им можно было управлять независимо или через схему мультиплексирования.

10. Тенденции развития

Эволюция дисплеев, подобных LTC-2623JF, следует общим тенденциям в оптоэлектронике. Существует постоянное стремление кповышению эффективности, производству большего количества света (люменов) на ватт электрической мощности, что критически важно для времени работы от батареи и экономии энергии.Улучшение цветопередачи и насыщенноститакже являются областями развития, хотя менее критичными для монохромных числовых дисплеев. Для буквенно-цифровых или многоцветных применений тенденция направлена наувеличение плотности пикселей(больше сегментов или точечно-матричных элементов на той же площади) и интеграциюнескольких цветов или полноценной RGB-возможностив один корпус. Другая значительная тенденция — переход от корпусов для монтажа в отверстия (как этот DIP) ккорпусам для поверхностного монтажа (SMD), которые позволяют осуществлять более компактную, легкую и автоматизированную сборку. Кроме того, наблюдается растущая интеграцияэлектроники управления(такой как драйверы постоянного тока, мультиплексоры и даже простые контроллеры) непосредственно с дисплейным модулем, упрощая задачу проектирования для конечного инженера и сокращая количество компонентов на основной печатной плате.