Техническая спецификация семисегментного индикатора 7.62 мм красно-оранжевого свечения - Размер 19.0x13.2x8.0мм - Прямое напряжение 2.0В - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны технические характеристики семисегментного буквенно-цифрового индикатора с высотой знака 7,62 мм (0,3 дюйма). Устройство предназначено для монтажа в отверстия (THT) и использует технологию чипов AlGaInP для излучения красно-оранжевого света. Он имеет светящиеся сегменты белого цвета на фоне серой поверхности, что повышает контрастность и читаемость, особенно в условиях яркого окружающего освещения. Продукт классифицируется по световой интенсивности и соответствует экологическим стандартам, не содержащим свинца и RoHS, что делает его пригодным для широкого спектра электронных приложений, требующих надежных цифровых или ограниченных буквенно-цифровых индикаторов.

1.1 Основные преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого дисплея включают его соответствие промышленному стандартному форм-фактору, что обеспечивает совместимость с существующими макетами печатных плат и разъемами, разработанными для этого распространенного размера. Его низкое энергопотребление является ключевым преимуществом для устройств с батарейным питанием или энергоэффективных устройств. Смола серой поверхности значительно улучшает контрастность за счет уменьшения отраженного окружающего света, делая светящиеся сегменты более четкими. Устройство в первую очередь предназначено для применений, требующих прочных, разборчивых и экономически эффективных цифровых дисплеев, таких как бытовая техника, промышленные приборные панели и различные системы цифровой индикации.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлен подробный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик устройства, определенных в техническом описании.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы напряжения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или ниже них не гарантируется, и в надежной конструкции ее следует избегать.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F):25мА. Это максимальный постоянный ток, рекомендуемый для непрерывной работы.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА. Это допустимо только в импульсных условиях (скважность ≤ 10%, частота ≤ 1кГц) и не должно использоваться для постоянного смещения.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеивать при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Для более высоких температур необходимо обратиться к кривой снижения мощности.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Гарантируется, что устройство будет функционировать в этом диапазоне температур окружающей среды.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +100°C.
• Температура пайки (T_sol):260°C в течение максимум 5 секунд, что типично для процессов волновой или ручной пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартной температуре окружающей среды 25°C и определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Световая интенсивность (I_v):Типичное значение составляет 17,6 мкд на сегмент при прямом токе (I_F) 10мА. Минимальное указанное значение составляет 7,8 мкд. Допуск световой интенсивности составляет ±10%. Конструкторам следует использовать минимальное значение для расчетов яркости в наихудшем случае.
• Пиковая длина волны (λ_p):621 нм (типично). Это длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):615 нм (типично). Эта длина волны описывает воспринимаемый цвет света и более актуальна для человеческого зрения, чем пиковая длина волны.
• Ширина полосы спектрального излучения (Δλ):18 нм (типично). Это указывает на спектральную чистоту; меньшая ширина полосы означает более монохроматический цвет.
• Прямое напряжение (V_F):2,0В типично, 2,4В максимум при I_F=20мА. Допуск составляет ±0,1В. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при V_R=5В. Это ток утечки, когда устройство находится в обратном смещении.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании указано, что устройства \"Классифицированы по световой интенсивности.\" Это подразумевает процесс сортировки после производства.

• Сортировка по световой интенсивности:Основным критерием сортировки является световая интенсивность (I_v). Устройства тестируются и группируются в определенные диапазоны интенсивности или коды \"CAT\" (как указано на упаковочной этикетке). Это обеспечивает постоянство яркости в пределах одной производственной партии или заказа. Конструкторы, специфицирующие эту деталь, должны знать, что яркость может различаться между разными кодами CAT.
• Цвет/Длина волны:Хотя явно не упоминается как параметр сортировки, приведены типичные значения для пиковой (621нм) и доминирующей длины волны (615нм). Для большинства применений, использующих AlGaInP для красно-оранжевого цвета, вариация цвета обычно невелика, но для критически важных применений, требующих точного соответствия цвета, следует уточнять у поставщика.
• Прямое напряжение:Указанный допуск ±0,1В является относительно узким. Хотя это не обязательно формальная сортировка, такой узкий допуск упрощает проектирование драйвера, уменьшая вариацию падения напряжения на дисплее.

4. Анализ характеристических кривых

Техническое описание содержит типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

4.1 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода показывает характерный пик излучения около 621 нм, подтверждая красно-оранжевый цвет. Ширина полосы 18 нм указывает на достаточно насыщенный цвет. Форма кривой типична для материалов AlGaInP.

4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (I-V кривая)

Эта кривая иллюстрирует нелинейную зависимость между током и напряжением. Она показывает, что для заданного прямого тока (например, 20мА) прямое напряжение обычно будет около 2,0В. Наклон кривой представляет динамическое сопротивление светодиодного перехода. Конструкторы используют это для расчета необходимого напряжения питания и значения последовательного резистора для правильной регулировки тока.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Это один из наиболее важных графиков для надежного проектирования. Он показывает, как максимально допустимый постоянный прямой ток должен быть уменьшен при повышении температуры окружающей среды выше 25°C. При максимальной рабочей температуре 85°C допустимый постоянный ток значительно ниже абсолютного максимального значения 25мА при 25°C. Игнорирование этого снижения может привести к ускоренной деградации светового потока, сдвигу цвета и катастрофическому отказу из-за перегрева.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Дисплей имеет стандартный форм-фактор DIP (двухрядный корпус). Ключевые размеры из чертежа включают:

• Общая высота: 8,0 мм (макс.)
• Ширина корпуса: 13,2 мм (номинально)
• Длина корпуса: 19,0 мм (номинально)
• Высота цифры: 7,62 мм (0,3 дюйма)
• Расстояние между выводами (контактами): 2,54 мм (0,1 дюйма) стандартная сетка.
• Диаметр вывода: 0,5 мм (типично)

Допуски составляют ±0,25 мм, если не указано иное. Эти размеры имеют жизненно важное значение для разводки печатной платы, обеспечивая правильную посадку в монтажное отверстие и правильное расстояние для волновой пайки.

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Внутренняя схема показывает конфигурацию с общим катодом для семи сегментов. Это означает, что все светодиоды сегментов имеют общее отрицательное соединение (катод). Индивидуальные аноды для сегментов от a до g находятся на отдельных выводах. Общий катодный вывод должен быть подключен к земле (или к более низкому потенциалу напряжения) в цепи. Схему распиновки необходимо изучить во время проектирования печатной платы, чтобы правильно направить сигналы к каждому сегменту. Неправильное подключение приведет к тому, что сегменты не будут светиться или будут отображаться неправильные цифры/символы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

• Пайка:Абсолютная максимальная температура пайки составляет 260°C в течение до 5 секунд. Это подходит для ручной пайки паяльником или процессов волновой пайки. Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать длительного воздействия тепла, чтобы предотвратить повреждение пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.
• Меры предосторожности от ЭСР (электростатического разряда):Светодиодные кристаллы чувствительны к ЭСР. Рекомендуемые меры предосторожности при обращении включают использование заземленных браслетов, рабочих станций, безопасных от ЭСР, с проводящими ковриками, и правильное заземление всего оборудования. Изоляционные материалы следует обрабатывать ионизаторами или поддерживать контролируемую влажность для рассеивания заряда.
• Очистка:Хотя и не указано, можно использовать стандартные процессы очистки печатных плат, совместимые с корпусами из эпоксидной смолы. Для получения информации о совместимости с конкретными химическими веществами обратитесь к производителю.
• Хранение:Устройства должны храниться в пределах указанного диапазона температур хранения (от -40°C до +100°C) в среде с низкой влажностью, безопасной от ЭСР.

7. Информация об упаковке и заказе

• Формат упаковки:Устройства упакованы в трубки, затем в коробки и, наконец, в картонные коробки. Конкретная упаковка: 26 штук в трубке, 88 трубок в коробке и 4 коробки в картонной коробке, всего 9 152 штуки в картонной коробке.
• Информация на этикетке:Упаковочная этикетка содержит критически важную информацию для прослеживаемости и идентификации:
  • CPN: Номер детали заказчика
  • P/N: Номер детали производителя (например, ELS-321USOWA/S530-A4)
  • QTY: Количество в упаковке
  • CAT: Ранг световой интенсивности (код сортировки)
  • LOT No.: Номер производственной партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы применения

Будучи дисплеем с общим катодом, он обычно управляется микроконтроллером или специализированной микросхемой драйвера дисплея (например, сдвиговым регистром 74HC595, MAX7219). Анод каждого сегмента подключается к выходу драйвера через токоограничивающий резистор. Значение этого резистора (R_series) рассчитывается с использованием закона Ома: R_series= (V_supply- V_F) / I_F. Используя максимальное V_F(2,4В) для надежной конструкции и желаемый I_F10мА при питании 5В: R = (5В - 2,4В) / 0,01А = 260 Ом. Стандартный резистор 270 Ом будет подходящим. Общий катодный вывод(ы) переключаются контроллером на землю для включения цифры.

8.2 Соображения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока. Прямое подключение к источнику напряжения разрушит светодиод из-за чрезмерного тока.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных дисплеев обычно используется мультиплексирование для экономии выводов ввода-вывода. Убедитесь, что пиковый ток в мультиплексированных схемах не превышает рейтинг I_FP(60мА) и что средний ток с течением времени соответствует снижению I_Fдля используемой скважности.
• Угол обзора:Серый фон улучшает контрастность, но может незначительно влиять на угол обзора по сравнению с черным фоном. Учитывайте предполагаемое положение просмотра конечного продукта.
• Управление теплом:В условиях высокой температуры окружающей среды или при работе, близкой к максимальному току, обеспечьте достаточную вентиляцию вокруг дисплея, чтобы температура перехода не превышала безопасные пределы.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями или меньшими дисплеями, это устройство предлагает определенные преимущества:

• по сравнению с лампами накаливания или вакуумно-люминесцентными дисплеями (VFD):Значительно более низкое энергопотребление, более длительный срок службы, более высокая устойчивость к ударам/вибрации и более холодная работа.
• по сравнению с меньшими светодиодными дисплеями (например, с высотой цифры 5 мм или 3 мм):Высота цифры 7,62 мм обеспечивает превосходную читаемость на расстоянии, что делает его подходящим для панельных измерительных приборов и бытовой техники, где пользователь может находиться не вплотную.
• по сравнению с ЖК-дисплеями:Светодиоды являются самосветящимися, обеспечивая отличную видимость в условиях низкой освещенности без подсветки. Они также имеют гораздо более широкий диапазон рабочих температур и более быстрое время отклика.
• Ключевое отличие:Сочетание промышленного стандартного размера 7,62 мм, контрастной серой поверхности и надежной технологии AlGaInP для красно-оранжевого излучения позиционирует этот дисплей как надежный, разборчивый и энергоэффективный выбор для промышленных и потребительских цифровых индикаторов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Могу ли я непрерывно питать этот дисплей током 20 мА?

Да, но с осторожностью. Абсолютный максимальный постоянный ток составляет 25 мА при температуре окружающей среды 25°C. Питание током 20 мА соответствует спецификации, но выдолжныобратиться к кривой снижения прямого тока, если ожидается повышение температуры окружающей среды. При 85°C максимально допустимый постоянный ток значительно ниже. Для надежной долгосрочной работы питание током 10-15 мА часто является более безопасной практикой, которая также продлевает срок службы.

10.2 Почему типичное прямое напряжение (2,0 В) ниже, чем у некоторых белых или синих светодиодов?

Прямое напряжение в основном определяется энергией запрещенной зоны полупроводникового материала. AlGaInP, используемый для красно-оранжевого/красного/янтарного цветов, имеет более низкую энергию запрещенной зоны, чем материалы InGaN, используемые для синих, зеленых и белых светодиодов. Более низкая запрещенная зона требует меньше энергии (ниже напряжение) для перехода электронов и излучения фотонов.

10.3 Что означает \"классифицировано по световой интенсивности\" для моего проекта?

Это означает, что дисплеи из разных производственных партий или помеченные разными кодами \"CAT\" могут иметь разный уровень яркости. Если равномерная яркость всех блоков в вашем продукте имеет критическое значение, вы должны указать и закупить устройства из одной сортировочной группы по интенсивности (код CAT). Для большинства применений вариация в пределах указанного допуска (±10%) приемлема.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование простого 3-разрядного вольтметра для настольного источника питания, работающего в среде с температурой до 50°C.

Этапы проектирования:

1. Выбор тока управления:Цель - 10 мА на сегмент для хорошей яркости и долговечности.
2. Токоограничивающий резистор:Используя питание микроконтроллера 5 В и максимальное V_F2,4 В: R = (5 В - 2,4 В) / 0,01 А = 260 Ом. Используйте 270 Ом (ближайшее стандартное значение).
3. Мультиплексирование:Для управления 3 цифрами (21 сегмент + 3 общих катода) с меньшим количеством выводов используйте мультиплексирование со скважностью 1/3. Пиковый ток на сегмент во время его активного временного интервала составит 30 мА для поддержания среднего значения 10 мА (поскольку он включен только 1/3 времени). Этот пиковый ток 30 мА значительно ниже значения I_FP rating.
4. Тепловая проверка:При температуре окружающей среды 50°C необходимо проверить кривую снижения. Допустимый постоянный ток ниже 25 мА. Однако, поскольку нашсреднийток на сегмент составляет всего 10 мА, и дисплей мультиплексирован (каждая цифра выключена 2/3 времени), повышение температуры перехода будет минимальным, что делает эту конструкцию термически безопасной.
5. Интерфейс микроконтроллера:Используйте сдвиговый регистр, такой как 74HC595, для управления анодами сегментов, и три вывода GPIO для подключения общих катодов через транзисторы (например, NPN-транзисторы 2N3904).

12. Введение в принцип работы

Семисегментный светодиодный дисплей представляет собой сборку из семи отдельных светоизлучающих диодов (светодиодов), расположенных в виде восьмерки. Каждый светодиод образует один сегмент (обозначенный от a до g). Избирательно включая определенные комбинации этих сегментов, можно формировать все десятичные цифры (0-9) и некоторые буквы. В этом устройстве с общим катодом катоды (отрицательные выводы) всех семи светодиодов сегментов соединены внутри с одним или несколькими общими выводами. Чтобы зажечь сегмент, положительное напряжение должно быть подано на его индивидуальный анодный вывод (через токоограничивающий резистор), в то время как общий катодный вывод подключен к земле, замыкая цепь. Само световое излучение происходит благодаря электролюминесценции в полупроводниковом чипе AlGaInP: при прямом смещении электроны и дырки рекомбинируют на p-n переходе, высвобождая энергию в виде фотонов с длиной волны, соответствующей запрещенной зоне материала (около 615-621 нм для красно-оранжевого цвета).

13. Технологические тенденции и контекст

Сквозные семисегментные дисплеи, подобные этому, представляют собой зрелую и высоконадежную технологию. Хотя дисплеи для поверхностного монтажа (SMD) становятся все более распространенными для автоматизированной сборки и миниатюризации, сквозные дисплеи остаются популярными для прототипирования, образовательных целей, рынка ремонта и применений, где приоритет отдается механической прочности и простоте ручной пайки. Использование AlGaInP является стандартным для высокоэффективных красных, оранжевых и янтарных светодиодов. Тенденции на более широком рынке дисплеев включают интеграцию контроллеров/драйверов в модуль дисплея, разработку сверхъярких версий для читаемости при солнечном свете и переход к корпусам SMD. Однако фундаментальная конструкция и электрический интерфейс стандартного семисегментного дисплея оставались стабильными в течение десятилетий, что обеспечивает долгосрочную доступность и знакомство с проектированием.