Техническая документация на светодиодный индикатор LTD-5623AJG - Высота цифры 0.56 дюйма - Зеленый AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTD-5623AJG — это двухразрядный семисегментный модуль светодиодного индикатора (LED display). Его основная функция — обеспечение четкого, яркого числового отображения для различных электронных устройств и приборов. Основное применение — в сценариях, требующих отображения двух десятичных цифр, таких как счетчики, таймеры, измерительное оборудование и панели промышленного управления.

Ключевое позиционирование устройства заключается в балансе производительности и надежности. В нем используется технология полупроводниковых чипов AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известная высокой эффективностью излучения в зеленой и желтой областях спектра. Индикатор имеет серую лицевую панель с зелеными светящимися сегментами, что обеспечивает высокую контрастность и отличную читаемость.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Индикатор предлагает несколько явных преимуществ, делающих его подходящим для профессиональных и промышленных применений:

• Высокая яркость и контрастность:Технология AlInGaP в сочетании с серой панелью обеспечивает типичную силу света до 900 мккд, гарантируя видимость даже в условиях хорошего освещения.
• Низкое энергопотребление:Эффективная работа делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или с ограниченным энергопотреблением.
• Широкий угол обзора:Конструкция позволяет считывать отображаемые цифры с широкого диапазона углов.
• Надежность твердотельного устройства:Как светодиодное устройство, оно предлагает длительный срок службы, устойчивость к ударам и высокую скорость переключения по сравнению с другими технологиями отображения.
• Категоризированная сила света:Устройства сортируются по силе света (бининг), что позволяет согласовывать яркость в многоразрядных приложениях.
• Бесcвинцовый корпус:Компонент соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

Целевой рынок включает производителей контрольно-измерительного оборудования, систем управления технологическими процессами, медицинских приборов, бытовой техники с цифровыми индикаторами и любых встраиваемых систем, требующих надежного двухразрядного числового вывода.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических и оптических параметров, указанных в спецификации.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать один светодиодный сегмент (например, сегмент 'A') без перегрева.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно указываемый для скважности 1/10 и длительности импульса 0.1 мс. Используется для мультиплексирования или кратковременного форсирования для увеличения яркости.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается до 0 мА при 105°C (со скоростью 0.28 мА/°C). Это максимальный постоянный ток для непрерывной работы в нормальных температурных условиях.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может привести к пробою светодиодного перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +105°C. Устройство рассчитано на промышленный температурный диапазон.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C в указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):Диапазон от 320 мккд (мин.) до 900 мккд (тип.) при прямом токе (I_F) 1 мА. Этот параметр категоризирован (бининг).
• Длина волны пикового излучения (λ_p):571 нм (тип.). Это длина волны, на которой выходная оптическая мощность максимальна, определяющая зеленый цвет.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.05 В (мин.), 2.6 В (тип.) при I_F=20 мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема управления могла обеспечить это напряжение.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5 В. Это небольшой ток утечки при обратном смещении светодиода.
• Коэффициент согласования по силе света:2:1 (макс.). Этот параметр определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментами в пределах "области схожего света", обеспечивая равномерный внешний вид.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

В спецификации указано, что сила света категоризирована. Хотя конкретные коды бинов не приведены в данном отрывке, принцип критически важен для проектирования.

• Сортировка по силе света (бининг):Светодиоды сортируются (распределяются по бинам) на основе измеренной светоотдачи при стандартном испытательном токе (1 мА). Использование светодиодов из одного и того же или соседних бинов в многоразрядном или многосегментном индикаторе обеспечивает равномерную яркость по всему показанию, предотвращая ситуацию, когда одни цифры выглядят ярче других. Конструкторам следует указывать требуемый бин по силе света при заказе для обеспечения единообразия в производстве.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки на типичные характеристические кривые. Хотя графики здесь не воспроизведены, анализируются их следствия.

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Эта кривая показывает зависимость прямого тока (I_F) от прямого напряжения (V_F). Она нелинейна, с пороговым напряжением (около 1.8-2.0 В для AlInGaP), ниже которого ток практически не течет. Кривая помогает при проектировании схемы ограничения тока.
• Зависимость силы света от прямого тока:Этот график показывает, что световой поток увеличивается с ростом тока, но может стать сублинейным при очень высоких токах из-за нагрева и падения эффективности. Типичная рабочая точка 20 мА выбрана как хороший баланс между яркостью и эффективностью.
• Температурная зависимость:Отмечено, что характеристические кривые приведены для 25°C, если не указано иное. На практике V_Fимеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с ростом температуры), в то время как сила света обычно уменьшается с ростом температуры перехода. Снижение номинального постоянного тока является прямым следствием требований к тепловому режиму.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и допуски

Корпус предназначен для монтажа в отверстия (through-hole) и имеет 18 выводов. Ключевые размерные примечания включают:

• Высота цифры:0.56 дюйма (14.22 мм).
• Общие допуски:±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода:±0.4 мм, важно для совмещения с отверстиями на печатной плате (ПП).
• Рекомендуемое отверстие на ПП:Ø1.0 мм.
• Качественные допуски:Определены допуски на посторонние включения (≤10 мил), загрязнение краской (≤20 мил), изгиб (≤1/100) и пузыри в сегментах (≤10 мил) для обеспечения визуального качества.

5.2 Распиновка и полярность подключения

Устройство имеет конфигурацию собщим катодом. Каждая цифра (Цифра 1 и Цифра 2) имеет свой собственный общий катодный вывод (выводы 14 и 13 соответственно). Аноды каждого сегмента (A-G и DP) индивидуально доступны на отдельных выводах для каждой цифры. Такая конфигурация идеальна для мультиплексированного управления, когда катоды поочередно подключаются к земле, в то время как на аноды подаются соответствующие комбинации сегментов.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

В спецификации указаны конкретные условия пайки:

• Ручная пайка:Жало паяльника должно располагаться на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки (точки соприкосновения корпуса индикатора с выводами).
• Температура и время:Пайка должна быть завершена в течение 3 секунд при максимальной температуре 260°C.
• Общее правило:Температура устройства во время монтажа не должна превышать максимальную рабочую температуру (105°C), но реальным ограничением во время пайки является температура стеклования эпоксидной смолы.
• Хранение:Хранить в указанном температурном диапазоне от -35°C до +105°C в сухой среде для предотвращения поглощения влаги.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления —мультиплексирование. Поскольку индикатор имеет отдельные общие катоды для каждой цифры, микроконтроллер может быстро переключаться между включением Цифры 1 и Цифры 2. Когда катод Цифры 1 заземлен, микроконтроллер выдает комбинацию сегментов для первой цифры на анодные выводы. Затем он переключается на катод Цифры 2 и выдает комбинацию для второй цифры. Это происходит быстрее, чем может воспринять человеческий глаз, создавая иллюзию одновременного свечения обеих цифр. Этот метод значительно сокращает количество требуемых линий ввода-вывода микроконтроллера и энергопотребление.

7.2 Вопросы проектирования

• Токоограничивающие резисторы:На каждой анодной линии (или на общем катоде при мультиплексировании с постоянным током) должен использоваться последовательный резистор для ограничения прямого тока до безопасного значения (например, 20 мА). Номинал резистора рассчитывается по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
• Частота мультиплексирования:Рекомендуется частота обновления не менее 60 Гц на цифру (общая частота сканирования 120 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.
• Пиковый ток при мультиплексировании:При мультиплексировании со скважностью 1/2 (для двух цифр) мгновенный ток на сегмент можно удвоить, чтобы достичь той же средней яркости, что и при постоянном токе. Например, чтобы получить средний ток 10 мА, можно подавать импульсы 20 мА со скважностью 50%. Это должно оставаться в пределах номинального пикового тока.
• Угол обзора:Располагайте индикатор с учетом его широкого угла обзора, чтобы максимизировать читаемость для конечного пользователя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с другими технологиями семисегментных индикаторов:

• По сравнению с красными светодиодами GaAsP/GaP:Зеленые светодиоды AlInGaP, как правило, обеспечивают более высокую световую эффективность и лучшую видимость в более широком диапазоне условий окружающего освещения. Человеческий глаз часто воспринимает зеленый цвет как более яркий.
• По сравнению с ЖК-дисплеями (LCD):Светодиоды являются излучающими (сами производят свет), что делает их хорошо видимыми в темноте без подсветки. Они имеют гораздо более широкий рабочий температурный диапазон, более высокое быстродействие и более устойчивы к механическим ударам.
• По сравнению с индикаторами большего или меньшего размера:Высота цифры 0.56 дюйма является распространенным размером, обеспечивающим хороший баланс между легкой читаемостью с умеренного расстояния и экономией места на панели.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

О: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 2.6 В, и вывод микроконтроллера не может обеспечить ток 20 мА при напряжении 2.6 В, будучи при этом в состоянии логической единицы (5В). Необходимо использовать транзистор или специализированную микросхему драйвера на стороне катода и/или анода. Токоограничивающий резистор обязателен всегда.

В: Что на практике означает "Коэффициент согласования по силе света 2:1"?

О: Это означает, что в пределах одного индикаторного модуля ни один сегмент не должен быть более чем в два раза ярче любого другого сегмента при одинаковых условиях управления. Это обеспечивает ровный и профессиональный вид цифровых символов.

В: Пиковый ток составляет 60 мА. Могу ли я непрерывно работать при 40 мА для большей яркости?

О: Категорически нет. Номинальный постоянный прямой ток составляет 25 мА при 25°C. Превышение этого значения вызовет чрезмерный нагрев, быстрое ухудшение характеристик светодиода и, вероятно, приведет к преждевременному отказу. Пиковый номинал предназначен только для очень коротких импульсов.

В: Как выбрать правильное значение токоограничивающего резистора?

О: Используйте формулу R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для источника питания 5 В, V_F=2.6 В и желаемого I_F=20 мА: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 120 Ом или 150 Ом). Всегда рассчитывайте рассеиваемую мощность на резисторе: P = I²* R.

10. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование простого двухразрядного счетчика.

Конструктор создает настольный частотомер, который должен отображать значения от 00 до 99. Он выбирает LTD-5623AJG за его четкость и простоту использования. Система использует микроконтроллер с 18 доступными линиями ввода-вывода. Конструктор подключает 16 анодных выводов (8 сегментов/цифра x 2 цифры) к одному порту микроконтроллера через токоограничивающие резисторы 150 Ом. Два общих катодных вывода подключены к двум NPN-транзисторам (например, 2N3904), базы которых управляются двумя другими выводами микроконтроллера. Программное обеспечение реализует процедуру мультиплексирования в прерывании таймера. Оно выключает оба транзистора, устанавливает порт анодов в комбинацию для Цифры 1, включает транзистор для катода Цифры 1, ждет 5 мс, затем повторяет процесс для Цифры 2. Это создает стабильное, без мерцания отображение. Серая панель обеспечивает, чтобы негорящие сегменты не отвлекали внимание, а яркие зеленые светящиеся сегменты обеспечивают отличный контраст на ее фоне.

11. Введение в принцип работы

Семисегментный светодиодный индикатор представляет собой сборку из нескольких светоизлучающих диодов, расположенных в форме восьмерки. Каждый сегмент (обозначенный от A до G) и десятичная точка (DP) являются отдельными светодиодами. Путем выборочного включения определенных комбинаций этих сегментов можно формировать все десятичные цифры (0-9) и некоторые буквы. В индикаторе с общим катодом, таком как LTD-5623AJG, все катоды (отрицательные выводы) светодиодов для конкретной цифры соединены вместе и выведены на один общий вывод. Чтобы зажечь сегмент, на его анодный вывод необходимо подать положительное напряжение (через токоограничивающий резистор), в то время как соответствующий общий катодный вывод цифры должен быть подключен к земле (0 В). Это позволяет независимо управлять каждым сегментом внутри цифры и эффективно осуществлять мультиплексирование между цифрами.

12. Тенденции и контекст технологии

Хотя светодиоды для поверхностного монтажа (SMD) и интегрированные модули отображения становятся все более распространенными, индикаторы для монтажа в отверстия, такие как LTD-5623AJG, остаются актуальными в определенных нишах. Их ключевые преимущества — простота прототипирования, надежность в условиях высокой вибрации и отличная видимость с расстояния благодаря большему размеру. Использование материала AlInGaP представляет собой прогресс по сравнению со старой технологией GaAsP/GaP, предлагая превосходную эффективность и чистоту цвета для зеленых и желтых оттенков. Тенденция к повышению эффективности и снижению энергопотребления продолжается, но фундаментальный принцип мультиплексированного управления и логика применения таких дискретных индикаторов остаются стабильными и широко понятными в электронном проектировании.