Техническая спецификация семисегментного индикатора 7.62 мм белого свечения - Высота цифры 0.3" - Прямое напряжение 2.4В - Прямой ток 25мА

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики семисегментного алфавитно-цифрового индикатора с высотой цифры 7.62 мм (0.3 дюйма). Устройство предназначено для сквозного монтажа (THT) и имеет белые светящиеся сегменты на сером фоне. Такое сочетание обеспечивает высокую контрастность и отличную читаемость даже в условиях яркого окружающего освещения, что делает его подходящим для различных индикаторных и считывающих устройств. Продукт классифицирован по световой интенсивности и соответствует экологическим стандартам, не содержащим свинца (Pb-free) и директиве RoHS.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного индикатора включают его стандартный промышленный форм-фактор, что гарантирует совместимость с существующими разводками печатных плат и разъемами, а также низкое энергопотребление. Устройство создано для надежности и долговечности. Его основные целевые рынки включают бытовую технику, приборные панели промышленного и автомобильного назначения, а также универсальные цифровые дисплеи, где требуется четкое отображение монохромной цифровой или ограниченной алфавитно-цифровой информации.

2. Подробный анализ технических параметров

Рабочие характеристики индикатора определяются набором абсолютных максимальных параметров и стандартных электрооптических характеристик, измеренных при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Их не следует превышать ни при каких условиях эксплуатации.

• Обратное напряжение (V_R):5 В - Максимальное напряжение, которое может быть приложено в обратном направлении к светодиодному сегменту.
• Прямой ток (I_F):25 мА - Максимальный постоянный ток, допустимый через один сегмент.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА - Максимальный импульсный ток, допустимый только при скважности 1/10 и частоте 1 кГц.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт - Максимальная мощность, которая может рассеиваться одним сегментом.
• Рабочая температура (T_opr):-40°C до +85°C - Диапазон температуры окружающей среды, в котором устройство предназначено для работы.
• Температура хранения (T_stg):-40°C до +100°C - Диапазон температур для нерабочего хранения.
• Температура пайки (T_sol):260°C - Максимальная температура для волновой или ручной пайки, время воздействия не должно превышать 5 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные рабочие параметры при указанных условиях испытаний.

• Световая интенсивность (I_v):5.6 мкд (Мин), 11.0 мкд (Тип) на сегмент, измерено при I_F= 10 мА. Допуск составляет ±10%.
• Пиковая длина волны (λ_p):632 нм (Тип) при I_F= 20 мА. Это указывает на длину волны, при которой интенсивность излучаемого света является наибольшей.
• Доминирующая длина волны (λ_d):624 нм (Тип) при I_F= 20 мА. Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет (в данном случае белый, на основе материала чипа).
• Ширина полосы спектрального излучения (Δλ):20 нм (Тип) при I_F= 20 мА. Это определяет спектральную ширину излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):2.0 В (Тип), 2.4 В (Макс) при I_F= 20 мА. Допуск составляет ±0.1В. Это падение напряжения на светодиоде при работе.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (Макс) при V_R= 5 В.

3. Объяснение системы бинирования

В спецификации указано, что устройства \"Классифицированы по световой интенсивности.\" Это подразумевает наличие системы бинирования.

3.1 Бинирование по световой интенсивности

Хотя конкретные коды бинов не указаны в предоставленном отрывке, типичная световая интенсивность составляет 11.0 мкд с минимумом 5.6 мкд при 10мА. Производители обычно группируют светодиоды в бины на основе измеренной световой отдачи, чтобы обеспечить однородность в пределах производственной партии. Конструкторам следует обратиться к полной документации производителя по бинированию, чтобы выбрать подходящий класс интенсивности для своего применения, обеспечивая равномерную яркость всех цифр в многоразрядном индикаторе.

4. Анализ рабочих характеристик (кривых)

В спецификации приведены типичные характеристические кривые, которые имеют решающее значение для понимания поведения устройства в нестандартных условиях.

4.1 Распределение спектра

Кривая распределения спектра (при Ta=25°C) графически показывает относительную световую интенсивность на разных длинах волн, с центром вокруг типичной пиковой длины волны 632 нм. Эта кривая помогает понять чистоту цвета и потенциальное применение в сценариях с оптической фильтрацией.

4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая (при Ta=25°C) иллюстрирует нелинейную зависимость между током, протекающим через сегмент светодиода, и напряжением на нем. Она необходима для проектирования схемы ограничения тока (обычно последовательного резистора), чтобы обеспечить стабильную работу при желаемой яркости, не превышая максимальный прямой ток.

4.3 Кривая снижения номинала прямого тока

Это одна из наиболее важных кривых для надежного проектирования. Она показывает, как максимально допустимый постоянный прямой ток (I_F) должен быть уменьшен при увеличении температуры окружающей среды выше 25°C. Например, работа при 85°C потребует значительно меньшего тока управления, чем абсолютный максимальный параметр 25мА, чтобы предотвратить перегрев и ускоренную деградацию.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Индикатор соответствует стандартному промышленному форм-фактору для сквозного монтажа с высотой цифры 7.62 мм. Подробный чертеж с размерами предоставляет все критические измерения, включая общую высоту, размер цифры, расстояние между выводами (шаг) и диаметр выводов. Стандартный допуск для размеров составляет ±0.25 мм, если не указано иное. Точное соблюдение этих размеров необходимо для правильной разводки печатной платы и механической посадки.

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Внутренняя схема показывает конфигурацию с общим анодом для семи сегментов и десятичной точки (если присутствует). На схеме указаны номера выводов, соответствующих каждому сегменту (от a до g), и вывод(ы) общего анода. Во время установки необходимо соблюдать правильную полярность; приложение обратного напряжения, превышающего 5В, может повредить светодиодные переходы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки

Абсолютный максимальный параметр определяет температуру пайки (T_sol) 260°C в течение не более 5 секунд. Это относится к процессам волновой или ручной пайки. Для пайки оплавлением необходимо использовать профиль, совместимый с пластиковым корпусом устройства, как правило, оставаясь в пределах температурных ограничений эпоксидной смолы.

6.2 Меры предосторожности от электростатического разряда (ESD)

Светодиодные кристаллы внутри индикатора чувствительны к электростатическому разряду. Настоятельно рекомендуется соблюдать меры предосторожности при обращении: использовать заземленные браслеты и рабочие места, применять токопроводящие напольные и настольные коврики, а также использовать ионизаторы для нейтрализации заряда в зонах с изоляционными материалами. Требуется правильное заземление всего оборудования, используемого при сборке.

6.3 Условия хранения

Устройство должно храниться в указанном диапазоне температур хранения от -40°C до +100°C, в сухой среде для предотвращения поглощения влаги, что может вызвать \"вспучивание\" (popcorning) во время пайки.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Стандартный формат упаковки - 26 штук в трубке. Эти трубки затем упаковываются в коробки, по 88 трубок в коробке. Наконец, 4 коробки упаковываются в мастер-коробку.

7.2 Объяснение маркировки

Маркировка продукта включает несколько ключевых полей: Номер продукта заказчика (CPN), номер продукта производителя (P/N), количество в упаковке (QTY), ранг световой интенсивности (CAT) и номер партии (LOT No). Ранг интенсивности (CAT) коррелирует с упомянутым ранее бинированием.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типовые схемы включения

Как индикатор с общим анодом, каждый катод сегмента управляется независимо, обычно выводом GPIO микроконтроллера или специализированной микросхемой драйвера (например, сдвиговым регистром 74HC595 или MAX7219). Ограничивающий ток резистор должен быть подключен последовательно с каждым катодом сегмента. Значение резистора рассчитывается по формуле R = (V_supply- V_F) / I_F, где V_Fи I_F- желаемая рабочая точка из спецификации (например, 2.0В при 10мА). Для питания 5В, R = (5В - 2.0В) / 0.01А = 300 Ом.

8.2 Соображения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте внешние токоограничивающие резисторы. Прямое подключение светодиодов к выводу микроконтроллера или источнику напряжения, скорее всего, превысит максимальный прямой ток и разрушит сегмент.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов обычно используется мультиплексирование для уменьшения количества выводов. Убедитесь, что пиковый ток в режиме мультиплексирования не превышает рейтинг I_FP, с учетом скважности.
• Управление теплом:Соблюдайте кривую снижения номинала прямого тока. В приложениях с высокой температурой окружающей среды уменьшите ток управления для поддержания надежности.
• Угол обзора:Серый фон улучшает контрастность в условиях яркого окружающего света, но может повлиять на характеристики угла обзора по сравнению с черным фоном.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с аналогичными индикаторами с черным фоном, серая поверхность данной модели обеспечивает превосходную читаемость в ярко освещенных условиях за счет уменьшения отраженных бликов. Использование материала чипа AlGaInP для белого света (вероятно, фосфорно-конвертированного типа) обычно обеспечивает хорошую эффективность и стабильность. Конструкция со сквозным монтажом обеспечивает надежное механическое соединение, что делает ее подходящей для применений, подверженных вибрации, или где надежность пайки имеет первостепенное значение, в отличие от устройств для поверхностного монтажа.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера 5В при токе 20мА?

О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор для каждого сегмента. Способность вывода микроконтроллера выдавать/потреблять ток и V_Fсветодиода должны быть учтены при расчете резистора.

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

О: Пиковая длина волны - это физический пик спектра излучения. Доминирующая длина волны - это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая соответствует цвету света. Для белых светодиодов они часто значительно различаются.

В: Как выбрать правильный бин световой интенсивности?

О: Для однородного внешнего вида в продукте с несколькими устройствами укажите требуемый бин интенсивности (код CAT) вашему дистрибьютору или производителю. Использование устройств из разных бинов может привести к видимо разным уровням яркости.

В: Требуется ли радиатор?

О: Для непрерывной работы при максимальном номинальном токе (25мА) вблизи верхнего предела диапазона рабочих температур рекомендуется тщательная разводка печатной платы для отвода тепла. Для типичной работы при 10-20мА в умеренных условиях специальный радиатор не требуется.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование простого 4-разрядного индикатора вольтметра для приборной панели автомобиля (температура окружающей среды до 70°C).

Шаги проектирования:

1. Схема управления:Используйте микроконтроллер с периферией драйвера 4-разрядного 7-сегментного индикатора или внешнюю микросхему драйвера, такую как MAX7219, для мультиплексирования, упрощая разводку.

2. Установка тока:Обратитесь к кривой снижения номинала. При 70°C максимальный постоянный ток ниже 25мА. Выбор тока управления 8-10мА на сегмент обеспечивает надежность и достаточную яркость.

3. Расчет резистора:Предполагая питание 5В и V_F= 2.0В при 10мА, R = (5В - 2.0В) / 0.01А = 300 Ом. Используйте резистор стандартного номинала 300Ω или 330Ω на каждый катод сегмента.

4. Разводка печатной платы:Разместите индикатор на верхней стороне печатной платы. Убедитесь, что отверстия для выводов соответствуют размерам из спецификации. Обеспечьте немного большую полигону земли вокруг области индикатора для улучшения отвода тепла.

12. Принцип работы

Семисегментный индикатор представляет собой сборку нескольких светоизлучающих диодов (LED), расположенных в форме восьмерки. Каждый из семи прямоугольных сегментов (обозначенных от a до g) является отдельным светодиодом. Избирательно включая определенные комбинации этих сегментов, можно формировать цифры 0-9 и некоторые буквы. В конфигурации с общим анодом, как в данном случае, все аноды светодиодов сегментов соединены вместе с общим положительным источником питания. Каждый сегмент включается путем подачи логического НИЗКОГО уровня (или пути к земле) на его соответствующий вывод катода через токоограничивающий резистор.

13. Технологические тренды

Тренд в технологии дисплеев движется в сторону устройств с более высокой плотностью, полноцветных и для поверхностного монтажа. Однако, семисегментные индикаторы со сквозным монтажом, подобные этому, остаются весьма актуальными благодаря своей простоте, надежности, низкой стоимости и удобству использования в прототипировании, образовательных наборах, промышленных системах управления и приложениях, где требуется исключительная надежность и видимость. Достижения в материалах светодиодных чипов продолжают улучшать эффективность (люмен на ватт) и долговечность, даже для этих классических типов корпусов. Соблюдение стандартов RoHS и Pb-free теперь является универсальным требованием, обусловленным глобальными экологическими нормами.