Техническая документация LTC-4627JR - Семисегментный светодиодный индикатор 0.4 дюйма - Суперкрасный - 2.6В - 70мВт

1. Обзор продукта

LTC-4627JR — это четырехразрядный семисегментный буквенно-цифровой светодиодный индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечивать четкое, яркое числовое и ограниченное символьное отображение в различных электронных устройствах. Основная технология использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения суперкрасного свечения. Эта материальная система, выращенная на непрозрачной подложке GaAs, известна своей высокой эффективностью и отличной чистотой цвета в красном спектре. Устройство имеет серую лицевую панель с белой маркировкой сегментов, что улучшает контрастность и читаемость при различном освещении. Оно спроектировано как мультиплексный индикатор с общим анодом, что является стандартной конфигурацией для многоразрядных дисплеев для минимизации требуемого количества выводов драйвера.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Компактность и читаемость:Высота цифры 0.4 дюйма (10.0 мм), что обеспечивает хороший баланс между размером и видимостью.
• Превосходные оптические характеристики:Обеспечивает высокую яркость и высокую контрастность, гарантируя четкое отображение символов. Непрерывные однородные сегменты обеспечивают целостный вид.
• Энергоэффективность:Имеет низкое энергопотребление, что делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или энергосберегающих приложений.
• Отличный угол обзора:Предлагает широкий угол обзора, позволяя считывать информацию с дисплея с различных позиций.
• Высокая надежность:Обладает надежностью твердотельных устройств без движущихся частей или нитей накала, которые могут изнашиваться.
• Гарантия качества:Устройства классифицированы по световой силе, что обеспечивает стабильные уровни яркости в пределах указанных диапазонов.
• Соответствие экологическим нормам:Корпус не содержит свинца, изготовлен в соответствии с директивами RoHS (Ограничение использования опасных веществ).

1.2 Идентификация устройства

Партийный номер LTC-4627JR конкретно обозначает суперкрасный мультиплексный индикатор с общим анодом и десятичной точкой справа. Такая система наименования помогает точно идентифицировать электрическую конфигурацию и оптические характеристики устройства.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа всегда должна поддерживаться в этих границах.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Превышение может привести к перегреву и отказу.
• Пиковый прямой ток на сегмент:Максимум 90 мА, но только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Это предназначено для мультиплексирования или кратковременного тестирования.
• Постоянный прямой ток на сегмент:Максимум 25 мА при 25°C. Этот параметр линейно снижается на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 50°C максимальный постоянный ток составит приблизительно 25 мА - (0.33 мА/°C * 25°C) = 16.75 мА.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Условия пайки:Устройство выдерживает волновую пайку с ванной припоя на 1/16 дюйма (≈1.6мм) ниже плоскости установки в течение 3 секунд при 260°C. Температура корпуса устройства не должна превышать его максимальный рейтинг во время сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики (типовые при 25°C)

Это гарантированные параметры производительности при указанных испытательных условиях.

• Средняя световая сила (I_V):200-650 мккд при прямом токе (I_F) 1 мА. Такой широкий диапазон указывает на то, что устройство сортируется по интенсивности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):639 нм (тип.) при I_F=20мА, что помещает его в суперкрасную область.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.), определяющая спектральную чистоту.
• Доминирующая длина волны (λ_d):631 нм (тип.) с допуском ±1 нм.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.0В до 2.6В при I_F=20мА, с допуском ±0.1В. Это критический параметр для проектирования драйвера.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Примечание: Это испытательное условие; работа в режиме постоянного обратного смещения запрещена.
• Коэффициент соответствия световой силы (I_V-m):Максимум 2:1 при I_F=10мА. Это определяет максимально допустимое отклонение яркости между сегментами.
• Перекрестные помехи:≤ 2.5%, что означает минимальную паразитную засветку соседних сегментов.

3. Объяснение системы сортировки

В технической документации указано, что продукт "Классифицирован по световой силе." Это подразумевает процесс сортировки, при котором индикаторы группируются на основе измеренной светоотдачи при стандартном испытательном токе (вероятно, 1мА или 10мА). Конструкторы могут выбирать устройства из одного диапазона интенсивности (например, 400-500 мккд), чтобы обеспечить равномерную яркость нескольких индикаторов в сборке, избегая упомянутых в предостережениях "проблем неравномерности оттенка". Хотя в данном документе явно не детализирована сортировка по длине волны/цвету или прямому напряжению, такая классификация является обычной практикой в производстве светодиодов для гарантии стабильных характеристик.

4. Анализ кривых производительности

В технической документации упоминаются "Типовые кривые электрических / оптических характеристик." Хотя конкретные графики не приведены в тексте, стандартные кривые для такого устройства обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает экспоненциальную зависимость, выделяя типичное прямое напряжение (V_F) около 2.0-2.6В.
• Зависимость световой силы от прямого тока (I_Vот I_F):Демонстрирует, как светоотдача увеличивается с ростом тока, вплоть до максимальных предельных значений. Помогает конструкторам выбрать рабочую точку для желаемой яркости и эффективности.
• Зависимость световой силы от температуры окружающей среды:Показывает снижение светоотдачи с ростом температуры, подчеркивая необходимость теплового управления в высокотемпературных средах.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, с центром около 639 нм (пиковая) и 631 нм (доминирующая), с указанной полушириной 20 нм.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор имеет стандартный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP). Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (мм).
• Общие допуски составляют ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм.
• Пределы контроля качества для дефектов: посторонние частицы на сегменте ≤10 мил, загрязнение краской ≤20 мил, пузыри в сегменте ≤10 мил.
• Изгиб отражателя ограничен ≤1% от его длины.

5.2 Распиновка и полярность подключения

Устройство являетсяс общим анодомтипом. Это означает, что аноды светодиодов для каждого разряда соединены внутри. Распиновка следующая:

• Выводы 1, 2, 6, 8: Общие аноды для Разряда 1, Разряда 2, Разряда 3 и Разряда 4 соответственно.
• Вывод 4: Общий анод для сегментов левого двоеточия (L1, L2, L3).
• Катоды (отрицательные выводы) для отдельных сегментов (A, B, C, D, E, F, G, DP, L1, L2, L3) распределены по выводам 3, 5, 7, 11, 13, 14, 15, 16.
• Выводы 9, 10, 12 помечены как "Нет соединения" или "Нет вывода".

Внутренняя принципиальная схема:На схеме показано мультиплексное расположение. Анод каждого разряда отдельный, в то время как катоды для одинаковых позиций сегментов (например, все сегменты 'A') соединены вместе. Чтобы зажечь конкретный сегмент на конкретном разряде, соответствующий анодный вывод разряда должен быть переведен в высокий уровень (положительное напряжение), а соответствующий катодный вывод сегмента — в низкий уровень (земля или ток стока). Это мультиплексирование выполняется быстро, чтобы создать иллюзию одновременного свечения всех разрядов.

6. Рекомендации по пайке, сборке и хранению

6.1 Пайка

В абсолютных максимальных параметрах указан профиль волновой пайки: 260°C в течение 3 секунд с ванной припоя на 1/16" ниже плоскости установки. Для пайки оплавлением следует использовать стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой, не превышающей максимальную температуру устройства. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать механических нагрузок на корпус индикатора во время сборки.

6.2 Условия хранения

Правильное хранение имеет решающее значение для предотвращения окисления выводов и ухудшения характеристик.

• Для светодиодных индикаторов (таких как LTC-4627JR):Хранить в оригинальной упаковке. Рекомендуемые условия: Температура от 5°C до 30°C, влажность ниже 60% RH. Если хранение осуществлялось вне этих условий или если влагозащитный пакет был открыт более 6 месяцев, рекомендуется прогреть устройства при 60°C в течение 48 часов и использовать их в течение одной недели.
• Общий принцип:Избегайте долгосрочного хранения больших запасов. Используйте запасы оперативно, чтобы обеспечить свежесть и предотвратить окисление оловянного покрытия выводов.

7. Примечания по применению и конструктивные соображения

7.1 Критически важные предостережения по применению

• Предназначение:Для обычного электронного оборудования (офисного, коммуникационного, бытового). Не рекомендуется для критически важных для безопасности применений (авиация, медицина, управление транспортом) без предварительной консультации и одобрения, так как отказ может поставить под угрозу жизнь или здоровье.
• Проектирование драйвера:
  • Стабилизация тока:Настоятельно рекомендуется вместо стабилизации напряжения для обеспечения стабильной яркости и защиты светодиодов от теплового разгона.
  • Диапазон напряжения:Схема драйвера должна учитывать полный диапазон V_F (2.0В-2.6В), чтобы обеспечить заданный ток для всех устройств.
  • Защита от обратного напряжения и переходных процессов:Схема должна защищать от обратных напряжений и скачков напряжения во время включения/выключения питания, чтобы предотвратить повреждение из-за миграции металла и увеличения тока утечки.
  • Снижение номинального тока:Выбирайте рабочий ток с учетом максимальной температуры окружающей среды, используя коэффициент снижения 0.33 мА/°C выше 25°C.
• Окружающая среда:Избегайте быстрых перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить образование конденсата на дисплее.
• Механические воздействия:Если используется пленка/графическая накладка на передней панели, избегайте ее прямого давления на поверхность дисплея, так как она может сместиться. Если применение предполагает испытания на падение/вибрацию, предоставьте условия испытаний заранее для оценки.
• Согласование для многодисплейных блоков:При сборке двух или более индикаторов в одном блоке используйте устройства из одного диапазона световой силы, чтобы обеспечить равномерный внешний вид.

7.2 Типичные сценарии применения

LTC-4627JR хорошо подходит для приложений, требующих четкого, среднего по размеру числового отображения, таких как:

• Контрольно-измерительное оборудование (мультиметры, источники питания).
• Панели управления промышленного оборудования и таймеры.
• Бытовая техника (микроволновые печи, духовки, аудиоаппаратура).
• Торговые терминалы и базовые информационные дисплеи.
• Проекты энтузиастов и прототипирования.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды GaAsP или GaP, светодиодные чипы AlInGaP суперкрасного свечения в LTC-4627JR предлагают значительно более высокую яркость и эффективность. По сравнению с некоторыми современными дисплеями с белой подсветкой или боковой подсветкой, он обеспечивает превосходную насыщенность цвета и угол обзора для чистых красных индикаций. Его размер цифры 0.4 дюйма занимает нишу между меньшими, труднее читаемыми дисплеями и более крупными, энергоемкими. Конструкция с общим анодом и мультиплексированием является экономически эффективным и экономящим выводы стандартом для многоразрядных индикаторов, хотя она требует более сложной микросхемы драйвера, чем статические типы управления.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Какую микросхему драйвера следует использовать для LTC-4627JR?

О: Вам нужен мультиплексный драйвер, способный подавать ток на выводы общего анода и стягивать ток с выводов катодов сегментов. Распространенными вариантами являются специализированные микросхемы драйверов светодиодов, такие как серии MAX7219 или TM16xx, или микроконтроллер с достаточным количеством выводов GPIO и возможностью по току, с использованием внешних транзисторов при необходимости.

В2: Как рассчитать токоограничивающий резистор?

О: Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Используйте максимальное V_Fиз технической документации (2.6В) в расчете, чтобы гарантировать, что ток никогда не превысит выбранный I_Fдаже при разбросе параметров устройств. Для питания 5В и желаемого I_F10 мА: R = (5В - 2.6В) / 0.01А = 240 Ом. В мультиплексной схеме всегда размещайте резисторы на стороне катода (стока).

В3: Можно ли использовать его на улице?

О: Диапазон рабочих температур (-35°C до +85°C) допускает использование во многих уличных условиях. Однако следует учитывать читаемость при солнечном свете (высокая контрастность помогает), возможную конденсацию (избегайте быстрых перепадов температуры) и герметизацию дисплея за защитным окном для предотвращения попадания влаги и грязи, так как само устройство не является водонепроницаемым.

В4: Почему рекомендуется стабилизация тока?

О: Прямое напряжение светодиода (V_F) изменяется в зависимости от температуры и от устройства к устройству. Источник постоянного напряжения с последовательным резистором обеспечивает приблизительно постоянный ток, но он может варьироваться. Истинный источник постоянного тока гарантирует, что светодиод всегда получает точно заданный ток, что приводит к стабильной яркости и более длительному сроку службы, что особенно важно в диапазоне от -35°C до +85°C.

10. Пример внедрения в проект

Сценарий: Проектирование простого 4-разрядного счетчика/таймера.

Конструктор выбирает LTC-4627JR за его читаемость и стандартный интерфейс. Он использует микроконтроллер со встроенным таймером и достаточным количеством вводов/выводов. Четыре вывода GPIO настроены как выходы для управления анодами разрядов (выводы 1,2,6,8) через маломощные NPN-транзисторы (например, 2N3904) для подачи требуемого тока. Семь других выводов GPIO (плюс один для десятичной точки) настроены как выходы с открытым стоком и подключены непосредственно к катодам сегментов (A-G, DP), каждый с последовательным резистором 220Ω на землю для установки тока сегмента примерно 10-12мА при питании 5В. Прошивка реализует процедуру мультиплексирования, включая один анод разряда за раз, одновременно активируя соответствующие катоды сегментов для этого разряда, быстро перебирая все четыре разряда (>60Гц). Серый фон/белые сегменты обеспечивают отличную контрастность за темным тонированным акриловым окном на передней панели изделия.

11. Принцип работы

LTC-4627JR работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом P-N переходе. Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения диода (≈2.0В), электроны из N-слоя AlInGaP рекомбинируют с дырками из P-слоя. Это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света — в данном случае суперкрасному при ~631-639 нм. Непрозрачная подложка GaAs помогает отражать свет вверх, повышая общую эффективность светоотдачи. Семисегментный рисунок создается путем размещения отдельных светодиодных чипов или чиповых матриц под каждой областью сегмента и их соединения через внутреннюю мультиплексную матрицу.

12. Технологические тренды

Хотя дискретные семисегментные индикаторы, такие как LTC-4627JR, остаются важными для конкретных применений благодаря своей простоте, высокой яркости и широкому углу обзора, общий тренд смещается в сторону интегрированных матричных дисплеев (как светодиодных, так и OLED) и TFT LCD. Они предлагают большую гибкость в отображении символов, графики и анимации. Однако для приложений, где требуются только цифры, несколько букв и исключительная четкость/надежность, семисегментная технология продолжает развиваться. Тренды включают еще более эффективные материалы, более низкие рабочие напряжения, корпуса для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки и дисплеи со встроенными драйверами и интерфейсами связи (такими как I2C или SPI) для дальнейшего упрощения проектирования системы и уменьшения количества выводов микроконтроллера.