Техническая документация на светодиодный индикатор LTC-4627JD - Высота цифры 0.4 дюйма - Цвет Гипер Красный - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор изделия

LTC-4627JD представляет собой четырехразрядный семисегментный светодиодный индикатор, предназначенный для применений, требующих четкого числового отображения. Высота каждой цифры составляет 0.4 дюйма (10.0 мм), что обеспечивает хорошую видимость. Устройство использует полупроводниковую технологию AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения излучения Гипер Красного цвета. Индикатор имеет серый лицевой экран с белой маркировкой сегментов, что повышает контрастность и читаемость. Конструктивно выполнен как мультиплексированный индикатор с общим анодом, что является стандартной конфигурацией для многоразрядных дисплеев для минимизации количества требуемых выводов драйвера.

1.1 Ключевые особенности

• Высота цифры 0.4 дюйма (10.0 мм).
• Непрерывные однородные сегменты для единообразного внешнего вида символов.
• Низкое энергопотребление, подходит для устройств с батарейным питанием.
• Отличный внешний вид символов благодаря высокой яркости и контрастности.
• Широкий угол обзора для видимости с различных позиций.
• Надежность твердотельной конструкции без движущихся частей.
• Световой поток категоризирован (биннинг) для обеспечения стабильных характеристик между экземплярами.
• Бессвинцовый корпус, соответствующий директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.2 Идентификация устройства

Партийный номер LTC-4627JD конкретно обозначает мультиплексированный индикатор с общим анодом, излучающий Гипер Красный цвет, с конфигурацией десятичной точки справа.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эксплуатация всегда должна осуществляться в пределах этих значений.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:максимум 70 мВт.
• Пиковый прямой ток на сегмент:максимум 90 мА, в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Постоянный прямой ток на сегмент:максимум 25 мА при 25°C. Данный параметр линейно снижается на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды выше 25°C.
• Диапазон рабочих температур:от -35°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки компонента.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Средняя сила света (I_V):200 мккд (мин), 650 мккд (тип.) при прямом токе (I_F) 1 мА. Интенсивность измеряется с использованием фильтра, аппроксимирующего фотопическую чувствительность человеческого глаза (кривая МКО).
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (тип.) при I_F=20мА.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (тип.) при I_F=20мА, что указывает на спектральную чистоту красного света.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (тип.) при I_F=20мА, определяющая воспринимаемый цвет.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.1В (мин), 2.6В (тип.) при I_F=20мА. Конструкторы должны учитывать этот диапазон для обеспечения правильного управления током.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при обратном напряжении (V_R) 5В. Примечание: Устройство не предназначено для непрерывной работы в режиме обратного смещения.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):2:1 (макс.) при I_F=1мА. Этот параметр определяет максимально допустимое различие в яркости между сегментами внутри одного индикатора.

3. Объяснение системы биннинга

В техническом описании указано, что сила света категоризирована. Это означает, что индикаторы сортируются (биннинг) на основе измеренного светового потока при стандартном испытательном токе. Настоятельно рекомендуется использовать индикаторы из одной и той же категории интенсивности в рамках одного приложения, чтобы избежать заметной разницы в яркости (неравномерности оттенка) между соседними цифрами или блоками. Хотя в данном документе биннинг по длине волны или прямому напряжению явно не детализирован, такая практика является общепринятой в производстве светодиодов для обеспечения цветовой и электрической однородности.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные электрические/оптические характеристические кривые. Эти графические представления имеют решающее значение для проектирования:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает зависимость между прямым напряжением и прямым током, что необходимо для проектирования схемы ограничения тока.
• Зависимость силы света от прямого тока:Иллюстрирует, как световой выход увеличивается с увеличением тока накачки, помогая выбрать рабочую точку для желаемой яркости и эффективности.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды:Демонстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры, что критически важно для управления тепловым режимом в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График зависимости относительной интенсивности от длины волны, подтверждающий доминирующую и пиковую длины волн, а также спектральную ширину.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор поставляется в стандартном корпусе с двухрядным расположением выводов (DIP). Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Подробный механический чертеж показывает общую длину, ширину, высоту, расстояние между выводами и расстояние между цифрами.

5.2 Распиновка и полярность

Устройство имеет 16-выводную конфигурацию. Внутренняя принципиальная схема показывает, что это мультиплексированный индикатор с общим анодом. Это означает, что аноды светодиодов для каждой цифры соединены внутри, в то время как катоды для каждого типа сегментов (A-G, DP) соединены между разрядами. Распиновка 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, двоеточие или другие маркеры)
• 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: Нет вывода
• Вывод 11: Катод для сегмента F
• Вывод 12: Нет вывода
• Вывод 13: Катод для сегментов C и L3
• Вывод 14: Катод для сегментов A и L1
• Вывод 15: Катод для сегмента G
• Вывод 16: Катод для сегментов B и L2

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки

Максимальная температура пайки составляет 260°C в течение не более 3 секунд. Это обычно относится к волновой или ручной пайке, измеренной в точке на 1.6 мм ниже корпуса индикатора. Для оплавления следует использовать стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой, не превышающей 260°C.

6.2 Условия хранения

Правильное хранение необходимо для предотвращения окисления выводов.

• Для DIP-индикаторов (LTC-4627JD):Хранить в оригинальной упаковке при температуре от 5°C до 30°C и влажности ниже 60% RH. Если влагозащитный пакет был вскрыт более 6 месяцев, рекомендуется прогреть компоненты при 60°C в течение 48 часов перед использованием, а сборку завершить в течение одной недели после прогрева.
• Общее предостережение:Избегайте резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить образование конденсата на индикаторе. Не прикладывайте аномальные механические усилия во время сборки.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Данный индикатор подходит для обычного электронного оборудования, требующего числового отображения, такого как:

• Контрольно-измерительные приборы (мультиметры, счетчики).
• Панели управления промышленного оборудования и таймеры.
• Бытовая техника (микроволновые печи, весы, аудиоаппаратура).
• Торговые терминалы и базовые информационные дисплеи.

Важное примечание:В техническом описании явно указано, что оно предназначено для обычного оборудования. Для применений, требующих исключительной надежности (авиация, медицина, безопасность на транспорте), требуется предварительная консультация.

7.2 Соображения по проектированию

• Схема управления:Для обеспечения стабильной яркости и долговечности рекомендуется использовать управление постоянным током. Схема должна быть спроектирована с учетом всего диапазона прямого напряжения (от 2.1В до 2.6В).
• Ограничение тока:Рабочий ток должен выбираться на основе максимальной температуры окружающей среды, учитывая снижение тока на 0.33 мА/°C выше 25°C.
• Защита:Схема управления должна включать защиту от обратных напряжений и переходных процессов напряжения во время циклов включения питания для предотвращения повреждений.
• Мультиплексирование:Как мультиплексированный индикатор с общим анодом, микроконтроллер или специализированная микросхема драйвера должны последовательно активировать общий анод каждой цифры, одновременно подавая правильный паттерн катодов сегментов для этой цифры. Частота обновления должна быть достаточно высокой, чтобы избежать мерцания (обычно >60 Гц).
• Механическая интеграция:Если используется передняя панель или пленка, убедитесь, что они не оказывают давления, которое может сместить печатные накладки или повредить корпус индикатора.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевыми отличительными особенностями LTC-4627JD являются использование технологии AlInGaP для получения Гипер Красного излучения и его конкретный механический/электрический формат. По сравнению со старыми красными светодиодами на основе GaAsP или GaP, AlInGaP обеспечивает более высокую эффективность, лучшую яркость и более стабильную длину волны в зависимости от температуры. Высота цифры 0.4 дюйма занимает нишу между меньшими (0.3 дюйма) и большими (0.5 дюйма или 0.56 дюйма) дисплеями. Мультиплексированная конструкция с общим анодом является отраслевым стандартом для многоразрядных индикаторов, обеспечивая баланс между количеством выводов и сложностью драйвера.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Какова цель "Коэффициента соответствия силы света"?

Этот коэффициент (макс. 2:1) гарантирует, что в пределах одного индикатора ни один сегмент не будет более чем в два раза ярче другого при работе в одинаковых условиях. Это обеспечивает равномерный внешний вид формируемых символов.

9.2 Почему рекомендуется управление постоянным током, а не постоянным напряжением?

Яркость светодиода в первую очередь зависит от тока. Прямое напряжение (V_F) имеет диапазон допуска (2.1В-2.6В). Источник постоянного напряжения с простым резистором приведет к разным токам (и, следовательно, разным уровням яркости) для индикаторов с разным V_F. Источник постоянного тока обеспечивает одинаковый ток и, следовательно, стабильную яркость независимо от V_F variations.

9.3 Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с помощью 5В микроконтроллера?

Нет. Максимальный постоянный прямой ток на сегмент составляет 25 мА, и вывод GPIO микроконтроллера, подключенный напрямую, попытается подать/принять гораздо больший ток, если V_Fсегмента составляет ~2.6В, что потенциально может повредить микроконтроллер. Вы должны использовать внешние транзисторы (для общих анодов) и токоограничивающие резисторы или специализированную микросхему драйвера светодиодов.

9.4 Что означает "Десятичная точка справа" в описании изделия?

Это указывает на положение светодиода десятичной точки. В данном случае десятичная точка расположена справа от цифры. Некоторые индикаторы могут иметь десятичную точку слева или по центру.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование 4-разрядного дисплея вольтметра с использованием LTC-4627JD, питаемого от 5В системы с микроконтроллером.

1. Выбор драйвера:Выберите специализированную микросхему драйвера мультиплексированных светодиодов (например, MAX7219, TM1637) или реализуйте мультиплексирование программно с использованием выводов GPIO микроконтроллера.
2. Установка тока:Для хорошей яркости и долговечности выберите ток сегмента 10-15 мА. Убедитесь, что это значение находится в пределах сниженного предела для вашей максимальной ожидаемой температуры окружающей среды.
3. Проектирование схемы:Если используется микросхема драйвера, следуйте ее техническому описанию. Если используются дискретные транзисторы, используйте PNP или P-канальные MOSFET для переключения выводов общего анода (подключенных к 5В) и NPN или N-канальные MOSFET/резисторы на стороне катода, управляемые микроконтроллером. Рассчитайте токоограничивающие резисторы: R = (V_CC- V_F- V_CE(sat)) / I_F. Используйте максимальное V_F(2.6В) для расчета наихудшего случая (наибольшей яркости).
4. Программное обеспечение:Реализуйте прерывание по таймеру для обновления дисплея. Подпрограмма должна выключать все цифры, устанавливать паттерн сегментов для следующей цифры, включать общий анод этой цифры, а затем ожидать временной слот мультиплексирования.
5. Тепловой и механический аспекты:Обеспечьте адекватную вентиляцию. Спроектируйте переднюю панель с чистым отверстием, немного большим, чем область обзора индикатора, чтобы избежать давления на лицевую часть.

11. Принцип работы

LTC-4627JD основан на полупроводниковой технологии AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав слоев AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая соответствует длине волны излучаемого красного света (~639-650 нм). Каждый из семи сегментов (от A до G) и десятичная точка (DP) представляет собой отдельный светодиод или группу светодиодных кристаллов. В мультиплексированной конфигурации с общим анодом одна сторона (анод) всех светодиодов в одной цифре соединена, что позволяет активировать всю цифру, подавая положительное напряжение на этот общий узел. Другие стороны (катоды) каждого типа сегмента соединены между всеми цифрами, что позволяет управлять тем, какие сегменты загораются в активированной цифре.

12. Технологические тренды

Хотя традиционные семисегментные светодиодные индикаторы, такие как LTC-4627JD, остаются важными для конкретных применений благодаря своей простоте, высокой яркости и широкому углу обзора, рынок дисплеев в целом развивается. Наблюдается тенденция к более высокой интеграции, например, дисплеи со встроенными контроллерами (интерфейс I2C или SPI), которые упрощают задачу основного микроконтроллера. Матричные и графические OLED/LCD дисплеи становятся более конкурентоспособными по цене для применений, требующих буквенно-цифрового или графического вывода. Однако для чисто числовых дисплеев в суровых условиях (широкий температурный диапазон, требуется высокая яркость) светодиодная семисегментная технология, особенно с эффективными материалами, такими как AlInGaP, продолжает предлагать надежное и стабильное решение. Будущие разработки могут быть сосредоточены на еще более высокой эффективности, более низком энергопотреблении и, возможно, интегрированных интеллектуальных функциях при сохранении классического форм-фактора для обратной совместимости.