Техническая документация на семисегментный светодиодный индикатор LTS-546AKF - Высота цифры 13.2 мм - Жёлто-оранжевый цвет

1. Обзор продукта

LTS-546AKF — это одноразрядный семисегментный буквенно-цифровой индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих чёткого и яркого отображения чисел. Его основная функция — визуальное представление цифр (0-9) и некоторых букв с использованием индивидуально управляемых светодиодных сегментов. Основная технология использует полупроводниковый материал AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для получения характерного жёлто-оранжевого свечения. Устройство характеризуется высотой цифры 0.52 дюйма (13.2 мм), что обеспечивает баланс между читаемостью и компактными размерами. Оно имеет серую лицевую панель с белой разметкой сегментов, что повышает контрастность и удобочитаемость при различном освещении. Индикатор использует схему с общим анодом, что упрощает схему управления во многих системах на базе микроконтроллеров.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Ключевые преимущества этого индикатора проистекают из его технологии и конструкции на основе светодиодов AlInGaP. Он обеспечивает высокую яркость и отличную контрастность, гарантируя видимость даже в хорошо освещённых условиях. Широкий угол обзора позволяет считывать информацию с различных позиций. Кроме того, он обладает надёжностью твердотельного устройства с длительным сроком службы и низким энергопотреблением по сравнению с более старыми технологиями отображения, такими как лампы накаливания или вакуумно-люминесцентные индикаторы. Устройство категоризировано по световому потоку и поставляется в бессвинцовом корпусе, соответствующем директивам RoHS. Его основные целевые рынки включают промышленные панели управления, контрольно-измерительное оборудование, бытовую технику, приборные панели автомобилей (для вторичных дисплеев) и любые встраиваемые системы, требующие надёжного, не требующего обслуживания цифрового индикатора.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических и оптических параметров, указанных в техническом описании, с объяснением их значимости для инженеров-конструкторов.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности индикатора. **Средняя сила света (Iv)** указывается с типичным значением 1400 мккд при прямом токе (IF) 1 мА. Этот параметр, измеренный с использованием фильтра, аппроксимирующего кривую спектральной чувствительности глаза CIE, указывает на воспринимаемую яркость. Широкий диапазон (Мин.: 500, Макс.: не указан) предполагает процесс бининга по интенсивности. **Пиковая длина волны излучения (λp)** составляет 611 нм, а **Доминирующая длина волны (λd)** — 605 нм при IF=20 мА. Эти значения определяют жёлто-оранжевую цветовую точку. **Полуширина спектральной линии (Δλ)** в 17 нм указывает на спектральную чистоту излучаемого света; более узкая ширина означала бы более насыщенный цвет. **Коэффициент соответствия силы света** 2:1 (макс.) для схожих световых областей крайне важен для равномерного внешнего вида всех сегментов цифры, гарантируя, что ни один сегмент не будет заметно тусклее или ярче соседних.Средняя сила света (Iv)Пиковая длина волны излучения (λp)Доминирующая длина волны (λd)Спектральная полуширина (Δλ)Коэффициент соответствия силы света2.2 Электрические и тепловые параметрыЭлектрические спецификации определяют рабочие пределы и условия. **Прямое напряжение на сегмент (VF)** имеет типичное значение 2.6 В при IF=20 мА. Конструкторы должны обеспечить, чтобы схема управления могла подавать это напряжение. **Абсолютные максимальные параметры** устанавливают жёсткие ограничения: максимальная рассеиваемая мощность 70 мВт на сегмент и пиковый прямой ток 60 мА (при 1 кГц, скважность 10%). Непрерывный прямой ток на сегмент снижается от 25 мА при 25°C на 0.33 мА/°C, что означает, что безопасный рабочий ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды для предотвращения теплового повреждения. **Диапазон рабочих температур и температур хранения** составляет от -35°C до +85°C, определяя устойчивость устройства к условиям окружающей среды. **Обратный ток (IR)** указывается как максимальный 100 мкА при VR=5 В, но в техническом описании явно отмечается, что работа в обратном режиме не является непрерывной.Прямое напряжение на сегмент (VF)Абсолютные максимальные параметрыДиапазон рабочих температур и температур хранения

Обратный ток (IR)

3. Объяснение системы бинингаХотя в предоставленном отрывке документации не детализирована формальная система многопараметрического бининга, характерная для белых светодиодов, она подразумевает категоризацию на основе ключевых показателей производительности. Основной бининг, по-видимому, применяется для **Светового потока**, так как устройство "категоризировано по световому потоку". Это означает, что изделия сортируются и продаются на основе измеренной светоотдачи при стандартном испытательном токе (вероятно, 1 мА или 20 мА), что обеспечивает однородность в пределах приобретаемой партии. Хотя для данной модели это явно не указано, светодиоды AlInGaP также могут подвергаться бинингу по **Прямому напряжению (VF)** для упрощения проектирования токоограничивающих резисторов в параллельных схемах управления и по **Доминирующей длине волны (λd)** для гарантии одинакового цветового оттенка на всех цифрах в многоразрядном индикаторе. Конструкторам следует обращаться к производителю за конкретными кодами бининга и доступными диапазонами.Световой потокПрямое напряжение (VF)Доминирующая длина волны (λd)4. Анализ характеристических кривыхВ техническом описании упоминаются "Типичные электрические / оптические характеристические кривые". Хотя конкретные графики не предоставлены в тексте, мы можем сделать вывод об их стандартном содержании и полезности. Типичная кривая **Относительной силы света в зависимости от прямого тока (IV-IF)** показывала бы, как светоотдача увеличивается с током, обычно сублинейно, помогая оптимизировать ток управления для достижения желаемой яркости с учётом эффективности. Кривая **Прямого напряжения в зависимости от прямого тока (VF-IF)** необходима для проектирования правильного последовательного резистора или источника постоянного тока. Кривая **Относительной силы света в зависимости от температуры окружающей среды** иллюстрировала бы тепловое снижение светоотдачи, что критически важно для применений, работающих в условиях высоких температур. Наконец, график **Спектрального распределения мощности** визуально представлял бы пиковую длину волны и спектральную полуширину. Эти кривые являются жизненно важными инструментами для прогнозирования производительности в нестандартных условиях.Относительная сила света в зависимости от прямого тока (IV-IF)Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (VF-IF)

Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды

Спектральное распределение мощности5. Механическая информация и данные о корпусеМеханический чертёж определяет физический форм-фактор. Высота цифры индикатора составляет 13.2 мм (0.52 дюйма). Габаритные размеры корпуса приведены в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм. Устройство имеет 10 выводов с шагом 0.1 дюйма (2.54 мм), что является общим стандартом для выводных компонентов. Чертеж обычно показывает общую длину, ширину и высоту корпуса, плоскость установки и рекомендуемую запретную зону на печатной плате. Чёткая идентификация полярности обеспечивается через таблицу подключения выводов и схему внутренней цепи, которая показывает конфигурацию с общим анодом. Описание "серая лицевая панель и белые сегменты" подтверждает эстетический дизайн передней панели.5.1 Подключение выводов и внутренняя схемаРаспиновка чётко определена: выводы 3 и 8 являются Общими анодами. Катоды для сегментов E, D, C, Десятичной точки (D.P.), B, A, F и G подключены к выводам 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 и 10 соответственно. Схема внутренней цепи подтверждает структуру с общим анодом, где все аноды светодиодных сегментов соединены внутри с двумя общими анодными выводами. Чтобы зажечь сегмент, соответствующий катодный вывод должен быть переведён в низкий уровень (подключён к земле или стоку тока), в то время как положительное напряжение подаётся на общий анодный вывод(ы). Эта конфигурация выгодна при использовании портов микроконтроллера, сконфигурированных как открытый сток, или при использовании транзисторных драйверов нижнего плеча.6. Рекомендации по пайке и монтажуВ техническом описании указаны условия пайки: "1/16 дюйма ниже плоскости установки в течение 3 секунд при 260°C". Это критический параметр для процессов волновой пайки. Это означает, что выводы должны быть погружены в волну припоя на глубину примерно 1.6 мм (1/16") ниже пластикового корпуса индикатора не более чем на 3 секунды, при температуре ванны припоя 260°C. Превышение этих пределов может повредить внутренние проводные соединения или пластиковый корпус. Для ручной пайки следует использовать паяльник с контролируемой температурой с минимальным временем контакта. Для пайки оплавлением применим стандартный бессвинцовый профиль с пиковой температурой около 260°C, но необходимо учитывать удельную тепловую массу компонента. Диапазон температур хранения (-35°C до +85°C) также следует соблюдать перед сборкой для предотвращения поглощения влаги.

7. Упаковка и информация для заказа

Основной код заказа — **LTS-546AKF**. Суффикс "AKF", вероятно, кодирует определённые атрибуты, такие как цвет (жёлто-оранжевый), высота цифры и тип корпуса. В заголовке технического описания упоминается, что это "Бессвинцовый корпус (в соответствии с RoHS)". Стандартная упаковка для таких выводных компонентов обычно представляет собой антистатические трубки или лотки, которые затем помещаются в более крупные коробки или на катушки для оптовой отгрузки. Количество в трубке или на катушке является стандартным значением (например, 50 или 100 штук), но это следует уточнять у дистрибьютора или производителя. На упаковке будут этикетки с указанием номера детали, количества, даты выпуска и, возможно, кода бининга по силе света.LTS-546AKF8. Рекомендации по применению8.1 Типичные сценарии примененияЭтот индикатор идеально подходит для любого применения, требующего отображения одной, хорошо читаемой цифры. Типичные области использования включают: панельные измерители напряжения, тока или температуры; цифровые часы и таймеры; табло; производственные счётчики; установочные шкалы на промышленном оборудовании; и индикаторы состояния на бытовой электронике (например, номер канала на старом радиоприёмнике). Его широкий температурный диапазон делает его пригодным как для внутренних, так и для некоторых защищённых наружных сред.8.2 Соображения при проектировании и схемотехникаПри интеграции LTS-546AKF необходимо учитывать несколько факторов. **Ограничение тока:** Последовательный резистор должен использоваться для каждого сегмента или для общего анода, чтобы ограничить прямой ток до безопасного значения (например, 10-20 мА для баланса яркости и долговечности). Значение резистора рассчитывается по формуле R = (Vcc - VF) / IF. **Способ управления:** Он может управляться непосредственно выводами GPIO микроконтроллера, если они могут потреблять достаточный ток (проверьте способность порта МК потреблять ток). Для более высоких токов или мультиплексирования нескольких разрядов рекомендуются специализированные микросхемы драйверов (например, сдвиговые регистры 74HC595 с ограничением тока или специализированные микросхемы драйверов светодиодов, такие как MAX7219). **Мультиплексирование:** Хотя это одноразрядная деталь, принцип применим при использовании нескольких устройств. Мультиплексирование экономит выводы ввода-вывода, зажигая по одной цифре за раз. Конструкция с общим анодом хорошо подходит для этого, когда аноды переключаются транзисторами, а катоды управляются постоянным паттерном.Ограничение тока:Способ управления:

Мультиплексирование:

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с другими технологиями семисегментных индикаторов, светодиоды AlInGaP предлагают явные преимущества. По сравнению со старыми **красными светодиодами на основе GaAsP или GaP**, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую эффективность и яркость, что приводит к лучшей видимости. По сравнению с **синими/белыми светодиодами на основе GaN с фильтрами** для получения других цветов, AlInGaP имеет более узкий спектр, что приводит к более высокой цветовой чистоте и часто более высокой эффективности для целевого цвета (жёлто-оранжевого). По сравнению с **ЖК-дисплеями**, этот светодиодный индикатор является излучающим, то есть он сам генерирует свет и поэтому легко виден в темноте без подсветки, а также имеет гораздо более широкий угол обзора и более быстрое время отклика. Его основной компромисс — более высокое энергопотребление на сегмент по сравнению с ЖК-дисплеем.

Красные светодиоды GaAsP или GaP

Синие/белые светодиоды на основе GaN с фильтрами

ЖК-дисплеи

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какое значение резистора следует использовать для управления сегментом при токе 20 мА и питании 5 В? О: Используя типичное VF 2.6 В: R = (5В - 2.6В) / 0.020А = 120 Ом. Стандартный резистор 120 Ом будет уместен.В: Могу ли я соединить два общих анодных вывода вместе? О: Да, внутри они соединены. Подключение обоих к схеме управления может помочь распределить ток и повысить надёжность.В: Максимальный непрерывный ток составляет 25 мА при 25°C. Каков он при 70°C? О: Снижение составляет 0.33 мА/°C. Повышение температуры: 70 - 25 = 45°C. Уменьшение тока = 45 * 0.33 мА ≈ 14.85 мА. Максимальный ток ≈ 25 мА - 14.85 мА = 10.15 мА. При высоких температурах следует работать значительно ниже этого значения.

В: Почему указано условие испытания обратного тока (VR=5В), если я не могу работать в обратном режиме? О: Это параметр контроля качества и утечки. Высокий обратный ток может указывать на повреждённый переход. Это обеспечивает целостность устройства, а не функциональный режим работы.

11. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование простого цифрового термометра с использованием микроконтроллера. Датчик температуры (например, термистор или цифровой датчик, такой как DS18B20) предоставляет значение в МК. МК преобразует его в цифру (0-9) и активирует соответствующие сегменты LTS-546AKF через свои порты GPIO. Токоограничивающий резистор включён последовательно с общим анодом. Код МК будет содержать таблицу соответствия, которая сопоставляет значение цифры (0-9) с 7-битным паттерном, управляющим катодными выводами (A-G). Десятичная точка (вывод 5) может использоваться для отображения десятых долей градуса при необходимости. Это демонстрирует простое и надёжное решение для отображения информации во встраиваемых системах.

12. Введение в принцип работы

Семисегментный индикатор представляет собой сборку из семи светоизлучающих диодов (светодиодов), расположенных в форме восьмёрки. Каждый светодиод образует один сегмент (обозначенный от A до G). Избирательно включая определённые комбинации этих сегментов, можно формировать изображения цифр 0-9 и некоторых букв. LTS-546AKF использует полупроводниковый материал AlInGaP. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее потенциал перехода диода (VF), электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Удельная ширина запрещённой зоны сплава AlInGaP определяет длину волны излучаемого света, которая в данном случае находится в жёлто-оранжевом диапазоне (~605-611 нм). Конфигурация с общим анодом означает, что все аноды светодиодов соединены внутри вместе.13. Тенденции и контекст технологииХотя дискретные семисегментные светодиодные индикаторы остаются актуальными для определённых применений, общая тенденция в технологии отображения движется в сторону интеграции и миниатюризации. Корпуса светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) и интегрированные многоразрядные модули со встроенными контроллерами становятся всё более распространёнными, экономя место на плате и время сборки. Кроме того, для новых проектов, требующих более сложной информации (текст, графика), часто выбираются небольшие OLED- или TFT LCD-модули. Однако классический семисегментный светодиодный индикатор сохраняет ключевые преимущества для простого отображения чисел: предельная простота, надёжность, высокая яркость, низкая стоимость для одного разряда и простота сопряжения. Переход от старых материалов, таких как GaAsP, к AlInGaP представляет собой продолжающуюся тенденцию в сторону повышения эффективности и надёжности твердотельных источников света во всех применениях светодиодов.Drive Method:It can be driven directly by microcontroller GPIO pins if they can sink sufficient current (check the MCU's port sink capability). For higher currents or multiplexing multiple digits, dedicated driver ICs (e.g., 74HC595 shift registers with current-limiting, or dedicated LED driver chips like the MAX7219) are recommended.Multiplexing:While this is a single-digit part, the principle applies if using multiple units. Multiplexing saves I/O pins by lighting one digit at a time rapidly. The common anode design is well-suited for this, where anodes are switched by transistors and cathodes are driven by a persistent pattern.

. Technical Comparison and Differentiation

Compared to other seven-segment technologies, AlInGaP LEDs offer distinct advantages. Versus olderRed GaAsP or GaP LEDs, AlInGaP provides significantly higher efficiency and brightness, resulting in better visibility. Compared toBlue/White GaN-based LEDs with filtersto achieve other colors, AlInGaP has a narrower spectrum, leading to higher color purity and often higher efficacy for its target color (yellow-orange). VersusLCD displays, this LED display is emissive, meaning it generates its own light and is therefore easily visible in darkness without a backlight, and has a much wider viewing angle and faster response time. Its main trade-off is higher power consumption per segment compared to an LCD.

. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

Q: What resistor value should I use to drive a segment at 20mA with a 5V supply?

A: Using the typical VF of 2.6V: R = (5V - 2.6V) / 0.020A = 120 Ohms. A standard 120Ω resistor would be appropriate.

Q: Can I connect the two common anode pins together?

A: Yes, internally they are connected. Connecting both to the drive circuit can help distribute current and improve reliability.

Q: The max continuous current is 25mA at 25°C. What is it at 70°C?

A: Derating is 0.33 mA/°C. Temperature rise is 70 - 25 = 45°C. Current reduction = 45 * 0.33mA ≈ 14.85mA. Max current ≈ 25mA - 14.85mA = 10.15mA. You should operate well below this at high temperatures.

Q: Why is the reverse current test condition (VR=5V) specified if I cannot operate it in reverse?

A: This is a quality and leakage test parameter. A high reverse current could indicate a damaged junction. It ensures device integrity, not a functional operating mode.

. Practical Design and Usage Example

Consider designing a simple digital thermometer display using a microcontroller. The temperature sensor (e.g., a thermistor or digital sensor like DS18B20) provides a value to the MCU. The MCU converts this to a digit (0-9) and activates the corresponding segments of the LTS-546AKF via its GPIO ports. A current-limiting resistor is placed in series with the common anode connection. The MCU code would contain a lookup table that maps the digit value (0-9) to a 7-bit pattern controlling the cathode pins (A-G). The decimal point (pin 5) could be used to indicate tenths of a degree if needed. This showcases a straightforward, reliable display solution for embedded systems.

. Operating Principle Introduction

The seven-segment display is an assembly of seven light-emitting diodes (LEDs) arranged in a figure-eight pattern. Each LED forms one segment (labeled A through G). By selectively turning on specific combinations of these segments, the patterns for numerals 0-9 and some letters can be formed. The LTS-546AKF uses AlInGaP semiconductor material. When a forward voltage exceeding the diode's junction potential (VF) is applied, electrons and holes recombine in the active region, releasing energy in the form of photons. The specific bandgap energy of the AlInGaP alloy determines the wavelength of the emitted light, which in this case is in the yellow-orange range (~605-611 nm). The common anode configuration means all the LED anodes are connected together internally.

. Technology Trends and Context

While discrete seven-segment LED displays remain relevant for specific applications, the broader trend in display technology is towards integration and miniaturization. Surface-mount device (SMD) LED packages and integrated multi-digit modules with built-in controllers are becoming more common, saving board space and assembly time. Furthermore, for new designs requiring more complex information (text, graphics), small OLED or TFT LCD modules are often chosen. However, the classic seven-segment LED retains key advantages for simple numeric readouts: extreme simplicity, robustness, high brightness, low cost for single digits, and ease of interfacing. The move to AlInGaP from older materials like GaAsP represents an ongoing trend towards higher efficiency and more reliable solid-state light sources across all LED applications.