Техническая документация на светодиодный индикатор LTD-4708JS - Высота цифры 0.4 дюйма - AlInGaP желтый - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTD-4708JS 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 арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) для генерации желтого свечения. Данная материаловая система известна своей высокой эффективностью и превосходной чистотой цвета в желто-оранжево-красном спектре. Устройство оснащено серой лицевой панелью с белой маркировкой сегментов, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Оно классифицируется по световой силе, что обеспечивает стабильный уровень яркости между производственными партиями для однородного внешнего вида в многокомпонентных приложениях.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются ключевыми для функциональности дисплея. При стандартном тестовом токе 1 мА на сегмент средняя сила света варьируется от минимального значения 200 мккд до типичного значения 650 мккд. Пиковая длина волны излучения (λp) составляет, как правило, 588 нм, а доминирующая длина волны (λd) — 587 нм, что четко определяет выходное излучение в желтой области видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 15 нм, что указывает на относительно узкую полосу пропускания и хорошую насыщенность цвета. Коэффициент соответствия силы света между сегментами установлен на уровне не более 2:1, что критически важно для обеспечения равномерной яркости всех сегментов цифры.

2.2 Электрические и тепловые параметры

Электрически каждый светодиодный сегмент имеет прямое напряжение (VF) в диапазоне от 2.05 В до 2.6 В при токе накачки 20 мА. Абсолютные максимальные параметры определяют рабочие пределы: непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды. Пиковый прямой ток, допустимый в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс), равен 60 мА. Максимальная рассеиваемая мощность на сегмент составляет 70 мВт. Устройство может выдерживать обратное напряжение до 5 В на сегмент, при этом обратный ток (IR) при данном напряжении составляет менее 100 мкА. Диапазон рабочих температур и температур хранения указан от -35°C до +85°C, что свидетельствует о надежности для промышленных и потребительских сред.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании указано, что устройство \"классифицируется по световой силе\". Это подразумевает процесс сортировки после производства. Светодиоды обычно тестируются и группируются (сортируются) по ключевым параметрам, таким как сила света и прямое напряжение, для обеспечения однородности. Хотя в данном отрывке не приводятся конкретные детали кодов сортировки, такая система позволяет разработчикам выбирать компоненты с точно согласованной яркостью, предотвращая заметные различия между цифрами или сегментами в массиве, что критически важно для эстетической и функциональной однородности конечных продуктов.

4. Анализ кривых характеристик

В техническом описании упоминаются \"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), прямым напряжением (VF) от температуры и угловым распределением света (диаграмма направленности). Эти кривые необходимы разработчикам для понимания нелинейного поведения светодиодов. Например, кривая IV показывает, как световой выход увеличивается с током, но может насыщаться при более высоких токах. Кривая снижения параметров в зависимости от температуры жизненно важна для проектирования системы теплового управления, чтобы обеспечить долговечность и стабильную работу.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты и контур

Чертеж корпуса (упомянутый, но не показанный подробно) предоставляет физические размеры дисплея. Основной параметр — высота цифры 0.4 дюйма (10.0 мм). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Эта информация критически важна для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильной установки дисплея в корпус изделия.

5.2 Распиновка и полярность

Устройство имеет 10-контактную конфигурацию. Оно использует архитектуру с двойным общим катодом, что означает наличие двух отдельных выводов общего катода — по одному для каждой цифры (контакты 4 и 9). Аноды для сегментов от A до G и десятичной точки (D.P.) находятся на отдельных выводах. Конкретная распиновка: 1(C), 2(D.P.), 3(E), 4(Катод Цифра 2), 5(D), 6(F), 7(G), 8(B), 9(Катод Цифра 1), 10(A). Правильная идентификация катодных и анодных выводов необходима для предотвращения повреждения от обратного смещения во время сборки схемы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Абсолютные максимальные параметры включают критический параметр пайки: устройство может выдерживать максимальную температуру пайки 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренную на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки. Данная рекомендация предназначена для процессов волновой или ручной пайки. Для пайки оплавлением следует использовать профиль с пиковой температурой ниже этого предела и контролируемыми скоростями нагрева/охлаждения. Длительное воздействие высоких температур может повредить внутренние проводные соединения, светодиодные кристаллы или пластиковый корпус.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Данный дисплей подходит для широкого спектра применений, требующих компактных, энергоэффективных числовых индикаторов. Типичные области использования включают приборные панели (например, мультиметры, частотомеры), бытовую технику (микроволновые печи, стиральные машины, термостаты), индикаторы промышленного управления и портативные электронные устройства. Высокая яркость и широкий угол обзора обеспечивают читаемость как в условиях слабого, так и яркого освещения.

7.2 Соображения при проектировании

Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждого анода сегмента или линии общего катода, чтобы установить желаемую яркость и предотвратить превышение максимального непрерывного прямого тока. Значение резистора рассчитывается на основе напряжения питания (Vcc), прямого напряжения светодиода (VF ~2.6В макс.) и желаемого прямого тока (например, 10-20 мА).
Мультиплексирование:Архитектура с общим катодом идеально подходит для мультиплексированных схем управления. Последовательно включая один катод (цифру) на высокой частоте (обычно >100 Гц) и подавая соответствующие данные сегментов на аноды, можно управлять двумя цифрами с уменьшенным количеством линий ввода-вывода по сравнению со статическим управлением. Это также снижает среднее энергопотребление.
Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но его необходимо учитывать при механическом проектировании, чтобы совместить оптимальный конус обзора дисплея с ожидаемой линией взгляда пользователя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды на основе GaAsP или GaP, AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к большей яркости при том же входном токе. Производимый желтый цвет является более насыщенным и чистым. По сравнению с одноразрядными индикаторами, данное двухразрядное устройство экономит место на печатной плате и упрощает сборку. Классификация (сортировка) по световой силе является ключевым отличием от несортированных компонентов, предоставляя разработчикам предсказуемые характеристики, необходимые для продуктов профессионального уровня.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое значение резистора следует использовать для питания сегмента током 15 мА от источника 5В?
О: Используя закон Ома: R = (Vcc - VF) / IF. Предполагая типичное VF 2.3В, R = (5В - 2.3В) / 0.015А ≈ 180 Ом. Для консервативного расчета всегда используйте максимальное VF из технического описания (2.6В): R = (5В - 2.6В) / 0.015А ≈ 160 Ом. Подходящими будут стандартные резисторы 150 Ом или 180 Ом, при этом необходимо проверить фактическую рассеиваемую мощность на резисторе.
В: Могу ли я управлять этим дисплеем напрямую с вывода микроконтроллера?
О: Нет. Выводы микроконтроллера обычно не могут выдавать или принимать требуемый ток (до 25 мА на сегмент, а для нескольких сегментов одной цифры — потенциально значительно больше). Необходимо использовать транзисторные драйверы (для коммутации общего катода) и/или специализированные микросхемы драйверов светодиодов для обеспечения достаточного тока и реализации мультиплексирования.
В: Для чего предназначен параметр \"Пиковый прямой ток\"?
О: Этот параметр допускает кратковременные импульсы тока, превышающие постоянный ток, что может использоваться в мультиплексированных схемах для достижения более высокой пиковой яркости в течение короткого времени включения каждой цифры. Средний ток за время все равно должен оставаться в пределах ограничений для непрерывного режима.

10. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого двухразрядного счетчика. Схема будет включать микроконтроллер, генерирующий последовательность счета. Два NPN-транзистора (или сдвоенная транзисторная сборка) будут использоваться для стока тока через выводы общего катода (Цифры 1 и 2), управляемые отдельными выводами GPIO микроконтроллера, настроенными в режиме с открытым стоком или открытым коллектором. Семь анодов сегментов (A-G) будут подключены к другим выводам GPIO через индивидуальные токоограничивающие резисторы (например, 150 Ом). Прошивка будет реализовывать мультиплексирование: включить транзистор для Цифры 1, установить выводы GPIO для зажигания сегментов, необходимых для значения первой цифры, подождать несколько миллисекунд, затем выключить Цифру 1, включить Цифру 2, установить сегменты для значения второй цифры и повторить. Этот цикл создает восприятие непрерывного свечения обеих цифр.

11. Введение в принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (примерно 2В для AlInGaP), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала — в данном случае AlInGaP, который разработан для излучения в желтом спектре. Каждый из семи сегментов (плюс десятичная точка) содержит один или несколько таких крошечных светодиодных кристаллов. Конфигурация с общим катодом означает, что катоды (отрицательные выводы) всех светодиодов одной цифры соединены внутри, что позволяет включать или выключать всю цифру одним переключателем.

12. Технологические тренды и контекст

Технология AlInGaP представляет собой значительный прогресс по сравнению с более ранними материалами для красных, оранжевых и желтых светодиодов. Она предлагает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность. Хотя данное техническое описание относится к дискретному компоненту, тренд в технологии дисплеев движется в сторону большей интеграции, например, многозначные модули со встроенными драйверами и последовательными интерфейсами (I2C, SPI). Кроме того, для желтых индикаторов иногда используются белые светодиоды с люминофорным преобразованием или светодиоды на основе InGaN с прямым излучением, покрывающие более широкий спектр. Однако для применений, требующих чистого, эффективного желтого света с простым прямым управлением, AlInGaP остается актуальным и надежным выбором. Принципы мультиплексирования, ограничения тока и теплового управления, обсуждаемые здесь, являются фундаментальными и применимы к широкому спектру светодиодных дисплейных технологий.