Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-47C1SW - Высота цифры 0.4 дюйма - Белый цвет - Прямое напряжение 3.2В - Рассеиваемая мощность 35мВт

1. Обзор продукта

LTC-47C1SW представляет собой четырёхразрядный семисегментный алфавитно-цифровой индикаторный модуль. Высота цифры составляет 0.4 дюйма (10.16 мм), что делает его подходящим для применений, требующих чёткого, среднего по размеру числового отображения. Индикатор использует белые светоизлучающие диоды (СИД) на основе технологии полупроводников InGaN (нитрид индия-галлия), установленные на сапфировой подложке. Устройство имеет высококонтрастный вид с белыми светящимися сегментами на чёрном фоне. Изготовлено в бессвинцовом корпусе в соответствии с директивой RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данный индикатор предлагает ряд ключевых преимуществ для инженеров-разработчиков электроники. Его низкое энергопотребление обеспечивает энергоэффективность, в то время как высокая яркость и отличная читаемость символов гарантируют удобство восприятия при различном освещении. Широкий угол обзора критически важен для применений, где индикатор может просматриваться под углом. Присущая светодиодной технологии твердотельная надёжность обеспечивает длительный срок службы и устойчивость к ударам и вибрации. Эти характеристики делают LTC-47C1SW идеальным для бытовой электроники, промышленных приборов, контрольно-измерительного оборудования, платёжных терминалов и автомобильных приборных панелей, где требуется надёжная и чёткая числовая информация.

2. Глубокое объективное толкование технических параметров

2.1 Фотометрические и электрические характеристики

Рабочие характеристики LTC-47C1SW определены при стандартных условиях испытаний при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Ключевые параметры дают полное представление о его рабочих пределах.

• Сила света (Iv):Типичная сила света на сегмент составляет 18 милликандел (мкд) при прямом токе (IF) 10 мА. Минимальное гарантированное значение — 12.8 мкд. Этот параметр количественно определяет воспринимаемую яркость светящегося сегмента.
• Прямое напряжение (VF):Падение напряжения на светодиодном сегменте при протекании тока. Для данного устройства типичное прямое напряжение составляет от 2.70В до 3.2В при испытательном токе 5 мА. Это значение критически важно для проектирования схемы ограничения тока в драйвере.
• Координаты цветности (x, y):Эти координаты определяют цветовую точку белого света на диаграмме цветности CIE 1931. Указанные типичные значения (x=0.294, y=0.286) соответствуют определённому оттенку белого. К этим координатам применяется допуск ±0.01.
• Обратный ток (IR):Максимальный ток утечки при обратном смещении 5В составляет 100 мкА. Важно отметить, что этот параметр предназначен только для испытаний; устройство не предназначено для непрерывной работы при обратном напряжении.
• Перекрёстные помехи:Спецификация ≤ 2.5% указывает на максимально допустимую световую утечку или электрическую интерференцию между соседними сегментами или разрядами, обеспечивая чёткость символов.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа за этими пределами не рекомендуется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 35 мВт.
• Пиковый прямой ток на сегмент:Максимум 50 мА, в импульсном режиме (частота 1 кГц, скважность 10%).
• Непрерывный прямой ток на сегмент:Максимальный непрерывный ток снижается линейно от своего значения при 25°C со скоростью 0.125 мА/°C по мере роста температуры окружающей среды.
• Диапазон рабочих температур:от -35°C до +80°C.
• Диапазон температур хранения:от -35°C до +105°C.
• Условия пайки:Устройство выдерживает волновую или конвекционную пайку при условии, что температура в точке на 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки не превышает 260°C в течение 3 секунд.

3. Объяснение системы бининга по оттенку

LTC-47C1SW использует систему бининга по оттенку для классификации устройств в соответствии с их точной белой цветовой точкой. Это важно для применений, требующих цветовой согласованности между несколькими индикаторами или внутри многоразрядного блока. Бины определяются четырёхугольниками на диаграмме цветности CIE 1931, заданными координатами их углов (x, y). В спецификации перечислено несколько бинов (например, S1-2, S2-2, S3-1, S3-2, S4-1, S4-2, S5-1, S6-1). Для каждого бина определён допуск ±0.01 по обеим координатам x и y. Эта система позволяет производителям выбирать светодиоды из определённых бинов для достижения однородного белого вида всех сегментов и разрядов, минимизируя визуальное цветовое различие.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габариты и допуски

Чертёж корпуса содержит критически важные механические размеры для разводки печатной платы (ПП) и сборки. Все основные размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное.

• Допуск смещения кончиков выводов:Допустимое отклонение положения кончиков выводов составляет ±0.25 мм.
• Деталь распорки:Конструктивная особенность распорки предусматривает допуск на выдвижение ±0.5 мм, что, вероятно, помогает выравниванию при сборке.
• Рекомендуемый диаметр отверстия в ПП:Для выводов рекомендуется 0.9 мм.

4.2 Визуальные и косметические спецификации

Спецификация включает несколько параметров контроля качества, связанных с внешним видом индикатора:

• Посторонние частицы на сегменте должны быть ≤ 10 мил (0.254 мм).
• Загрязнение чернилами на поверхности должно быть ≤ 20 мил (0.508 мм).
• Изгиб отражателя должен быть ≤ 1% от его длины.
• Пузыри внутри сегмента должны быть ≤ 10 мил (0.254 мм).
• Особая пометка предписывает использование \"только жёстких выводов\", что указывает на требование к выводам с достаточной механической жёсткостью.

5. Внутренняя схема и конфигурация выводов

LTC-47C1SW — это индикатор с общим катодом. Внутренняя схема показывает, что каждый из четырёх разрядов имеет общее катодное соединение. Семь сегментов (A, B, C, D, E, F, G) и две десятичные точки (DP1, DP2) имеют свои аноды, соединённые по мультиплексированной схеме. В частности, аноды сегментов сгруппированы между парами разрядов (Разряды 1 & 2 и Разряды 3 & 4) для облегчения временного мультиплексирования — распространённой техники управления многоразрядными индикаторами с меньшим количеством выводов драйвера.

Таблица соединений 20 выводов необходима для правильного подключения:

• Выводы 5, 10, 15, 20 являются общими катодами для разрядов 2, 4, 3 и 1 соответственно.
• Выводы 2 и 7 являются анодами для десятичных точек DP1 и DP2.
• Оставшиеся выводы являются анодами для различных сегментов (A-G), общими для определённых пар разрядов, как указано в таблице. Например, вывод 1 является анодом для сегмента D разрядов 1 и 2.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение и сборка критически важны для надёжности. Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ЭСР). Настоятельно рекомендуется использовать антистатический браслет или перчатки при обращении, а также обеспечивать надлежащее заземление всего оборудования и рабочих мест.

При пайке ключевым параметром является ограничение температуры на корпусе устройства. Спецификация допускает максимальную температуру 260°C, измеренную на 1.6 мм ниже плоскости установки, в течение 3 секунд в процессах волновой или конвекционной пайки. Соблюдение этих пределов предотвращает тепловое повреждение светодиодных кристаллов и пластикового корпуса.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Структура с общим катодом и мультиплексированными анодами предназначена для использования с микроконтроллером или специализированной микросхемой драйвера светодиодов. Типичная схема предполагает использование транзисторных ключей (например, NPN БТ или N-канальных МОП-транзисторов) для поочерёдного пропускания тока через катод каждого разряда (сканирование разрядов). Линии анодов сегментов управляются соответствующим паттерном через токоограничивающие резисторы. Частота мультиплексирования должна быть достаточно высокой (обычно >60 Гц), чтобы избежать видимого мерцания из-за инерции зрения.

7.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Внешние резисторы обязательны для каждой анодной линии, чтобы задать прямой ток (например, 5-10 мА на сегмент согласно спецификации). Номинал резистора можно рассчитать по формуле R = (Vcc - VF) / IF, где Vcc — напряжение питания, VF — прямое напряжение светодиода (для безопасности используйте максимальное значение), а IF — желаемый прямой ток.
• Возможности драйвера:Микросхема драйвера или порт микроконтроллера должны быть способны обеспечивать суммарный ток для всех светящихся сегментов одного разряда в течение его времени активности.
• Угол обзора:Широкий угол обзора обеспечивает гибкость в позиционировании индикатора относительно пользователя.
• Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность мала, обеспечение адекватной вентиляции в корпусе помогает поддерживать долговечность светодиодов, особенно при повышенных температурах окружающей среды.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с другими семисегментными индикаторами, использование в LTC-47C1SW белых SMD-чипов на основе InGaN даёт преимущества перед старыми технологиями, такими как красные светодиоды GaAsP или фильтрованные белые светодиоды. Светодиоды InGaN, как правило, обеспечивают более высокий КПД, лучшую стабильность цвета со временем и более однородную белую цветовую точку. Высота цифры 0.4 дюйма помещает его между меньшими индикаторами, используемыми в портативных устройствах, и большими — для вывесок. Его мультиплексированная разводка выводов является стандартной конструкцией, которая минимизирует требуемое количество выводов ввода-вывода контроллера для 4-разрядного индикатора, предлагая экономичное и компактное решение по сравнению с индикаторами, где каждый сегмент каждого разряда управляется индивидуально.

9. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Какова цель системы бининга по оттенку?

О: Биннинг по оттенку обеспечивает цветовую согласованность. Для многоразрядного индикатора использование светодиодов из одного и того же или соседних бинов гарантирует, что все разряды излучают идентичный оттенок белого, предотвращая ситуацию, когда один разряд выглядит заметно иначе (например, более синим или желтоватым), чем соседние.

В: Могу ли я управлять этим индикатором с помощью 5-вольтового микроконтроллера?

О: Да, но вы должны использовать токоограничивающие резисторы. Поскольку типичное прямое напряжение составляет около 3В, питание 5В без резистора создаст чрезмерный ток через светодиод, что может его разрушить. Последовательный резистор всегда необходим.

В: Что означает \"общий катод\" для моей схемы?

О: Общий катод означает, что все светодиоды одного разряда имеют общее отрицательное (земляное) соединение. Чтобы зажечь разряд, вы подключаете его катодный вывод к земле (через транзисторный ключ) и подаёте положительное напряжение (через токоограничивающий резистор) на аноды сегментов, которые хотите зажечь.

В: Как интерпретировать параметр пикового прямого тока?

О: Пиковый ток 50 мА при скважности 10% позволяет использовать кратковременные импульсы более высокого тока для достижения большей мгновенной яркости в мультиплексированной системе. Средний ток за время не должен превышать номинальный непрерывный ток, который ниже и снижается с температурой.

10. Введение в принцип работы

Семисегментный индикатор представляет собой сборку светоизлучающих диодов, расположенных в форме восьмёрки. Избирательно зажигая определённые сегменты (обозначенные от A до G), можно формировать все десять цифр (0-9) и некоторые буквы. LTC-47C1SW объединяет четыре таких цифровых массива в один корпус. Полупроводниковый материал InGaN, используемый в светодиодах, излучает синий свет при рекомбинации электронов и дырок на энергетической щели материала. Этот синий свет частично преобразуется в более длинные волны (жёлтый) люминофорным покрытием внутри корпуса светодиода, в результате чего человеческий глаз воспринимает белый свет. Техника мультиплексирования, используемая для управления четырьмя разрядами одним набором драйверов сегментов, работает за счёт быстрого циклического включения питания каждого разряда по очереди. В любой момент времени горит только один разряд, но благодаря инерции человеческого зрения все четыре разряда кажутся постоянно светящимися, если частота циклирования достаточно высока.

11. Тенденции развития

Тенденции в технологии семисегментных индикаторов продолжают фокусироваться на нескольких ключевых областях. Улучшение эффективности светодиодных чипов InGaN приводит к более высокой яркости при меньших токах управления, снижая энергопотребление и тепловыделение. Также наблюдается движение в сторону ещё более высокой цветовой согласованности и более широкого диапазона доступных цветовых температур белого света (например, холодный белый, нейтральный белый, тёплый белый) для лучшего соответствия эстетике применения. Интеграция — ещё одна тенденция: некоторые индикаторы включают драйвер и токоограничивающие резисторы в одном модуле, упрощая разработку для конечного инженера. Кроме того, достижения в области корпусирования могут позволить создавать более тонкие профили и повысить прочность для применений в жёстких условиях.