Техническая документация LTS-6980HR - Семисегментный светодиодный индикатор 0.56 дюйма - Красный цвет

1. Обзор продукта

LTS-6980HR — это высокопроизводительный семисегментный цифровой светодиодный индикатор. Его основная функция — обеспечение четкого и яркого цифрового отображения в различном электронном оборудовании. Основная технология использует передовые светодиодные чипы, в частности GaP эпитаксиальный слой на подложке GaP и AlInGaP на непрозрачной подложке GaAs, для достижения характерного высокоэффективного красного свечения. Устройство имеет красный корпус и красные сегменты, что обеспечивает отличную контрастность и видимость.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Индикатор разработан с несколькими ключевыми особенностями, которые делают его подходящим для требовательных применений:

• Высота знака 0.56 дюйма (14.22 мм):Обеспечивает размер символов, легко читаемый с расстояния, что делает его идеальным для приборных панелей, промышленных контроллеров и бытовой электроники.
• Непрерывные однородные сегменты:Сегменты спроектированы для визуальной однородности, устраняя зазоры или неровности, которые могут ухудшить читаемость.
• Низкое энергопотребление:Спроектирован для эффективности, что позволяет интегрировать его в устройства с питанием от батарей или энергосберегающие устройства.
• Высокая яркость и высокая контрастность:Сочетание яркого красного свечения и красного корпуса создает высококонтрастный дисплей, который остается видимым при различных условиях окружающего освещения.
• Широкий угол обзора:Оптическая конструкция обеспечивает читаемость отображаемых символов даже при взгляде под углом.
• Надежность твердотельного устройства:Как светодиодное устройство, оно предлагает длительный срок службы, устойчивость к ударам и вибрации по сравнению с другими технологиями отображения.
• Сортировка по световому потоку:Устройства сортируются в соответствии с их световым выходом, что позволяет разработчикам выбирать элементы с одинаковой яркостью для многоразрядных индикаторов.
• Бесcвинцовый корпус (соответствует RoHS):Изготовлен в соответствии с экологическими нормами, что делает его пригодным для мировых рынков.

1.2 Конфигурация устройства

LTS-6980HR сконфигурирован как индикатор с общим катодом. Это означает, что катоды всех светодиодных сегментов соединены вместе внутри. Конкретный номер детали обозначает красный индикатор с правой десятичной точкой. Для управления индикатором с общим катодом обычно требуется подключить общий катодный вывод(ы) к земле и подать положительное напряжение (через токоограничивающий резистор) на индивидуальные анодные выводы, соответствующие сегментам, которые нужно зажечь.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В этом разделе представлен подробный, объективный анализ предельных рабочих характеристик и параметров производительности устройства. Понимание этих параметров критически важно для надежной разработки схемы и обеспечения работы индикатора в пределах указанного срока службы.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за ними не гарантируется и должна быть исключена при нормальном использовании.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 75 мВт. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации светодиодного чипа.
• Пиковый прямой ток на сегмент:100 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр предназначен для кратковременных импульсов высокого тока, используемых в схемах мультиплексирования, а не для непрерывной работы.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается со скоростью 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.
• Диапазон рабочих и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство может храниться или работать в этом полном диапазоне.
• Условия пайки:Устройство выдерживает волновую пайку с погружением в ванну на 1/16 дюйма (≈1.6 мм) ниже плоскости установки в течение 3 секунд при 260°C. Температура самого корпуса устройства не должна превышать максимально допустимую температуру во время сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C). Они определяют, как устройство будет вести себя в правильно спроектированной схеме.

• Средняя сила света (Iv):Диапазон от 800 мккд (минимум) до 2400 мккд (типично) при прямом токе (IF) 10 мА. Это основной показатель яркости.
• Пиковая длина волны излучения (λp):Обычно 635 нм при IF=20мА. Это длина волны, на которой оптическая выходная мощность наибольшая.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Обычно 40 нм. Это указывает на спектральную чистоту; более узкая полуширина означает более монохроматический (чистый цвет) свет.
• Доминирующая длина волны (λd):Обычно 623 нм. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая лучше всего соответствует цвету света.
• Прямое напряжение на сегмент (VF):Диапазон от 2.0 В (минимум) до 2.6 В (типично) при IF=20мА. Разработчики должны обеспечить, чтобы схема управления могла обеспечить достаточное напряжение для достижения желаемого тока в этом диапазоне. Указан допуск ±0.1В.
• Обратный ток на сегмент (IR):Максимум 100 мкА при приложенном обратном напряжении (VR) 5В. Этот параметр предназначен только для испытаний; устройство не предназначено для работы в режиме постоянного обратного смещения.
• Коэффициент соответствия силы света (Iv-m):Максимум 2:1 между сегментами при IF=10мА. Это обеспечивает равномерность яркости всех сегментов одного разряда.
• Перекрестные помехи:Указано как ≤ 2.5%. Это относится к нежелательному свечению сегмента из-за электрической утечки или оптической связи при управлении соседним сегментом.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании указано, что устройствасортируются по силе света. Это критически важный аспект контроля качества и проектирования. При производстве светодиодов существуют естественные вариации выходных параметров. Для обеспечения согласованности в конечных продуктах светодиоды тестируются и сортируются в различные "корзины" на основе конкретных параметров.

Для LTS-6980HR основным критерием сортировки является сила света (Iv). При разработке приложения, в котором используются два или более таких индикатора вместе (например, многоразрядный счетчик),настоятельно рекомендуется выбирать индикаторы из одной корзины по силе света. Использование индикаторов из разных корзин может привести к заметным различиям в яркости между разрядами, что создаст неровный и непрофессиональный вид. Разработчикам следует проконсультироваться со своим поставщиком, чтобы указать требования к сортировке для своих заказов, чтобы избежать этой проблемы "неравномерности оттенка", как указано в примечаниях по применению.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, типичные характеристические кривые для такого устройства включают:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Эта нелинейная кривая показывает зависимость между напряжением, приложенным к светодиоду, и результирующим током. Это важно для выбора подходящего значения токоограничивающего резистора.
• Сила света в зависимости от прямого тока:Эта кривая показывает, как световой выход увеличивается с увеличением тока управления. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при высоких токах.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая демонстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода светодиода. Это подчеркивает важность управления температурой, особенно при работе на высоких токах или в теплых условиях.
• Спектральное распределение мощности:График, показывающий относительную оптическую мощность, излучаемую в спектре длин волн, с центром вокруг доминирующей и пиковой длин волн.

Эти кривые позволяют разработчикам прогнозировать производительность в нестандартных условиях (разные токи, температуры) и оптимизировать свою конструкцию для эффективности и долговечности.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры и допуски

Индикатор имеет определенные физические размеры. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах.
• Общий допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм.
• Для лицевой стороны индикатора применяются специальные меры контроля качества: посторонние частицы на сегменте должны быть ≤10 мил, загрязнение чернилами на поверхности ≤20 мил, пузыри внутри сегмента ≤10 мил.
• Изгиб отражателя должен быть ≤ 1% от его длины.
• Для выводов рекомендуется диаметр отверстия на печатной плате (PCB) 1.0 мм.

5.2 Распиновка и принципиальная схема

Устройство имеет стандартную 10-выводную конфигурацию в один ряд. Внутренняя принципиальная схема показывает архитектуру с общим катодом. Распиновка следующая:

• Вывод 1: Анод сегмента E
• Вывод 2: Анод сегмента D
• Вывод 3: Общий катод 1
• Вывод 4: Анод сегмента C
• Вывод 5: Анод правой десятичной точки (R.D.P.)
• Вывод 6: Анод сегмента B
• Вывод 7: Анод сегмента A
• Вывод 8: Общий катод 2
• Вывод 9: Анод сегмента F
• Вывод 10: Анод сегмента G

Оба общих катодных вывода (3 и 8) соединены внутри. Подключение любого или обоих к земле активирует индикатор.

6. Рекомендации по пайке, сборке и хранению

6.1 Пайка и сборка

Указаны максимальные условия пайки оплавлением. Во время сборки:

• Избегайте использования неподходящих инструментов или методов, создающих ненормальное усилие на корпус индикатора, так как это может вызвать физическое повреждение.
• Если на поверхность индикатора нанесена декоративная пленка или накладка с использованием чувствительного к давлению клея, не рекомендуется допускать тесный контакт этой стороны пленки с передней панелью или крышкой. Внешняя сила может вызвать смещение пленки с исходного положения.

6.2 Условия хранения

Правильное хранение необходимо для предотвращения деградации, особенно окисления выводов.

• Стандартное хранение (в оригинальной упаковке):Температура: от 5°C до 30°C. Влажность: ниже 60% относительной влажности.
• Если эти условия не соблюдаются, может произойти окисление выводов, что потребует повторного покрытия перед использованием. Длительное хранение больших запасов не рекомендуется.
• Если влагозащитный пакет был открыт более 6 месяцев, рекомендуется прогреть устройства при 60°C в течение 48 часов и завершить сборку в течение одной недели.

7. Рекомендации по применению и соображения проектирования

LTS-6980HR предназначен для обычного электронного оборудования в офисных, коммуникационных и бытовых применениях. Для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может поставить под угрозу безопасность (авиация, медицина и т.д.), рекомендуется специальная консультация.

7.1 Лучшие практики проектирования схем

• Соблюдайте абсолютные максимальные параметры:Проектирование схемы должно строго соблюдать ограничения по току, мощности и температуре.
• Предотвращение перегрузки:Избыточный ток или высокая рабочая температура вызовут сильное снижение светового выхода или преждевременный отказ.
• Защита от обратного напряжения и переходных процессов:Схема управления должна включать защиту (например, диоды) для предотвращения повреждения от обратных напряжений или скачков напряжения во время включения/выключения питания.
• Используйте управление постоянным током:Это рекомендуемый метод для обеспечения постоянной силы света и цвета, независимо от вариаций прямого напряжения.
• Учитывайте диапазон прямого напряжения:Схема должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать требуемый ток управления даже при максимальном указанном значении VF светодиода (2.6В типично + допуск).
• Температурное снижение мощности:Выбранный рабочий ток должен быть безопасным для максимально ожидаемой температуры окружающей среды с учетом коэффициента снижения тока 0.33 мА/°C.
• Избегайте обратного смещения:Даже небольшое обратное смещение может вызвать миграцию металла внутри светодиодного чипа, увеличивая ток утечки или вызывая короткое замыкание.
• Управление условиями окружающей среды:Избегайте быстрых изменений температуры в условиях высокой влажности, чтобы предотвратить образование конденсата на индикаторе.

7.2 Типичные сценарии применения

Этот индикатор хорошо подходит для широкого спектра применений, требующих четкого и надежного цифрового отображения, включая, но не ограничиваясь:

• Контрольно-измерительное оборудование (мультиметры, частотомеры)
• Панели промышленного управления и таймеры процессов
• Бытовая техника (микроволновые печи, духовки, аудиоаппаратура)
• Торговые терминалы и калькуляторы
• Автомобильные приборы и дисплеи для вторичного рынка

8. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с конкретными конкурентными изделиями не предоставлено в техническом описании, характеристики LTS-6980HR позиционируют его конкурентоспособно. Его ключевые отличительные особенности, вероятно, включают:

• Технология материалов:Использование технологий чипов GaP и AlInGaP может обеспечить баланс производительности, потенциально предоставляя хорошую эффективность и желаемую красную цветовую точку.
• Высокая яркость и контрастность:Указанный диапазон силы света (до 2400 мккд @10мА) и дизайн "красное на красном" ориентированы на применения, требующие отличной видимости.
• Прочная конструкция и спецификации:Подробные параметры по мощности, снижению тока и устойчивости к окружающей среде указывают на конструкцию, ориентированную на надежность.
• Всесторонние рекомендации по применению:Включение подробных предостережений и рекомендаций по хранению помогает разработчикам правильно внедрить устройство, потенциально снижая количество отказов в полевых условиях.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: В чем разница между пиковой длиной волны (635нм) и доминирующей длиной волны (623нм)?

О1: Пиковая длина волны — это точка, где оптическая мощность физически наибольшая. Доминирующая длина волны — это расчетное значение, основанное на восприятии цвета человеком (стандарт CIE), которое лучше всего представляет цвет, который мы видим. Часто они немного отличаются.

В2: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

О2: Нет. Вы должны использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым анодным выводом сегмента. Значение зависит от напряжения питания (например, 5В), прямого напряжения светодиода (~2.0-2.6В) и желаемого прямого тока (например, 10-20мА). Например, при 5В, Vf=2.3В и 15мА: R = (5В - 2.3В) / 0.015А ≈ 180 Ом.

В3: Почему есть два общих катодных вывода (3 и 8)?

О3: Они соединены внутри. Такая конструкция позволяет более гибко разводить печатную плату или может использоваться для разделения тока земли при одновременном включении всех сегментов с высоким током, потенциально улучшая производительность.

В4: Что означает "Коэффициент соответствия силы света ≤ 2:1"?

О4: Это означает, что в одном устройстве самый яркий сегмент будет не более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента при работе в одинаковых условиях. Это обеспечивает равномерность.

В5: Насколько критична спецификация влажности при хранении?

О5: Очень критична для длительного хранения. Воздействие высокой влажности может привести к окислению оловянного покрытия выводов, что ухудшит паяемость. Следование рекомендациям по хранению и прогреву необходимо для надежной сборки.

10. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование 4-разрядного дисплея вольтметра.

Разработчик создает настольный цифровой вольтметр. Он выбирает четыре индикатора LTS-6980HR. Ключевые шаги проектирования на основе этого технического описания включают:

1. Метод управления:Для минимизации количества выводов ввода/вывода микроконтроллера выбирается мультиплексирование. Все соответствующие аноды сегментов (A, B, C...) четырех индикаторов соединяются вместе. Общие катодные выводы каждого индикатора подключаются к отдельному транзистору, управляемому МК.
2. Расчет тока:Для хорошей видимости целевой ток на сегмент составляет 15мА. Используя максимальное Vf 2.6В и питание 5В, рассчитывается наихудший случай для токоограничивающего резистора: R_min = (5В - 2.6В) / 0.015А ≈ 160 Ом. Выбирается стандартный резистор 150 Ом, учитывая, что фактический ток будет немного меняться с Vf.
3. Проверка пикового тока:В мультиплексированной схеме каждый разряд горит только 1/4 времени (скважность 25%). Чтобы достичьсреднеготока 15мА,пиковыйток во время его включения должен быть 15мА / 0.25 = 60мА. Необходимо убедиться, что этот импульс 60мА находится в пределах номинального пикового тока 100мА и что скважность ≤10%, если приближаться к 100мА.
4. Тепловые соображения:Ожидается, что корпус нагреется до максимум 50°C. Сниженный непрерывный ток на сегмент составляет: 25 мА - ((50°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) ≈ 16.75 мА. Расчетный ток 15мА (средний) безопасен.
5. Закупка:Они указывают своему поставщику, что все четыре индикатора должны быть из одной корзины по силе света, чтобы обеспечить равномерную яркость по всему показанию.
6. Разводка печатной платы:Используются рекомендуемые отверстия 1.0 мм для выводов, и обеспечивается, чтобы разводка не создавала механического напряжения на корпусе индикатора.

11. Принцип работы

LTS-6980HR работает на основе фундаментального принципа электролюминесценции в полупроводниковых материалах. Когда достаточное прямое напряжение приложено к p-n переходу светодиодного чипа (превышая его напряжение запрещенной зоны), электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный цвет (длина волны) излучаемого света определяется энергией запрещенной зоны полупроводникового материала. В этом устройстве используются материалы GaP и AlInGaP для получения красного света. Семь сегментов — это отдельные светодиоды, расположенные в форме восьмерки. Избирательно подавая ток на различные комбинации этих сегментов, можно формировать цифры 0-9 и некоторые буквы.

12. Технологические тренды и контекст

LTS-6980HR представляет собой зрелую и надежную технологию сегментных индикаторов. В более широком контексте трендов технологий отображения:

• Преимущество твердотельных устройств:Светодиодные индикаторы продолжают сохранять преимущества в средах, требующих надежности, работы в широком диапазоне температур и длительного срока службы, по сравнению с ЖК-дисплеями или вакуумно-люминесцентными индикаторами.
• Эволюция материалов:Использование AlInGaP представляет собой прогресс по сравнению со старыми светодиодами GaAsP, предлагая более высокую эффективность и лучшую стабильность цвета.
• Рыночная ниша:Хотя матричные OLED и ЖК-дисплеи предлагают большую гибкость для графики и алфавитно-цифровых символов, 7-сегментные светодиодные индикаторы остаются оптимальным выбором для специализированных цифровых показаний благодаря своей простоте, высокой яркости, низкой стоимости и отличной читаемости при прямом солнечном свете или в темноте.
• Тренды интеграции:Существует тенденция к версиям таких индикаторов для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки. Конструкция LTS-6980HR со сквозными отверстиями подходит для применений, где распространена ручная сборка или ремонт, или где требуется более высокая мощность.
• Интеграция драйверов:Современные конструкции часто сочетают дискретные индикаторы, подобные этому, со специализированными микросхемами драйверов светодиодов, которые обрабатывают мультиплексирование, регулировку тока и интерфейс, упрощая программное и аппаратное обеспечение микроконтроллера.