Техническая спецификация светодиодного индикатора LTS-3401LJF - Высота цифры 0.8 дюйма - Жёлто-оранжевый цвет - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTS-3401LJF представляет собой одноразрядный семисегментный светодиодный индикатор, предназначенный для применений, требующих чёткого цифрового отображения с низким энергопотреблением. Его основная технология основана на полупроводниковом материале алюминий-индий-галлий-фосфид (AlInGaP), известном своей высокой эффективностью в спектре от янтарного до красно-оранжевого цвета. Данное конкретное устройство излучает жёлто-оранжевый свет. Индикатор имеет серый корпус и белые сегменты, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Основными целями проектирования данного компонента являются низкое энергопотребление, отличный внешний вид символов с равномерным свечением сегментов и высокая надёжность, характерная для твердотельных устройств, что делает его подходящим для широкого спектра потребительских и промышленных электронных устройств, где числовые данные должны отображаться чётко и эффективно.

1.1 Ключевые преимущества

• Низкое энергопотребление:Спроектирован для минимального потребления энергии, что делает его идеальным для устройств с батарейным питанием или энергочувствительных применений.
• Высокая видимость:Обеспечивает отличный внешний вид символов с непрерывными, равномерными сегментами и широким углом обзора, гарантируя читаемость с различных позиций.
• Надёжность твердотельного устройства:Как светодиодное устройство, оно обладает длительным сроком службы, устойчивостью к ударам и стабильными характеристиками по сравнению с механическими или нитевыми индикаторами.
• Стандартный интерфейс:Требования к управлению, совместимые с интегральными схемами, упрощают интеграцию с распространёнными микроконтроллерами и логическими схемами.
• Сортировка по параметрам:Устройства сортируются (бингуются) по световой интенсивности, что позволяет добиться согласованной яркости в многоразрядных индикаторах.

2. Подробный анализ технических характеристик

В данном разделе представлен детальный объективный анализ ключевых электрических, оптических и физических параметров, указанных в спецификации.

2.1 Электрические характеристики

Электрические параметры определяют пределы и условия работы индикатора.

• Абсолютные максимальные режимы:Это предельные значения, которые ни при каких условиях не должны быть превышены во избежание необратимого повреждения.
  • Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Этот параметр ограничивает совокупное влияние прямого тока и падения напряжения на каждом светодиодном сегменте.
  • Постоянный прямой ток на сегмент:Максимум 25 мА при 25°C. При повышении температуры окружающей среды выше 25°C применяется линейный коэффициент снижения 0.33 мА/°C.
  • Пиковый прямой ток на сегмент:Максимум 60 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это позволяет кратковременно превышать номинальный ток для достижения более высокой пиковой яркости в схемах с мультиплексированием.
  • Обратное напряжение на сегмент:Максимум 5 В. Превышение этого значения может повредить PN-переход светодиода.
  • Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C.
  • Температура пайки:260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки. Это критический параметр для процессов волновой или конвекционной пайки.
• Электрические/Оптические характеристики (при T_A=25°C):Это типичные рабочие параметры.
  • Прямое напряжение (V_F):2.05В (Мин.), 2.6В (Тип.) при I_F=20мА. Это падение напряжения на активном сегменте при заданном токе.
  • Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при V_R=5В. Это указывает на минимальный ток утечки при обратном смещении светодиода.

2.2 Оптические характеристики

Оптические параметры количественно определяют световой поток и цветовые свойства индикатора.

• Средняя сила света (I_V):320 мккд (Мин.), 900 мккд (Тип.) при I_F=1мА. Это мера воспринимаемой яркости сегмента, измеренная датчиком с фильтром, соответствующим фотопической чувствительности человеческого глаза (кривая МКО). Широкий диапазон указывает на процесс сортировки.
• Коэффициент согласования силы света (I_V-m):Максимум 2:1 при I_F=10мА. Этот параметр определяет максимально допустимое различие яркости между различными сегментами одной цифры или между разными устройствами, обеспечивая визуальную однородность.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):611 нм (Тип.) при I_F=20мА. Это длина волны, на которой оптическая мощность излучения максимальна.
• Доминирующая длина волны (λ_d):605 нм (Тип.) при I_F=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая наилучшим образом соответствует цвету излучаемого света, определяя его жёлто-оранжевый оттенок.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):17 нм (Тип.) при I_F=20мА. Этот параметр указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света; меньшее значение означает более монохроматический (чистый) цвет.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации указано, что устройства \"Сортированы по силе света\". Это относится к процессу послепроизводственной сортировки (бининга).

• Сортировка по силе света:После изготовления светодиоды тестируются и группируются на основе измеренной силы света при стандартном испытательном токе (например, 1мА или 10мА). Указанные типичное значение 900 мккд и минимальное 320 мккд определяют возможные группы. Использование отсортированных компонентов обеспечивает согласованный уровень яркости всех сегментов многоразрядного индикатора, что критически важно для эстетической и функциональной однородности конечного продукта. Конструкторам следует уточнять у производителя доступность конкретных кодов групп и спецификации для закупки.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в предоставленном отрывке PDF упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\", конкретные графики в тексте не приведены. Обычно такие кривые включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Этот график показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока управления, обычно в сублинейной зависимости, демонстрируя изменения эффективности.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Иллюстрирует экспоненциальную зависимость тока от напряжения для диода, что крайне важно для проектирования схемы ограничения тока.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Показывает, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода, что важно для теплового управления в высокотемпературных или высокоярких применениях.
• Спектральное распределение:График зависимости относительной интенсивности от длины волны, наглядно показывающий пиковую и доминирующую длины волн, а также спектральную полуширину.

Конструкторам всегда следует обращаться к полной спецификации с графиками, чтобы полностью понять эти зависимости для надёжного проектирования схем.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Устройство описано как индикатор с высотой цифры 0.8 дюйма, что соответствует 20.32 мм для высоты самого числового символа. Чертеж габаритных размеров (упомянутый, но не детализированный в тексте) должен определять общую длину, ширину и высоту пластикового корпуса, расстояние между выводами и расположение сегментов. Допуски обычно составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Точные механические чертежи необходимы для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильной установки в корпус.

5.2 Конфигурация выводов и внутренняя схема

LTS-3401LJF является индикатором собщим анодом. Это означает, что аноды всех светодиодных сегментов (и десятичных точек) соединены внутри и выведены на общие выводы (4, 6, 12, 17). Индивидуальные катоды сегментов (A-G, и левая/правая десятичные точки) имеют свои собственные выводы. Чтобы зажечь сегмент, соответствующий вывод катода должен быть переведён в низкий уровень (подключен к земле или стоку тока), в то время как вывод общего анода удерживается на высоком уровне (подключен к V_CCчерез токоограничивающий резистор). Таблица распиновки критически важна для правильной разводки печатной платы и разработки программного драйвера. Несколько выводов (1, 8, 9, 16, 18) указаны как \"NO PIN\", что означает, что они физически присутствуют, но не имеют электрического соединения (N/C).

6. Рекомендации по пайке и сборке

В спецификации указан ключевой параметр пайки: корпус может выдерживать температуру пайки 260°C в течение 3 секунд, измеренную на расстоянии 1/16 дюйма (1.6 мм) ниже плоскости установки. Это стандартная ссылка для волновой пайки. Для конвекционной пайки применим стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой около 260°C, но время выше температуры ликвидуса должно контролироваться. Рекомендуется следовать стандартным рекомендациям JEDEC/IPC по обращению с устройствами, чувствительными к влаге (если применимо), и избегать механических нагрузок на выводы во время сборки. Хранение должно осуществляться в пределах указанного диапазона температур от -35°C до +85°C в сухой среде.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Контрольно-измерительное оборудование:Цифровые мультиметры, частотомеры, блоки питания.
• Потребительская электроника:Часы, таймеры, кухонные приборы, дисплеи аудиоаппаратуры.
• Промышленные системы управления:Панельные измерительные приборы, индикаторы процессов, дисплеи систем управления.
• Автомобильная вторичная комплектация:Приборные панели и дисплеи, где требуется высокая видимость и надёжность.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для каждого подключения общего анода (или каждого сегмента в схеме с мультиплексированием), чтобы задать прямой ток. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_CC- V_F) / I_F. Для безопасного проектирования используйте максимальное значение V_Fиз спецификации.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов обычно используется схема мультиплексированного управления. Это включает быстрое циклическое включение питания (через общий анод) для каждой цифры при одновременной подаче соответствующих данных сегментов для этой цифры. Это значительно сокращает количество требуемых линий ввода-вывода. Убедитесь, что в таких конфигурациях не превышается номинальный пиковый ток (60 мА при скважности 1/10).
• Угол обзора:Широкий угол обзора является преимуществом, но при установке индикатора следует учитывать предполагаемую линию взгляда пользователя.
• Тепловой режим:Несмотря на низкую мощность, при высоких температурах окружающей среды или настройках высокой яркости обеспечьте, чтобы температура корпуса оставалась в пределах нормы, учитывая разводку платы и воздушный поток.

8. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основным отличием LTS-3401LJF является использование технологииAlInGaPдля получения жёлто-оранжевого свечения. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды на основе GaAsP (арсенид-фосфид галлия), AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому свечению при том же токе управления или меньшему энергопотреблению при той же яркости. Также, как правило, обеспечивается лучшая стабильность и постоянство цвета в зависимости от температуры и срока службы. По сравнению с белыми светодиодами (которые обычно представляют собой синие светодиоды с люминофорным покрытием), это монохроматическое устройство предлагает более высокую эффективность для применений, где требуется определённый янтарный/оранжевый цвет, например, в условиях низкой освещённости или совместимых с ночным видением.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

• В: Какова цель выводов \"No Pin\"?
  
  О: Это механические заглушки, которые помогают зафиксировать корпус во время пайки и обеспечивают структурную целостность. Их нельзя подключать ни к какой электрической цепи.
• В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?
  
  О: Нет. Вы должны использовать токоограничивающий резистор. Прямое подключение 5В к катоду (при высоком уровне на аноде) приведёт к попытке потребления чрезмерного тока, что повредит как светодиод, так и, возможно, вывод микроконтроллера. Рассчитайте резистор на основе напряжения питания и желаемого тока сегмента.
• В: Что означает \"Общий анод\" для моей схемы?
  
  О: Это означает, что вы подаёте положительное напряжение (V_CC) на вывод(ы) общего анода, а ток стекает на землю через индивидуальные выводы катодов для включения сегментов. Ваша схема управления (например, микроконтроллер) будет активировать сегмент, устанавливая подключённый к катоду вывод ввода-вывода в логический низкий уровень (0В).
• В: Как добиться равномерной яркости в многоразрядном индикаторе?
  
  О: Используйте компоненты из одной группы сортировки по силе света от производителя. Кроме того, обеспечьте одинаковые номиналы токоограничивающих резисторов для всех сегментов и используйте одинаковый ток управления в вашей схеме мультиплексирования или статического управления.

10. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование простого цифрового вольтметра.

Конструктор создаёт трёхразрядный дисплей вольтметра постоянного тока с использованием LTS-3401LJF. Он использует микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для измерения напряжения. Используются три индикатора. Выводов микроконтроллера недостаточно для прямого управления всеми сегментами (3 цифры * 8 сегментов = 24 линии), поэтому выбрана схема с мультиплексированием. Один 8-битный сдвиговый регистр с выходами постоянного тока стока (например, 74HC595 с внешними транзисторами или специализированная микросхема драйвера светодиодов) используется для управления всеми катодами сегментов (A-G, DP) для всех цифр. Три вывода ввода-вывода микроконтроллера используются для выборочного включения общего анода каждой цифры через маломощные PNP-транзисторы или MOSFET. Программное обеспечение быстро циклически включает каждую цифру (1, 2, 3), одновременно передавая соответствующий шаблон сегментов для этой цифры в сдвиговый регистр. Инерция зрения создаёт впечатление, что все цифры горят непрерывно. Конструктор рассчитывает токоограничивающие резисторы для линий общего анода на основе питания 5В, V_F=2.6В и желаемого среднего тока сегмента 10мА, с учётом скважности 1/3 при мультиплексировании трёх цифр.

11. Введение в принцип работы технологии

LTS-3401LJF основан на принципе электролюминесценции в полупроводниковом PN-переходе, изготовленном из AlInGaP (алюминий-индий-галлий-фосфид). При приложении прямого напряжения электроны из N-типа материала рекомбинируют с дырками из P-типа материала в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет ширину запрещённой зоны полупроводника, которая напрямую диктует длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае жёлто-оранжевый (~605 нм доминирующая длина волны). Использование непрозрачной подложки GaAs помогает улучшить контрастность, поглощая рассеянный свет, что способствует отличному внешнему виду символов. Семь отдельных сегментов образованы множеством крошечных светодиодных чипов AlInGaP, расположенных в определённом порядке, каждый из которых электрически изолирован и адресуем.

12. Технологические тренды

Хотя семисегментные светодиодные индикаторы остаются надёжным и экономически эффективным решением для цифровых дисплеев, общий ландшафт технологий отображения развивается. Наблюдается тенденция к более высокой интеграции, например, индикаторы со встроенными контроллерами (интерфейс I2C или SPI), которые значительно сокращают требуемое количество выводов микроконтроллера и сложность программного обеспечения. Что касается материалов, технология AlInGaP является зрелой и высокоэффективной для янтарных/красных цветов. Для полноцветных или белых применений доминируют светодиоды на основе InGaN (нитрид индия-галлия) синего/зелёного/белого цвета. Будущие тенденции могут включать ещё более низкие рабочие напряжения, более высокую эффективность (больше света на ватт) и интеграцию дисплеев в гибкие или прозрачные подложки, хотя это более актуально для новых типов дисплеев, чем для традиционных сегментных цифровых устройств. Ключевые преимущества светодиодов — надёжность, долговечность и низковольтная работа — обеспечивают их дальнейшее использование в применениях, где эти факторы имеют первостепенное значение.