Техническая спецификация ELD-426UYOWB/S530-A3 - Семисегментный индикатор - Высота цифры 10.16 мм - Оранжевый 605нм - Макс. 2.4В

1. Обзор продукта

ELD-426UYOWB/S530-A3 представляет собой сквозной семисегментный алфавитно-цифровой индикатор, предназначенный для чёткого цифрового отображения. Он имеет стандартный промышленный размер с высотой цифры 10.16 мм (0.4 дюйма), что делает его подходящим для применений, где необходимо отображать цифровую или ограниченную алфавитно-цифровую информацию среднего размера. Устройство выполнено со светящимися сегментами белого цвета на чёрном фоне, что обеспечивает высокую контрастность и отличную читаемость даже в условиях яркого окружающего освещения. Такой дизайн минимизирует блики и улучшает способность пользователя различать светящиеся символы.

В основе технологии лежит использование полупроводникового материала AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия) для светоизлучающих чипов. Этот материал эффективно производит свет в оранжево-красном спектре. Излучаемый оранжевый свет с доминирующей длиной волны 605 нм обеспечивает хорошую видимость и часто выбирается для индикаторных панелей и приборов. Используемая для инкапсуляции смола является белой рассеивающей, что помогает равномерно распределять свет от отдельных светодиодных сегментов, создавая однородный и стабильный вид всех частей символа.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

Дисплей предлагает несколько ключевых преимуществ для разработчиков и производителей. Его основной особенностью является низкое энергопотребление, что критически важно для устройств с батарейным питанием или систем, где приоритетом является энергоэффективность. Компоненты категоризированы (рассортированы) по световой интенсивности. Это означает, что индикаторы сортируются и маркируются в соответствии с измеренной светоотдачей, что обеспечивает единообразие яркости среди нескольких единиц в одном изделии, что особенно важно для многоразрядных индикаторов или панелей, использующих несколько таких компонентов.

Устройство соответствует директивам по отсутствию свинца (Pb-free) и RoHS (Ограничение использования опасных веществ), что делает его пригодным для использования в продуктах, продаваемых на рынках со строгими экологическими нормами. Его сквозная конструкция обеспечивает надёжные механические соединения, что делает его устойчивым к вибрациям или физическим нагрузкам. Стандартный промышленный форм-фактор гарантирует совместимость с распространёнными топологиями печатных плат и оборудованием для автоматизированного монтажа.

1.2 Целевые применения и рынок

Данный семисегментный индикатор ориентирован на широкий спектр электронных применений, требующих надёжного и чёткого цифрового интерфейса. Основные области применения включают бытовую технику, такую как духовые шкафы, микроволновые печи, стиральные машины и кондиционеры, где он может отображать настройки, таймеры или коды состояния. Он также хорошо подходит для приборных панелей промышленного оборудования, автомобильных щитков приборов (для второстепенных дисплеев) и контрольно-измерительных устройств.

Ещё одним важным применением являются цифровые индикаторы для весов, счётчиков, таймеров и простых панелей управления. Оранжевый цвет часто предпочтителен в условиях, где индикатор должен быть легко различим или служит в качестве предупреждающего или статусного индикатора. Надёжность и стандартный размер делают его универсальным выбором как для потребительских, так и для промышленных электронных продуктов.

2. Технические параметры и характеристики

Детальное понимание предельных и рабочих характеристик устройства критически важно для надёжного проектирования схемы и долгосрочной производительности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Абсолютные максимальные параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эти параметры ни в коем случае не должны превышаться, даже кратковременно, во время работы или обращения. Для ELD-426UYOWB/S530-A3 максимальное обратное напряжение (V_R) составляет 5В. Приложение более высокого обратного напряжения может привести к пробою светодиодного перехода. Максимальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 25 мА. Превышение этого тока приведёт к чрезмерному нагреву, деградации внутренней структуры светодиода и сокращению его срока службы.

Для импульсного режима работы допускается более высокий пиковый прямой ток (I_FP) в 60 мА, но только при определённых условиях: скважность 1/10 (10%) и частота 1 кГц. Это позволяет достичь кратковременной повышенной яркости. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) составляет 60 мВт, рассчитываемая как произведение прямого напряжения и тока. Устройство рассчитано на работу (T_opr) в диапазоне от -40°C до +85°C, что делает его пригодным для суровых условий. Температура хранения (T_stg) может находиться в диапазоне от -40°C до +100°C. Температура пайки (T_sol) не должна превышать 260°C, а время контакта паяльника должно составлять 5 секунд или менее, чтобы предотвратить термическое повреждение пластикового корпуса и внутренних соединений.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти характеристики измерены в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C) и представляют типичные показатели устройства. Световая интенсивность (I_v) имеет типичное значение 12.5 мкд при прямом токе (I_F) 10 мА, с минимальным указанным значением 5.6 мкд. Важно отметить, что в спецификации указано, что это среднее значение, измеренное на одном 7-сегментном индикаторе. Допуск по световой интенсивности составляет ±10%.

Спектральные характеристики определяют цвет излучаемого света. Пиковая длина волны (λ_p) составляет типично 611 нм, в то время как доминирующая длина волны (λ_d), которая более тесно коррелирует с воспринимаемым цветом, составляет типично 605 нм (оранжевый). Ширина спектрального излучения (Δλ) составляет типично 17 нм, что указывает на разброс излучаемых длин волн. Прямое напряжение (V_F) составляет типично 2.0В с максимумом 2.4В при I_F=20мА, с допуском ±0.1В. Обратный ток (I_R) очень низкий, с максимумом 100 мкА при V_R=5В.

3. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают более глубокое понимание поведения устройства в различных условиях.

3.1 Распределение спектра

Кривая распределения спектра (относительная световая интенсивность в зависимости от длины волны) покажет один пик с центром около 611 нм (типично) с шириной примерно 17 нм на половине максимальной интенсивности (FWHM). Это подтверждает монохроматическое оранжевое излучение материала AlGaInP. Не должно быть значительных вторичных пиков, что указывает на чистоту цвета. Форма этой кривой важна для применений, где важна цветовая стабильность или специфическая фильтрация длины волны.

3.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения

Вольт-амперная характеристика (I-V кривая) иллюстрирует диодные характеристики светодиодных сегментов. Она нелинейна. При очень низких токах напряжение минимально. С увеличением тока прямое напряжение резко возрастает, а затем увеличивается более плавно в типичном рабочем диапазоне (около 2.0В при 20 мА). Эта кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока. Небольшое изменение напряжения питания может привести к значительному изменению тока, поэтому светодиоды обычно питаются от источников постоянного тока или схем с соответствующими последовательными резисторами.

3.3 Кривая снижения прямого тока

Это одна из наиболее критичных кривых для надёжности. Она показывает максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. При 25°C допустимы полные 25 мА. С увеличением температуры окружающей среды максимально допустимый ток должен снижаться линейно. Это связано с тем, что внутренняя температура перехода светодиода повышается как из-за внешнего тепла, так и из-за саморазогрева от тока. Превышение безопасной температуры перехода резко снижает светоотдачу и срок службы. Кривая обычно показывает снижение тока до нуля при максимальной температуре перехода, которая связана с максимальной рабочей температурой окружающей среды 85°C. Разработчики должны убедиться, что рабочая точка (температура окружающей среды + рабочий ток) находится в пределах безопасной области, определённой этой кривой.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

Механический чертёж предоставляет точные физические размеры индикатора. Ключевые измерения включают общую высоту, ширину и глубину корпуса, расстояние между выводами, диаметр и положение выводов, а также размер и расположение окна цифры. На чертеже указано, что допуски составляют ±0.25 мм, если не оговорено иное. Все размеры указаны в миллиметрах (мм). Эта информация жизненно важна для разводки печатной платы (проектирование посадочного места), обеспечения правильного размещения в корпусе продукта и для процессов автоматизированной сборки.

4.2 Распиновка и внутренняя схема

Внутренняя схема показывает электрическое соединение отдельных светодиодных сегментов (a, b, c, d, e, f, g и часто десятичная точка DP) с внешними выводами. Для конфигурации с общим катодом или общим анодом она указывает, какой вывод является общим соединением. Эта схема необходима для правильного подключения индикатора к схеме управления (например, микроконтроллеру или декодеру). Неправильное подключение общего вывода приведёт к тому, что индикатор не будет светиться.

5. Рекомендации по сборке и обращению

5.1 Рекомендации по пайке

В спецификации указана максимальная температура пайки 260°C с временем контакта 5 секунд или менее. Это относится как к ручной, так и к волновой пайке. Длительное воздействие высокой температуры может расплавить пластиковый корпус, повредить внутренние проводные соединения или ухудшить характеристики светодиодного чипа. Рекомендуется использовать паяльник с контролем температуры и обеспечивать достаточное время охлаждения между пайкой нескольких выводов. Для волновой пайки профиль (предварительный нагрев, выдержка, пиковая температура, охлаждение) должен контролироваться, чтобы оставаться в этих пределах.

5.2 Защита от электростатического разряда (ESD)

Светодиоды являются полупроводниковыми приборами и чувствительны к электростатическому разряду. ESD может вызвать мгновенный отказ или скрытое повреждение, снижающее долгосрочную надёжность. В спецификации настоятельно рекомендуется несколько мер защиты от ESD во время обращения и сборки: операторы должны носить заземляющие браслеты и работать на антистатических ковриках. Рабочие места, инструменты и оборудование должны быть правильно заземлены. Рекомендуется использование ионизаторов для нейтрализации статических зарядов на непроводящих материалах. Схема управления также должна включать защиту от скачков напряжения, которые могут возникнуть во время работы.

5.3 Меры предосторожности при электрической эксплуатации

Светодиоды должны работать в прямом смещении. Схема управления должна быть спроектирована так, чтобы на светодиодные сегменты не подавалось значительное обратное напряжение, даже когда они должны быть выключены. Постоянное приложение обратного напряжения, даже ниже абсолютного максимума в 5В, может вызвать электромиграцию в полупроводниковом материале, что приведёт к увеличению тока утечки и возможному отказу. В схемотехнике это часто решается обеспечением того, чтобы драйверная ИС или транзистор могли подавать только прямое напряжение или очень малое обратное напряжение в выключенном состоянии.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификации упаковки

Устройство упаковано в трубки для автоматизированного обращения. Стандартный процесс упаковки: 25 штук в трубке, 64 трубки в коробке и 4 коробки в мастер-коробке. В итоге получается 6,400 штук на мастер-коробку. Упаковка в трубки защищает выводы от изгиба, а лицевую часть индикатора от царапин во время транспортировки и хранения.

6.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке содержит несколько кодов для идентификации и прослеживаемости. Ключевые поля включают: CPN (Номер детали заказчика), P/N (Номер детали производителя: ELD-426UYOWB/S530-A3), QTY (Количество в упаковке), CAT (Ранг/категория световой интенсивности) и LOT No (Номер партии для прослеживаемости). Понимание этой маркировки важно для управления запасами, контроля качества и обеспечения использования правильного компонента в производстве.

7. Соображения по проектированию приложений

7.1 Ограничение тока и управление

Наиболее распространённый метод управления одноразрядным семисегментным индикатором, таким как этот, заключается в использовании последовательного резистора для каждого сегмента (или одного резистора на общем выводе для мультиплексированных схем). Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_supply- V_F) / I_F. Например, при питании 5В, типичном V_F2.0В и желаемом I_F10 мА, резистор будет (5 - 2.0) / 0.01 = 300 Ом. Стандартным выбором будет резистор 330 Ом. Для многоразрядного мультиплексирования используется драйверная ИС (например, сдвиговый регистр 74HC595 или специализированный драйвер светодиодов) для быстрого управления сегментами и выбором разряда, что уменьшает количество требуемых выводов микроконтроллера.

7.2 Тепловой менеджмент

Хотя это маломощное устройство, тепловые соображения всё ещё важны для долговечности, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе, близкой к максимальному току. Обеспечение достаточного воздушного потока вокруг индикатора на плате может помочь. Сама печатная плата может служить радиатором для выводов. Для критичных применений обратитесь к кривой снижения прямого тока и работайте со светодиодом на более низком токе, если температура окружающей среды высока.

7.3 Оптические соображения

Чёрный фон обеспечивает высокую контрастность. При проектировании передней панели или линзы, закрывающей индикатор, следует учитывать материалы и покрытия, минимизирующие отражение и блики для сохранения читаемости. Угол обзора индикатора (обеспечиваемый рассеивающей смолой) обычно широкий, но это следует проверить, если критично наблюдение под углом. Оранжевый цвет может фильтроваться или выглядеть иначе за цветными фильтрами или тонированным стеклом, поэтому рекомендуется тестирование в окончательной сборке.

8. Техническое сравнение и выбор

При выборе семисегментного индикатора ключевыми отличительными признаками являются высота цифры, цвет, яркость (световая интенсивность), прямое напряжение, энергопотребление и тип корпуса (сквозной монтаж vs. SMD). Основными преимуществами ELD-426UYOWB/S530-A3 являются его стандартный размер 0.4\", оранжевый цвет для высокой видимости, категоризированная световая интенсивность для единообразия и надёжная сквозная конструкция. По сравнению с меньшими SMD-индикаторами, с ним проще создавать прототипы, и он может быть более подходящим для применений, требующих более высокой прочности. По сравнению с другими цветами, оранжевый часто имеет более высокую воспринимаемую яркость при более низких уровнях тока, чем красный или зелёный в некоторых полупроводниковых материалах, и может быть более заметным в определённых условиях освещения.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Какова цель категоризации световой интенсивности (CAT)?

Категоризация обеспечивает единообразие яркости. Индикаторы с одинаковым кодом CAT будут иметь схожую светоотдачу. Это критически важно при использовании нескольких индикаторов рядом (например, 4-разрядные часы), чтобы избежать заметной разницы в яркости между цифрами, что выглядело бы непрофессионально.

9.2 Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера?

Не рекомендуется управлять светодиодным сегментом напрямую со стандартного вывода GPIO микроконтроллера. Типичный вывод GPIO может выдавать или принимать только 20-25 мА, что является абсолютным максимумом для одного сегмента. Управление одним сегментом на максимальном токе не оставляет запаса и рискует повредить микроконтроллер, если случайно включатся несколько сегментов. Более того, общий ток для полностью освещённой цифры (все 7 сегментов) значительно превысит возможности микроконтроллера. Всегда используйте последовательный резистор и/или драйверную ИС (транзистор, буфер, специализированный драйвер светодиодов).

9.3 Что означает \"без свинца и соответствует RoHS\"?

Это означает, что устройство изготовлено без использования свинца (Pb) в гальваническом покрытии или других материалах и соответствует директиве Европейского Союза об ограничении использования опасных веществ. Это делает компонент пригодным для использования в продуктах, продаваемых на большинстве мировых рынков, которые приняли аналогичные экологические нормы.

9.4 Как определить общий вывод (анод или катод)?

Внутренняя схема в разделе с габаритными размерами в спецификации чётко показывает распиновку. Она укажет, какой вывод подключён ко всем анодам (общий анод) или ко всем катодам (общий катод) светодиодов сегментов. Вы должны это знать, чтобы правильно спроектировать схему управления. Если схема недоступна, можно использовать простой тест с источником питания с ограничением тока (например, 3В с последовательным резистором 1 кОм) для проверки пар выводов.