Техническая спецификация LTA-1000KR - Светодиодная линейка прямоугольной формы - Супер красный цвет - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTA-1000KR — это твердотельный светодиодный (LED) модуль отображения, выполненный в виде десятисегментной прямоугольной световой линейки. Его основная функция — обеспечение большой, яркой и равномерной области освещения для применений, требующих непрерывного визуального индикатора или источника света. Устройство спроектировано для надежности и эффективности, используя передовые полупроводниковые материалы для обеспечения стабильной работы.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества этого продукта включают большую и равномерную светоизлучающую поверхность, что идеально подходит для индикаторов состояния, подсветки панелей или задней подсветки, где требуется четкий прямоугольный рисунок. Он работает с низким энергопотреблением, способствуя энергоэффективному проектированию систем. Высокая яркость и контрастность обеспечивают отличную видимость даже в хорошо освещенных условиях. Его твердотельная конструкция обеспечивает превосходную надежность и долговечность по сравнению с традиционными ламповыми или люминесцентными индикаторами, без нитей накала, которые могут перегореть, или газов, которые могут деградировать. Устройство классифицировано по световой силе, что позволяет согласовывать яркость в производстве. Кроме того, оно соответствует требованиям к бессвинцовой упаковке, что соответствует современным экологическим нормам (RoHS). Это сочетание характеристик делает его подходящим для промышленных панелей управления, приборов, бытовой электроники и автомобильных приборных панелей, где критически важна надежная и четкая визуальная индикация.

2. Подробный анализ технических характеристик

В этом разделе представлен подробный объективный анализ электрических, оптических и физических параметров устройства, как определено в спецификации.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функции устройства. Используемые светодиодные чипы основаны на технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) на непрозрачной подложке GaAs, которая известна высокой эффективностью в красно-оранжевом спектре длин волн. Типичная пиковая длина волны излучения (λp) составляет 639 нм при прямом токе (IF) 20 мА, что помещает его в диапазон цвета "Супер красный". Основная длина волны (λd) указана как 631 нм. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 20 нм, что указывает на относительно узкую полосу излучаемого света, что способствует чистоте цвета.

Средняя сила света (Iv) на сегмент является ключевым параметром. В условиях испытаний IF=1 мА интенсивность колеблется от минимума 200 мккд до типичного значения 675 мккд. Коэффициент соответствия силы света между аналогичными световыми областями указан как максимум 2:1, что важно для обеспечения равномерного внешнего вида всех десяти сегментов при их одновременном освещении.

2.2 Электрические параметры и абсолютные максимальные значения

Понимание электрических пределов имеет решающее значение для надежного проектирования схемы. Абсолютные максимальные значения определяют пределы напряжения, превышение которых может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать в виде тепла один светодиодный сегмент.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:Максимум 25 мА при 25°C. Этот параметр линейно снижается на 0,33 мА/°C по мере увеличения температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Конструкторы должны рассчитать уменьшенный максимальный ток при максимальной рабочей температуре их применения.
• Пиковый прямой ток на сегмент:Максимум 90 мА, но только в импульсных условиях (скважность 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Это позволяет кратковременно превышать ток для достижения более высокой мгновенной яркости.
• Прямое напряжение на сегмент (VF):Обычно 2,6 В при IF=20 мА, максимум 2,6 В. Минимум составляет 2,0 В. Это падение напряжения важно для расчета значений последовательных токоограничивающих резисторов.
• Обратное напряжение на сегмент:Максимум 5 В. Превышение этого значения может повредить светодиодный переход.
• Обратный ток на сегмент (IR):Максимум 100 мкА при приложенном обратном напряжении (VR) 5 В.

2.3 Тепловые и климатические характеристики

Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур от -35°C до +105°C. Диапазон температур хранения идентичен. Этот широкий диапазон обеспечивает функциональность в суровых условиях. Снижение прямого тока с температурой (0,33 мА/°C) является прямым следствием тепловых характеристик светодиода; более высокие температуры снижают эффективность и максимальный безопасный рабочий ток. Указанное условие пайки — волновая пайка или оплавление, при котором температура корпуса не превышает 260°C в течение 3 секунд, измеренная на 1/16 дюйма (примерно 1,6 мм) ниже плоскости установки. Это руководство критически важно для сборки, чтобы предотвратить тепловое повреждение пластикового корпуса или внутренних проводных соединений.

3. Механическая и упаковочная информация

3.1 Габаритные размеры и конструкция

Устройство описано как прямоугольная световая линейка. Корпус имеет серую лицевую часть и белые сегменты, что, вероятно, усиливает контраст, обеспечивая темный фон для светящихся сегментов. Точные размеры приведены на чертеже (ссылка в спецификации, но не подробно в тексте). Все размеры указаны в миллиметрах со стандартными допусками ±0,25 мм, если не указано иное. Конкретный допуск на смещение кончика вывода составляет ±0,4 мм, что важно для проектирования посадочного места на печатной плате и автоматизированной сборки.

3.2 Распиновка и внутренняя схема

LTA-1000KR имеет 20-выводную конфигурацию. Распиновка четко определена: выводы с 1 по 10 являются анодами для сегментов от A до K (примечание: 'I' пропущена, используются J и K). Выводы с 11 по 20 являются соответствующими катодами в обратном порядке (Катод K к Катоду A). Такое расположение предполагает соединение по схеме с общим катодом для каждого сегмента, но с индивидуальным доступом как к аноду, так и к катоду каждого светодиода. Это обеспечивает максимальную гибкость для мультиплексирования или индивидуального управления сегментами. Ссылается на внутреннюю схему, обычно показывающую десять независимых светодиодных элементов.

4. Рекомендации по применению и особенности проектирования

4.1 Типовые сценарии применения

Эта световая линейка предназначена для применений, требующих линейного массива ярких индикаторов. Возможные области применения включают:

• Индикаторы уровня:Для индикации силы сигнала, громкости, давления или температуры, где длина подсвеченной области соответствует значению.
• Индикаторы выполнения:В приборах или потребительских устройствах для отображения статуса завершения.
• Подсветка:Для боковой подсветки панелей или вывесок, где требуется равномерное прямоугольное освещение.
• Промышленные индикаторы состояния:На панелях управления для отображения состояния машины или аварийных условий по нескольким каналам.

4.2 Проектирование схемы и особенности управления

Для безопасной и эффективной работы LTA-1000KR необходимо соблюдать несколько правил проектирования:

1. Ограничение тока:Светодиоды являются устройствами с токовым управлением. Последовательный резистор должен использоваться с каждым сегментом (или схема управления с регулировкой тока), чтобы ограничить прямой ток до безопасного значения, обычно на уровне или ниже номинального непрерывного тока 25 мА. Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (Vпитания - VF) / IF, где VF — прямое напряжение светодиода (используйте максимальное значение для расчета тока в наихудшем случае).
2. Тепловой менеджмент:Хотя рассеиваемая мощность на сегмент низкая (макс. 70 мВт), суммарная мощность для десяти сегментов может составить 700 мВт. Адекватная площадь меди на печатной плате или другой теплоотвод могут потребоваться, если все сегменты работают непрерывно на высоком токе, особенно при высоких температурах окружающей среды.
3. Мультиплексирование:Индивидуальный доступ к аноду и катоду делает устройство хорошо подходящим для схем мультиплексированного управления. Это уменьшает количество требуемых выводов ввода-вывода микроконтроллера. Необходимо следить за тем, чтобы пиковый ток во время импульса мультиплексирования не превышал номинальное значение 90 мА, а средний ток с течением времени соответствовал непрерывному номиналу.
4. Защита от обратного напряжения:В схемах, где возможны переходные процессы обратного напряжения, могут потребоваться внешние защитные диоды, так как собственное номинальное обратное напряжение светодиода составляет всего 5В.

4.3 Монтаж и обращение

Соблюдение профиля пайки (макс. 260°C в течение 3 секунд) обязательно для предотвращения растрескивания или расслоения корпуса. Во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), поскольку светодиодные чипы чувствительны к статическому электричеству. Хранение должно осуществляться в пределах указанных диапазонов температуры и влажности, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать "вспучивание" во время пайки оплавлением.

5. Анализ производительности и техническое сравнение

5.1 Анализ ключевых параметров

Использование технологии AlInGaP является значительным фактором. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные красные светодиоды на основе GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к большей яркости при том же токе управления. Непрозрачная подложка GaAs помогает направлять свет вверх, улучшая полезный световой поток с верхней поверхности. Указанный коэффициент соответствия силы света 2:1 является стандартным для таких дисплеев, обеспечивая приемлемую визуальную равномерность. Конструкторам, требующим более строгой равномерности, потребуется реализовать электрическую калибровку или выбрать отсортированные компоненты, если они доступны.

5.2 Сравнение с альтернативными решениями

По сравнению с кластером дискретных светодиодов, эта интегрированная световая линейка обеспечивает более равномерное и механически прочное решение с упрощенной сборкой (один компонент против десяти). По сравнению с вакуумно-люминесцентными или электролюминесцентными дисплеями светодиоды предлагают гораздо больший срок службы, более низкое рабочее напряжение и отсутствие риска утечки газа или деградации люминофора. Основным компромиссом может быть угол обзора и конкретная цветовая точка, которая для этой модели фиксирована в спектре глубокого красного цвета.

6. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно управлять всеми десятью сегментами при токе 25 мА?

О: Да, электрически это возможно, так как каждый сегмент независим. Однако необходимо учитывать общую рассеиваемую мощность (до 700 мВт) и обеспечивать, чтобы печатная плата и окружающая среда могли справиться с выделяемым теплом для поддержания надежности, особенно вблизи верхнего температурного предела.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и основной длиной волны?

О: Пиковая длина волны (λp=639нм) — это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Основная длина волны (λd=631нм) — это единственная длина волны монохроматического света, который казался бы человеческому глазу того же цвета. Разница обусловлена формой спектра излучения светодиода.

В: Как интерпретировать примечание "Сила света измеряется с... кривой спектральной чувствительности глаза CIE"?

О: Это примечание подтверждает, что значения интенсивности (в микроканделах, мккд) являются фотометрическими единицами, взвешенными по стандартной кривой спектральной чувствительности человеческого зрения (дневного зрения). Это делает цифры значимыми для прогнозирования воспринимаемой яркости, в отличие от радиометрических единиц (ватт), которые измеряют общую световую мощность независимо от цвета.

В: Распиновка показывает индивидуальные аноды и катоды. Могу ли я подключить его как дисплей с общим анодом или общим катодом?

О: Физическая распиновка фиксирована. Чтобы имитировать дисплей с общим катодом, вы должны соединить все катодные выводы (11-20) вместе на вашей печатной плате. Чтобы имитировать дисплей с общим анодом, вы должны соединить все анодные выводы (1-10) вместе. Предоставленная конфигурация предлагает гибкость для реализации любого из вариантов на аппаратном уровне.

7. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование индикатора уровня заряда аккумулятора

Конструктор создает зарядное устройство для аккумулятора инструмента. Он хочет иметь 10-сегментную гистограмму для отображения уровня заряда от 0% до 100%. LTA-1000KR выбран за его ярко-красный цвет и прямоугольную форму сегментов, что удобно для считывания.

Реализация:Системный микроконтроллер имеет ограниченное количество выводов ввода-вывода. Конструктор использует схему мультиплексирования. Он подключает десять анодов (выводы 1-10) к десяти индивидуальным выводам микроконтроллера, настроенным как выходы. Он соединяет десять катодов (выводы 11-20) вместе и подключает этот общий узел через один N-канальный MOSFET, управляемый другим выводом микроконтроллера. Чтобы зажечь сегмент, соответствующий анодный вывод устанавливается в высокий уровень (через токоограничивающий резистор), и общий катодный MOSFET включается. Микроконтроллер быстро переключается между каждым сегментом (например, 1 мс на сегмент). Пиковый ток на сегмент устанавливается на 20 мА с помощью расчета резистора: R = (5В - 2,6В) / 0,020А = 120 Ом (используйте стандартное значение 120Ω или 150Ω). Средний ток на сегмент составляет 2 мА (20 мА * скважность 1/10), что хорошо в пределах непрерывного номинала. Дисплей кажется равномерно освещенным благодаря инерции зрения. Яркость легко регулируется программно путем изменения скважности мультиплексирования.

8. Введение в технические принципы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые p-n переходные устройства. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. Когда эти носители заряда рекомбинируют, высвобождается энергия. В таких материалах, как AlInGaP, эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов (света), а не тепла. Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала, которая формируется в процессе роста кристалла путем регулирования соотношений алюминия, индия, галлия и фосфора. Непрозрачная подложка поглощает свет, излучаемый вниз, повышая общую эффективность за счет уменьшения внутренних потерь и способствуя выходу света с верхней поверхности чипа. Серая лицевая часть и белые сегменты корпуса действуют как отражатель и рассеиватель соответственно, создавая равномерный прямоугольный вид из дискретных светодиодных чипов, установленных под ними.

9. Тенденции и контекст технологий

LTA-1000KR представляет собой зрелую технологию светодиодных дисплеев. Более широкая тенденция в отрасли была направлена на повышение эффективности и большую интеграцию. Хотя дискретные световые линейки, подобные этой, остаются жизненно важными для конкретных форм-факторов, появляются новые технологии. Массивы светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) предлагают еще меньшие размеры и лучше подходят для автоматизированной сборки pick-and-place. Кроме того, разработка органических светодиодов (OLED) и микро-светодиодов позволяет создавать полностью адресуемые, гибкие и сверхвысокого разрешения дисплеи. Однако для применений, требующих простых, надежных, высокоярких индикаторов в определенном линейном формате, неорганические светодиодные массивы, такие как LTA-1000KR на основе AlInGaP, продолжают предлагать оптимальный баланс производительности, надежности и стоимости. Переход на бессвинцовую упаковку, как видно в этом устройстве, отражает общеотраслевой переход к экологически устойчивым производственным процессам, обусловленным глобальными нормами, такими как RoHS и REACH.