Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-10304JD - Высота цифры 1.0 дюйм - Гиперкрасный 650нм - Прямой ток 24мА

1. Обзор изделия

LTS-10304JD представляет собой одноразрядный семисегментный светодиодный индикатор, предназначенный для применений, требующих четкого цифрового отображения при низком энергопотреблении. Его основная функция — обеспечение хорошо видимого и надежного цифрового индикатора. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании светодиодных кристаллов HYPER RED на основе AlInGaP (фосфида алюминия-индия-галлия), которые обеспечивают высокую яркость и эффективность. Эта технология, выращенная на подложке из арсенида галлия (GaAs), известна своим превосходным исполнением в красном спектре. Индикатор имеет черный корпус с белыми сегментами, что создает высококонтрастный вид, улучшающий читаемость. Он классифицируется по световой силе и поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директивам RoHS, что делает его подходящим для современных электронных конструкций с учетом экологических требований.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности данного индикатора. При стандартном испытательном токе 1 мА на сегмент средняя сила света (Iv) составляет от минимальных 410 мккд до типичных 2200 мккд. Такая высокая яркость достигается при очень низких токах управления, что является ключевой особенностью. Доминирующая длина волны (λd) обычно составляет 639 нм, с пиком излучения (λp) на 650 нм, что прочно помещает его в гиперкрасную область видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 20 нм, что указывает на относительно чистый цвет излучения. Соответствие силы света между сегментами задано с максимальным соотношением 2:1, что обеспечивает равномерный вид цифры при управлении в одинаковых условиях.

2.2 Электрические и тепловые параметры

Электрические параметры определяют пределы и условия работы. Абсолютный максимальный непрерывный прямой ток на сегмент составляет 24 мА при 25°C, с коэффициентом снижения 0,28 мА/°C при повышении температуры. Пиковый прямой ток 90 мА допустим в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Прямое напряжение (Vf) на сегмент обычно находится в диапазоне от 4,2 В до максимум 5,2 В при токе управления 20 мА. Максимальное обратное напряжение составляет 10 В. Рассеиваемая мощность на сегмент — 134 мВт. Устройство рассчитано на рабочий и температурный диапазон хранения от -35°C до +105°C, что указывает на надежность для различных сред. Пайка должна выполняться при максимальной температуре 260°C не более 3 секунд на расстоянии 1,6 мм ниже плоскости установки.

3. Механическая информация и данные о корпусе

3.1 Физические размеры и чертеж

Высота цифры устройства составляет 1,0 дюйм (25,4 мм). Габаритные размеры корпуса приведены в спецификации, все измерения указаны в миллиметрах. Стандартные допуски составляют ±0,25 мм, если не указано иное. Особое примечание указывает на допуск смещения кончика вывода +0,4 мм, что важно для планирования разводки печатной платы и сборки. На чертеже обычно показаны общая длина, ширина и высота корпуса, размеры сегментов цифры, а также точное расстояние и диаметр 14 выводов.

3.2 Конфигурация выводов и идентификация полярности

LTS-10304JD — это индикатор с общим катодом. Он имеет 14 выводов, не все из которых являются активными. Подключение выводов следующее: Вывод 1 (Анод E), Вывод 2 (Анод D), Вывод 3 (Нет вывода), Вывод 4 (Общий катод), Вывод 5 (Анод C), Вывод 6 (Анод D.P. — десятичная точка), Вывод 7 (Нет вывода), Вывод 8 (Анод B), Вывод 9 (Анод A), Вывод 10 (Нет вывода), Вывод 11 (Общий катод), Вывод 12 (Анод F), Вывод 13 (Нет вывода), Вывод 14 (Анод G). Наличие двух общих катодных выводов (4 и 11) позволяет гибко проектировать схему. Десятичная точка расположена с правой стороны цифры.

3.3 Внутренняя схема соединений

Внутренняя схема соединений показывает электрическое подключение семи сегментов (от A до G) и десятичной точки (DP). Все аноды сегментов изолированы друг от друга, в то время как их катоды соединены вместе с общими катодными выводами. Такая конфигурация является стандартной для индикатора с общим катодом, допускающего мультиплексирование, где отдельные сегменты зажигаются путем подачи положительного напряжения на их соответствующие анодные выводы при замыкании цепи через общий катод.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки на типичные электрические и оптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для такого устройства обычно включают:Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая): Этот график показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока управления, демонстрируя высокую эффективность при низких токах (например, 1 мА).Прямое напряжение в зависимости от прямого тока: Иллюстрирует ВАХ диода, что важно для проектирования схем ограничения тока.Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды: Показывает, как световой выход уменьшается с ростом температуры перехода, что критически важно для понимания потребностей в тепловом управлении.Спектральное распределение: График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, с центром около 650 нм и указанной полушириной 20 нм.

5. Рекомендации по пайке и сборке

Сборка должна соответствовать указанным тепловым пределам, чтобы предотвратить повреждение. Максимально допустимая температура пайки составляет 260°C, и компонент должен подвергаться этой температуре не более 3 секунд. Это измерение производится на расстоянии 1,6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Эти параметры совместимы со стандартными профилями бессвинцовой пайки оплавлением. Крайне важно обеспечить, чтобы конструкция контактных площадок печатной платы соответствовала рекомендуемому посадочному месту для получения надежных паяных соединений без создания механических напряжений на выводах светодиодного корпуса.

6. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

6.1 Типичные сценарии применения

Данный индикатор идеально подходит для устройств с питанием от батарей или маломощных электронных устройств, где требуется четкая цифровая индикация. Типичные области применения включают портативные измерительные приборы, бытовую электронику (часы, таймеры, весы), панели промышленного управления, медицинские приборы и дисплеи приборных панелей автомобилей (для второстепенных функций). Его работа при низком токе значительно продлевает срок службы батареи.

6.2 Проектирование схемы и методы управления

Чтобы использовать возможность работы при низком токе, разработчики могут использовать простые токоограничивающие резисторы или драйверы постоянного тока. Для мультиплексирования нескольких разрядов (хотя это одноразрядный модуль, принцип применим к многоразрядным системам с использованием аналогичных индикаторов) конфигурация с общим катодом легко управляется путем замыкания тока через транзистор или специализированную микросхему драйвера на стороне катода при последовательном включении анодов сегментов. Типичное прямое напряжение 4,2–5,2 В при 20 мА означает, что для прямого управления с помощью резисторов индикатору часто требуется напряжение питания выше 5 В; в системах на 3,3 В или 5 В для достижения полной яркости может потребоваться повышающий преобразователь или специализированный драйвер светодиодов. При рекомендуемом низком токе 1 мА на сегмент падение напряжения будет ниже, что потенциально позволяет работать от шины 5 В.

6.3 Замечания по тепловому и оптическому проектированию

Хотя устройство имеет широкий рабочий температурный диапазон, поддержание более низкой температуры перехода сохранит световой выход и долгосрочную надежность. Помочь могут достаточное расстояние на печатной плате и, при необходимости, тепловые переходные отверстия. Высокий коэффициент контрастности (черный корпус, белые сегменты) оптимизирован для прямого наблюдения. Для наилучшей читаемости при ярком окружающем освещении убедитесь, что индикатор не перекрывается внешними источниками света; может быть полезен утопленный бортик или светофильтр.

7. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основное отличие LTS-10304JD заключается в еготехнологии AlInGaP Hyper Redв сочетании сработой при низком токе. По сравнению со старыми светодиодами на основе GaAsP или стандартными красными GaP светодиодами, AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более яркому выходу при том же токе или эквивалентной яркости при гораздо более низком токе. По сравнению с другими низкотоковыми индикаторами, его спецификация на работу вплоть до 1 мА на сегмент с согласованной интенсивностью является ключевым преимуществом для ультранизкопотребляющих конструкций. Бессвинцовая конструкция, соответствующая RoHS, согласуется с современными производственными стандартами, в отличие от некоторых устаревших компонентов.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Не напрямую для полной яркости. При 20 мА прямое напряжение (4,2–5,2 В) очень близко к 5 В или превышает его, оставляя мало места для падения напряжения на токоограничивающем резисторе. Вам потребуется схема драйвера. Однако при 1 мА прямое напряжение ниже, что делает это более осуществимым, хотя микросхема драйвера все равно рекомендуется для управления и мультиплексирования.

В: Какова цель двух общих катодных выводов?

О: Они соединены внутри. Наличие двух выводов помогает распределить ток, снижает плотность тока в одном выводе/дорожке печатной платы и обеспечивает гибкость разводки. Вы можете использовать один или оба, но подключение обоих, как правило, является хорошей практикой.

В: Как осуществляется "классификация" по силе света?

О: В спецификации указано, что изделия классифицируются (сортируются) по силе света. Это означает, что в процессе производства устройства тестируются и сортируются в разные группы по интенсивности. В спецификации приведен диапазон мин./тип. (410–2200 мккд @1 мА). Для точного согласования в критических применениях обратитесь к производителю за конкретными кодами сортировки.

В: Что означает "сегменты согласованы"?

О: Это означает, что электрические и оптические характеристики (такие как прямое напряжение и сила света) тесно согласованы от одного сегмента к другому внутри одного устройства. Это обеспечивает равномерную яркость, когда все сегменты управляются одним и тем же током, что не всегда гарантируется в индикаторах более низкого класса.

9. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование маломощного регистратора данных об окружающей среде, который отображает температуру на 4-разрядном индикаторе. Используя четыре индикатора LTS-10304JD, разработчик создаст схему мультиплексирования. Маломощный микроконтроллер будет последовательно активировать общий катод каждой цифры через небольшой NPN-транзистор, одновременно выводя шаблон сегментов для этой цифры на набор выводов ввода-вывода (возможно, через сдвиговый регистр или расширитель портов для экономии выводов). Установив ток управления сегментами на 2–3 мА (значительно ниже максимального), достигается отличная читаемость при минимизации общего энергопотребления системы. Высокий коэффициент контрастности обеспечивает читаемость дисплея как в помещении, так и в условиях затененного уличного освещения. Широкий температурный диапазон индикатора соответствует эксплуатационной спецификации регистратора.

10. Введение в принцип работы

Семисегментный светодиодный индикатор представляет собой сборку из нескольких светоизлучающих диодов, расположенных в форме восьмерки. Каждая из семи полос (сегменты A–G) и десятичная точка (DP) является отдельным светодиодом. В конфигурации с общим катодом, такой как LTS-10304JD, катоды всех этих внутренних светодиодов соединены вместе с одним или несколькими общими выводами. Чтобы зажечь определенный сегмент, необходимо подать положительное напряжение на его выделенный анодный вывод, в то время как общий катод подключен к земле (или более низкому напряжению), замыкая цепь и позволяя току течь. Управляя тем, какая комбинация сегментов зажжена, можно формировать цифры 0–9 и некоторые буквы. Материальная система AlInGaP излучает свет, когда электроны и дырки рекомбинируют в активной области при прямом смещении, причем конкретный состав сплава определяет длину волны красного цвета.

11. Тенденции и контекст технологии

Разработка технологии светодиодов AlInGaP в 1990-х годах стала крупным прорывом для высокоярких красных, оранжевых и желтых светодиодов. Она в значительной степени заменила менее эффективные технологии GaAsP и GaP в применениях, требующих высокой видимости. Тенденция в компонентах дисплеев продолжается в сторону повышения эффективности (больше света на ватт), снижения рабочих напряжений и интеграции. В то время как дискретные семисегментные индикаторы остаются жизненно важными для многих применений, существует параллельная тенденция в сторону интегрированных матричных дисплеев и OLED для более сложной графики. Однако для простых, высоконадежных, маломощных и высокоярких цифровых индикаторов семисегментные индикаторы на основе AlInGaP, такие как LTS-10304JD, продолжают оставаться предпочтительным и экономически эффективным решением, особенно в промышленном и автомобильном контексте, где надежность и длительный срок службы имеют первостепенное значение.