Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-2621JR - Высота цифры 0.28 дюйма - Супер красный цвет - Прямое напряжение 2.6В - Низкое энергопотребление

1. Обзор продукта

LTC-2621JR представляет собой компактный двухразрядный семисегментный светодиодный индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечение четкого, легко читаемого числового вывода в широком спектре электронных устройств и приборов. Основная технология основана на полупроводниковом материале AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), который разработан для получения супер красного цвета с высокой световой отдачей. Устройство характеризуется низким рабочим током, что делает его подходящим для приложений с питанием от батарей или энергоэффективных решений, где критически важно минимизировать потребляемую мощность. Индикатор имеет серый фон и белый цвет сегментов, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения.

1.1 Ключевые преимущества

• Низкое энергопотребление:Разработан для работы при очень низких прямых токах, сегменты эффективно работают при токах до 1 мА. Это значительно снижает общее энергопотребление системы.
• Высокая яркость и контрастность:Использует технологию AlInGaP для обеспечения высокой силы света, гарантируя отличную видимость. Дизайн с серым фоном и белыми сегментами дополнительно улучшает коэффициент контрастности.
• Отличный внешний вид символов:Имеет непрерывные, однородные сегменты (высота цифры 0.28 дюйма / 7.0 мм) для создания последовательных и профессионально выглядящих числовых символов.
• Широкий угол обзора:Обеспечивает четкую видимость с широкого диапазона углов, что важно для пользовательских интерфейсов.
• Надежность твердотельного устройства:Как светодиодное устройство, оно предлагает длительный срок службы, устойчивость к ударам и надежность по сравнению с механическими или другими технологиями отображения.
• Сортировка по силе света:Устройства сортируются или классифицируются на основе их светового потока, что обеспечивает лучшую однородность в приложениях, требующих одинаковой яркости нескольких индикаторов.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен подробный объективный анализ ключевых электрических и оптических параметров, указанных в спецификации. Понимание этих параметров имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и обеспечения оптимальной работы индикатора.

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа за этими пределами не гарантируется и должна быть исключена.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Этот предел определяется способностью светодиодного кристалла рассеивать тепло. Его превышение может привести к тепловому разгону и отказу.
• Пиковый прямой ток на сегмент:Максимум 100 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр предназначен для сценариев мультиплексирования или кратковременной перегрузки, а не для непрерывной работы на постоянном токе.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:Максимум 25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 85°C максимально допустимый непрерывный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) = ~5.2 мА. Это снижение критически важно для управления температурным режимом.
• Обратное напряжение на сегмент:Максимум 5 В. Светодиоды имеют низкое напряжение обратного пробоя. Приложение обратного напряжения выше этого значения может вызвать мгновенный и катастрофический отказ PN-перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленный температурный диапазон.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеряется на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Это стандартная рекомендация по профилю оплавления для предотвращения повреждения пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при Ta=25°C. Конструкторы должны использовать эти значения для расчетов схем.

• Средняя сила света (I_V):200 мккд (мин.), 600 мккд (тип.) при I_F= 1 мА. Это ключевой параметр яркости при рекомендуемой низкоточной рабочей точке. Широкий диапазон (200-600) указывает на то, что устройство сортируется; конструкторы должны учитывать это различие или указывать группу сортировки для обеспечения одинаковой яркости.
• Длина волны пикового излучения (λ_p):639 нм (тип.) при I_F= 20 мА. Это длина волны, на которой выходная оптическая мощность максимальна. Она определяет \"супер красный\" цвет.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.) при I_F= 20 мА. Это измеряет спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Значение 20 нм типично для красных светодиодов AlInGaP и указывает на относительно чистый цвет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):631 нм (тип.) при I_F= 20 мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая лучше всего соответствует цвету светодиода. Она немного короче пиковой длины волны.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.0 В (мин.), 2.6 В (тип.) при I_F= 20 мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Это критически важно для расчета значений последовательных резисторов. Типичное значение 2.6В выше, чем у стандартных красных светодиодов GaAsP, что характерно для технологии AlInGaP.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при V_R= 5 В. Это небольшой ток утечки, который протекает, когда светодиод смещен в обратном направлении при максимальном номинальном напряжении.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (макс.). Этот параметр определяет максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одном устройстве или между устройствами. Соотношение 2:1 означает, что самый тусклый сегмент может быть не менее чем в два раза тусклее самого яркого, что обеспечивает однородность.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройство \"Сортируется по силе света\". Это относится к процессу сортировки.

• Сортировка по силе света:После изготовления светодиоды тестируются и сортируются в разные группы на основе измеренного светового потока при стандартном испытательном токе (например, 1 мА или 20 мА). Диапазон I_Vдля LTC-2621JR (200-600 мккд), вероятно, охватывает несколько групп. Использование светодиодов из одной группы в многоразрядных или многомодульных приложениях обеспечивает одинаковую яркость по всему индикатору, что критически важно для эстетики продукта и читаемости. Конструкторы часто могут указывать конкретный код группы интенсивности при заказе.
• Сортировка по прямому напряжению:Хотя для этой детали это явно не упоминается, сортировка по напряжению также распространена. Группировка светодиодов по схожему V_Fможет помочь в проектировании более простых и однородных схем ограничения тока, особенно в параллельных или мультиплексированных конфигурациях.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\". Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, мы можем предположить их типичное содержание и важность.

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (кривая I_V/ I_F):Этот график покажет, как световой выход увеличивается с током. Для светодиодов зависимость, как правило, линейна при низких токах, но может насыщаться при более высоких токах из-за тепловых эффектов. Кривая подтверждает пригодность устройства при очень низких токах (1 мА).
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (кривая V_F/ I_F):Эта экспоненциальная кривая критически важна для определения динамического сопротивления светодиода и проектирования драйверов постоянного тока. Она показывает, как V_Fувеличивается с ростом I_F.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует тепловое снижение светового выхода. Для светодиодов AlInGaP сила света обычно уменьшается с повышением температуры. Это ключевой фактор для приложений, работающих в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную оптическую мощность в зависимости от длины волны, с центром около 639 нм и полушириной ~20 нм. Это определяет цветовые характеристики.

5. Механическая информация и информация о корпусе

LTC-2621JR поставляется в стандартном двухразрядном семисегментном светодиодном корпусе.

• Высота цифры:0.28 дюйма (7.0 мм).
• Габаритные размеры корпуса:Спецификация включает подробный чертеж с размерами (не воспроизводится здесь). Ключевые допуски составляют ±0.25 мм (0.01\"), что является стандартным для этого типа компонентов. Конструкторы должны использовать эти размеры для проектирования посадочного места на печатной плате и вырезов на панели.
• Конфигурация выводов:Устройство имеет 16-выводную конфигурацию (некоторые выводы помечены как \"Нет соединения\" или \"Нет вывода\"). Это мультиплексированный тип с общим анодом. Распиновка следующая:
  • Общие аноды: Выводы 2 (Цифра 1), 5 (Цифра 2), 8 (Цифра 3) и 13 (L1, L2, L3).
  • Катоды сегментов: Выводы 1 (D), 3 (D.P.), 4 (E), 6 (C, L3), 7 (G), 12 (B, L2), 15 (A, L1), 16 (F).
  • Выводы 9, 10, 11, 14 отмечены как Нет соединения или Нет вывода.
• Внутренняя принципиальная схема:В спецификации показаны внутренние электрические соединения. Она подтверждает структуру мультиплексирования с общим анодом: все аноды для данной цифры (и опциональные светодиоды L1-L3) соединены внутри, в то время как катоды каждого сегмента разделены. Это позволяет управлять тремя цифрами последовательно (мультиплексирование), используя только один набор драйверов сегментов.
• Идентификация полярности:На корпусе, вероятно, есть физический маркер (точка, выемка или скошенный край) для идентификации вывода 1. Правильная ориентация необходима для предотвращения повреждения во время пайки и работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Соблюдение этих рекомендаций необходимо для предотвращения теплового повреждения во время процесса сборки печатной платы.

• Профиль пайки оплавлением:Максимально рекомендуемое условие — пиковая температура 260°C в течение не более 3 секунд. Это измеряется на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса (т.е. на печатной плате). Стандартные профили бессвинцовой пайки оплавлением обычно соответствуют этому пределу, но время выше температуры ликвидуса (TAL) должно контролироваться.
• Ручная пайка:Если необходима ручная пайка, следует использовать паяльник с регулируемой температурой. Время контакта на вывод должно быть минимальным (обычно<3 секунды), и можно использовать теплоотвод (например, пинцет) на выводе между паяльником и корпусом.
• Очистка:Используйте только чистящие средства, совместимые с материалом пластиковой линзы светодиода, чтобы избежать помутнения или химического повреждения.
• Условия хранения:Храните в сухой, антистатической среде в указанном температурном диапазоне (-35°C до +85°C). Влагозащищенные устройства должны храниться в герметичных пакетах с осушителем, если они не были просушены перед использованием.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Портативная потребительская электроника:Цифровые мультиметры, портативное испытательное оборудование, компактные аудиоплееры или фитнес-трекеры, где низкое энергопотребление имеет первостепенное значение.
• Промышленная аппаратура:Панельные измерители, контроллеры процессов, таймеры и дисплеи показаний датчиков, где требуются надежность и работа в широком температурном диапазоне.
• Автомобильные дисплеи для вторичного рынка:Вспомогательные приборы (вольтметры, часы) для использования в салоне, хотя может потребоваться защита от окружающей среды.
• Бытовая техника:Дисплей для микроволновых печей, кофеварок или термостатов.
• Образовательные наборы:Идеально подходит для учебных проектов по электронике, связанных с мультиплексированными дисплеями и интерфейсом с микроконтроллерами.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:ВСЕГДА используйте последовательные токоограничивающие резисторы для каждой линии катода сегмента (или драйвер постоянного тока). Значение резистора рассчитывается по формуле: R = (V_{питания}- V_F- V_{падения_драйвера}) / I_F. Для питания 5В, V_F= 2.6В и желаемого I_F= 10 мА: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом. Для консервативного проектирования используйте максимальное значение V_Fиз спецификации.
• Мультиплексированное управление:Поскольку это мультиплексированный дисплей с общим анодом, микроконтроллер или драйверная ИС должны последовательно включать общий анод каждой цифры (выводы 2, 5, 8), одновременно выводя соответствующий шаблон сегментов на линии катодов. Частота обновления должна быть достаточно высокой (>60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания.
• Пиковый ток при мультиплексировании:При мультиплексировании N цифр мгновенный ток на сегмент во время его включения обычно в N раз превышает желаемый средний ток. Для 3-разрядного мультиплексирования со средним током 3 мА на сегмент пиковый ток составит ~9 мА. Это необходимо проверить по Предельным эксплуатационным параметрам (25 мА непрерывно, 100 мА импульсно).
• Угол обзора:Располагайте дисплей с учетом его широкого угла обзора, чтобы обеспечить оптимальную читаемость для конечного пользователя.
• Защита от ЭСР:Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду. Реализуйте стандартные процедуры обращения с ЭСР во время сборки.

8. Техническое сравнение и дифференциация

LTC-2621JR выделяется на рынке благодаря конкретным технологическим решениям.

• AlInGaP против традиционных GaAsP/GaP:Старые красные светодиоды использовали подложки GaAsP или GaP, которые имели более низкую эффективность и давали более оранжево-красный свет. Технология AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу (больше светового потока на мА), лучшую чистоту цвета (насыщенный красный при ~631-639 нм) и превосходную температурную стабильность. Это приводит к более ярким дисплеям с меньшим энергопотреблением или более длительным сроком службы батареи.
• Оптимизация для низких токов:Многие семисегментные индикаторы характеризуются при 20 мА. LTC-2621JR явно тестируется и отбирается для отличной работы при очень низких токах (тип. 1 мА), что делает его специализированным компонентом для ультранизкопотребляющих конструкций.
• Серый фон/Белые сегменты:Это эстетическое решение улучшает контрастность, когда дисплей выключен (черный/серый вид), и улучшает определение сегментов при включении, по сравнению с полностью черными или серыми корпусами.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 Могу ли я управлять этим дисплеем с помощью микроконтроллера на 3.3В без сдвига уровня?

Да, обычно. Типичное прямое напряжение (V_F) составляет 2.6В при 20 мА. При более низком токе управления (например, 5-10 мА) V_Fбудет немного ниже (например, 2.4В). Вывод GPIO на 3.3В может непосредственно стягивать ток через последовательный резистор для включения сегмента. Расчет: Для вывода GPIO, стягивающего 5 мА при V_F= 2.4В, значение резистора будет (3.3В - 2.4В) / 0.005А = 180 Ом. Убедитесь, что общая способность микроконтроллера по стягиванию тока не превышена.

9.2 Почему сила света указана как диапазон (200-600 мккд)? Как обеспечить одинаковую яркость?

Диапазон представляет собой разброс при сортировке. Чтобы обеспечить одинаковость, у вас есть два варианта: 1) Спроектировать вашу схему так, чтобы она адекватно работала во всем диапазоне (например, обеспечить читаемость при минимальных 200 мккд). 2) Указать более узкий код группы силы света при заказе компонентов для производства, гарантируя, что все единицы в вашей партии имеют схожий выход. Обратитесь к полной документации по сортировке производителя.

9.3 Для чего предназначены соединения \"L1, L2, L3\", упомянутые с некоторыми катодами?

Это соединения с опциональными отдельными светодиодными индикаторами (вероятно, маленькие точки или иконки), которые являются частью того же корпуса, но электрически независимы от семисегментных цифр. Они имеют общий анод (вывод 13), но индивидуальные катоды (выводы 15/L1, 12/L2, 6/L3). Их можно использовать для символов, таких как двоеточия, десятичные точки для других цифр или индикаторов состояния.

9.4 Как рассчитать энергопотребление моей конструкции дисплея?

Для мультиплексированной конструкции с N цифрами, M горящими сегментами на цифру в среднем и пиковым током сегмента I_пик, приблизительная средняя мощность составляет: P_ср≈ N * (M / 7) * I_пик* V_F* (1/N) = (M / 7) * I_пик* V_F. Коэффициент (1/N) возникает из-за скважности мультиплексирования. Пример: Отображение \"88.8\" (M=7 сегментов) при I_пик=10 мА и V_F=2.6В: P_ср≈ (7/7) * 0.01 * 2.6 = 0.026 Вт или 26 мВт для всего 3-разрядного дисплея.

10. Пример внедрения в проект

Сценарий:Проектирование низкопотребляющего 3-разрядного цифрового термометра с питанием от батареи.

• Микроконтроллер:Низкопотребляющий МК, работающий на 3.3В, с выводами GPIO, способными стягивать 10 мА.
• Способ управления:Мультиплексирование. Три вывода GPIO настроены как выходы для управления общими анодами (Цифры 1, 2, 3) через небольшие NPN-транзисторы или MOSFET (для обработки суммарного тока сегментов). Семь других выводов GPIO управляют катодами сегментов через токоограничивающие резисторы.
• Установка тока:Целевой средний ток сегмента 2 мА для хорошей видимости и длительного срока службы батареи. При 3-разрядном мультиплексировании пиковый ток на сегмент составит ~6 мА. Используя V_F= 2.5В (оценка при 6 мА) и напряжение насыщения драйвера 0.2В, значение последовательного резистора: R = (3.3В - 2.5В - 0.2В) / 0.006А ≈ 100 Ом.
• Программное обеспечение:Таймер МК вызывает прерывание на частоте 180 Гц (60 Гц на цифру * 3 цифры). В обработчике прерывания он выключает анод предыдущей цифры, обновляет шаблон сегментов для следующей цифры, а затем включает анод новой цифры.
• Результат:Дисплей потребляет менее 15 мВт, обеспечивает читаемость без мерцания и использует оптимизированную низкоточную производительность LTC-2621JR для максимизации времени работы от батареи.

11. Введение в технологический принцип

LTC-2621JR основан на технологии твердотельного освещения. Каждый сегмент содержит один или несколько светодиодных кристаллов AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав слоев AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный при ~639 нм. Свет излучается через верхнюю часть кристалла, формируясь линзой пластикового корпуса в однородные сегменты. Конфигурация мультиплексирования с общим анодом — это внутренняя схема соединений, которая сокращает количество необходимых внешних выводов драйвера с (7 сегментов + 1 DP) * 3 цифры = 24 до 7 линий сегментов + 3 линии цифр = 10, плюс несколько для опциональных светодиодов, что делает интерфейс с микроконтроллерами гораздо более практичным.

12. Технологические тренды

Хотя LTC-2621JR представляет собой зрелую и надежную технологию, общий ландшафт дисплеев развивается. Тренд в информационных дисплеях движется в сторону большей интеграции и гибкости. Органические светодиодные (OLED) и микро-светодиодные дисплеи предлагают самосветящиеся, высококонтрастные и гибкие форм-факторы. Однако для простых числовых индикаторов традиционные сегментные светодиодные дисплеи остаются высококонкурентными благодаря своей предельной простоте, надежности, низкой стоимости, высокой яркости и широкому рабочему температурному диапазону. Конкретный тренд в этом сегменте — еще более низкое энергопотребление, материалы с более высокой эффективностью (такие как улучшенный AlInGaP или InGaN для других цветов) и интеграция электроники драйверов (например, интерфейсов I2C или SPI) непосредственно в модуль дисплея, что сокращает количество внешних компонентов и упрощает проектирование. Фокус LTC-2621JR на ультранизкоточную работу хорошо соответствует постоянному спросу на энергоэффективные компоненты в портативных устройствах и устройствах Интернета вещей.