Техническая спецификация LED-дисплея LTD-4708JG - Высота цифры 0.4 дюйма - Зеленый AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTD-4708JG представляет собой двухразрядный семисегментный буквенно-цифровой дисплейный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого и яркого отображения числовой информации. Его основная функция — визуальное представление двух цифр (0-9) с использованием индивидуально адресуемых светодиодных сегментов. Основная технология использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), выращенный на непрозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs), что известно высокой эффективностью излучения зеленого света. Устройство имеет серую лицевую панель с белой маркировкой сегментов, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения.

Дисплей относится к типу с общим катодом, что означает внутреннее соединение катодов светодиодов для каждой цифры. Такая конфигурация упрощает мультиплексирование в схемах управления, позволяя управлять несколькими цифрами с уменьшенным количеством выводов ввода-вывода микроконтроллера. Его ключевые преимущества включают отличный внешний вид символов благодаря непрерывным однородным сегментам, высокую яркость и контрастность, широкий угол обзора для видимости с разных позиций, а также надежность, присущую светодиодной технологии. Корпус соответствует директивам RoHS и не содержит свинца.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности дисплея. При стандартном испытательном токе 1 мА на сегмент средняя сила света колеблется от минимального значения 320 мккд до типичного значения 850 мккд. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость. Доминирующая длина волны (λd) составляет 572 нм, что помещает излучение в зеленую область видимого спектра. Пиковая длина волны излучения (λp) равна 571 нм, с полушириной спектральной линии (Δλ) 15 нм, что указывает на относительно чистый и насыщенный зеленый цвет. Соответствие силы света между сегментами в пределах аналогичной световой области гарантируется в соотношении 2:1, обеспечивая равномерную яркость отображаемого символа. Перекрестные помехи, то есть нежелательное свечение невыбранных сегментов, составляют ≤ 2,5%.

2.2 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют рабочие границы и условия для устройства. Прямое напряжение (VF) на сегмент обычно составляет 2,6 В с максимальным значением 2,6 В при прямом токе (IF) 1 мА. Это значение имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока. Абсолютные максимальные параметры устанавливают жесткие ограничения: непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА, с линейным снижением на 0,28 мА/°C при температуре окружающей среды выше 25°C. Пиковый прямой ток 60 мА допускается в импульсных условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Максимальное обратное напряжение на сегмент составляет 5 В и предназначено только для испытания обратного тока (IR, макс. 100 мкА при VR=5 В), а не для непрерывной работы. Максимальная рассеиваемая мощность на сегмент составляет 70 мВт.

3. Механическая информация и данные о корпусе

Высота цифры дисплея составляет 0,4 дюйма (10,0 мм). Размеры корпуса приведены на подробном чертеже. Ключевые механические примечания включают: все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0,25 мм; допуск на смещение кончика вывода составляет ±0,4 мм; рекомендуемый диаметр отверстия на печатной плате — 1,0 мм. Также определены косметические спецификации, ограничивающие наличие посторонних материалов на сегментах до ≤10 мил, загрязнение поверхности чернилами до ≤20 мил, изгиб до ≤1/100 и пузыри внутри сегментов до ≤10 мил.

4. Конфигурация выводов и внутренняя схема

Устройство имеет 10-выводную конфигурацию. Внутренняя схема показывает два узла общего катода, по одному для каждой цифры (Цифра 1 и Цифра 2). Аноды сегментов от A до G и десятичной точки (D.P.) выведены на отдельные выводы. Конкретное назначение выводов: 1 (Анод C), 2 (Анод D.P.), 3 (Анод E), 4 (Общий катод Цифра 2), 5 (Анод D), 6 (Анод F), 7 (Анод G), 8 (Анод B), 9 (Общий катод Цифра 1), 10 (Анод A). Такое расположение необходимо для проектирования внешней схемы драйвера.

5. Абсолютные максимальные параметры и условия эксплуатации

Строгое соблюдение этих параметров необходимо для предотвращения необратимого повреждения. Устройство может работать в диапазоне температур окружающей среды от -35°C до +105°C и храниться в том же диапазоне. Для пайки во время сборки указано условие: 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1,6 мм) ниже плоскости установки. Превышение максимальной температуры во время сборки должно быть исключено.

6. Анализ кривых характеристик

В спецификации приведены типичные кривые электрических/оптических характеристик. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, такие кривые обычно иллюстрируют зависимость между прямым током (IF) и силой света (IV), показывая, как яркость увеличивается с током вплоть до максимального значения. Они также могут показывать зависимость прямого напряжения (VF) от тока и изменение силы света в зависимости от температуры окружающей среды. Эти кривы жизненно важны для разработчиков, чтобы оптимизировать ток управления для достижения желаемой яркости, сохраняя при этом эффективность и долговечность, а также понять снижение характеристик при повышенных температурах.

7. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

7.1 Типичные сценарии применения

Этот дисплей подходит для применений, требующих компактных, ярких и надежных числовых индикаторов. Распространенные области использования включают контрольно-измерительное оборудование (мультиметры, частотомеры), панели управления промышленного оборудования, бытовую технику (микроволновые печи, духовки, стиральные машины), показания приборной панели автомобиля (для дополнительного оборудования) и терминалы точек продаж. Его высокая яркость и широкий угол обзора делают его подходящим для сред с высоким уровнем окружающего освещения.

7.2 Рекомендации по проектированию

При интеграции этого дисплея необходимо учитывать несколько факторов.Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждой анодной или катодной линии, чтобы установить прямой ток на сегмент, обычно в диапазоне 1-20 мА в зависимости от требуемой яркости и бюджета мощности. Значение резистора можно рассчитать по формуле R = (Vcc - VF) / IF, где VF — типичное прямое напряжение.Мультиплексирование:Для двухразрядных дисплеев с общим катодом наиболее эффективна схема мультиплексированного управления. Это включает последовательное включение общего катода одной цифры за раз (через транзисторный ключ) при одновременной подаче правильных анодных паттернов для желаемых сегментов этой цифры. Частота обновления должна быть достаточно высокой (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемому размеру отверстия 1,0 мм для надежной пайки. Обеспечьте достаточную ширину дорожки для тока сегментов.Угол обзора:Располагайте дисплей с учетом указанного угла обзора, чтобы обеспечить оптимальную видимость для конечного пользователя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные зеленые светодиоды на основе GaP (фосфид галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к большей яркости при том же токе управления. Использование непрозрачной подложки GaAs улучшает контрастность за счет уменьшения внутреннего рассеяния света. Серый фон с белыми сегментами — это конструктивное решение, которое повышает контрастность по сравнению с полностью черными или серыми лицевыми панелями. Будучи специализированным семисегментным корпусом, он предлагает более интегрированное и механически прочное решение по сравнению с использованием дискретных светодиодов для формирования цифр, экономя время сборки и обеспечивая постоянное выравнивание сегментов.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова цель конфигурации с общим катодом?

О: Это упрощает проектирование схемы для мультиплексирования нескольких цифр. Вместо необходимости в отдельном заземлении для каждого из 14+ сегментов на цифру, вам нужен только один на цифру, что резко сокращает необходимое количество управляющих линий.

В: Как рассчитать значение токоограничивающего резистора?

О: Используйте закон Ома: R = (Напряжение питания - Прямое напряжение светодиода) / Желаемый прямой ток. Для питания 5 В, VF 2,6 В и желаемого IF 10 мА: R = (5 - 2,6) / 0,01 = 240 Ом. Всегда используйте ближайшее стандартное значение и проверяйте номинальную мощность.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем от источника постоянного напряжения без ограничения тока?

О: Нет. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет допуск и уменьшается с температурой. Прямое подключение к источнику напряжения, превышающему VF, вызовет чрезмерный ток, что может разрушить сегмент. Последовательный резистор или драйвер постоянного тока обязательны.

В: Что означает \"классификация по силе света\"?

О: Это указывает на то, что устройства сортируются на основе измеренной световой отдачи. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с согласованными уровнями яркости для своего применения, что критически важно для многоразрядных дисплеев, где важна равномерность.

10. Практический пример проектирования

Рассмотрим проектирование простого двухразрядного счетчика с использованием микроконтроллера. Микроконтроллер будет иметь 8 выводов ввода-вывода, подключенных к анодам сегментов (A-G и DP) через токоограничивающие резисторы. Два дополнительных вывода ввода-вывода будут управлять транзисторами NPN (или аналогичными ключами), подключенными к двум выводам общего катода (Цифра 1 и Цифра 2). Прошивка будет реализовывать процедуру мультиплексирования: включить транзистор для Цифры 1, вывести паттерн сегментов для значения первой цифры на анодные порты, подождать короткий интервал (например, 5 мс), затем выключить транзистор Цифры 1. Далее включить транзистор для Цифры 2, вывести паттерн сегментов для второй цифры, подождать и выключить его. Этот цикл повторяется непрерывно. Временные параметры должны гарантировать, что пиковый ток на сегмент не превышен, а средний ток соответствует желаемой яркости.

11. Принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения диода (примерно 2,05-2,6 В для этого материала AlInGaP), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В светодиодах AlInGaP эта рекомбинация высвобождает энергию в основном в виде фотонов с длиной волны, соответствующей зеленому свету (около 572 нм). Конкретный состав сплава алюминия, индия, галлия и фосфида определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, цвет излучаемого света. Семисегментная структура формируется путем создания рисунка из множества таких светодиодных чипов на подложке и их соединения с внешними выводами с помощью проводящих перемычек.

12. Технологические тренды

Хотя семисегментные светодиодные дисплеи остаются надежным и экономически эффективным решением для числовой индикации, общий ландшафт технологий отображения развивается. Наблюдается общая тенденция к более высокой интеграции, например, дисплеи со встроенными микросхемами драйверов (например, модули, совместимые с TM1637), которые обмениваются данными по простым последовательным протоколам (I2C, SPI), снижая нагрузку на ресурсы микроконтроллера. Что касается материалов, то хотя AlInGaP высокоэффективен для красного, оранжевого, янтарного и зеленого цветов, технология InGaN (нитрид индия-галлия) доминирует в области высокоярких синих, зеленых и белых светодиодов. Для применений, требующих буквенно-цифровых или графических возможностей, все более распространенными становятся матричные светодиодные дисплеи или OLED. Однако для простых, ярких, маломощных числовых индикаторов в жестких условиях эксплуатации дискретные семисегментные светодиодные дисплеи, такие как LTD-4708JG, продолжают предлагать непревзойденное сочетание надежности, простоты и производительности.