Техническая документация LTD-5307AG - Семисегментный светодиодный индикатор, высота цифры 0.56 дюйма (14.22 мм), зеленый цвет, прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTD-5307AG — это высокопроизводительный однозначный семисегментный светодиодный индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечение четкого, яркого вывода числовой или ограниченной алфавитно-цифровой информации в электронных устройствах. Основные области применения включают панели приборов, дисплеи бытовой электроники, индикаторы промышленных систем управления и измерительное оборудование, где требуется компактный, надежный и легко читаемый числовой индикатор.

Ключевое позиционирование устройства заключается в балансе размера, читаемости и энергоэффективности. Оно предназначено для инженеров и разработчиков продуктов, которым нужен надежный дисплейный компонент, легко интегрируемый в цифровые схемы без сложной управляющей электроники, благодаря своей простой конфигурации с общим катодом.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности индикатора. Устройство использует светодиодные кристаллы из фосфида галлия (GaP) на прозрачной подложке GaP, что является проверенной технологией для получения эффективного зеленого свечения.

• Средняя сила света (I_V):Составляет от 800 мккд (мин.) до 2400 мккд (тип.) при прямом токе (I_F) 10 мА. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость. Типичное значение 2400 мккд указывает на яркий индикатор, подходящий для хорошо освещенных помещений.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):565 нм. Это длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность, что помещает его в зеленую область видимого спектра.
• Доминирующая длина волны (λ_d):569 нм. Эта длина волны соответствует воспринимаемому человеческим глазом цвету света, который является слегка желтовато-зеленым.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):30 нм. Это значение указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Значение 30 нм является типичным для стандартных зеленых светодиодов GaP, что дает насыщенный зеленый цвет.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Максимум 2:1. Эта критически важная спецификация обеспечивает визуальную однородность по всему индикатору. Это означает, что яркость самого тусклого сегмента будет не менее половины яркости самого яркого сегмента при одинаковых условиях управления, предотвращая неравномерный внешний вид.

2.2 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют интерфейс между индикатором и управляющей схемой.

• Прямое напряжение на сегмент (V_F):Обычно 2.6 В, максимум 2.6 В при I_F=20 мА. Это ключевой параметр для расчета значения токоограничивающего резистора, включенного последовательно с каждым сегментом. При использовании стандартного источника питания логики 5 В типичное значение токоограничивающего резистора составит (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом.
• Непрерывный прямой ток на сегмент (I_F):Максимум 25 мА. Превышение этого тока приведет к сокращению срока службы светодиода и снижению светового потока. В техническом описании указан линейный коэффициент снижения 0.28 мА/°C при температуре окружающей среды выше 25°C, что означает, что максимально допустимый ток уменьшается с ростом температуры.
• Пиковый прямой ток на сегмент:Максимум 100 мА, но только в импульсном режиме (ширина импульса 0.1 мс, скважность 1/10). Это позволяет кратковременно превышать номинальный ток для достижения более высокой мгновенной яркости в мультиплексированных приложениях.
• Обратное напряжение на сегмент (V_R):Максимум 5 В. Приложение более высокого обратного напряжения может вызвать мгновенный и катастрофический отказ светодиодного перехода.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при V_R=5 В. Это ток утечки при обратном смещении светодиода.

2.3 Предельные эксплуатационные параметры и тепловые соображения

Эти параметры определяют эксплуатационные пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:75 мВт. Рассчитывается как V_F* I_F. При типичном V_F2.6 В максимальный непрерывный ток составляет примерно 75 мВт / 2.6 В ≈ 28.8 мА, что согласуется с номинальным непрерывным током 25 мА.
• Диапазон рабочих температур:от -35°C до +105°C. Этот широкий диапазон делает устройство подходящим для применения в суровых условиях, от промышленных морозильников до моторных отсеков автомобилей.
• Диапазон температур хранения:от -35°C до +105°C.
• Температура пайки:Устройство может выдерживать температуру пайки 260°C в течение 3 секунд в точке на расстоянии 1/16 дюйма (≈1.6 мм) ниже плоскости установки. Это стандартная спецификация для процессов волновой или конвекционной пайки.

3. Система сортировки и категоризации

В технической документации явно указано, что устройства "категоризированы по световой силе". Это указывает на процесс производственной сортировки. Хотя конкретные коды категорий не приведены в данном отрывке, типичная категоризация для таких индикаторов включает группировку устройств на основе измеренной световой силы при стандартном испытательном токе (например, 10 мА). Это гарантирует, что разработчики могут выбирать индикаторы с одинаковым уровнем яркости для своих продуктов или использовать индикаторы из одной категории световой силы в рамках одного продукта для поддержания единообразного внешнего вида на нескольких цифрах.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании упоминаются "Типичные электрические / оптические характеристические кривые". Хотя конкретные графики не приведены в тексте, мы можем вывести их стандартное содержание и значение на основе перечисленных параметров:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Этот график показал бы экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Он необходим для понимания падения напряжения на светодиоде при различных рабочих токах, что критически важно для точного проектирования драйвера.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая показывает, как яркость увеличивается с током. Обычно она линейна в определенном диапазоне, прежде чем эффективность падает при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Этот график продемонстрировал бы снижение светового потока при повышении температуры перехода. Эффективность светодиода уменьшается с ростом температуры.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 565 нм и полуширину 30 нм, подтверждающий характеристики зеленого цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Устройство имеет высоту цифры 0.56 дюйма, что соответствует 14.22 миллиметрам. Это стандартный размер, обеспечивающий хороший баланс между читаемостью и занимаемым местом на плате. Чертеж габаритных размеров (упоминается, но не детализируется в тексте) обычно показывает общую длину, ширину и высоту модуля, размеры цифр и сегментов, а также шаг выводов. Все размеры имеют стандартный допуск ±0.25 мм, если не указано иное.

5.2 Распиновка и внутренняя схема

LTD-5307AG — это двухзначный индикатор с общим катодом в одном корпусе. Предоставлена таблица соединений выводов:

• Конфигурация:Общий катод. Это означает, что все катоды (отрицательные выводы) для сегментов каждой цифры соединены вместе внутри. Чтобы зажечь сегмент, его соответствующий вывод анода должен быть подан на высокий уровень (через токоограничивающий резистор), в то время как общий катодный вывод его цифры подтянут к низкому уровню.
• Распиновка:18-выводное устройство имеет определенное назначение для анодов сегментов A-G и десятичной точки (D.P.) для двух цифр (Цифра 1 и Цифра 2), а также их соответствующих общих катодных выводов (выводы 13 и 14). Выводы 1, 2, 16, 17, 18 помечены как "Нет соединения" (N.C.).
• Схема внутренних соединений:Упоминается в техническом описании, она визуально изображает взаимосвязь 14 светодиодных сегментов (7 на цифру) и двух общих катодных узлов, проясняя электрическую компоновку.

6. Рекомендации по пайке и сборке

На основе предельных эксплуатационных параметров:

• Пайка:Устройство совместимо со стандартными процессами сборки печатных плат. Критической спецификацией является 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1.6 мм от корпуса. Для конвекционной пайки допустим стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой около 260°C при условии контроля времени выше температуры ликвидуса.
• Обращение:Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), поскольку светодиодные кристаллы чувствительны к статическому электричеству.
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте методы и растворители, совместимые с пластиковым корпусом устройства и эпоксидным заполнением.

7. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

7.1 Типовые схемы включения

Конфигурация с общим катодом напрямую совместима со стандартными выводами ввода-вывода микроконтроллера или микросхемами декодера/драйвера (такими как сдвиговый регистр 74HC595 или специализированные микросхемы драйверов светодиодов). Типичная схема управления включает:

1. Подключение каждого анода сегмента к положительному напряжению питания (например, 3.3 В или 5 В) через индивидуальный токоограничивающий резистор.
2. Подключение общих катодных выводов к земле через нижний ключ (например, NPN-транзистор или MOSFET). Ключ управляется микроконтроллером для выбора активной цифры.
3. Для мультиплексирования двух цифр микроконтроллер быстро переключается между активацией Цифры 1 и Цифры 2, одновременно обновляя соответствующие шаблоны сегментов. Это значительно сокращает количество требуемых выводов ввода-вывода.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательные резисторы для каждого анода сегмента. Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для питания 5 В, V_F=2.6 В, и I_F=10 мА: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом. Подошел бы стандартный резистор 220 Ом или 270 Ом.
• Частота мультиплексирования:При мультиплексировании нескольких цифр используйте частоту обновления, достаточно высокую, чтобы избежать видимого мерцания, обычно выше 60 Гц на цифру. Для двух цифр рекомендуется частота цикла >120 Гц.
• Управление теплом:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечьте адекватную вентиляцию, если несколько индикаторов используются в ограниченном пространстве, особенно вблизи верхнего предела диапазона рабочих температур.
• Угол обзора:В техническом описании подчеркивается "Широкий угол обзора". Это следует учитывать при механическом проектировании, чтобы обеспечить правильную ориентацию индикатора для конечного пользователя.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера 3.3 В?

О: Возможно, но вы должны проверить прямое напряжение. Типичное V_Fсоставляет 2.6 В. Вывод 3.3 В может обеспечить только 3.3 В - 2.6 В = 0.7 В на токоограничивающем резисторе, ограничивая максимальный ток и, следовательно, яркость. Как правило, безопаснее использовать схему драйвера или более высокое напряжение питания для стороны анода.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны (565 нм) — это физический пик спектра излучаемого света. Доминирующая длина волны (569 нм) — это единственная длина волны монохроматического света, который казался бы человеческому глазу имеющим тот же цвет, что и выходной сигнал светодиода. Доминирующая длина волна более актуальна для восприятия цвета.

В: Как добиться равномерной яркости на всех сегментах?

О: Используйте одинаковые значения токоограничивающих резисторов для всех сегментов. Встроенный коэффициент соответствия силы света (макс. 2:1) гарантирует, что даже при одинаковых токах управления яркость сегментов не будет отличаться более чем в два раза. Для критически важных приложений выбирайте индикаторы из одной категории световой силы.

9. Принцип работы

LTD-5307AG работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом P-N переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение диода (примерно 2.1-2.6 В для этого устройства GaP), электроны из N-типа материала рекомбинируют с дырками из P-типа материала в области обеднения. В светодиодах из фосфида галлия (GaP) это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света) с длиной волны, соответствующей ширине запрещенной зоны материала, которая находится в зеленой области спектра. Прозрачная подложка GaP позволяет большему количеству этого внутренне генерируемого света выходить, способствуя более высокой эффективности. Конкретные сегменты зажигаются путем выборочного приложения прямого смещения к аноду желаемого сегмента при заземлении общего катода соответствующей цифры.

10. Технологический контекст и тренды

LTD-5307AG представляет собой зрелую и надежную технологию на основе материала GaP. В то время как новые технологии отображения, такие как OLED, микро-светодиоды и высокоэффективные светодиоды на основе InGaN, предлагают преимущества с точки зрения цветового охвата, эффективности и разрешения для сложной графики, традиционные семисегментные светодиодные индикаторы, подобные этому, остаются весьма актуальными. Их преимущества включают чрезвычайную простоту управления, очень высокую надежность и долговечность, отличную яркость и контрастность, широкий диапазон рабочих температур и низкую стоимость. Они являются оптимальным выбором для приложений, где необходимо четко и надежно отображать только числовую или простую алфавитно-цифровую информацию в различных условиях окружающей среды, например, в промышленных системах управления, медицинских устройствах, автомобильных приборных панелях (для второстепенных функций) и бытовой технике. Тренд в этом сегменте направлен в сторону повышения эффективности (больше светового потока на мА), снижения прямого напряжения для большей совместимости с современной низковольтной логикой и потенциально уменьшения размеров корпуса при сохранении или улучшении читаемости.