Техническая документация LTD-2701JD - Светодиодный индикатор - Высота цифры 0.28 дюйма - Гиперкрасный - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTD-2701JD представляет собой двухразрядный семисегментный модуль светодиодного индикатора (LED). Его основная функция — обеспечение четкого, легко читаемого числового отображения для различных электронных устройств и оборудования. Основная технология использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения гиперкрасного излучения, характеризующегося высокой яркостью и отличной чистотой цвета. Устройство имеет серый корпус с белыми сегментами, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Оно выполнено по схеме с общим катодом (common cathode), что является стандартной конфигурацией для упрощения схем мультиплексирования в многоразрядных приложениях.

1.1 Ключевые особенности и основные преимущества

• Высота цифры:0.28 дюйма (7.0 мм), что обеспечивает оптимальный размер для хорошей видимости без чрезмерного потребления пространства.
• Однородность сегментов:Непрерывные, однородные сегменты обеспечивают одинаковый внешний вид символов на обоих разрядах.
• Энергоэффективность:Низкое энергопотребление, что делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или энергосберегающих приложений.
• Оптические характеристики:Высокая яркость и высокий коэффициент контрастности способствуют отличной читаемости символов.
• Угол обзора:Широкий угол обзора обеспечивает читаемость с различных позиций.
• Надежность:Твердотельная конструкция обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрации.
• Сортировка (бининг):Устройства сортируются (бинируются) по световой интенсивности, что позволяет согласовать яркость в многоиндикаторных сборках.
• Соответствие экологическим нормам:Бессвинцовый корпус, соответствующий директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный индикатор предназначен для использования в обычном электронном оборудовании. Типичные области применения включают, но не ограничиваются:

• Контрольно-измерительные приборы (мультиметры, блоки питания).
• Бытовая техника (микроволновые печи, духовки, стиральные машины).
• Панели управления промышленного оборудования и таймеры.
• Индикаторы состояния коммуникационного оборудования.
• Автомобильные аксессуары (например, мониторы напряжения).
• Торговые терминалы и базовые числовые индикаторы.

Особо отмечается, что для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, в авиации, медицине или критически важных системах безопасности), требуется консультация.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры (Absolute Maximum Ratings)

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Превышение может привести к перегреву и ускоренной деградации светодиодного кристалла.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр относится к кратковременным импульсам, а не к непрерывной работе.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток должен быть линейно снижен на 0.33 мА/°C при повышении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C для предотвращения теплового разгона.
• Диапазон рабочих и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство может выдерживать эти экстремальные значения, но оптические характеристики будут меняться в зависимости от температуры.
• Условия пайки:260°C в течение 3 секунд, измерено на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки. Это руководство для процессов волновой пайки или пайки оплавлением.

2.2 Электрические и оптические характеристики

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

• Средняя сила света (I_V):200-600 мккд при I_F=1мА. Такой широкий диапазон указывает на эффект процесса бининга; при расчетах видимости конструкторам следует учитывать минимальное значение.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм. Это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность наибольшая.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом как соответствующий цвет света, с допуском ±1 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм. Это определяет спектральную чистоту; более узкая ширина указывает на более монохроматический цвет.
• Прямое напряжение на кристалл (V_F):2.1В (мин.), 2.6В (тип.) при I_F=20мА, с допуском ±0.1В. Это критически важно для проектирования схемы управления, особенно при мультиплексировании нескольких разрядов, для обеспечения постоянного тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при V_R=5В. В документации прямо указано, что обратное напряжение предназначено только для испытаний, и непрерывная работа в режиме обратного смещения должна быть исключена.
• Коэффициент соответствия силы света:Максимум 2:1 для схожих световых областей при I_F=10мА. Это определяет максимально допустимое отклонение яркости между сегментами в одном индикаторе.
• Перекрестные помехи:≤ 2.5%. Это относится к нежелательному свечению неактивного сегмента из-за электрической утечки или оптической связи.

2.3 Объяснение системы бининга

В документации указано, что продукт \"Сортируется по силе света\". Это подразумевает процесс бининга, при котором светодиоды сортируются на основе измеренной светоотдачи (в мккд) при стандартном испытательном токе (вероятно, 1мА или 10мА). Настоятельно рекомендуется использовать индикаторы из одного бина по интенсивности в сборке, чтобы избежать заметной разницы в яркости (неравномерности оттенка) между соседними устройствами. Конструкторам следует указывать требуемый бин или работать с поставщиками для обеспечения согласованности в многоиндикаторных приложениях.

3. Механическая информация и информация об упаковке

3.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор соответствует стандартному формату DIP (Dual In-line Package) для сквозного монтажа. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (мм).
• Стандартный допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм, что важно для совмещения отверстий на печатной плате.
• Допустимые дефекты на лицевой стороне индикатора: посторонние частицы на сегменте ≤10 мил, загрязнение краской ≤20 мил, пузыри в сегменте ≤10 мил.
• Изгиб отражателя ограничен ≤1% от его длины.

3.2 Подключение выводов и идентификация полярности

Устройство имеет 10 выводов в один ряд. Распиновка следующая:

• Вывод 1: Анод сегмента E
• Вывод 2: Анод сегмента D
• Вывод 3: Анод сегмента C
• Вывод 4: Анод сегмента G (центральный сегмент)
• Вывод 5: Анод десятичной точки (DP)
• Вывод 6: Общий катод для разряда 2 (правый разряд)
• Вывод 7: Анод сегмента A
• Вывод 8: Анод сегмента B
• Вывод 9: Общий катод для разряда 1 (левый разряд)
• Вывод 10: Анод сегмента F

Описание \"Rt. Hand Decimal\" подтверждает, что десятичная точка связана с правым разрядом. Конфигурация с общим катодом означает, что все катоды светодиодов одного разряда соединены внутри. Для зажигания сегмента необходимо подать положительное напряжение на соответствующий анодный вывод, в то время как соответствующий общий катодный вывод разряда подключается к земле.

3.3 Внутренняя принципиальная схема

Внутренняя схема показывает два независимых набора из семи светодиодов (плюс светодиод десятичной точки), каждый набор имеет общее соединение катода (выводы 6 и 9). Эта структура является основой для мультиплексирования: последовательно активируя один катод (разряд) за раз и подавая шаблон для этого разряда на анодные линии, можно управлять несколькими разрядами с меньшим количеством линий ввода-вывода.

4. Анализ характеристических кривых

В документации упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\". Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные кривые для таких устройств включали бы:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением (V_F) и прямым током (I_F). Кривая будет смещаться с температурой.
• Зависимость силы света от прямого тока:Показывает, что световой выход приблизительно линейно зависит от тока в определенном диапазоне, но будет насыщаться при более высоких токах и быстрее деградировать из-за нагрева.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Демонстрирует уменьшение светового выхода с ростом температуры перехода, подчеркивая необходимость теплового управления и снижения номинального тока.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~650 нм и полуширину ~20 нм.

Эти кривые необходимы для проектирования драйверов, обеспечивающих стабильную яркость в предполагаемом диапазоне рабочих температур.

5. Рекомендации по пайке, сборке и хранению

5.1 Пайка и сборка

• Соблюдайте указанный профиль пайки (260°C в течение 3 секунд).
• Избегайте использования неподходящих инструментов или методов, создающих аномальное усилие на корпусе индикатора.
• Если применяется декоративная пленка, избегайте ее прямого контакта с передней панелью/крышкой, так как внешнее усилие может сместить ее.

5.2 Условия хранения

Правильное хранение критически важно для предотвращения окисления выводов.

• Стандартный светодиодный индикатор (для сквозного монтажа):В оригинальной упаковке. Температура: от 5°C до 30°C. Влажность: ниже 60% относительной влажности. Длительное хранение вне этих условий может потребовать повторного покрытия окисленных выводов. Если влагозащитный пакет вскрыт более чем на 6 месяцев, перед использованием рекомендуется прогрев при 60°C в течение 48 часов с последующей сборкой в течение одной недели.
• SMD светодиодные индикаторы (примечание для справки):В герметичном пакете: 5-30°C,<60% относительной влажности. После вскрытия: те же условия, но должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней, уровень влагочувствительности MSL 3).

6. Соображения и предостережения для проектирования приложений

6.1 Проектирование схемы управления

• Управление постоянным током:Настоятельно рекомендуется вместо управления постоянным напряжением для обеспечения постоянной силы света независимо от вариаций V_F между сегментами и в зависимости от температуры.
• Ограничение тока:Схема должна ограничивать ток в пределах номинального непрерывного значения (25 мА при 25°C, с учетом снижения). Превышение этого значения вызывает быстрое ухудшение характеристик.
• Диапазон напряжения:Драйвер должен учитывать полный диапазон V_F (приблизительно от 2.0В до 2.7В на сегмент) для обеспечения заданного тока.
• Защита от обратного напряжения:Схема должна защищать от обратных напряжений или переходных процессов во время циклов включения питания, чтобы предотвратить миграцию металла и увеличение утечки.
• Тепловое управление:Учитывайте максимальную температуру окружающей среды (T_a) для выбора безопасного рабочего тока. В условиях высокой T_a environments.

может потребоваться теплоотвод.

• 6.2 Экологические предостережения и обращение
• Избегайте быстрых изменений температуры окружающей среды во влажных условиях, чтобы предотвратить конденсацию на индикаторе.

Выбирайте индикаторы из одного бина по силе света при использовании двух или более в одной сборке для обеспечения равномерной яркости.

7. Техническое сравнение и дифференциация

• По сравнению со старыми технологиями светодиодов на основе GaAsP или GaP, AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), используемый в LTD-2701JD, предлагает значительные преимущества:Более высокая эффективность и яркость:
• AlInGaP обеспечивает превосходную световую отдачу, что приводит к более высокой яркости при том же токе управления.Лучшая чистота цвета:
• Гиперкрасное излучение (доминирующая длина волны 639-650 нм) более насыщенное и визуально отличимое по сравнению со стандартными красными светодиодами.Улучшенная температурная стабильность:
• Хотя все светодиоды теряют эффективность при нагреве, AlInGaP, как правило, имеет лучшее сохранение характеристик по сравнению со старыми материалами.

Конструкция с общим катодом и раздельными катодами разрядов является стандартным, но эффективным подходом для мультиплексирования, отличая ее от типов с общим анодом или индикаторов со встроенными контроллерами мультиплексирования.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?_FО: Нет. Без токоограничивающего резистора прямое подключение 5В к аноду, скорее всего, разрушит светодиод из-за чрезмерного тока. Вы должны использовать последовательный резистор или, предпочтительно, драйвер постоянного тока. Значение резистора зависит от напряжения питания, V_F.

светодиода и желаемого I

._FВ: Почему рекомендуется управление постоянным током?

О: Яркость светодиода в первую очередь является функцией тока, а не напряжения. Прямое напряжение (V

) может варьироваться от кристалла к кристаллу и уменьшается с ростом температуры. Источник постоянного тока обеспечивает стабильную яркость, автоматически регулируя напряжение для поддержания заданного тока, компенсируя эти вариации.

В: Что означает \"Скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс\" для параметра пикового тока?

О: Это означает, что вы можете кратковременно подавать на светодиод импульсы до 90 мА, но длительность импульса не должна превышать 0.1 миллисекунды, а средний ток за время не должен превышать эквивалент скважности 1/10 (например, 0.1 мс включен, 0.9 мс выключен). Это не для непрерывного свечения.

В: Как управлять двумя разрядами независимо?

О: Используйте мультиплексирование. В цикле: 1) Установите анодные выводы (1,2,3,4,5,7,8,10) в соответствии с шаблоном для Разряда 1. 2) Подключите катодный вывод 9 (Разряд 1) к низкому уровню (земле), удерживая катодный вывод 6 (Разряд 2) на высоком уровне (отключен). 3) Подсветите на короткое время (например, 5 мс). 4) Выключите Разряд 1. 5) Установите аноды в соответствии с шаблоном для Разряда 2. 6) Подключите катодный вывод 6 к низкому уровню, а вывод 9 — к высокому. 7) Подсветите. Быстро повторяйте этот цикл (>60 Гц), чтобы создать иллюзию непрерывного свечения обоих разрядов.

1. 9. Практический пример проектирования и использованияПример: Проектирование простого цифрового индикатора вольтметра (0-99В).
2. Выбор компонентов:LTD-2701JD выбран за его двухразрядность, хорошую яркость и корпус для сквозного монтажа, удобный для прототипирования.
3. Схема управления:Используется микроконтроллер (например, ATmega328P). Его линии ввода-вывода не могут обеспечить достаточный ток для всех сегментов одновременно. Поэтому реализуется схема мультиплексирования с использованием двух NPN-транзисторов (например, 2N3904) для стока катодных токов Разрядов 1 и 2. Аноды сегментов подключены к микроконтроллеру через токоограничивающие резисторы (например, 150 Ом для питания 5В, целевой ток ~20 мА на сегмент: R = (5В - 2.6В) / 0.02А ≈ 120 Ом, для безопасности используется 150 Ом).
4. Программное обеспечение:Прошивка считывает напряжение через АЦП, преобразует его в две BCD-цифры и управляет индикатором с использованием прерывания таймера для мультиплексирования на частоте 100 Гц.

Соображения:

Допуск на прямое напряжение означает, что яркость может незначительно различаться между сегментами. Использование драйверов постоянного тока (например, специализированных микросхем драйверов светодиодов) вместо резисторов улучшит равномерность. Рекомендации по хранению соблюдаются путем заказа небольших партий, чтобы избежать длительного складского хранения.

10. Введение в принцип работы

Светоизлучающий диод (LED) — это полупроводниковый p-n переход. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются через переход. Когда эти носители заряда рекомбинируют в активной области, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. AlInGaP имеет запрещенную зону, соответствующую красному свету. В семисегментном индикаторе несколько отдельных светодиодных кристаллов смонтированы и соединены для формирования стандартных сегментов (A-G и DP). Конфигурация с общим катодом внутренне соединяет все катоды светодиодов, принадлежащих одному разряду.

• 11. Технологические трендыИндустрия светодиодных индикаторов продолжает развиваться. Хотя индикаторы для сквозного монтажа, такие как LTD-2701JD, остаются актуальными для прототипирования, ремонта и определенных применений, более широкие тренды включают:
• Миниатюризация и доминирование SMD:Корпуса для поверхностного монтажа (SMD) становятся стандартом для автоматизированной сборки, предлагая меньший размер и низкий профиль.
• Интегрированные контроллеры:Индикаторы со встроенными микросхемами драйверов (например, модули, совместимые с MAX7219) упрощают взаимодействие с микроконтроллером, выполняя мультиплексирование и декодирование внутри.
• Материалы с более высокой эффективностью:Постоянная разработка материалов, таких как InGaN для синего/зеленого цвета, и улучшенные AlInGaP и белые светодиоды на основе люминофора, повышают эффективность (люмен на ватт).

Гибкие и новые форм-факторы: