Техническая спецификация LTD-5250JD - Семисегментный светодиодный индикатор - Высота цифры 0.52 дюйма - Гиперкрасный цвет - Напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTD-5250JD представляет собой двухразрядный семисегментный модуль светодиодного индикатора (LED). Его основная функция — обеспечение четкого, легко читаемого числового отображения для различных электронных устройств и приборов. В основе технологии лежит использование полупроводникового материала арсенида галлия-индия-алюминия (AlInGaP) для получения гиперкрасного свечения. Устройство оснащено серой лицевой панелью с белой маркировкой сегментов, что повышает контрастность и читаемость при различном освещении. Оно классифицируется по световой интенсивности, что гарантирует единообразие уровня яркости для партийного применения.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Дисплей предлагает несколько ключевых преимуществ, делающих его подходящим для промышленных, потребительских и измерительных применений. Его низкое энергопотребление обеспечивает энергоэффективность, а высокая яркость и отличная контрастность гарантируют видимость под широким углом обзора. Полупроводниковая конструкция обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы по сравнению с другими технологиями отображения. Непрерывные однородные сегменты создают приятный и профессиональный внешний вид символов. Это сочетание характеристик ориентировано на такие применения, как контрольно-измерительное оборудование, POS-терминалы, панели промышленного управления, дисплеи часов и любые устройства, требующие надежного, яркого числового отображения.

2. Подробный анализ технических характеристик

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

2.1 Оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функции дисплея. Основное излучение находится в гиперкрасном спектре.

• Световая интенсивность (I_V):Средняя световая интенсивность на сегмент составляет минимум 320 мккд, типичное значение — 700 мккд, максимальное значение не указано при условии испытания I_F= 1мА. Этот параметр критически важен для определения яркости дисплея в конечном применении. Коэффициент соответствия между сегментами указан как максимум 2:1, что определяет допустимое отклонение яркости между разными сегментами одной цифры.
• Характеристики длины волны:Устройство имеет пиковую длину волны излучения (λ_p) 650 нм (нанометров) и доминирующую длину волны (λ_d) 639 нм, оба значения измерены при I_F= 20мА. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 20 нм. Эти значения точно определяют цветовую точку «гиперкрасного» свечения, которое представляет собой глубокий, насыщенный красный цвет.

2.2 Электрические параметры

Понимание электрических пределов и рабочих точек необходимо для безопасного и надежного проектирования схемы.

• Абсолютные максимальные параметры:Это предельные значения нагрузки, которые ни при каких условиях не должны превышаться. Ключевые ограничения включают: рассеиваемая мощность на сегмент (70 мВт), пиковый прямой ток на сегмент (90 мА при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс) и непрерывный прямой ток на сегмент (25 мА при 25°C, с линейным снижением на 0.33 мА/°C). Максимальное обратное напряжение на сегмент составляет 5В.
• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светящемся сегменте составляет типично 2.6В, в диапазоне от 2.1В до максимума, при токе 20мА. Это значение необходимо для расчета значений токоограничивающих резисторов и требований к источнику питания.
• Обратный ток (I_R):Максимальный ток утечки при обратном смещении 5В составляет 100 мкА.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Рабочие характеристики устройства определены в заданных климатических пределах.

• Диапазон рабочих температур:Дисплей рассчитан на непрерывную работу при температуре окружающей среды (T_a) от -35°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения:Он может храниться в нерабочем состоянии от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:Для монтажа максимально допустимая температура пайки составляет 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки компонента. Это критически важно для процессов волновой или конвекционной пайки.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройство «классифицировано по световой интенсивности». Это подразумевает процесс сортировки после производства.

• Сортировка по световой интенсивности:Светодиоды тестируются и группируются (сортируются) на основе измеренной световой отдачи при стандартном испытательном токе (вероятно, 1мА или 20мА). Устройства в одной группе будут иметь очень схожую яркость, обеспечивая визуальную однородность при использовании нескольких индикаторов в одном изделии. Коэффициент соответствия световой интенсивности 2:1 является гарантией производительности в рамках одного устройства.
• Сортировка по длине волны:Хотя в предоставленном содержании это явно не детализировано, светодиоды AlInGaP часто также сортируются по доминирующей или пиковой длине волны для обеспечения стабильного цветового выхода. Указанная доминирующая длина волны 639 нм, вероятно, представляет собой целевое или номинальное значение для данного продукта.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются «Типичные электрические/оптические характеристические кривые». Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, стандартные кривые для таких устройств обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Этот график показывает зависимость между прямым током (I_F) и прямым напряжением (V_F). Она нелинейна, с характерным «коленом» напряжения (около типичных 2.6В), после которого ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Эта кривая жизненно важна для проектирования схемы управления.
• Зависимость световой интенсивности от прямого тока:Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с увеличением тока управления. Обычно она линейна в широком диапазоне, но может насыщаться при очень высоких токах. Она помогает разработчикам выбрать рабочий ток для достижения желаемой яркости с учетом эффективности и нагрева.
• Зависимость световой интенсивности от температуры окружающей среды:Эта кривая иллюстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Светодиоды AlInGaP демонстрируют меньшее тепловое тушение, чем некоторые другие материалы, но выход все равно обычно снижается. Это критически важно для применений, работающих в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную интенсивность излучения на разных длинах волн, с центром вокруг пиковой длины волны 650 нм и определенной полушириной 20 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Физическая конструкция определяет, как устройство интегрируется в изделие.

5.1 Габариты и контурный чертеж

Указан чертеж корпуса. Ключевой параметр — высота цифры 0.52 дюйма (13.2 мм). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Точные посадочные размеры и общие габариты следует брать из указанного чертежа для разводки печатной платы.

5.2 Распиновка и полярность

Устройство имеет 18-выводную конфигурацию и использует топологию схемы собщим анодом. Это означает, что аноды (положительные выводы) всех сегментов одной цифры соединены вместе внутри. Каждый катод сегмента (отрицательный вывод) выведен на отдельный вывод, и для каждой из двух цифр (Цифра 1 и Цифра 2) имеется отдельный вывод общего анода. Таблица распиновки предоставляет полную карту, указывая, какой вывод управляет каждым сегментом (A-G и десятичная точка) для каждой цифры. Правильная идентификация вывода 1 необходима для правильной ориентации.

5.3 Внутренняя схема

Указанная схема визуально представляет структуру с общим анодом, показывая два независимых узла общего анода (по одному на цифру) и индивидуальные катоды для семи сегментов и десятичной точки каждой цифры. Это проясняет электрическую архитектуру для мультиплексирования или прямого управления.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение обеспечивает надежность и предотвращает повреждение во время производства.

• Параметры конвекционной пайки:Строго соблюдайте максимальный параметр: пиковая температура 260°C не более 3 секунд, измеренная в указанной точке ниже корпуса. Следует использовать стандартный профиль бессвинцовой конвекционной пайки с соответствующими скоростями нагрева и охлаждения для минимизации термического напряжения.
• Меры предосторожности:Избегайте механического напряжения на выводах. Убедитесь, что устройство хранится в сухой, антистатической среде перед использованием. Очистите печатную плату от остатков флюса, которые могут повлиять на оптическую прозрачность или вызвать коррозию.
• Условия хранения:Храните в указанном диапазоне температур (-35°C до +85°C) в среде с низкой влажностью. Для длительного хранения рекомендуется использовать оригинальный влагозащитный пакет.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот дисплей идеально подходит для любого применения, требующего двух ярких, легко читаемых цифр. Распространенные области использования включают: цифровые мультиметры и контрольно-измерительное оборудование, частотомеры, дисплеи таймеров и часов, табло, простые индикаторы на панелях управления (например, температура, скорость), дисплеи POS-терминалов и бытовую технику.

7.2 Соображения по проектированию

• Схема управления:Как устройство с общим анодом, оно обычно управляется путем подключения общего анода к положительному напряжению питания (через токоограничивающий резистор или стабилизированный источник тока) и стока тока через индивидуальные катодные выводы на землю, обычно через транзистор или микросхему драйвера. Мультиплексирование двух цифр осуществляется просто путем переключения двух выводов общего анода.
• Ограничение тока:Внешние токоограничивающие резисторы обязательны для каждого катода сегмента (или для общего анода в мультиплексированной конфигурации) для установки рабочего тока. Значение резистора рассчитывается по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для консервативного проектирования используйте максимальное значение V_Fиз спецификации, чтобы гарантировать, что ток не превысит пределы.
• Угол обзора и контрастность:Широкий угол обзора и высокая контрастность делают его подходящим для панелей, где пользователь может находиться не прямо перед дисплеем. Серая лицевая панель/белые сегменты улучшают читаемость как в тускло, так и в ярко освещенных условиях.
• Тепловой менеджмент:Хотя устройство имеет номинальную рассеиваемую мощность, обеспечение адекватной вентиляции в корпусе является хорошей практикой, особенно при работе на высоких токах или при высоких температурах окружающей среды, для поддержания долгосрочной световой отдачи и надежности.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с другими технологиями семисегментных индикаторов, использование LTD-5250JD технологии AlInGaP предлагает определенные преимущества:

• По сравнению со стандартными красными светодиодами GaAsP или GaP:Технология AlInGaP обычно обеспечивает более высокую световую эффективность (больше светового выхода на мА тока), лучшую температурную стабильность и более насыщенный, глубокий красный цвет (гиперкрасный против стандартного красного).
• По сравнению с ЖК-дисплеями:Светодиоды являются излучающими, то есть сами производят свет, что делает их четко видимыми в темноте без подсветки. Они также имеют гораздо более быстрое время отклика и более широкий диапазон рабочих температур. Однако они обычно потребляют больше энергии, чем отражающие ЖК-дисплеи.
• По сравнению с ВФД (вакуумно-люминесцентными дисплеями):Светодиоды являются твердотельными, более прочными, имеют более низкие рабочие напряжения и не требуют нити накала или высоковольтных схем управления. ВФД могут предложить другую эстетику и очень широкие углы обзора, но, как правило, более сложны в управлении.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель «коэффициента соответствия световой интенсивности» 2:1?
О: Эта спецификация гарантирует, что в пределах одного индикаторного модуля самый тусклый сегмент будет не менее чем в два раза ярче самого яркого сегмента. Это обеспечивает визуальную однородность отображаемого числа, предотвращая заметное различие в яркости между сегментами.

В: Могу ли я управлять этим дисплеем напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?
О: Нет, напрямую подключать нельзя. Вывод микроконтроллера не может обеспечить или принять достаточный ток (обычно требуется 20-25мА на сегмент) и будет поврежден. Вы должны использовать внешние транзисторы (например, NPN-транзисторы на стороне катода или PNP на стороне анода) или специализированную микросхему драйвера светодиодов. Кроме того, всегда требуется токоограничивающий резистор.

В: Как управлять двумя цифрами независимо?
О: Устройство имеет отдельные выводы общего анода для Цифры 1 (вывод 14) и Цифры 2 (вывод 13). Чтобы одновременно отображать разные числа на каждой цифре, необходимо их мультиплексировать. Это включает быстрое переключение (например, на частоте 100 Гц или выше) того, на какую цифру подается питание на анод, одновременно представляя соответствующие данные сегментов на общих катодных линиях. Благодаря инерции зрения обе цифры кажутся постоянно включенными.

В: Что означает «Гиперкрасный» по сравнению со стандартным красным?
О: Гиперкрасный относится к светодиодам с доминирующей длиной волны, обычно между 620 нм и 645 нм, дающим более глубокий, более оранжевый оттенок красного по сравнению с более яркими, более розоватыми стандартными красными светодиодами, которые часто находятся около 630 нм или ниже. Это определенная цветовая точка в красном спектре.

10. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование простого цифрового таймера с двумя цифрами.
Цель — создать таймер обратного отсчета, отображающий минуты от 00 до 99. Микроконтроллер (например, Arduino или PIC) имеет ограниченное количество выводов ввода-вывода. Использование LTD-5250JD в мультиплексированной конфигурации эффективно. Два NPN-транзистора (или один сдвоенный транзистор) будут использоваться для переключения питания +5В на два вывода общего анода (выводы 13 и 14) под управлением микроконтроллера. Восемь катодов сегментов (7 сегментов + десятичная точка, хотя DP может не использоваться) будут подключены к микроконтроллеру через восемь токоограничивающих резисторов (рассчитанных на ток ~15-20мА) и, возможно, через одну 8-канальную микросхему драйвера стока (например, сдвиговый регистр 74HC595 или массив ULN2003) для дальнейшего сокращения количества выводов. Прошивка будет поддерживать счетчик, преобразовывать цифры десятков и единиц в 7-сегментные коды и поочередно включать Цифру 1 и Цифру 2, выводя соответствующий код сегментов, создавая стабильное двухразрядное отображение.

11. Введение в принцип технологии

LTD-5250JD основан на полупроводниковой технологии арсенида галлия-индия-алюминия (AlInGaP). Этот материал представляет собой прямой полупроводник с запрещенной зоной, выращенный эпитаксиально на подложке из арсенида галлия (GaAs), которая в данном случае непрозрачна. Когда прямое напряжение, превышающее энергию запрещенной зоны материала, прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света, который находится в гиперкрасной области (~639-650 нм). Серая лицевая панель действует как контрастный фильтр, а сегменты формируются структурированными светодиодными кристаллами за белой маркировкой. Конфигурация с общим анодом является стандартной конструкцией, упрощающей схемы управления для многоразрядных индикаторов.

12. Технологические тренды

Хотя семисегментные светодиодные индикаторы остаются надежным и экономически эффективным решением для числового отображения, более широкие тенденции в технологии дисплеев продолжают развиваться. Наблюдается общая тенденция к более высокой интеграции, при этом схемы управления все чаще встраиваются в модули дисплеев. Эффективность AlInGaP и родственных материалов (таких как InGaN для синего/зеленого) продолжает улучшаться, позволяя создавать более яркие дисплеи при меньших токах или использовать более мелкие кристаллы. Корпуса для поверхностного монтажа (SMD) становятся все более распространенными для автоматизированной сборки, хотя выводные индикаторы, подобные этому, сохраняются для прототипирования, ремонта и определенных промышленных применений благодаря своей надежности и простоте ручной пайки. Кроме того, появление органических светодиодов (OLED) и гибких дисплейных технологий предлагает альтернативные форм-факторы, хотя для простых, ярких, недорогих числовых индикаторов традиционная светодиодная технология, такая как используемая здесь AlInGaP, остается высококонкурентоспособной и надежной.