Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-4627JD-01 - Высота цифры 0.4 дюйма - Гиперкрасный цвет - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор изделия

LTC-4627JD-01 представляет собой четырёхразрядный семисегментный светодиодный индикатор, предназначенный для отображения числовой информации. Высота каждой цифры составляет 0.4 дюйма (10.0 мм), что обеспечивает чёткие и легко читаемые символы, подходящие для интерфейсов различного электронного оборудования. Устройство использует технологию полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения гиперкрасного свечения. Индикатор имеет серый корпус с белыми сегментами, что повышает контрастность и читаемость. Конструкция дисплея — мультиплексная с общим анодом, что является стандартной конфигурацией для многоразрядных индикаторов для минимизации количества необходимых выводов драйвера.

1.1 Ключевые особенности

• Высота цифры:0.4 дюйма (10.0 мм).
• Конструкция сегментов:Непрерывные однородные сегменты для единообразного внешнего вида символов.
• Энергоэффективность:Низкое энергопотребление.
• Оптические характеристики:Отличный внешний вид символов, высокая яркость и высокая контрастность.
• Угол обзора:Широкий угол обзора.
• Надёжность:Высокая надёжность твердотельных компонентов.
• Контроль качества:Сортировка по световому потоку (бининг).
• Соответствие экологическим нормам:Бессвинцовый корпус, соответствующий директивам RoHS.

1.2 Идентификация устройства

Партийный номер LTC-4627JD-01 обозначает мультиплексный индикатор с общим анодом на основе AlInGaP светодиодов гиперкрасного свечения и включает в себя десятичную точку справа.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс)
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА (при 25°C), с линейным снижением на 0.28 мА/°C выше 25°C.
• Диапазон рабочих температур:от -35°C до +105°C
• Диапазон температур хранения:от -35°C до +105°C
• Условия пайки:Волновая пайка при 260°C в течение 3 секунд, при этом точка пайки должна находиться не менее чем на 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса индикатора.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Типичные параметры измерены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Средняя сила света (I_V):200 - 650 мккд (при I_F= 1 мА). Это основной показатель яркости.
• Длина волны пикового излучения (λ_p):650 нм (при I_F= 20 мА). Это длина волны, на которой интенсивность излучаемого света максимальна.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (при I_F= 20 мА). Это указывает на чистоту цвета; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (при I_F= 20 мА). Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом.
• Прямое напряжение на кристалл (V_F):2.1 В (мин.), 2.6 В (тип.) (при I_F= 20 мА). Допуск ±0.1В.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА макс. (при V_R= 5В). Примечание: Это условие тестирования; непрерывная работа в режиме обратного смещения не допускается.
• Коэффициент соответствия силы света:2:1 макс. (для сегментов в пределах одной световой зоны, при I_F= 1 мА). Это обеспечивает равномерность яркости между сегментами.
• Перекрёстные помехи:≤ 2.5%. Определяет максимально допустимую утечку света между соседними сегментами, когда один включён, а другой выключен.

2.3 Система бининга (сортировки) по силе света

Светодиоды сортируются (бининг) на основе их силы света, измеренной при прямом токе 10 мА. Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы с одинаковым уровнем яркости для своего применения. Таблица бининга следующая:

• Бин E:200 - 320 мккд
• Бин F:321 - 500 мккд
• Бин G:501 - 800 мккд
• Бин H:801 - 1300 мккд
• Бин J:1301 - 2100 мккд

Допуск силы света в пределах выбранного бина составляет ±15%. Для применений, где в одном устройстве используется несколько индикаторов, настоятельно рекомендуется использовать индикаторы из одного бина, чтобы избежать заметных различий в яркости (неравномерности оттенка).

3. Механическая информация и данные о корпусе

3.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор соответствует стандартному корпусу DIP (Dual In-line Package). Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Ключевые механические примечания включают:

• Допуск смещения кончика вывода: ±0.4 мм.
• Посторонние частицы на сегменте: ≤ 10 мил (приблизительно 0.254 мм).
• Изгиб отражателя: ≤ 1% от его длины.
• Пузыри внутри сегмента: ≤ 10 мил.
• Загрязнение чернилами на поверхности: ≤ 20 мил (приблизительно 0.508 мм).
• Рекомендуемый диаметр отверстия в печатной плате для выводов: 1.0 мм.

3.2 Распиновка и принципиальная схема

Индикатор имеет 16-выводную конфигурацию, хотя не все выводы физически присутствуют или электрически соединены. Это мультиплексный тип с общим анодом. Внутренняя принципиальная схема показывает четыре вывода общего анода (по одному на каждую цифру) и общие катодные выводы для каждого сегмента (A-G и DP). Таблица соединений выводов следующая:

• Вывод 1: Общий анод для цифры 1
• Вывод 2: Общий анод для цифры 2
• Вывод 3: Катод для сегмента D
• Вывод 4: Общий анод для сегментов L1, L2, L3 (вероятно, для пользовательских значков)
• Вывод 5: Катод для сегмента E
• Вывод 6: Общий анод для цифры 3
• Вывод 7: Катод для десятичной точки (DP)
• Вывод 8: Общий анод для цифры 4
• Вывод 9: Не подключен
• Вывод 10: Отсутствует
• Вывод 11: Катод для сегмента F
• Вывод 12: Отсутствует
• Вывод 13: Катод для сегмента C и L3
• Вывод 14: Катод для сегмента A и L1
• Вывод 15: Катод для сегмента G
• Вывод 16: Катод для сегмента B и L2

4. Графики характеристик и анализ

Техническая спецификация включает типичные характеристические кривые, которые необходимы для детального проектирования схемы. Эти кривые графически представляют взаимосвязь ключевых параметров в различных условиях. Разработчикам следует обращаться к ним для:

• Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (кривая I_F-V_F):Показывает нелинейную зависимость, критически важную для проектирования схемы ограничения тока.
• Сила света в зависимости от прямого тока (кривая I_V-I_F):Показывает, как яркость зависит от тока накачки, помогая оптимизировать для желаемой яркости и энергопотребления.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды (кривая I_V-T_a):Демонстрирует снижение светового потока при повышении температуры, что жизненно важно для применений в высокотемпературных средах.
• Относительное спектральное распределение:Иллюстрирует интенсивность излучаемого света в спектре длин волн, с центром на пиковой длине волны 650 нм.

5. Рекомендации и предостережения по применению

5.1 Соображения по проектированию и применению

• Предназначение:Для обычного электронного оборудования (офисного, коммуникационного, бытового). Не рекомендуется для систем, критичных к безопасности (авиационных, медицинских и т.д.) без предварительной консультации и оценки.
• Проектирование схемы управления:
  • Управление постоянным током:Настоятельно рекомендуется для обеспечения стабильной силы света и долговечности.
  • Диапазон напряжения:Схема должна учитывать весь диапазон прямого напряжения (V_F) (от 2.0В до 2.7В с учётом допуска) для обеспечения заданного тока.
  • Защита:Включите защиту от обратных напряжений и переходных всплесков при включении/выключении питания.
  • Снижение тока:Выбирайте рабочий ток с учётом максимальной температуры окружающей среды, так как максимальный постоянный ток снижается выше 25°C.
• Тепловые и экологические условия:
  • Избегайте работы при токах/температурах выше рекомендуемых, чтобы предотвратить быстрое снижение светового потока.
  • Избегайте быстрых перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить образование конденсата на индикаторе.
• Механическая обработка:Не прикладывайте аномальные усилия к корпусу индикатора во время сборки. Если нанесена декоративная плёнка, избегайте её прямого контакта с передней панелью/крышкой, так как внешнее усилие может её сместить.
• Сборки с несколькими индикаторами:Используйте индикаторы из одного бина по силе света для обеспечения единообразного внешнего вида.
• Испытания на надёжность:Если конечный продукт требует испытаний на удар или вибрацию, условия должны быть предоставлены для оценки до окончательного утверждения проекта.

5.2 Условия хранения

Для сохранения характеристик и предотвращения таких проблем, как окисление выводов, индикатор следует хранить в оригинальной упаковке при следующих условиях:

• Температура:от 5°C до 30°C
• Относительная влажность:ниже 60%

6. Руководство по пайке и сборке

Рекомендуемый метод пайки — волновая пайка. Критический параметр — обеспечить, чтобы точка пайки на печатной плате находилась не менее чем на 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки индикатора, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев пластикового корпуса и светодиодных кристаллов. Температура пайки должна составлять 260°C в течение 3 секунд. Температура самого блока индикатора в этом процессе не должна превышать его максимальный температурный рейтинг.

7. Техническое сравнение и позиционирование

LTC-4627JD-01 позиционируется как надёжное решение для цифровых индикаторов средней яркости. Его ключевые отличительные особенности включают:

• Технология AlInGaP:Обеспечивает более высокую эффективность и лучшую температурную стабильность по сравнению со старыми технологиями GaAsP или GaP для красных светодиодов, что приводит к классификации \"Гиперкрасный\" с хорошей яркостью.
• Высота цифры 0.4 дюйма:Распространённый размер, обеспечивающий баланс между читаемостью и занимаемым местом на плате, подходит для приборных панелей, бытовой техники и промышленных контроллеров.
• Бининг для единообразия:Предоставление бинов по силе света является признаком контроля качества, позволяющим прогнозировать производительность при серийном производстве.
• Соответствие RoHS:Соответствует современным экологическим нормам для бессвинцового производства.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чём разница между пиковой длиной волны (650 нм) и доминирующей длиной волны (639 нм)?

О: Пиковая длина волны — это физическая точка максимального спектрального излучения. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая соответствует цвету источника света. Для этого тёмно-красного светодиода глаз воспринимает длину волны немного короче, чем физический пик.

В: Почему рекомендуется управление постоянным током, а не постоянным напряжением?

О: Яркость светодиода в первую очередь зависит от тока. Прямое напряжение (V_F) имеет производственные допуски и изменяется в зависимости от температуры. Источник постоянного тока обеспечивает протекание одинакового тока (и, следовательно, постоянную яркость) через каждый сегмент независимо от этих изменений V_F variations.

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

О: Нет. Постоянный ток на сегмент составляет 25 мА, что превышает типичный номинальный ток вывода GPIO микроконтроллера (часто абсолютный максимум 20-25 мА). Вы должны использовать внешние драйверы, такие как транзисторные сборки или специализированные микросхемы драйверов светодиодов, которые также облегчают мультиплексирование, необходимое для 4-разрядного индикатора.

В: Что означает \"мультиплексный общий анод\" для моей схемы?

О: Это означает, что аноды светодиодов для каждой цифры соединены вместе внутри (анод цифры 1, анод цифры 2 и т.д.). Для отображения числа вы последовательно включаете общий анод одной цифры за раз, одновременно подавая правильный паттерн на катоды для нужных сегментов. Этот цикл повторяется быстро (обычно >100 Гц), создавая иллюзию одновременного свечения всех цифр, что значительно сокращает количество необходимых линий ввода/вывода.

9. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование дисплея для цифрового мультиметра

Разработчик создаёт 4-разрядный цифровой мультиметр. Он выбирает LTC-4627JD-01 за его читаемость и красный цвет, который распространён для таких приборов.

1. Выбор яркости:Мультиметр может использоваться в помещении и на улице. Разработчик выбирает индикаторы из бина G (501-800 мккд), чтобы обеспечить достаточную яркость в различных условиях освещения.
2. Схема управления:Выбрана специализированная микросхема драйвера светодиодов с мультиплексированием. Разработчик устанавливает постоянный ток на сегмент 15 мА — значительно ниже максимума 25 мА — чтобы обеспечить долгосрочную надёжность и учесть потенциально более высокие температуры внутри корпуса мультиметра.
3. Разводка печатной платы:Используется рекомендуемый диаметр отверстия 1.0 мм для выводов. При разводке печатной платы уделяется внимание, чтобы тепловая площадка (если есть) и дорожки могли выдерживать суммарный ток при включении нескольких сегментов.
4. Программное обеспечение:Прошивка микроконтроллера реализует процедуру мультиплексирования, циклически переключая четыре вывода анодов цифр с высокой частотой. Она также включает логику для управления правой десятичной точкой (катод вывода 7).
5. Тестирование:Перед окончательной сборкой образец тестируется во всём диапазоне рабочих температур для проверки постоянства яркости, убеждаясь, что выбранный ток накачки подходит даже при верхнем пределе температурного диапазона.

10. Принцип работы и технологические тренды

10.1 Принцип работы

Индикатор основан на светодиодных кристаллах AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение запрещённой зоны кристалла (около 2В), электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов — процесс, называемый электролюминесценцией. Конкретный состав слоёв AlInGaP определяет энергию запрещённой зоны и, следовательно, длину волны (цвет) излучаемого света, который в данном случае находится в гиперкрасном спектре. Семь сегментов представляют собой отдельные светодиоды или группы светодиодных кристаллов, расположенных в форме восьмёрки. Мультиплексирование — это электронная техника, использующая инерционность человеческого зрения для управления множеством светодиодов с меньшим количеством проводов, включая их в быстрой последовательности.

10.2 Технологические тренды

Хотя семисегментные индикаторы остаются основополагающими, общий ландшафт технологий светодиодных дисплеев развивается. Тренды включают:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в материаловедении направлены на увеличение люменов на ватт (эффективности), снижая энергопотребление при той же яркости.
• Миниатюризация:Разрабатываются индикаторы с меньшей высотой цифр и шагом для компактных устройств.
• Интеграция:Электроника драйверов всё чаще интегрируется в модули дисплеев, упрощая системное проектирование.
• Передовые материалы:Исследования таких материалов, как перовскиты и квантовые точки, обещают будущие дисплеи с более широкой цветовой гаммой и настраиваемыми свойствами. Однако для стандартных цифровых индикаторов зрелые технологии, такие как AlInGaP, предлагают оптимальный баланс производительности, надёжности и стоимости.