Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-3861JS - Высота цифры 0.3 дюйма - Желтый AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 40мВт

1. Обзор продукта

LTS-3861JS представляет собой одноразрядный семисегментный алфавитно-цифровой индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого, хорошо различимого числового или ограниченного алфавитно-цифрового отображения. Его основная функция — преобразование электрических сигналов в видимый сегментный световой рисунок, представляющий цифры и некоторые буквы. Основная технология основана на полупроводниковом материале алюминий-индий-галлий-фосфид (AlInGaP), который специально разработан для излучения света в желтой области спектра. Эта материаловая система известна своей высокой эффективностью и отличной яркостью по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный фосфид галлия (GaP). Устройство имеет серую лицевую панель и белые метки сегментов, которые в сочетании с желтым излучением создают высококонтрастный, легко читаемый символ, особенно при различных условиях окружающего освещения.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Дисплей предлагает несколько ключевых преимуществ, которые делают его подходящим для ряда промышленных и потребительских применений. Его высокая яркость и отличный коэффициент контрастности обеспечивают читаемость даже в условиях яркого освещения. Широкий угол обзора позволяет четко видеть дисплей с различных позиций, что крайне важно для панельных измерительных приборов и оборудования. Надежность твердотельной технологии светодиодов означает длительный срок службы, устойчивость к ударам и вибрации, а также быстрое время отклика. Низкое энергопотребление делает его совместимым с устройствами на батарейках или низковольтными цифровыми логическими схемами. Типичные целевые рынки и области применения включают контрольно-измерительное оборудование (мультиметры, осциллографы), промышленные панели управления, индикаторы автомобильных приборных панелей, бытовую технику и любые электронные устройства, где требуется компактный, надежный цифровой дисплей.

2. Технические параметры и объективная интерпретация

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Фотометрические характеристики являются центральными для функциональности дисплея. Средняя сила света (Iv) указана в диапазоне от 200 до 600 микрокандел (мккд) при прямом токе (If) 1 мА. Этот диапазон указывает на процесс категоризации или сортировки по яркости. Типичное значение, вероятно, находится в середине этого диапазона. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет 588 нм, а доминирующая длина волны (λd) — 587 нм, оба значения измерены при If=20мА. Эти значения уверенно помещают выходной сигнал в чистую желтую область видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) 15 нм указывает на относительно узкую спектральную полосу пропускания, что приводит к насыщенному, чистому желтому цвету без значительного распространения в соседние зеленые или оранжевые длины волн. Максимальное соотношение соответствия силы света 2:1 определяет допустимое изменение яркости между различными сегментами одной цифры, обеспечивая равномерный внешний вид.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют интерфейс между дисплеем и схемой управления. Прямое напряжение на сегмент (Vf) имеет типичное значение 2.6В и максимальное 2.6В при If=20мА. Это критический параметр для проектирования токоограничивающих резисторов или схем драйверов с постоянным током. Низкое прямое напряжение полезно для проектирования низковольтных систем. Обратный ток на сегмент (Ir) составляет максимум 100 мкА при обратном напряжении (Vr) 5В, что указывает на ток утечки при обратном смещении светодиода, что важно для схем мультиплексирования. Абсолютные максимальные рейтинги устанавливают жесткие пределы: непрерывный прямой ток на сегмент 25 мА (с понижением выше 25°C), пиковый прямой ток 60 мА в импульсных условиях и максимальная рассеиваемая мощность на сегмент 40 мВт. Превышение этих рейтингов может вызвать немедленную или постепенную деградацию светодиодного кристалла.

2.3 Тепловые и экологические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур от -35°C до +85°C. Этот широкий диапазон делает его пригодным для использования в суровых условиях, как в помещении, так и на открытом воздухе. Диапазон температур хранения идентичен. Рейтинг температуры пайки критически важен для сборки: устройство может выдерживать максимальную температуру 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренную в точке на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Это определяет профиль оплавления припоя, который должен использоваться во время сборки печатной платы, чтобы предотвратить тепловое повреждение внутреннего кристалла, проводных соединений или пластикового корпуса.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации явно указано, что устройство \"категоризировано по силе света\". Это относится к процессу сортировки или классификации, выполняемому во время производства. Из-за присущих вариаций в процессах эпитаксиального роста полупроводников и изготовления кристаллов светодиоды из одной производственной партии могут иметь слегка различающиеся оптические характеристики. Чтобы обеспечить согласованность для конечного пользователя, произведенные единицы тестируются и сортируются в различные \"корзины\" на основе измеренной силы света при стандартном испытательном токе (вероятно, 1мА или 20мА). Указанный диапазон от 200 до 600 мккд представляет собой разброс по корзинам, предлагаемым для этого продукта. Конструкторы должны знать, что фактическая яркость конкретного экземпляра будет находиться в этом предопределенном диапазоне. Жесткие спектральные характеристики (длина волны) предполагают, что сортировка по цвету также строго контролируется, обеспечивая постоянный желтый оттенок для всех экземпляров.

4. Анализ кривых производительности

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для такого устройства были бы необходимы для углубленного проектирования. Обычно они включают:Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая): Эта нелинейная кривая показывает взаимосвязь между напряжением, приложенным к светодиоду, и результирующим током. Это крайне важно для определения соответствующего значения последовательного резистора для достижения желаемого рабочего тока.Сила света в зависимости от прямого тока (L-I кривая): Этот график показывает, как световой выход увеличивается с увеличением тока управления. Обычно он линеен в определенном диапазоне, но насыщается при высоких токах.Сила света в зависимости от температуры окружающей среды: Эта кривая показывает, как световой выход уменьшается с увеличением температуры перехода светодиода. Понимание этого снижения номинальных характеристик жизненно важно для применений, работающих при высоких температурах окружающей среды.Кривая спектрального распределения: График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, визуально подтверждающий узкую полуширину 15 нм и пик на 588 нм.

5. Механическая и упаковочная информация

Устройство использует стандартный одноразрядный 10-контактный корпус DIP (Dual In-line Package) с боковым обзором. Габаритные размеры корпуса указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм. Высота цифры 0.3 дюйма (7.62мм) относится к физическому размеру подсвечиваемого символа. Серый корпус и белые сегменты являются частью пластикового литья. Схема подключения выводов критически важна: она показывает конфигурацию с общим анодом с двумя общими анодными выводами (1 и 6) для резервирования или снижения плотности тока на вывод. Другие выводы (2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10) являются катодами для сегментов F, G, E, D, десятичной точки, C, B и A соответственно. Внутренняя схема подтверждает, что все светодиодные сегменты цифры имеют общее положительное соединение (анод), и каждый сегмент имеет свое собственное отрицательное соединение (катод). Эта конфигурация обычно управляется драйверной ИС типа \"сток\", которая заземляет катод сегмента, который должен светиться.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевой рекомендацией по сборке является спецификация температуры пайки: максимум 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это соответствует стандартному профилю бессвинцовой пайки оплавлением (например, IPC/JEDEC J-STD-020). Профиль должен гарантировать, что температура корпуса компонента не превышает этот предел по температуре/времени, чтобы предотвратить повреждение эпоксидной смолы, светодиодного кристалла или внутренних проводных соединений. Для ручной пайки следует использовать паяльник с регулируемой температурой, а время контакта должно быть сведено к минимуму. Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), поскольку светодиодные кристаллы чувствительны к статическому электричеству. Хранение должно осуществляться в сухой среде в пределах указанного диапазона от -35°C до +85°C, предпочтительно в пакетах для влагочувствительных устройств (MSD), если срок хранения продлен.

7. Упаковка и информация для заказа

Номер детали — LTS-3861JS. Префикс \"LTS\", вероятно, обозначает продукт Lite-On, \"3861\" — это конкретная серия/модель, а \"JS\" может указывать на цвет (желтый) и тип корпуса. В спецификации не указаны детали массовой упаковки (трубки, лотки или катушки), но такие дисплеи обычно поставляются в антистатических трубках или упаковках для автоматической установки или на катушках для автоматического монтажа. Этикетка на упаковке обычно включает номер детали, количество, код даты и код корзины силы света, если применимо.

8. Рекомендации по применению

Типовые схемы применения: Конфигурация с общим анодом лучше всего управляется микроконтроллером или специализированной драйверной ИС с выходами с открытым стоком или открытым коллектором. Токоограничивающий резистор должен быть подключен последовательно с каждым катодным выводом (или каждым выходом драйвера). Значение резистора рассчитывается по формуле R = (Vcc - Vf) / If, где Vcc — напряжение питания, Vf — прямое напряжение светодиода (используйте 2.6В для запаса по проектированию), а If — желаемый прямой ток (например, 10-20 мА для полной яркости). Для мультиплексирования нескольких разрядов общие аноды переключаются последовательно (сканируются), в то время как соответствующие катоды управляются для каждой цифры.Соображения по проектированию: 1)Ограничение тока: Всегда используйте последовательные резисторы или драйверы постоянного тока. 2)Управление теплом: Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте адекватную вентиляцию при работе при высоких температурах окружающей среды или высоком непрерывном токе. 3)Угол обзора: Устанавливайте дисплей с учетом предполагаемой линии визирования пользователя относительно указанного широкого угла обзора. 4)Регулировка яркости: Яркость можно регулировать, изменяя прямой ток (в пределах номиналов) или используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) на драйвере.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличием LTS-3861JS является использование материала AlInGaP для желтого излучения. По сравнению со старой технологией GaP:Y (фосфид галлия, легированный для желтого цвета), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к большей яркости при том же токе управления или аналогичной яркости при меньшей мощности. Он также обеспечивает превосходную чистоту и насыщенность цвета. По сравнению с фильтрованным белым светодиодом или светодиодом с преобразованием люминофора, используемым за цветным фильтром для получения желтого цвета, прямое желтое излучение AlInGaP более эффективно и имеет более стабильную цветовую точку при изменениях температуры и тока. Высота цифры 0.3 дюйма является стандартным размером, предлагающим хороший баланс между читаемостью и занимаемой площадью на плате, находясь между меньшими 0.2-дюймовыми и более крупными 0.5-дюймовыми или 0.56-дюймовыми дисплеями.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое значение резистора следует использовать для питания 5В?О: Для целевого тока 20мА и Vf 2.6В, R = (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом. Подойдет стандартный резистор 120Ω или 150Ω.В: Могу ли я управлять им напрямую с вывода микроконтроллера?О: Не рекомендуется подавать ток для общего анода с вывода МК, так как общий ток цифры (например, 8 сегментов * 20мА = 160мА) превышает рейтинги выводов. Используйте МК для управления транзистором или драйверной ИС. Пропуск катодного тока (на сегмент) через вывод МК может быть возможен, если рейтинг стока тока вывода (например, 25мА) не превышается на сегмент.В: Почему есть два общих анодных вывода (1 и 6)?О: Для резервирования и распределения общего анодного тока. Когда все сегменты горят, общий ток поступает на общий анод. Наличие двух выводов снижает плотность тока на вывод, повышает надежность и обеспечивает резервное соединение. Их следует соединить вместе на печатной плате.В: Что означает соотношение соответствия силы света 2:1?О: Это означает, что самый яркий сегмент в цифре будет не более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента при одинаковых условиях испытаний, обеспечивая визуальную однородность.

11. Практический дизайн и пример использования

Пример: Проектирование простого цифрового индикатора вольтметра: Конструктор создает 3-разрядный дисплей для вольтметра постоянного тока. Он выбирает три индикатора LTS-3861JS. АЦП микроконтроллера считывает напряжение, преобразует его в значение и управляет дисплеями. Используется специализированная драйверная ИС для 7-сегментных индикаторов (например, MAX7219 или мультиплексирующий сдвиговый регистр) для интерфейса между несколькими выводами ввода/вывода МК и 24 линиями сегментов (3 цифры * 8 сегментов) и 3 линиями общего анода. Драйверная ИС обрабатывает мультиплексированное сканирование, последовательно обновляя каждую цифру с высокой частотой, чтобы избежать мерцания. Конструктор рассчитывает последовательные резисторы на основе выходного напряжения драйвера и желаемой яркости. Разводка печатной платы размещает дисплеи в ряд, с тщательной трассировкой для избежания перекрестных помех. Серый корпус и желтые сегменты обеспечивают классический, высококонтрастный вид приборов. Широкий рабочий диапазон температур гарантирует функциональность в условиях мастерской.

12. Введение в принцип работы

Основной принцип работы основан на электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Кристалл AlInGaP состоит из слоев соединений алюминия, индия, галлия и фосфида, выращенных эпитаксиально на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (около 2В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Удельная ширина запрещенной зоны сплава AlInGaP определяет длину волны (цвет) излучаемого света, который в данном случае является желтым (~587-588 нм). Непрозрачная подложка GaAs поглощает любой свет, излучаемый вниз, улучшая контраст, предотвращая внутреннее отражение, которое могло бы размыть сегменты.

13. Технологические тренды и контекст

Технология AlInGaP представляет собой значительный прогресс в эффективности видимых светодиодов для красного, оранжевого, янтарного и желтого цветов. Она в значительной степени заменила старые технологии GaAsP и GaP в критичных к производительности применениях. Тренд в технологии дисплеев движется в сторону более высокой интеграции и миниатюризации. В то время как дискретные 7-сегментные индикаторы, такие как LTS-3861JS, остаются жизненно важными для многих применений, растет использование светодиодных матричных дисплеев и OLED для большей гибкости в отображении графики и текста. Однако для простых, ярких, недорогих и высоконадежных цифровых индикаторов специализированные 7-сегментные светодиоды, подобные этому, особенно с эффективными материалами, такими как AlInGaP, продолжают играть сильную и долговременную роль в электронном проектировании благодаря своей простоте, надежности и отличной читаемости.