Техническая спецификация LTD-3506KR: двухразрядный семисегментный светодиодный индикатор - высота цифры 7.62 мм - прямое напряжение 2.6 В - мощность 75 мВт - суперкрасный цвет

1. Обзор продукта

Данное устройство представляет собой двухразрядный семисегментный модуль светодиодного индикатора (LED-дисплея). Его основная функция — обеспечение чёткого, легко читаемого числового отображения в различных электронных приложениях. Основной компонент использует передовые полупроводниковые материалы для достижения своих оптических характеристик.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Этот индикатор предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для ряда применений. Он отличается непрерывным и равномерным дизайном сегментов, что улучшает внешний вид символов и читаемость. Устройство работает с низким энергопотреблением, способствуя энергоэффективности конечных продуктов. Оно обеспечивает высокую яркость и высокую контрастность, гарантируя видимость даже в условиях яркого освещения. Широкий угол обзора позволяет считывать информацию с различных позиций. Твёрдотельная конструкция обеспечивает высокую надёжность и длительный срок службы. Световая сила классифицирована, что обеспечивает постоянство яркости между производственными партиями. Наконец, корпус соответствует требованиям по отсутствию свинца.

Целевой рынок для этого компонента включает потребительскую электронику, промышленные приборы, автомобильные приборные панели, контрольно-измерительное оборудование и любые устройства, требующие компактного и надёжного числового дисплея.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный, объективный анализ ключевых технических параметров устройства, определённых в его спецификации.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функции дисплея. Основной излучаемый цвет находится в красном спектре и достигается за счёт определённых полупроводниковых материалов. Типичная пиковая длина волны излучения составляет приблизительно 639 нанометров (нм) при прямом токе 20 миллиампер (мА). Доминирующая длина волны указана как 631 нм. Полуширина спектральной линии, которая указывает на чистоту или ширину излучаемого цвета, составляет 240 нм. Средняя сила света, мера воспринимаемой яркости, классифицирована. При прямом токе 1 мА сила света варьируется от минимума 350 микрокандел (мккд) до максимума 860 мккд. При более высоком токе накачки 10 мА отмечается типичное значение 11150 мккд. Соотношение соответствия силы света 2:1 (максимум к минимуму) указано для сегментов в пределах одной световой области при 1 мА, что обеспечивает визуальную однородность.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют условия работы и пределы для устройства. Абсолютные максимальные параметры задают границы безопасной работы. Рассеиваемая мощность на сегмент не должна превышать 75 милливатт (мВт). Пиковый прямой ток на сегмент ограничен 90 мА в импульсном режиме (1 кГц, скважность 10%). Непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА при 25°C с коэффициентом снижения 0.33 мА на градус Цельсия выше 25°C. Прямое напряжение на сегмент, измеренное при 20 мА, имеет типичное значение 2.6 вольт (В) и максимум 2.6 В (минимум 2.0 В). Обратный ток на сегмент ограничен максимумом 100 микроампер (мкА) при обратном напряжении 5В; важно отметить, что это испытательное условие, и устройство не предназначено для работы в режиме постоянного обратного смещения.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство предназначено для работы в диапазоне температур окружающей среды от -35°C до +85°C. Диапазон температур хранения идентичен. Эти параметры обеспечивают функциональность как в суровых, так и в стандартных условиях. Предоставлены конкретные температурные профили пайки для предотвращения повреждений во время сборки: волновая пайка не должна превышать 260°C в течение максимум 5 секунд, измеренных на 1.6 мм ниже плоскости установки, в то время как ручная пайка не должна превышать 295°C ±5°C в течение максимум 3 секунд в той же контрольной точке.

3. Объяснение системы бининга

В спецификации указано, что приборы классифицируются по световой силе. Это распространённая практика сортировки (бининг), при которой светодиоды из производственной партии сортируются на основе измеренного светового потока. Это гарантирует, что клиенты получают индикаторы с одинаковым уровнем яркости. Спецификация соотношения максимальной и минимальной силы света сегментов 2:1 дополнительно обеспечивает визуальную однородность в пределах одного устройства. Хотя в данном документе явно не детализированы параметры длины волны или прямого напряжения, такие параметры часто строго контролируются в производстве для соответствия опубликованным типичным и максимальным/минимальным значениям.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки на типичные кривые электрических и оптических характеристик. Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно иллюстрируют зависимость между прямым током и силой света (показывая увеличение светового потока с током), зависимость между прямым напряжением и прямым током, а также изменение силы света в зависимости от температуры окружающей среды. Эти кривые необходимы разработчикам для оптимизации условий накачки для достижения желаемой яркости и эффективности, оставаясь в пределах рабочих ограничений устройства.

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Габаритные размеры и допуски

Высота цифры устройства составляет 0.3 дюйма (7.62 мм). Габаритные размеры корпуса приведены на чертеже, все измерения указаны в миллиметрах. Стандартные допуски составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Дополнительные механические примечания включают допуск смещения кончика вывода ±0.4 мм, ограничения на наличие посторонних материалов и загрязнений чернилами на поверхности сегмента, ограничение на изгиб отражателя и ограничение на пузыри в материале сегмента. Для наилучшего соответствия рекомендуется диаметр отверстия печатной платы (ПП) 1.0 мм.

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Устройство имеет 10 выводов в конфигурации корпуса DIP (Dual In-line Package). Оно имеет архитектуру с общим катодом, с одним общим катодом для каждой цифры (Цифра 1 и Цифра 2). Внутренняя принципиальная схема показывает соединение анодов сегментов (A, B, C, D, E, F, G) и десятичных точек (DP) для обеих цифр с конкретными номерами выводов. Таблица соединения выводов чётко сопоставляет каждый номер вывода с его функцией (например, Вывод 1: Анод для G1,G2; Вывод 4: Общий катод для Цифры 2; Вывод 7: Общий катод для Цифры 1). Эта информация критически важна для правильной разводки печатной платы и сопряжения с системой.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Как упоминалось в тепловых характеристиках, строгое соблюдение ограничений по температуре и времени пайки имеет первостепенное значение для предотвращения теплового повреждения светодиодных кристаллов, проводящих перемычек или пластикового корпуса. Рекомендуемый размер отверстия в ПП (1.0 мм) должен использоваться для обеспечения правильного механического выравнивания и формирования паяного соединения. Разработчики должны соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР) при обращении. Для хранения указанный температурный диапазон от -35°C до +85°C должен поддерживаться в сухой среде.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот двухразрядный индикатор идеально подходит для применений, требующих компактного двухразрядного числового отображения. Распространённые области применения включают: цифровые мультиметры, частотомеры, дисплеи часов (показывающие минуты или секунды), терморегуляторы, небольшие весы, индикаторы уровня заряда батареи и дисплеи состояния панелей управления.

7.2 Особенности проектирования и примечания

При интеграции этого индикатора необходимо учитывать несколько факторов.Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждого анода сегмента или линии общего катода для установки желаемой яркости и обеспечения того, чтобы непрерывный прямой ток на сегмент не превышал 25 мА (с учётом снижения при повышении температуры). Значение можно рассчитать, используя напряжение питания, прямое напряжение светодиода (Vf ~2.6В) и целевой ток.Схема управления:Требуется микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера дисплея для мультиплексирования двух цифр. Это включает последовательное включение одного общего катода за раз при подаче данных сегментов для этой цифры с частотой, достаточно высокой, чтобы избежать видимого мерцания (обычно >60 Гц).Перекрёстные помехи:В спецификации указан параметр перекрёстных помех ≤2.5%. Это относится к непреднамеренному свечению сегмента в невыбранной цифре из-за утечки или ёмкостной связи. Правильная синхронизация мультиплексирования и сила сигнала управления помогают минимизировать этот эффект.Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но его следует учитывать при проектировании механического корпуса для совмещения с типичной линией взгляда пользователя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как одноцветные светодиоды на основе GaP, использование материала AlInGaP обеспечивает превосходную яркость и эффективность для красного свечения. Серый фон с белыми сегментами — это дизайнерское решение, которое улучшает контрастность по сравнению с полностью чёрными или серыми поверхностями, особенно при окружающем освещении. Классификация по световой силе является ключевым отличием, обеспечивающим предсказуемые уровни яркости, что не всегда гарантируется с несортированными индикаторами. Бессвинцовый корпус обеспечивает соответствие современным экологическим нормам (RoHS).

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое значение резистора мне следует использовать для питания сегмента током 10 мА от источника 5В?

О: Используя закон Ома: R = (Vпит - Vf) / I. R = (5В - 2.6В) / 0.01А = 240 Ом. Подойдёт стандартный резистор 240 Ом или 220 Ом.

В: Могу ли я питать этот индикатор постоянным напряжением без ограничения тока?

О: Нет. Светодиоды — это приборы с токовым управлением. Подача постоянного напряжения, близкого к Vf или выше, без последовательного резистора приведёт к чрезмерному току, потенциально превышающему абсолютный максимальный параметр и разрушающему сегмент.

В: Что означает "общий катод" для моей схемы?

О: В индикаторе с общим катодом все катоды (отрицательные выводы) светодиодов для одной цифры соединены вместе внутри. Чтобы зажечь цифру, вы должны подключить её общий катодный вывод к земле (логический ноль) и подать положительное напряжение (через токоограничивающий резистор) на анод сегмента, который хотите зажечь. Это противоположно индикатору с общим анодом.

В: Как реализовать десятичные точки?

О: Внутренняя принципиальная схема показывает аноды десятичных точек (DP) для каждой цифры. Они управляются независимо, как и основные сегменты (A-G). Чтобы зажечь десятичную точку, необходимо подать напряжение на соответствующий анодный вывод, пока активен общий катод для её цифры.

10. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого двухразрядного счётчика с использованием микроконтроллера. Входы/выходы микроконтроллера будут подключены к анодам сегментов (A1/A2 через G1/G2 и DP1/DP2) через токоограничивающие резисторы. Два других вывода ввода/вывода будут подключены к двум общим катодным выводам (Катод Цифры 1 и Катод Цифры 2). Прошивка будет реализовывать процедуру мультиплексирования: установить шаблон сегментов для Цифры 1 на анодных линиях, включить (заземлить) катодный вывод Цифры 1 на несколько миллисекунд, затем отключить его. Далее установить шаблон сегментов для Цифры 2, включить катодный вывод Цифры 2 и повторить. Цикл должен быть достаточно быстрым, чтобы человеческий глаз воспринимал его как устойчивое двухразрядное число. Ток на сегмент должен быть рассчитан на основе значения резистора и скважности мультиплексирования, чтобы гарантировать, что средняя рассеиваемая мощность остаётся в пределах нормы.

11. Введение в принцип работы

Устройство работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (прямое напряжение Vf), электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В светодиоде на основе AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия) это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света) в диапазоне красных длин волн. Конкретный состав слоёв AlInGaP определяет точный цвет (длину волны) излучаемого света. Каждый сегмент индикатора содержит один или несколько таких крошечных светодиодных кристаллов. Пластиковый корпус служит для инкапсуляции кристаллов, обеспечивает механическую защиту и действует как линза для формирования светового потока для оптимального обзора.

12. Тенденции и развитие технологий

Хотя данное конкретное устройство использует технологию AlInGaP для красного свечения, рынок светодиодных индикаторов в целом продолжает развиваться. Тенденции включают разработку ещё более эффективных материалов, ведущую к снижению энергопотребления при той же яркости. Существует стремление к увеличению плотности пикселей и возможности полноцветного отображения в многосегментных и матричных дисплеях. Интеграция электроники драйвера непосредственно в корпус дисплея ("интеллектуальные дисплеи") упрощает проектирование системы. Кроме того, достижения в области материалов корпусов направлены на улучшение теплового управления, позволяя использовать более высокие токи накачки и яркость, а также повышая надёжность в более широком диапазоне температур. Фундаментальный принцип твёрдотельного излучения света остаётся неизменным, но уровни производительности и интеграции продолжают расти.