Технический даташит ELT-512SURWA/S530-A3 0.56"

1. Обзор продукта

ELT-512SURWA/S530-A3 — это семисегментный буквенно-цифровой дисплейный модуль для монтажа в отверстия. Он имеет стандартный промышленный форм-фактор с высотой цифры 14.22 мм, что эквивалентно 0.56 дюйма. Устройство изготовлено на основе ярко-красных полупроводниковых кристаллов AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия), которые инкапсулированы в белой рассеивающей смоле для улучшения светоизлучения и угла обзора. Внешняя поверхность индикатора имеет серое покрытие, что обеспечивает нейтральный и профессиональный внешний вид, подходящий для различных дизайнов панелей.

Этот дисплей классифицируется как компонент с низким энергопотреблением, что делает его идеальным для применений, где важна энергоэффективность. Он полностью соответствует директивам по отсутствию свинца (Pb-free) и ограничению использования опасных веществ (RoHS), что гарантирует его пригодность для использования в продуктах, продаваемых по всему миру с соблюдением строгих экологических норм.

Основная цель конструкции данного дисплея — обеспечить превосходную надежность и читаемость даже в условиях яркого окружающего освещения. Его стандартный размер и корпус для монтажа в отверстия делают его универсальным выбором как для прототипирования, так и для серийного производства, легко интегрируемым в печатные платы (PCB) с использованием традиционных методов пайки.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества ELT-512SURWA/S530-A3 проистекают из выбора материалов и конструкции. Использование технологии AlGaInP для светодиодных кристаллов обеспечивает высокоэффективный ярко-красный выход с хорошей чистотой цвета. Белая рассеивающая смола помогает равномерно распределять свет по каждому сегменту, уменьшая "горячие точки" и обеспечивая равномерное освещение, что критически важно для удобочитаемости пользователем.

Целевые рынки для устройства широки и охватывают любые применения, требующие четкого, надежного числового или ограниченного буквенно-цифрового отображения. Его надежность и стандартный интерфейс делают его ключевым компонентом для инженеров, проектирующих системы, которым необходимо просто и эффективно представлять данные конечному пользователю.

2. Подробный анализ технических параметров

Тщательное понимание спецификаций устройства имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности. Параметры определены при стандартных условиях испытаний при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы нагрузки, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется и в нормальном использовании должна быть исключена.

• Обратное напряжение (V_R)): 5В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать немедленный пробой перехода.
• Постоянный прямой ток (I_F)): 25мА. Это максимальный постоянный ток, который можно прикладывать непрерывно.
• Пиковый прямой ток (I_FP)): 60мА. Это допустимо только в импульсном режиме со скважностью 10% или менее и частотой 1кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d)): 60мВт. Максимальная мощность, которую устройство может рассеивать в виде тепла.
• Температура эксплуатации и хранения: от -40°C до +85°C (эксплуатация), от -40°C до +100°C (хранение).
• Температура пайки (T_sol)): 260°C в течение не более 5 секунд, что совместимо со стандартными процессами волновой или конвекционной пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти характеристики описывают производительность устройства в нормальных рабочих условиях. Типичные значения приведены для руководства при проектировании, но разработчики должны учитывать минимальные и максимальные пределы.

• Сила света (I_v)): 7.8мкд (Мин), 17.6мкд (Тип) при I_F=10мА. Это средняя светоотдача на сегмент. Для этого параметра применяется 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, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет как "ярко-красный".
• Спектральная ширина полосы (Δλ): 20нм (Тип) при I_F=20мА, что указывает на диапазон излучаемых длин волн.
• Прямое напряжение (V_F)): 2.0В (Тип), 2.4В (Макс) при I_F=20мА. Разработчики должны убедиться, что схема управления может обеспечить достаточное напряжение. Применяется допуск ±0.1В.
• Обратный ток (I_R)): 100мкА (Макс) при V_R=5В.

3. Объяснение системы сортировки

В даташите указано, что сила света "категоризирована". Это относится к процессу сортировки, при котором произведенные дисплеи сортируются на основе измеренной светоотдачи. Устройства в определенной группе (или "CAT", как указано на маркировке) будут иметь силу света, попадающую в определенный диапазон вокруг типичного значения (например, 17.6мкд ±10%). Это позволяет разработчикам выбирать дисплеи с одинаковой яркостью для своих применений, обеспечивая единообразный внешний вид нескольких блоков в продукте. Прямое напряжение также контролируется с малым допуском (±0.1В), что упрощает расчет токоограничивающего резистора и обеспечивает стабильное энергопотребление и тепловое поведение в партии устройств.

4. Анализ характеристических кривых

Даташит предоставляет типичные кривые, иллюстрирующие взаимосвязь между ключевыми параметрами. Они необходимы для понимания поведения в нестандартных условиях.

4.1 Спектральное распределение

Кривая спектрального распределения показывает относительную интенсивность света, излучаемого на разных длинах волн. Для ELT-512SURWA/S530-A3 эта кривая будет центрирована около 632нм (пик) с типичной шириной полосы 20нм, что подтверждает узкое, чистое красное излучение, характерное для технологии AlGaInP. Это обеспечивает высокую насыщенность цвета.

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

Эта кривая изображает нелинейную зависимость между током, протекающим через светодиод, и падением напряжения на нем. Изначально ток практически не течет, пока прямое напряжение не достигнет порогового значения (около 1.8-2.0В для данного устройства). После этого точка ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Именно поэтому светодиоды всегда управляются с помощью токоограничивающего механизма (резистора или источника постоянного тока), а не напрямую от источника напряжения.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Это критически важная кривая для надежности. Она показывает, как максимально допустимый постоянный прямой ток (I_F) должен быть уменьшен с ростом температуры окружающей среды. При повышении температуры внутренняя эффективность светодиода падает, а его способность рассеивать тепло уменьшается. Чтобы предотвратить перегрев и ускоренную деградацию, управляющий ток должен быть соответственно снижен. Например, хотя при 25°C допустим ток 25мА, значительно меньший ток будет максимально безопасным значением при температуре окружающей среды 85°C.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Устройство использует стандартный корпус DIP (Dual In-line Package) для монтажа в отверстия. Чертеж размеров корпуса предоставляет все критические механические измерения для разводки печатной платы, включая:

• Общую высоту, ширину и глубину.
• Расстояние между выводами (шаг) и их диаметр.
• Размеры и расположение окон сегментов.
• Рекомендуемый размер и расстояние контактных площадок на печатной плате.

Допуски для этих размеров обычно составляют ±0.25мм, если не указано иное. Внутренняя схема показывает конфигурацию с общим катодом или общим анодом для семи сегментов и десятичной точки (если присутствует), что необходимо для проектирования правильной схемы управления. Распиновка идентифицирует, какой вывод управляет каждым сегментом (A-G и DP).

6. Рекомендации по пайке и сборке

Устройство подходит для стандартных процессов пайки. Предельно допустимая температура пайки составляет 260°C в течение до 5 секунд. Это соответствует типичным профилям волновой или ручной пайки. Крайне важно избегать чрезмерных термических напряжений, не превышая эту комбинацию времени/температуры. Рекомендуется предварительный нагрев платы для минимизации термического удара. После пайки устройство должно быть очищено в соответствии со стандартными процедурами очистки печатных плат, чтобы гарантировать отсутствие остатков флюса, которые могут повлиять на долгосрочную надежность.

7. Упаковка и информация для заказа

Устройство следует определенному процессу упаковки для защиты во время транспортировки и обращения.

• Единичная упаковка: 13 штук упакованы в антистатическую трубку.
• Промежуточная упаковка: 63 трубки упакованы в коробку.
• Главный картон: 4 коробки упакованы в транспортный картон, всего 3,276 штук на картон (13 x 63 x 4).

Маркировка на упаковке содержит ключевую информацию для прослеживаемости и идентификации:

• CPN: Номер детали заказчика (если назначен).
• P/N: Номер детали производителя (ELT-512SURWA/S530-A3).
• QTY: Количество в упаковке.
• CAT: Ранг силы света (категория сортировки).
• LOT No: Номер производственной партии для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Как указано в даташите, основные области применения включают:

• Бытовая техника: Дисплеи для таймеров, установки температуры или кодов состояния на духовках, микроволновых печах, стиральных машинах и кондиционерах.
• Приборные панели: Индикаторы для испытательного оборудования, промышленных систем управления, автомобильных приборов и медицинских устройств.
• Цифровые индикаторы: Любые устройства, требующие числового вывода, такие как часы, счетчики, весы или простые регистраторы данных.

8.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока: Всегда используйте последовательный резистор или источник постоянного тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (V_supply- V_F) / I_F. Используйте максимальное значение V_Fиз даташита, чтобы обеспечить достаточный ток в наихудших условиях.
• Мультиплексирование: Для многоразрядных дисплеев обычно используется техника мультиплексирования для управления многими сегментами с меньшим количеством выводов ввода/вывода. Убедитесь, что пиковый ток в этой мультиплексированной схеме не превышает I_FP rating.
• Угол обзора: Белая рассеивающая смола обеспечивает широкий угол обзора. Учитывайте предполагаемое положение пользователя относительно дисплея при механическом проектировании.
• Защита от ЭСР(Электростатический разряд): Светодиоды чувствительны к ЭСР. Внедрите процедуры обращения (заземленные рабочие места, браслеты) во время сборки. В конечном продукте рассмотрите возможность добавления подавления переходных напряжений на входных линиях, если они подвержены воздействию пользователя или внешней среды.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как красные светодиоды на основе GaAsP (фосфид арсенида галлия), AlGaInP, используемый в этом дисплее, предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходному сигналу при том же токе управления. Цвет "ярко-красный" также более насыщенный и визуально отличимый по сравнению со стандартным красным. Корпус для монтажа в отверстия обеспечивает превосходную механическую прочность и теплопроводность к печатной плате по сравнению с компонентами для поверхностного монтажа (SMD) в применениях с высокой вибрацией или высокой надежностью, хотя он требует ручной или волновой пайки и занимает больше места на плате.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим дисплеем напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

О: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 2.0В. Прямое подключение к 5В вызовет чрезмерный ток, который разрушит светодиод. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, при питании 5В, целевом токе I_F10мА и использовании максимального V_F=2.4В для безопасности: R = (5В - 2.4В) / 0.01А = 260Ом. Стандартный резистор 270Ом будет уместен.

В: Что означает "общий катод" или "общий анод" для этого дисплея?

О: Внутренняя схема определяет конфигурацию. В дисплее с общим катодом все катоды (отрицательные стороны) светодиодов сегментов соединены вместе к общему выводу. Вы активируете сегмент, подавая положительное напряжение на его индивидуальный анодный вывод. В дисплее с общим анодом аноды являются общими. Вы должны проверить внутреннюю схему в даташите, чтобы спроектировать правильную схему управления (источник тока против стока тока).

В: Почему существует рейтинг пикового прямого тока (I_FP) выше, чем рейтинг постоянного тока (I_F)?

О: Светодиоды могут выдерживать короткие импульсы более высокого тока без перегрева, так как между импульсами есть время для охлаждения перехода. Это позволяет использовать более яркое мультиплексирование дисплея или импульсный режим работы. Скважность 1/10 и частота 1кГц являются определенными безопасными условиями для этого пикового тока.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование простого цифрового индикатора вольтметра

Инженер создает вольтметр постоянного тока 0-30В. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) выдает сигнал BCD (двоично-десятичный код). Эти данные BCD необходимо преобразовать в 7-сегментный формат с помощью микросхемы декодера/драйвера (например, 7447 для дисплеев с общим анодом). Дисплей ELT-512SURWA/S530-A3 будет подключен к выходам этого драйвера. Инженер должен:

1. Убедиться, что выходная токовая способность драйвера соответствует требованию I_Fдисплея (например, 10-20мА на сегмент).

2. Рассчитать и установить токоограничивающие резисторы между выходами драйвера и выводами дисплея, если драйвер не имеет встроенного ограничения тока.

3. Спроектировать разводку печатной платы в соответствии с размерами корпуса, обеспечив правильное соответствие выводов.

4. Рассмотреть возможность добавления функции затемнения с использованием ШИМ (широтно-импульсной модуляции) на выводе гашения или управления интенсивностью драйвера, что будет модулировать скважность сегментов для управления яркостью без изменения тока.

12. Введение в принцип работы

Семисегментный дисплей представляет собой сборку из семи прямоугольных светодиодных элементов (сегментов), расположенных в виде восьмерки. Путем подсветки определенных комбинаций этих сегментов можно формировать все десятичные цифры (0-9) и некоторые буквы (например, A, C, E, F). Каждый сегмент является отдельным светодиодом. В ELT-512SURWA/S530-A3 эти светодиоды изготовлены из полупроводникового материала AlGaInP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог диода, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная ширина запрещенной зоны материала AlGaInP определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае ярко-красный. Затем свет рассеивается и формируется белой эпоксидной смолой инкапсуляции для создания видимых сегментов.

13. Тенденции развития

Хотя дисплеи для монтажа в отверстия, такие как ELT-512SURWA/S530-A3, остаются важными для рынка ремонта, энтузиастов и некоторых промышленных применений, общая тенденция в электронике сильно смещается в сторону технологии поверхностного монтажа (SMT). SMT-дисплеи предлагают меньший размер, меньшую высоту, пригодность для автоматизированной сборки и часто лучшие тепловые характеристики благодаря прямому креплению к печатной плате. Для применений с высокой яркостью используются новые материалы, такие как InGaN (нитрид индия-галлия), для цветов, таких как синий, зеленый и белый. Однако для стандартных красных дисплеев AlGaInP остается высокоэффективным и экономичным решением. Будущие разработки могут включать дисплеи со встроенными драйверами и контроллерами, уменьшая количество внешних компонентов, а также использование передовых пластиков или покрытий для более широких углов обзора и улучшенной контрастности при солнечном свете.