Техническая документация на семисегментный индикатор ELS-315SURWA/S530-A3 - Высота цифры 9.14 мм - Ярко-красный (632 нм) - Прямое напряжение 2.0 В - Прямой ток 25 мА

1. Обзор продукта

ELS-315SURWA/S530-A3 — это одноразрядный семисегментный алфавитно-цифровой индикатор, предназначенный для сквозного монтажа. Он имеет стандартный промышленный размер с высотой цифры 9.14 мм (0.36 дюйма). Индикатор изготовлен на основе ярко-красных светодиодных кристаллов AlGaInP, размещенных в корпусе из белого рассеивающего пластика, который имеет сероватый внешний вид. Такая конструкция обеспечивает высокую надежность и отличную читаемость даже в условиях яркого окружающего освещения, что делает его подходящим для различных индикаторных и считывающих устройств.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества этого индикатора включают соответствие промышленным стандартам по размеру и расположению выводов, что обеспечивает простую замену и интеграцию в конструкцию. Он отличается низким энергопотреблением, способствуя созданию энергоэффективных систем. Устройство категоризировано (рассортировано) по световой силе, что позволяет добиться согласованной яркости в многоразрядных приложениях. Кроме того, оно производится без содержания свинца и соответствует директиве RoHS, соблюдая современные экологические нормы. Его целевые рынки — это в первую очередь промышленная и бытовая электроника, требующая четких и надежных цифровых или ограниченных алфавитно-цифровых индикаторов.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик устройства, определенных в технической документации.

2.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры 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):25мА постоянного тока. Это максимальный непрерывный ток, допустимый через сегмент.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60мА. Это допустимо только в импульсном режиме (скважность ≤ 10%, частота ≤ 1кГц).
• Рассеиваемая мощность (P_d):60мВт. Максимальная мощность, которую может рассеять устройство, рассчитывается как V_F* I_F.
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +100°C.
• Температура пайки (T_sol):260°C максимум в течение 5 секунд, что типично для волновой или ручной пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартной температуре перехода (T_a=25°C) и определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Световая сила (I_v):4.0мкд (мин.), 8.0мкд (тип.) при I_F=10мА. Это средняя светоотдача на сегмент. Указан допуск ±10%.
• Пиковая длина волны (λ_p):632нм (тип.) при I_F=20мА. Это длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):624нм (тип.) при I_F=20мА. Это длина волны монохроматического света, который воспринимается человеческим глазом как имеющий тот же цвет (ярко-красный).
• Спектральная ширина полосы (Δλ):20нм (тип.) при I_F=20мА. Это указывает на узость спектра излучаемого красного света.
• Прямое напряжение (V_F):2.0В (тип.), 2.4В (макс.) при I_F=20мА. Падение напряжения на светодиоде при протекании тока, с допуском ±0.1В.
• Обратный ток (I_R):100мкА (макс.) при V_R=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении устройства.

3. Объяснение системы сортировки

В технической документации указано, что устройство "категоризировано по световой силе". Это означает, что изделия тестируются и сортируются (распределяются по бинам) на основе измеренной светоотдачи при определенном тестовом токе. Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы из одного бина по интенсивности, чтобы обеспечить равномерную яркость всех цифр в многоразрядном дисплее, избегая заметных различий в яркости сегментов. Конкретные коды или диапазоны сортировки не указаны в предоставленном отрывке, но обычно они являются частью информации для заказа.

4. Анализ характеристических кривых

Техническая документация включает типичные характеристические кривые, которые имеют решающее значение для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

4.1 Спектральное распределение

Спектральная кривая показывает относительную интенсивность света, излучаемого на разных длинах волн. Для этого красного светодиода на основе AlGaInP кривая будет сосредоточена вокруг пика 632нм с указанной шириной полосы 20нм, подтверждая чистый, насыщенный красный цвет без значительного излучения в других цветовых диапазонах.

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

Эта кривая иллюстрирует нелинейную зависимость между током и напряжением. Она показывает напряжение включения (когда ток начинает протекать значительно, около 1.8-2.0В для красного AlGaInP) и то, как прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Разработчики используют это для расчета значений последовательного резистора (R = (V_supply- V_F) / I_F), чтобы установить желаемый рабочий ток, обычно между 10-20мА для баланса яркости и долговечности.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Это критически важный график для управления тепловым режимом. Он показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. При повышении температуры окружающей среды температура перехода светодиода увеличивается, и максимальный безопасный ток должен быть уменьшен, чтобы предотвратить перегрев и ускоренную деградацию. Кривая обычно показывает номинальный ток (например, 25мА), допустимый до определенной температуры (например, 25°C или 40°C), после чего он снижается до нуля при максимальной температуре перехода. С этой кривой необходимо сверяться при проектировании устройств, работающих в условиях повышенных температур.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и чертеж

Устройство выполнено в стандартном сквозном корпусе DIP (Dual In-line Package). Габаритный чертеж предоставляет критические размеры: общая высота, ширина и длина; размер и расстояние между сегментами; диаметр, длина и шаг выводов. В примечании указан общий допуск ±0.25мм, если не оговорено иное. Разработчики должны использовать этот чертеж для создания посадочного места на печатной плате, обеспечивая правильный размер, расстояние и расположение контактных площадок для сегментов цифры и общих выводов.

5.2 Внутренняя схема и идентификация полярности

Внутренняя схема показывает электрическое соединение 10 выводов. Стандартный семисегментный индикатор имеет 7 выводов для сегментов (от a до g), 1 или более общих выводов (анод или катод, в зависимости от конфигурации с общим анодом или общим катодом), а иногда и вывод десятичной точки (dp). Схема поясняет, какой вывод управляет каким сегментом, и идентифицирует общее соединение, что необходимо для правильной разводки и проектирования схемы управления (например, с использованием мультиплексора или специализированной микросхемы драйвера дисплея).

6. Рекомендации по пайке и сборке

В технической документации указана максимальная температура пайки 260°C в течение ≤5 секунд. Это стандартный параметр для волновой пайки или ручной пайки паяльником с контролем температуры. Для пайки оплавлением потребуется конкретный температурный профиль, но он не предоставлен. Ключевые моменты включают:

• Чувствительность к ЭСР:Светодиодные кристаллы чувствительны к электростатическому разряду. Настоятельно рекомендуется соблюдать меры предосторожности при сборке, такие как использование заземленных рабочих мест, антистатических браслетов и проводящей пены.
• Термическая нагрузка:Избегайте длительного воздействия высоких температур во время пайки, чтобы предотвратить повреждение пластикового корпуса или внутренних проводных соединений.
• Очистка:Если требуется очистка, используйте методы, совместимые с пластиковой смолой.

7. Упаковка и информация для заказа

Устройство следует определенной иерархии упаковки: 35 штук упакованы в трубку, 140 трубок (всего 4900 штук) упакованы в коробку, и 4 коробки (всего 19600 штук) упакованы в мастер-кортон. Этикетка на упаковке включает поля для номера детали заказчика (CPN), номера детали производителя (P/N), количества в упаковке (QTY), категории световой силы (CAT) и номера партии (LOT No.), среди других ссылок, обеспечивая прослеживаемость и правильную идентификацию.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Бытовая техника:Таймеры, индикаторы температуры на духовках/микроволновых печах, индикаторы циклов на стиральных машинах.
• Приборные панели:Контрольно-измерительное оборудование, промышленные панели управления, автомобильные приборы для вторичного рынка.
• Цифровые индикаторы:Простые счетчики, часы, табло и любые устройства, требующие четкого цифрового индикатора.

8.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для каждого сегмента или общей линии, чтобы установить прямой ток. Рассчитывайте на основе напряжения питания и типичного V_Fпри желаемом I_F.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов обычно используется мультиплексирование для уменьшения количества выводов на микроконтроллере. Убедитесь, что схема управления может выдерживать пиковый ток в течение цикла мультиплексирования, не превышая номинальный пиковый ток устройства.
• Угол обзора:Белый рассеивающий пластик обеспечивает широкий угол обзора. Учитывайте ориентацию индикатора относительно пользователя.
• Управление яркостью:Яркость можно регулировать, изменяя прямой ток (в пределах допустимого) или используя ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) на управляющем сигнале.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми технологиями или меньшими индикаторами, ELS-315SURWA/S530-A3 предлагает баланс размера, яркости и эффективности. Его высота цифры 9.14 мм является распространенным стандартом, обеспечивая широкую совместимость. Использование материала AlGaInP обеспечивает более высокую эффективность и более яркий, насыщенный красный цвет по сравнению со старыми красными светодиодами на основе GaAsP. Сквозной монтаж обеспечивает механическую прочность и простоту прототипирования по сравнению с поверхностным монтажом, хотя и требует больше места на плате. Его ключевым отличием в своем классе является сочетание промышленного стандарта расположения выводов, сортировки по световой силе для согласованности и соответствия RoHS.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Можно ли управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

Нет, не напрямую.Типичный вывод GPIO микроконтроллера может выдавать/принимать 20-25мА, что соответствует номинальному I_Fиндикатора. Однако прямое напряжение светодиода составляет всего около 2.0В. Подключение его напрямую к выводу 5В без токоограничивающего резистора приведет к попытке пропустить гораздо больший ток, что может повредить как светодиод, так и вывод микроконтроллера. Вы должны использовать последовательный резистор: R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150Ом (используйте стандартное значение 150Ом или 180Ом).

10.2 В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λ_p)— это физическая длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность.Доминирующая длина волны (λ_d)— это длина волны монохроматического света, который воспринимается человеческим глазом как имеющий тот же цвет. Для светодиодов λ_dчасто немного короче, чем λ_p, и является более релевантным параметром для определения цвета в визуальных приложениях.

10.3 Это индикатор с общим анодом или общим катодом?

Предоставленный отрывок технической документации не указывает это явно. Эта критически важная информация содержится вВнутренней схеме. Разработчикобязанобратиться к этой схеме, чтобы определить конфигурацию, прежде чем проектировать схему управления. Использование неправильной конфигурации не позволит индикатору светиться.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование 4-разрядного мультиплексированного счетчика.Для управления четырьмя индикаторами ELS-315SURWA/S530-A3 с помощью микроконтроллера:

1. Определите тип общего вывода (анод/катод) по внутренней схеме.
2. Соедините все соответствующие выводы сегментов (a-g, dp) вместе для всех четырех цифр.
3. Подключите общий вывод каждой цифры к отдельному выводу микроконтроллера через транзистор (для управления током), если это тип с общим анодом, или напрямую/инвертировано, если общий катод и в пределах возможностей стока МК.
4. Рассчитайте один токоограничивающий резистор для каждой линии сегмента, исходя из пикового тока на сегмент во время мультиплексирования. Если каждая цифра активна 1/4 времени, чтобы достичь среднего тока 10мА, пиковый ток в течение ее активного временного интервала должен составлять 40мА. Убедитесь, что этот пиковый ток 40мА не превышает номинальный I_FPустройства (60мА) и находится в пределах возможностей драйвера.
5. Напишите прошивку для быстрого перебора цифр (например, 100Гц на цифру, общая частота обновления 400Гц), зажигая правильные сегменты для активной цифры.

12. Введение в принцип работы

Семисегментный индикатор представляет собой сборку из семи светодиодных полосок (сегментов), расположенных в форме восьмерки. Избирательно зажигая определенные комбинации этих сегментов, можно формировать все десятичные цифры (0-9) и некоторые буквы. Каждый сегмент — это отдельный светодиод. В индикаторе собщим анодомвсе аноды светодиодов сегментов соединены вместе и подключены к общему выводу (V_CC), а каждый катод управляется отдельно. Чтобы зажечь сегмент, его вывод катода переводится в низкий уровень (подключается к земле через токоограничивающий резистор). В индикаторе собщим катодомкатоды являются общими (земля), а аноды переводятся в высокий уровень для свечения. ELS-315SURWA/S530-A3 использует полупроводниковый материал AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), который излучает свет в красно-желто-оранжевом спектре, когда электроны рекомбинируют с дырками через запрещенную зону материала — процесс, называемый электролюминесценцией.

13. Тенденции и развитие технологий

Хотя сквозные семисегментные индикаторы, такие как ELS-315SURWA/S530-A3, остаются популярными благодаря надежности и простоте использования, общая тенденция в электронике смещается в сторону поверхностного монтажа (SMT) для автоматизированной сборки, меньшего размера и низкого профиля. Также востребованы версии с высокой яркостью и читаемостью на солнце. Более того, наблюдается растущий переход к интегрированным модулям дисплеев со встроенными контроллерами (I2C, SPI), которые упрощают взаимодействие с микроконтроллером. Тем не менее, дискретные семисегментные светодиоды продолжают занимать прочные позиции в бюджетных приложениях, любительских проектах и ситуациях, где высокая видимость и простота прямого управления стандартным компонентом имеют первостепенное значение. Использование более эффективных материалов, таких как AlGaInP, как видно в этом устройстве, является частью продолжающейся эволюции, направленной на обеспечение лучшей производительности в рамках классического форм-фактора.