Техническая спецификация ELD-526SURWA/S530-A3: Семисегментный индикатор, высота цифры 13.6 мм, прямое напряжение 2.4 В, ярко-красный цвет

1. Обзор продукта

ELD-526SURWA/S530-A3 представляет собой одноразрядный семисегментный алфавитно-цифровой индикатор, предназначенный для сквозного монтажа. Он имеет стандартный промышленный размер с высотой цифры 13,6 миллиметра (0,54 дюйма). Устройство изготовлено на основе ярко-красных светодиодных чипов AlGaInP, заключенных в корпус из белой рассеивающей смолы с серой лицевой поверхностью. Такая комбинация разработана для обеспечения высокой надежности и отличной читаемости даже в условиях яркого окружающего освещения. Индикатор классифицируется по световой силе и соответствует экологическим стандартам, не содержащим свинца (Pb-free) и RoHS, что делает его пригодным для современных процессов электронной сборки.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного индикатора включают низкое энергопотребление, стандартизированные габариты для легкой замены или интеграции, а также надежную работу в различных условиях освещения. Его конструкция ориентирована на долгий срок службы и стабильные выходные характеристики. Области применения разнообразны, в основном это потребительская и промышленная электроника, где важны четкие числовые показания. Ключевые рынки включают панели управления бытовой техники (например, духовые шкафы, стиральные машины), измерительные приборы, а также универсальные цифровые индикаторы в различном оборудовании.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В данном разделе представлен детальный объективный анализ электрических, оптических и тепловых характеристик устройства, определенных в спецификации.

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):5 В. Превышение этого напряжения при обратном смещении может вызвать немедленный пробой p-n перехода.
• Прямой ток (I_F):25 мА (постоянный). Максимальный постоянный ток, который можно непрерывно подавать на устройство.
• Пиковый прямой ток (I_FP):60 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, указанный для скважности 1/10 и частоты 1 кГц. Этот параметр критически важен для мультиплексированных применений.
• Рассеиваемая мощность (P_d):60 мВт. Максимальная мощность, которую устройство может рассеять в виде тепла, рассчитывается как прямое напряжение (V_F), умноженное на прямой ток (I_F).
• Рабочая температура (T_opr):от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в пределах которого гарантируется соответствие устройства заявленным в спецификации параметрам.
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +100°C.
• Температура пайки (T_sol):260°C в течение не более 5 секунд. Этот параметр критически важен для процессов волновой или ручной пайки.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C) и представляют типичные характеристики устройства.

• Световая сила (I_v):Типичное значение составляет 12,5 мкд на сегмент при токе 10 мА. Минимальное заявленное значение — 7,8 мкд. В спецификации указан допуск ±10% по световой силе, что является частью процесса категоризации (биннинга). Измерение проводится как среднее значение по всем сегментам одного разряда.
• Пиковая длина волны (λ_p):632 нм (типичное). Это длина волны, на которой спектральное излучение является наиболее сильным.
• Доминирующая длина волны (λ_d):624 нм (типичное). Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, и она определяет цвет (ярко-красный).
• Спектральная ширина полосы (Δλ):20 нм (типичное). Это указывает на диапазон излучаемых длин волн, центрированный вокруг пиковой длины волны.
• Прямое напряжение (V_F):2,0 В (типичное), максимум 2,4 В при 20 мА. Допуск составляет ±0,1 В. Этот параметр жизненно важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении 5 В.

3. Объяснение системы биннинга

В спецификации указано, что устройства \"категоризированы по световой силе\". Это относится к процессу биннинга или сортировки.

• Биннинг по световой силе:Светодиоды тестируются и сортируются на группы (бины) на основе измеренной световой силы при стандартном испытательном токе. Указанный допуск ±10% определяет диапазон для данного бина. Разработчикам следует учитывать, что яркость может варьироваться в пределах этого диапазона от одной производственной партии к другой, что может быть заметно, если в продукте используется несколько индикаторов рядом.
• Биннинг по прямому напряжению:Хотя явно не указано как параметр для биннинга, допуск ±0,1 В на V_Fуказывает на жесткий контроль. Значительный разброс прямого напряжения на нескольких сегментах или разрядах может привести к неравномерному распределению тока при простом параллельном включении без индивидуального ограничения тока.
• Биннинг по длине волны/цвету:В спецификации указаны типичные значения пиковой и доминирующей длины волны, но явные цветовые бины не упоминаются. Для стандартного ярко-красного индикатора целевой является типичная доминирующая длина волны 624 нм.

4. Анализ характеристических кривых

Спецификация включает типичные характеристические кривые, которые дают представление о поведении устройства в нестандартных условиях.

4.1 Спектральное распределение

Кривая спектрального распределения (относительная интенсивность в зависимости от длины волны) показала бы узкий пик с центром около 632 нм (пиковая) и доминирующую длину волны на 624 нм. Ширина полосы 20 нм указывает на относительно чистый красный цвет, что характерно для полупроводникового материала AlGaInP. Этот материал известен своей высокой эффективностью в красном и янтарном диапазоне цветов.

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

Эта кривая иллюстрирует нелинейную зависимость между током и напряжением. Для типичного светодиода кривая показывает очень низкий ток до тех пор, пока прямое напряжение не достигнет \"колена\" (около 1,8-2,0 В для данного устройства), после чего ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Это подчеркивает важность питания светодиодов от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы предотвратить тепловой разгон и обеспечить стабильную яркость.

4.3 Кривая снижения прямого тока

Это критически важный график для управления температурным режимом. Он показывает максимально допустимый постоянный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды. По мере роста температуры окружающей среды способность устройства рассеивать тепло снижается. Следовательно, максимальный безопасный рабочий ток должен быть уменьшен (снижен), чтобы предотвратить превышение предельной температуры перехода и обеспечить долгосрочную надежность. Кривая обычно начинается с номинального тока (например, 25 мА) при 25°C и снижается до нулевого тока при максимальной температуре перехода.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты и чертеж

Чертеж габаритных размеров корпуса предоставляет точные физические размеры для разводки печатной платы. Ключевые размеры включают общую высоту, ширину и глубину индикатора, расстояние между выводами (шаг), диаметр выводов и рекомендуемый размер отверстия в печатной плате. На чертеже есть примечание, что допуски составляют ±0,25 мм, если не указано иное. Инженеры должны строго соблюдать эти размеры, чтобы обеспечить правильную установку и выравнивание на печатной плате.

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Внутренняя схема показывает схему с общим анодом для семи сегментов и десятичной точки (если присутствует). На ней указаны номера выводов, соответствующих каждому сегменту (от a до g), и вывод(ы) общего анода. Правильная идентификация полярности крайне важна; подача обратного напряжения или неправильное подключение общего вывода не позволит индикатору светиться или может повредить его.

6. Рекомендации по пайке и сборке

• Процесс пайки:Устройство подходит для волновой или ручной пайки. Предельно допустимая температура пайки составляет 260°C в течение максимум 5 секунд. Это стандартный параметр для компонентов со сквозным монтажом и помогает предотвратить тепловое повреждение светодиодного чипа и пластикового корпуса.
• Защита от электростатического разряда (ЭСР):В спецификации содержится строгое предупреждение о чувствительности к ЭСР. Светодиоды AlGaInP могут быть повреждены электростатическим разрядом. Рекомендуемые меры предосторожности при обращении включают использование заземленных браслетов, рабочих мест и полов, защищенных от ЭСР, проводящих ковриков для стола и правильного заземления всего оборудования. При наличии изолирующих материалов следует использовать ионизаторы или другие методы нейтрализации заряда.
• Условия хранения:Устройства должны храниться в пределах указанного диапазона температур хранения (от -40°C до +100°C) в среде с низкой влажностью, защищенной от ЭСР.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Устройство упаковано в трубки для автоматизированной сборки. Стандартный процесс упаковки: 20 штук в трубке, 36 трубок в коробке и 4 коробки в мастер-коробке. Итого 2880 штук в мастер-коробке.

7.2 Объяснение маркировки

Маркировка на упаковке включает несколько кодов: номер продукта заказчика (CPN), номер продукта производителя (P/N), количество в упаковке (QTY), ранг световой силы (CAT) и номер партии (LOT No.). Поле \"CAT\" напрямую соответствует ранее обсуждаемому бину световой силы.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Типовые схемы включения

Как индикатор с общим анодом, аноды (общие выводы) обычно подключаются к положительному напряжению питания через токоограничивающий резистор или транзисторный ключ (для мультиплексирования). Катод каждого сегмента затем подключается к микросхеме драйвера (например, декодеру/драйверу 7-сегментного индикатора или выводу GPIO микроконтроллера), способному принимать требуемый ток. Последовательный токоограничивающий резистор обязателен для каждого сегмента или общего анода, чтобы установить прямой ток на желаемом уровне (например, 10-20 мА). Значение резистора рассчитывается по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

8.2 Соображения и предупреждения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте источник постоянного тока или токоограничивающий резистор. Никогда не подключайте светодиод напрямую к источнику напряжения.
• Защита от обратного напряжения:Схема управления должна гарантировать, что на светодиод не подается обратное напряжение, даже когда он выключен. Постоянное обратное напряжение может вызвать миграцию металла и необратимое повреждение. В цепях переменного тока или мультиплексированных схемах рассмотрите возможность добавления защитного диода параллельно светодиоду (включенного в обратном направлении при нормальной работе).
• Тепловой режим:Для применений с высокой температурой окружающей среды или при работе, близкой к максимальному току, учитывайте кривую снижения тока. Обеспечьте достаточное расстояние на печатной плате для рассеивания тепла.
• Мультиплексирование:Данный индикатор подходит для мультиплексированных применений, где несколько разрядов используют общие линии драйвера. Номинальный пиковый прямой ток (60 мА при скважности 1/10) поддерживает это. Средний ток на сегмент не должен превышать номинальный постоянный прямой ток (25 мА).

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями или индикаторами меньшего размера, ELD-526SURWA/S530-A3 предлагает конкретные преимущества:

• Материал (AlGaInP против GaAsP):Технология AlGaInP обеспечивает более высокую световую эффективность и более насыщенный, ярко-красный цвет по сравнению со старыми светодиодами GaAsP, которые часто выглядят более оранжевыми или тусклыми.
• Стандартизированный размер:Высота цифры 13,6 мм является промышленным стандартом, что обеспечивает широкую совместимость с существующими конструкциями продуктов и рамками.
• Низкое энергопотребление:При типичном прямом напряжении 2,0 В он работает эффективно, снижая требования к источнику питания и тепловыделение по сравнению с индикаторами с более высоким V_F.
• Серая поверхность:Серая поверхность (в отличие от черной) обеспечивает лучший контраст в условиях яркого освещения за счет уменьшения отраженного окружающего света, улучшая читаемость.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором от логики 5В микроконтроллера?

О: Да, но вы должны использовать токоограничивающий резистор. Например, для достижения тока ~10 мА при питании 5В: R = (5В - 2,0В) / 0,01А = 300 Ом. Резистор 330 Ом является стандартным значением, которое обеспечит немного меньший ток, что безопасно.

В: Почему указана минимальная световая сила (7,8 мкд) и типичная (12,5 мкд)?

О: Минимальная — это гарантированный нижний предел для устройств, продаваемых под этим номером детали. Типичная — это средний выходной параметр производства. Из-за процесса биннинга (±10%) вы можете получить устройства, яркость которых находится в любом месте этого категоризированного диапазона.

В: Подходит ли этот индикатор для использования на улице?

О: Рабочий диапазон температур (от -40°C до +85°C) предполагает, что он может работать в широком диапазоне условий. Однако для прямого уличного воздействия следует учитывать дополнительные факторы, не указанные в спецификации, такие как устойчивость пластика к УФ-излучению, влагозащита и защитное покрытие для печатной платы.

В: Что произойдет, если я превышу обратное напряжение 5В?

О: Превышение номинального обратного напряжения может вызвать немедленный и катастрофический отказ p-n перехода светодиода из-за лавинного пробоя. Устройство не предназначено для работы при обратном смещении.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование простого цифрового индикатора вольтметра.

Разработчик создает настольный блок питания, требующий 3-разрядного индикатора напряжения. Он выбирает три индикатора ELD-526SURWA/S530-A3. Микроконтроллер (например, ATmega328) будет использовать драйвер 7-сегментного индикатора, такой как MAX7219. Шаги проектирования включают: 1) Разводку печатной платы в соответствии с габаритами корпуса, обеспечивая правильное расстояние между выводами. 2) Подключение общих анодов каждого разряда к линиям выбора разрядов драйвера. 3) Подключение катодов сегментов (a-g) к линиям сегментов драйвера. 4) Программирование микроконтроллера для чтения значения АЦП, преобразования его в напряжение и отправки соответствующих кодов цифр на MAX7219 через SPI. 5) Установка тока драйвера в регистрах MAX7219 на целевое значение 10-15 мА на сегмент, обеспечивая его соответствие номиналам индикатора. Серая поверхность индикатора выбрана специально, потому что в лабораторной среде имеется верхнее флуоресцентное освещение.

12. Введение в принцип работы

Семисегментный светодиодный индикатор представляет собой сборку отдельных светоизлучающих диодов (LED), расположенных в форме цифры \"8\". Каждый сегмент (обозначенный от a до g) является отдельным светодиодом. Избирательно включая определенные сегменты, можно сформировать любую цифру от 0 до 9 и некоторые буквы. ELD-526SURWA/S530-A3 использует схему с общим анодом, что означает, что аноды (положительные выводы) всех светодиодов сегментов одного разряда соединены вместе и выведены на общий вывод(ы). Чтобы зажечь сегмент, его общий анод подключается к источнику напряжения (через ограничитель тока), а его катод (отрицательный вывод) подключается к более низкому напряжению (земле). Свет генерируется за счет электролюминесценции в полупроводниковом материале AlGaInP: при приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света) на длине волны, соответствующей ширине запрещенной зоны материала, которая находится в красном спектре.

13. Технологические тренды и контекст

Семисегментные светодиодные индикаторы представляют собой зрелую и надежную технологию. В то время как новые технологии отображения, такие как матричные OLED или TFT LCD, предлагают большую гибкость для графики и пользовательских шрифтов, 7-сегментные светодиоды сохраняют сильные преимущества в определенных применениях: превосходная яркость и читаемость при солнечном свете, чрезвычайно широкие углы обзора, высокая надежность и долгий срок службы, простота управления и более низкая стоимость для применений, требующих только числового вывода. Тренд в таких дискретных светодиодных индикаторах направлен на повышение эффективности (больше светового потока на мА тока), более жесткий биннинг для согласованности цвета и яркости, а также постоянное соответствие развивающимся экологическим нормам (RoHS, REACH). Корпус для сквозного монтажа, как в данной спецификации, постепенно дополняется версиями для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки, но сквозной монтаж остается жизненно важным для прототипирования, ремонта и применений, требующих более высокой механической прочности.