Техническая документация на семисегментный индикатор ELT-512SYGWA/S530-E2 0.56 дюйма (14.22 мм) - Прямое напряжение 2.0В - Яркий желто-зеленый

1. Обзор продукта

ELT-512SYGWA/S530-E2 — это высоконадежный семисегментный буквенно-цифровой индикатор, предназначенный для четкого отображения цифровой информации в различных электронных устройствах. Он относится к категории индикаторов для монтажа в отверстия и имеет стандартный промышленный форм-фактор для легкой интеграции в существующие конструкции печатных плат. Основная ценность этого компонента заключается в сочетании хорошей видимости, стандартизированного корпуса и соответствия современным экологическим нормам.

Устройство имеет серую поверхность и белые рассеивающие сегменты. Такая конструкция повышает контрастность и читаемость, особенно в условиях яркого окружающего освещения, что делает индикатор подходящим для применений, где важна четкость отображения. Цвет свечения — яркий желто-зеленый, достигаемый за счет использования полупроводникового материала AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия). Этот материал известен своей эффективностью и специфическим цветовым выходом в желто-зеленом спектре.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого дисплейного модуля включают егонизкое энергопотребление, что критически важно для устройств с батарейным питанием или энергоэффективных приборов. Он классифицируется по силе света, что позволяет разработчикам выбирать компоненты с одинаковым уровнем яркости для однородного вида панели. Кроме того, устройствоне содержит свинца и соответствует директиве RoHS, отвечая международным стандартам по ограничению использования опасных веществ, что необходимо для современного производства электроники.

Целевые применения четко ориентированы на функциональные, промышленные и потребительские интерфейсы. Ключевые рынки включают:

• Бытовая техника:Таймеры, дисплеи температуры, индикаторы на панелях управления духовых шкафов, микроволновых печей, стиральных машин и т.д.
• Приборные панели:Контрольно-измерительное оборудование, промышленные системы управления, автомобильные диагностические приборы (вторичные дисплеи).
• Цифровые индикаторы:Любые устройства, требующие числового или ограниченного буквенно-цифрового вывода, такие как часы, счетчики, весы и простые регистраторы данных.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации. Понимание этих пределов и характеристик имеет решающее значение для надежного проектирования схем.

2.1 Предельные эксплуатационные характеристики

Предельные эксплуатационные характеристики определяют границы нагрузок, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Это не условия для нормальной работы.

• Обратное напряжение (V_R):5В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):25 мА постоянного тока. Это максимальный непрерывный ток, допустимый для одного сегмента.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА. Этот более высокий ток допустим только в импульсном режиме (скважность ≤ 10%, частота ≤ 1 кГц), что может использоваться для мультиплексирования или кратковременного повышения яркости.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт. Это максимальная мощность, которая может безопасно рассеиваться в виде тепла, обычно рассчитываемая как V_F* I_F.
• Рабочая температура и температура хранения:-40°C до +85°C (рабочая), -40°C до +100°C (хранение). Широкий диапазон обеспечивает работоспособность в суровых условиях.
• Температура пайки:260°C в течение ≤ 5 секунд. Это определяет параметры волновой или ручной пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C) и определяют производительность устройства.

• Сила света (I_v):2.8 мкд (мин.), 4.5 мкд (тип.) при I_F=10мА. Это средняя светоотдача одного сегмента. В спецификации указан допуск ±10% на это значение. Упомянутая в характеристиках категоризация относится к сортировке устройств по измеренному I_vна однородные группы.
• Пиковая длина волны (λ_p):575 нм (тип.). Это длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):573 нм (тип.). Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет (желто-зеленый).
• Спектральная ширина полосы (Δλ):20 нм (тип.). Это указывает на диапазон излучаемых длин волн, сосредоточенный вокруг пика.
• Прямое напряжение (V_F):2.0В (тип.), 2.4В (макс.) при I_F=20мА. Разработчики должны обеспечить, чтобы схема управления могла подавать как минимум это напряжение. Указан допуск ±0.1В.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5В. Это небольшой ток утечки, когда устройство находится под обратным смещением.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, которые необходимы для понимания поведения в нестандартных условиях.

3.1 Спектральное распределение

Спектральная кривая (Относительная сила света в зависимости от длины волны) покажет распределение в форме колокола с центром около 575 нм и типичной шириной (FWHM) 20 нм. Это подтверждает желто-зеленую цветовую точку и позволяет проводить анализ в приложениях, чувствительных к определенным длинам волн.

3.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая нелинейна. Для типичного светодиода AlGaInP напряжение остается относительно низким до порога включения (около 1.8-2.0В для этого цвета), после чего оно увеличивается более круто с ростом тока. Указанное V_F2.0В при 20мА — это точка на этой кривой. Разработчики используют это для расчета значений последовательного резистора: R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

3.3 Кривая снижения прямого тока

Этот критически важный график показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. С ростом температуры максимальный безопасный ток линейно уменьшается с 25 мА при 25°C до 0 мА при максимальной температуре перехода (подразумеваемой конечной точкой кривой, вероятно, около 100-110°C). Это связано со снижением способности рассеивать тепло при более высоких температурах окружающей среды. Для надежной работы выше 25°C рабочий ток должен быть соответственно снижен.

4. Механическая информация и данные по корпусу

4.1 Габаритные размеры

Высота цифры индикатора составляет 14.22 мм (0.56 дюйма). Подробный чертеж размеров показывает стандартный корпус с двухрядным расположением выводов (DIP). Ключевые механические примечания включают стандартный допуск ±0.25 мм, если не указано иное. Расстояние между выводами и общие размеры разработаны для совместимости со стандартными разводками печатных плат и разъемами.

4.2 Внутренняя схема и полярность

Внутренняя схема показывает конфигурацию с общим катодом. Все катоды (отрицательные выводы) семи сегментов (и, как правило, десятичной точки, если она есть) соединены внутри с одним или двумя общими выводами. Анод (положительный вывод) каждого сегмента выведен на отдельный вывод. Такая конфигурация распространена для мультиплексированного управления, когда общий катод подключается к земле, а аноды нужных сегментов подаются на высокий уровень.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Хотя для этого компонента для монтажа в отверстия не предоставлены конкретные профили оплавления, в спецификации четко указаны пределы для ручной или волновой пайки.

• Пайка:Максимальная температура пайки составляет 260°C, а время воздействия при этой температуре не должно превышать 5 секунд. Это предотвращает тепловое повреждение пластикового корпуса и внутренних проводных соединений.
• Защита от электростатического разряда (ЭСР):Устройство чувствительно к ЭСР. В спецификации настоятельно рекомендуется применять стандартные меры контроля ЭСР во время обращения и монтажа: использовать заземленные браслеты, рабочие места, защищенные от ЭСР, токопроводящие коврики и правильное заземление всего оборудования. При наличии изолирующих материалов следует использовать ионизаторы или другие методы нейтрализации заряда.
• Условия хранения:Устройства должны храниться в указанном температурном диапазоне от -40°C до +100°C в сухой среде, защищенной от ЭСР.

6. Информация об упаковке и заказе

6.1 Спецификация упаковки

Компоненты упакованы в трубки для автоматической установки или ручной обработки. Стандартный поток упаковки:13 штук в трубке → 63 трубки в коробке → 4 коробки в картонной упаковке. В итоге получается 3 276 штук на картонную упаковку (13 * 63 * 4).

6.2 Расшифровка маркировки

Маркировка на упаковке содержит несколько кодов:

• CPN:Номер продукта заказчика (для справки заказчика).
• P/N:Номер продукта производителя (ELT-512SYGWA/S530-E2).
• QTY:Количество в упаковке.
• CAT:Ранг силы света (категория сортировки).
• LOT No:Прослеживаемый номер партии для контроля качества.

7. Рекомендации по проектированию

7.1 Проектирование схемы управления

Для управления одним сегментом при типичном прямом токе 20мА с питанием 5В требуется последовательный токоограничивающий резистор. Используя типичное V_F2.0В: R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150 Ом. Стандартный резистор 150 Ом даст I_F≈ 20мА. Мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет (3В * 0.02А) = 60 мВт, поэтому подойдет резистор на 1/8 Вт (125 мВт) или 1/4 Вт. Для мультиплексирования нескольких цифр пиковый ток на сегмент может быть выше (до I_FP=60мА), но средний ток должен оставаться в пределах непрерывного предела I_F, рассчитываемого по скважности.

7.2 Проектирование для обеспечения надежности

Тепловой менеджмент:Соблюдайте кривую снижения тока. В условиях высокой температуры (например, внутри прибора) уменьшите рабочий ток, чтобы предотвратить перегрев и преждевременное старение.Защита от ЭСР:Включите защитные диоды от ЭСР на линиях печатной платы, подключенных к выводам индикатора, особенно если интерфейс подвержен контакту с пользователем.Угол обзора:Белые рассеивающие сегменты обеспечивают широкий угол обзора, но точное угловое распределение интенсивности не указано. Для критически важных применений с точки зрения обзора рекомендуется создание прототипа.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми технологиями или меньшими дисплеями, ELT-512SYGWA/S530-E2 предлагает определенные преимущества:

• по сравнению с лампами накаливания или вакуумно-люминесцентными дисплеями (VFD):Значительно более низкое энергопотребление, больший срок службы и отсутствие нити накала, которая может перегореть. Однако требуется регулирование тока, а не просто напряжения.
• по сравнению с меньшими светодиодными дисплеями (например, 0.3\"):Больший размер цифры (0.56\") обеспечивает лучшую видимость на расстоянии за счет большего занимаемого места на печатной плате.
• по сравнению с ЖК-дисплеями:Светодиоды являются излучающими и поэтому легко читаются в условиях низкой освещенности без подсветки, но потребляют больше энергии, чем отражающие ЖК-дисплеи при ярком свете.
• Ключевое отличие:Сочетание специфического желто-зеленого цвета (AlGaInP), промышленного стандартного размера 0.56\", конфигурации с общим катодом и соответствия RoHS делает его четко определенным решением для определенного набора применений.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера?О: Нет. Типичный вывод МК может выдавать/принимать только 20-25 мА, что является пределом для одного сегмента. Управление несколькими сегментами или общим катодом (через который протекает сумма токов горящих сегментов) превысит возможности МК. Используйте транзисторные драйверы или специализированные микросхемы драйверов светодиодов.

В2: Почему мой индикатор тусклее, чем ожидалось?О: Во-первых, проверьте прямой ток. Резистор большего номинала, чем рассчитанный, уменьшит ток и яркость. Во-вторых, проверьте ранг силы света (код CAT); у вас может быть устройство из нижней части диапазона (ближе к 2.8 мкд). В-третьих, убедитесь, что прямое напряжение вашего конкретного устройства не находится на верхней границе допуска, что также уменьшит ток при фиксированном значении резистора.

В3: Требуется ли теплоотвод?О: Для непрерывной работы при максимальном I_F25 мА вблизи комнатной температуры, для одной цифры, как правило, дополнительный теплоотвод не требуется. Однако, если несколько цифр расположены плотно или работают при высокой температуре окружающей среды, разводка печатной платы должна обеспечивать некоторое рассеивание тепла через медные дорожки, подключенные к выводам.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование простого 4-разрядного таймера для кухонного прибора, работающего при температуре окружающей среды до 50°C.

Этапы проектирования:

1. Выбор тока:Обратитесь к кривой снижения. При 50°C максимальный непрерывный ток снижается. Предполагая линейное снижение с 25мА@25°C до 0мА@~100°C, допустимый ток при 50°C составляет приблизительно 18-20мА. Мы выбираем 15мА на сегмент для запаса по надежности и долговечности.
2. Расчет резистора:Используя V_{питания}= 5В, V_F(макс.) = 2.4В, I_F= 15мА. R = (5 - 2.4) / 0.015 = 173 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение, 180 Ом. Пересчитайте фактический ток с типичным V_F: I = (5 - 2.0) / 180 = 16.7мА (приемлемо).
3. Схема драйвера:Используйте микроконтроллер с декодером/драйвером 4-в-16 (например, сдвиговый регистр 74HC595 с токоограничивающими резисторами) или специализированный мультиплексорный драйвер светодиодов. Общий катод каждой цифры будет переключаться PNP-транзистором или N-канальным MOSFET, способным принимать суммарный ток до 8 горящих сегментов (8 * 16.7мА ≈ 134мА).
4. Разводка печатной платы:Размещайте токоограничивающие резисторы ближе к микросхеме драйвера, а не к индикатору. Убедитесь, что дорожки к выводам общего катода достаточно широки, чтобы выдерживать пиковый катодный ток.

11. Принцип работы

Семисегментный индикатор представляет собой сборку светоизлучающих диодов (СИД), расположенных в форме восьмерки. Каждый сегмент (обозначенный a, b, c, d, e, f, g, и иногда dp для десятичной точки) является отдельным светодиодом. При подаче прямого напряжения (превышающего напряжение включения диода, ~2.0В здесь) и ограничении тока последовательным резистором, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника AlGaInP, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlGaInP определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае желто-зеленый (573-575 нм). Белая рассеивающая смола над кристаллом светодиода рассеивает свет, создавая равномерно освещенный вид сегмента.

12. Тенденции в технологиях

Хотя традиционные семисегментные индикаторы для монтажа в отверстия, подобные этому, остаются важными для надежности и простоты обслуживания в промышленных и бытовых приложениях, общая тенденция в технологиях отображения движется в сторону корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для большей плотности и автоматизированной сборки. Более того, для более сложной информации все чаще используются матричные OLED или TFT ЖК-дисплеи. Однако для простых, ярких, недорогих и высоконадежных числовых индикаторов светодиодные семисегментные дисплеи продолжают занимать прочные позиции. Будущие разработки могут включать еще более эффективные материалы, интегрированные схемы драйверов внутри корпуса и более широкий диапазон цветов и размеров в форматах SMD, но фундаментальный принцип и применение дискретных сегментных индикаторов, как ожидается, сохранятся в определенных рыночных сегментах.