Техническая документация на светодиодный индикатор LTD-5721AJF - Высота цифры 0.56 дюйма - AlInGaP желто-оранжевый - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTD-5721AJF представляет собой двухразрядный семисегментный буквенно-цифровой индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого и яркого отображения числовой информации. Его основная функция — визуальное представление цифр и некоторых ограниченных буквенно-цифровых символов с использованием индивидуально адресуемых светодиодных сегментов. Основная технология использует полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP), нанесенный на непрозрачную подложку из арсенида галлия (GaAs), для получения характерного желто-оранжевого свечения. Устройство имеет серую лицевую панель с белой маркировкой сегментов, что повышает контрастность и читаемость как при включенных, так и при выключенных сегментах. Индикатор классифицируется по световой силе, что обеспечивает постоянство уровня яркости для применений, где критически важна однородность внешнего вида нескольких устройств.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Дисплей предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для ряда промышленных и потребительских применений. Его высокая яркость и отличная контрастность обеспечивают читаемость даже в условиях яркого освещения. Широкий угол обзора позволяет считывать информацию с различных позиций без значительной потери четкости. Как твердотельное устройство, он обеспечивает высокую надежность, длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрациям по сравнению с механическими или более старыми технологиями отображения, такими как вакуумно-люминесцентные индикаторы (VFD). Низкое энергопотребление делает его энергоэффективным. Эти особенности делают LTD-5721AJF идеальным для целевых рынков, включая контрольно-измерительное оборудование, промышленные панели управления, POS-терминалы, приборные панели автомобилей и различную потребительскую электронику, где требуется надежное цифровое отображение.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен объективный анализ ключевых электрических и оптических параметров, указанных в спецификации, с объяснением их значимости для инженеров-конструкторов.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

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

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимально допустимая мощность, которая может рассеиваться в виде тепла одним светодиодным сегментом при любых условиях. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации светодиодного кристалла.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Эта характеристика предназначена для кратковременного импульсного режима работы, часто используемого в схемах мультиплексирования для достижения более высокой воспринимаемой яркости без превышения среднего предела тока.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА (с линейным снижением от 25°C на 0.33 мА/°C). Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для непрерывной работы при 25°C. Коэффициент снижения указывает, что безопасный рабочий ток должен уменьшаться с ростом температуры окружающей среды (Ta), чтобы предотвратить тепловой пробой.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Приложение обратного смещающего напряжения выше этого значения может вызвать пробой и отказ светодиодного перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на работу и хранение в этом температурном диапазоне.
• Температура пайки:260°C в течение 3 секунд, измеренная на расстоянии 1/16 дюйма ниже плоскости установки. Это определяет условия профиля пайки оплавлением для предотвращения повреждения корпуса или внутренних соединений.

2.2 Электрические и оптические характеристики (при Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности при указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):320 - 900 мккд (Типично 900 мккд) при I_F=1мА. Это измеряет мощность светового потока, воспринимаемую человеческим глазом. Диапазон указывает на процесс сортировки; конструкторы должны учитывать минимальное значение (320 мккд), чтобы обеспечить достаточную яркость в своем применении.
• Длина волны пикового излучения (λ_p):611 нм (Типично) при I_F=20мА. Это длина волны, на которой спектральное распределение мощности излучаемого света максимально. Она определяет воспринимаемый цвет (желто-оранжевый).
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (Типично) при I_F=20мА. Этот параметр указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Меньшее значение означает более монохроматический (чистый цвет) выход.
• Доминирующая длина волны (λ_d):605 нм (Типично) при I_F=20мА. Это единственная длина волны, которая лучше всего соответствует воспринимаемому человеческим глазом цвету светодиода, часто используется для спецификации цвета.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.05 - 2.6 В (Типично 2.6В) при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе. Оно имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока. Максимальное значение (2.6В) следует использовать для расчета наихудшего случая, чтобы обеспечить достаточное напряжение питания.
• 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 рейтинга.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (Макс.). Это определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одном устройстве или между устройствами из одной партии. Соотношение 2:1 означает, что самый тусклый сегмент может быть не менее чем в два раза тусклее самого яркого, что обеспечивает визуальную однородность.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройство \"классифицировано по силе света\". Это относится к процессу сортировки, выполняемому во время производства.

3.1 Сортировка по силе света

Из-за присущих вариаций в производстве полупроводников светодиодные кристаллы из одной производственной партии могут иметь разную светоотдачу. Чтобы обеспечить постоянство для клиентов, светодиоды тестируются и сортируются на группы (бины) на основе измеренной силы света при стандартном испытательном токе (например, 1мА). Указанный диапазон LTD-5721AJF от 320 до 900 мккд, вероятно, представляет разброс по нескольким бинам. Конкретный код заказа или суффикс в полном номере детали обычно указывает на приобретенный бин, гарантируя, что сила света находится в более узком, заранее определенном диапазоне (например, 700-900 мккд). Конструкторы должны проконсультироваться с документацией производителя по сортировке или указать требуемый бин при заказе, чтобы гарантировать постоянство яркости в своем продукте.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя предоставленный отрывок PDF упоминает \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\", конкретные графики не включены в текст. Основываясь на стандартном поведении светодиодов, эти кривые обычно иллюстрируют следующие зависимости, которые критически важны для понимания работы устройства в нестандартных условиях:

• Прямой ток (I_F) в зависимости от прямого напряжения (V_F):Показывает экспоненциальную ВАХ диода. Важно для определения необходимого напряжения питания для желаемого тока.
• Сила света (I_V) в зависимости от прямого тока (I_F):Обычно показывает почти линейную зависимость при низких токах, возможно, насыщаясь при очень высоких токах из-за тепловых эффектов. Необходимо для управления яркостью через модуляцию тока или ШИМ.
• Сила света (I_V) в зависимости от температуры окружающей среды (T_a):Обычно показывает уменьшение светового потока с увеличением температуры. Это тепловое снижение характеристик должно учитываться для применений, работающих в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График, отображающий относительную интенсивность в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~611 нм и форму, определяемую полушириной 17 нм.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство имеет стандартный двухразрядный семисегментный светодиодный корпус. Чертеж (упоминается, но не детализирован в тексте) покажет общую длину, ширину и высоту модуля, высоту цифры (0.56 дюйма / 14.22 мм), размеры сегментов и расстояние между цифрами. Он также укажет расположение и диаметр монтажных отверстий, если таковые имеются. Допуски обычно составляют ±0.25 мм, если не указано иное на чертеже.

5.2 Распиновка и полярность

LTD-5721AJF имеет 18-контактную конфигурацию и используетсхему с общим анодом. Это означает, что аноды всех светодиодов для каждой цифры соединены внутри с общим выводом (вывод 13 для цифры 2, вывод 14 для цифры 1). Чтобы зажечь сегмент, его соответствующий катодный вывод должен быть переведен на низкий логический уровень (земля или сток тока), в то время как общий анод для этой цифры удерживается на положительном напряжении (через токоограничивающий резистор). Список распиновки предоставляет конкретное подключение катода для каждого сегмента (A-G и DP) для обеих цифр. Правильная идентификация вывода 1 (часто обозначается выемкой, скосом или точкой на корпусе) имеет решающее значение для правильной ориентации во время сборки.

5.3 Внутренняя принципиальная схема

Схема (упоминаемая в PDF) визуально представляет структуру с общим анодом. Она показывает два блока (по одному для каждой цифры), каждый из которых содержит семь сегментных светодиодов (A-G) и один светодиод десятичной точки (DP). Все аноды в блоке цифры соединены вместе с общим анодным выводом для этой цифры. Катоды каждого отдельного сегмента выведены на отдельные выводы, что позволяет независимо управлять ими.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Предельные эксплуатационные характеристики определяют ключевой параметр пайки: корпус может выдерживать пиковую температуру 260°C в течение 3 секунд, измеренную в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки (обычно поверхность печатной платы). Это стандартный рейтинг для процессов волновой пайки или пайки оплавлением с использованием бессвинцового припоя (SnAgCu). Конструкторы должны убедиться, что профиль их печи оплавления не превышает эту комбинацию времени и температуры, чтобы избежать повреждения пластикового корпуса, внутренних проводных соединений или самих светодиодных кристаллов. Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD). Хранение должно осуществляться в указанном диапазоне от -35°C до +85°C в среде с низкой влажностью.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Для индикатора с общим анодом, такого как LTD-5721AJF, типичная схема управления включает использование микроконтроллера или специализированной микросхемы драйвера дисплея. Общие анодные выводы (13, 14) подключаются к положительному напряжению питания (например, 5В) через индивидуальные токоограничивающие резисторы или через транзисторные ключи при мультиплексировании. Сегментные катодные выводы (1-12, 15-18) подключаются к стоковым выходам драйвера. Ток для каждого сегмента должен быть ограничен номинальным значением постоянного прямого тока (макс. 25 мА, обычно работают при 10-20 мА для баланса яркости и долговечности). Падение прямого напряжения (макс. 2.6В) должно быть вычтено из напряжения питания для расчета соответствующего значения токоограничивающего резистора: R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

7.2 Соображения по проектированию

• Мультиплексирование:Для управления двумя цифрами с меньшим количеством линий ввода-вывода используется техника мультиплексирования. Цифры зажигаются по одной в быстрой последовательности (например, на частоте 100 Гц или выше). Человеческий глаз воспринимает это как постоянно включенные обе цифры. Это требует управления общими анодами с помощью переключающего сигнала и синхронизации данных сегментов для каждой цифры. Пиковый ток на сегмент может быть увеличен в течение его короткого времени включения (до пикового значения 60 мА), чтобы компенсировать уменьшенную скважность и поддерживать среднюю яркость.
• Теплоотвод:Хотя рассеиваемая мощность на сегмент мала, общая мощность для всех включенных сегментов в цифре может складываться. Обеспечьте адекватную вентиляцию, если дисплей находится в закрытом корпусе, особенно при высоких температурах окружающей среды, чтобы предотвратить превышение температурой перехода безопасных пределов.
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но механическая конструкция корпуса продукта (например, глубина окна дисплея, использование фильтров или линз) может влиять на эффективный угол обзора для конечного пользователя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличием LTD-5721AJF является использованиеполупроводниковой технологии AlInGaPдля желто-оранжевого излучения. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные желтые светодиоды на фосфиде галлия (GaP), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к большей яркости при том же токе питания. Он также обычно обеспечивает лучшую насыщенность цвета и стабильность в зависимости от температуры и срока службы. По сравнению с дисплеями, использующими фильтрованный свет (например, белый светодиод с цветным фильтром), AlInGaP обеспечивает более чистый спектральный выход и более высокую эффективность, поскольку свет не теряется в процессе фильтрации. Дизайн с серой лицевой панелью и белыми сегментами обеспечивает профессиональный, высококонтрастный внешний вид как во включенном, так и в выключенном состоянии, что может быть предпочтительнее зеленых или красных лицевых панелей в определенных применениях.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между длиной волны пикового излучения и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны — это физический пик излучаемого спектра света. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны монохроматического света, который казался бы наблюдателю того же цвета. Они часто близки, но не идентичны, особенно для светодиодов с асимметричными спектральными кривыми. Доминирующая длина волны более актуальна для подбора цвета.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем с помощью микроконтроллера на 3.3В без преобразователя уровней?

О: Возможно, но необходим тщательный расчет. Если линии ввода-вывода микроконтроллера могут принимать требуемый сегментный ток (например, 10-20 мА), и вы используете питание 3.3В для общего анода, падение прямого напряжения (макс. 2.6В) оставляет только 0.7В для токоограничивающего резистора. Это приводит к очень маленькому значению резистора (например, 35 Ом для 20 мА), что может быть непрактичным и чувствительным к вариациям V_F. Питание анодов от 5В является более типичным и обеспечивает лучший запас для стабильного управления током.

В: Что означает \"Коэффициент соответствия силы света 2:1\" для моего проекта?

О: Это означает, что в одном индикаторном блоке самый тусклый сегмент может быть в два раза тусклее самого яркого сегмента. Если абсолютная однородность критически важна (например, в медицинском оборудовании), вам следует выбирать устройства из более узкого бина или реализовывать программную калибровку яркости для каждого сегмента, что сложно. Для многих применений соотношение 2:1 приемлемо и не отвлекает визуально.

10. Пример практического использования

Сценарий: Проектирование простого цифрового таймера/секундомера.

LTD-5721AJF является отличным выбором для отображения минут и секунд (ММ:СС). Для управления отсчетом времени и управления дисплеем можно использовать недорогой микроконтроллер. Две цифры будут мультиплексироваться. Общий анод для цифры \"минуты\" и цифры \"секунды\" будет подключен к двум отдельным выводам GPIO, сконфигурированным как выходы, которые поочередно переключаются в высокий уровень (через транзистор для большей токовой способности). Семь линий катодов сегментов (A-G) будут подключены к семи другим выводам GPIO, сконфигурированным как открытый сток или активно переключаемым в низкий уровень, с последовательным резистором на каждой линии (или одним резистором на пути общего анода, если равномерность яркости менее критична). Программное обеспечение микроконтроллера обновляет шаблон сегментов для активной цифры, затем быстро переключается на другую цифру. Желто-оранжевый цвет часто ассоциируется с предупреждением или вниманием, что делает его подходящим для дисплея таймера. Высокая яркость обеспечивает его видимость в различных условиях освещения.

11. Введение в принцип работы

Устройство работает на принципеэлектролюминесценциив полупроводниковом p-n переходе. Материальная система AlInGaP имеет прямую запрещенную зону, соответствующую энергиям фотонов в желто-оранжевой области видимого спектра (~2.0 эВ). Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (прямое напряжение V_F), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области полупроводника, они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава алюминия, индия, галлия и фосфида определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, цвет (длину волны) излучаемого света. Непрозрачная подложка GaAs поглощает любой свет, излучаемый вниз, что делает устройство более эффективным в предполагаемом направлении обзора.

12. Технологические тренды

Хотя AlInGaP остается высокопроизводительной технологией для красных, оранжевых и желтых светодиодов, более широкий ландшафт технологий отображения продолжает развиваться. Для семисегментных цифровых индикаторов тренды включают: 1)Более высокая интеграция:Модули со встроенными микросхемами драйверов, контроллерами и даже интерфейсами связи (I2C, SPI) становятся все более распространенными, упрощая проектирование системы. 2)Альтернативные технологии:Органические светодиодные (OLED) сегменты предлагают ультратонкий профиль и широкие углы обзора, хотя срок службы и стоимость могут быть факторами. 3)Миниатюризация и плотность:Хотя 0.56 дюйма является стандартным размером, существует спрос как на более мелкие (для портативных устройств), так и на более крупные, более яркие дисплеи. 4)Цветовые варианты и RGB:Многоцветные или полноцветные семисегментные дисплеи с использованием RGB светодиодов позволяют динамически изменять цвет, хотя они требуют более сложной электроники управления. Фундаментальные преимущества светодиодной технологии — надежность, эффективность и твердотельная надежность — обеспечивают ее актуальность в приложениях цифровой индикации в обозримом будущем.