Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-5001AJR - Высота цифры 0.56 дюйма - Цвет "супер красный" - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTS-5001AJR — это высокопроизводительный семисегментный цифровой индикатор с низким энергопотреблением, предназначенный для применений, требующих четкого, яркого и надежного отображения числовой информации. Его основная функция — визуальное представление цифр (0-9) и некоторых букв с использованием индивидуально управляемых светодиодных сегментов. Устройство изготовлено по передовой технологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), известной своей высокой эффективностью излучения красного света. Индикатор имеет светло-серый лицевой экран и белые сегменты, что обеспечивает отличную контрастность для улучшенной читаемости. Он классифицируется по световой силе, что гарантирует единообразие яркости между производственными партиями. Этот компонент идеально подходит для интеграции в широкий спектр электронного оборудования, где критически важными факторами являются занимаемое пространство, энергоэффективность и видимость.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функциональности индикатора. Ключевые параметры, измеренные при стандартной температуре окружающей среды 25°C, определяют его визуальный выход.

• Средняя сила света (I_V):Этот параметр определяет яркость каждого сегмента. При типичном прямом токе (I_F) 1 мА, сила света составляет от минимум 320 мккд (микрокандел) до максимум 700 мккд. Эта характеристика высокой яркости при низком токе является значительным преимуществом для устройств с батарейным питанием.
• Длина волны пикового излучения (λ_p):Излучаемый свет имеет пиковую длину волны 639 нанометров, что помещает его в часть видимого спектра, называемую "супер красный". Этот конкретный оттенок красного часто выбирают из-за его высокой видимости и привлекающих внимание свойств.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Значение 20 нм указывает на спектральную чистоту излучаемого света. Более узкая полуширина указывала бы на более монохроматический свет, но это значение типично для стандартных светодиодных индикаторов и способствует характерному красному цвету.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Измеренная на уровне 631 нм, это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, и основной дескриптор для цвета "супер красный".
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Этот коэффициент, указанный как максимум 2:1, обеспечивает равномерность по всему индикатору. Это означает, что яркость самого тусклого сегмента будет не менее половины яркости самого яркого сегмента при одинаковых условиях управления, предотвращая неравномерный вид цифр.

2.2 Электрические характеристики

Электрические характеристики определяют, как устройство питается, и его пределы работы.

• Прямое напряжение на сегмент (V_F):Падение напряжения на освещенном сегменте обычно составляет от 2.0В до 2.6В при токе 1 мА. Это значение имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток на сегмент (I_R):При приложении обратного напряжения 5В ток утечки составляет максимум 100 мкА. Это важный параметр для защиты схемы.

2.3 Предельные эксплуатационные параметры

Это предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа всегда должна поддерживаться в этих границах.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:максимум 70 мВт.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА для импульсного режима работы (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс).
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот параметр линейно снижается на 0.33 мА/°C при температуре окружающей среды выше 25°C, что означает, что допустимый непрерывный ток уменьшается по мере нагрева среды.
• Обратное напряжение на сегмент:максимум 5 В.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C.
• Температура пайки:Устройство может выдерживать температуру пайки 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки.

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

В техническом описании указано, что устройство "Классифицировано по силе света". Это относится к процессу сортировки после производства, обычно называемому бинингом. После изготовления отдельные индикаторы тестируются и сортируются в разные группы (бины) на основе измеренной силы света. Это гарантирует, что клиенты получают продукты с одинаковыми уровнями яркости. Указанный диапазон силы света 320-700 мккд, вероятно, представляет собой разброс между различными бинами, доступными для этого номера детали. Разработчики могут указать более узкий бин для применений, требующих очень однородного внешнего вида.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в PDF-файле упоминаются типичные характеристические кривые, предоставленный текст не включает конкретные графики. Основываясь на стандартном поведении светодиодов, эти кривые обычно иллюстрируют следующие зависимости, которые критически важны для детального проектирования схем:

• Прямой ток (I_F) в зависимости от прямого напряжения (V_F):Эта экспоненциальная кривая показывает, как напряжение увеличивается с током. Она используется для определения необходимого управляющего напряжения для желаемого уровня яркости.
• Сила света (I_V) в зависимости от прямого тока (I_F):Эта, как правило, линейная зависимость (в пределах рабочих ограничений) показывает, как яркость масштабируется с током. Она подтверждает высокую эффективность при низких токах (1 мА), как упоминалось в характеристиках.
• Сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая показала бы, как яркость уменьшается с увеличением температуры перехода светодиода. Понимание этого снижения параметров необходимо для проектов, работающих в условиях повышенных температур.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную световую отдачу по длинам волн с пиком на 639 нм и указанной полушириной 20 нм.

5. Механическая информация и данные по корпусу

5.1 Габаритные размеры

Устройство описывается как индикатор с высотой цифры 0.56 дюйма (14.22 мм). Обычно включается подробный механический чертеж, показывающий общую длину, ширину и высоту корпуса, размеры сегментов и расстояние между цифрами, если это многоразрядный блок. На чертеже отмечается, что все размеры указаны в миллиметрах со стандартными допусками ±0.25 мм, если не указано иное. Эта информация критически важна для проектирования посадочного места на печатной плате (ПП) и обеспечения правильной установки в корпус конечного продукта.

5.2 Распиновка и полярность

LTS-5001AJR — это индикатор с общим анодом. Это означает, что аноды (положительные выводы) всех светодиодных сегментов соединены внутри и выведены на общие выводы (вывод 3 и вывод 8). Катоды (отрицательные выводы) для каждого сегмента (A, B, C, D, E, F, G и десятичная точка) выведены на отдельные выводы. Чтобы зажечь сегмент, его соответствующий катодный вывод должен быть подключен к более низкому напряжению (обычно к земле), в то время как общий анодный вывод(ы) подается положительное напряжение через токоограничивающий резистор. Распиновка следующая: Вывод 1 (Катод E), Вывод 2 (Катод D), Вывод 3 (Общий анод), Вывод 4 (Катод C), Вывод 5 (Катод DP), Вывод 6 (Катод B), Вывод 7 (Катод A), Вывод 8 (Общий анод), Вывод 9 (Катод F), Вывод 10 (Катод G).

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Предельные эксплуатационные параметры предоставляют ключевой параметр пайки: устройство может выдерживать пиковую температуру 260°C в течение 3 секунд, измеренную на расстоянии 1.6 мм ниже корпуса. Это совместимо со стандартными профилями бессвинцовой пайки оплавлением. Разработчики должны убедиться, что тепловой профиль их печи оплавления не превышает этот предел. Во время обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ЭСР). Для хранения следует поддерживать указанный диапазон от -35°C до +85°C в сухой среде.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот индикатор подходит для множества применений, включая, но не ограничиваясь: испытательное и измерительное оборудование (мультиметры, осциллографы), промышленные панели управления, медицинские устройства, потребительская электроника (аудиоусилители, радиобудильники), автомобильные дисплеи для вторичного рынка и приборные панели. Его низкое энергопотребление делает его идеальным для портативных устройств с батарейным питанием.

7.2 Особенности проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор для каждого подключения общего анода, чтобы ограничить ток через сегменты. Значение резистора рассчитывается по формуле: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для питания 5В, V_F2.2В и желаемого I_F5 мА, резистор будет (5 - 2.2) / 0.005 = 560 Ом.
• Мультиплексирование:Для управления несколькими разрядами обычно используется техника мультиплексирования. Это включает быстрое циклическое включение питания на общий анод каждого разряда при одновременной подаче соответствующих данных сегментов для этого разряда. Это значительно сокращает количество требуемых выводов ввода/вывода микроконтроллера.
• Угол обзора:Особенность "широкого угла обзора" означает, что индикатор остается читаемым при просмотре под острыми углами, что важно для устройств, устанавливаемых на панели.
• Управление теплом:Хотя устройство имеет низкую мощность, соблюдение спецификации снижения тока выше 25°C имеет решающее значение для долгосрочной надежности, особенно в закрытых или высокотемпературных средах.

8. Техническое сравнение и отличия

Основными отличительными особенностями LTS-5001AJR являются использование технологии AlInGaP и оптимизированные характеристики при низком токе. По сравнению со старыми светодиодными индикаторами на основе GaAsP или GaP, AlInGaP предлагает значительно более высокую световую эффективность, что приводит к более яркому выходу при том же токе или эквивалентной яркости при гораздо более низком токе. Конкретная конструкция для отличных характеристик при низком токе (вплоть до 1 мА на сегмент) отличает его от индикаторов, требующих более высоких токов управления для достижения полезной яркости, что делает его превосходным выбором для проектов, чувствительных к мощности. Непрерывные однородные сегменты и высокий коэффициент контрастности способствуют более профессиональному и разборчивому внешнему виду по сравнению с индикаторами с видимыми стыками сегментов или плохой контрастностью.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера?

О: Нет. Вывод микроконтроллера обычно не может безопасно выдавать или принимать достаточный ток (макс. 25 мА непрерывно) для всех одновременно горящих сегментов и не обеспечивает регулировку напряжения. Вы должны использовать микроконтроллер для управления транзисторами (для общих анодов) и/или микросхемами драйверов (такими как сдвиговый регистр 74HC595 или специализированный драйвер светодиодов), которые обрабатывают более высокий ток.

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

О: Пиковая длина волны — это единственная длина волны, на которой светодиод излучает наибольшую оптическую мощность. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны монохроматического света, который казался бы человеческому глазу имеющим тот же цвет, что и выход светодиода. Для светодиодов они часто близки, но не идентичны.

В: Прямое напряжение имеет диапазон (2.0В-2.6В). Как это влияет на мой проект?

О: Вы должны проектировать свою схему ограничения тока для максимального V_F(2.6В), чтобы гарантировать наличие достаточного напряжения для протекания тока даже для устройства с высоким V_F. Если вы проектируете для типичных 2.2В, устройство с V_F2.6В будет тусклее, потому что падение напряжения на фиксированном резисторе будет меньше, что приведет к меньшему току.

10. Пример проекта и использования

Сценарий: Проектирование низкопотребляющего цифрового термометра.LTS-5001AJR — отличный выбор. Система питается от микроконтроллера на 3.3В и батарейки типа "таблетка" на 3В. Датчик температуры предоставляет данные. Микроконтроллер использует 4 вывода ввода/вывода в мультиплексированной конфигурации для управления двумя семисегментными разрядами (для десятков и единиц градусов). Токоограничивающие резисторы рассчитаны на I_F2 мА на сегмент для максимизации срока службы батареи при сохранении хорошей видимости (V_{питания}=3.3В, V_F=2.2В, R = (3.3-2.2)/0.002 = 550 Ом). Низкое потребление тока индикатором позволяет термометру работать несколько месяцев от одной батареи. Высокая контрастность и широкий угол обзора обеспечивают легкую читаемость температуры в различных условиях освещения.

11. Введение в технические принципы

Семисегментный светодиодный индикатор представляет собой сборку светоизлучающих диодов, расположенных в виде восьмерки. Каждый из семи сегментов (обозначенных от A до G) является отдельным светодиодом. Избирательно зажигая определенные комбинации этих сегментов, можно формировать все десятичные цифры (0-9) и некоторые буквы. Лежащая в основе технология, AlInGaP, представляет собой соединение полупроводников III-V группы. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу светодиода, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная ширина запрещенной зоны материала AlInGaP определяет длину волны (цвет) излучаемого света, в данном случае красный. Обозначение "супер красный" указывает на конкретный, более глубокий оттенок красного с высокой световой отдачей. Конфигурация с общим анодом упрощает схему управления при использовании драйверов с токовой нагрузкой (как многие микроконтроллеры и логические ИС).

12. Тенденции развития технологий

Эволюция семисегментных индикаторов продолжается вместе с общей технологией светодиодов. Хотя базовый форм-фактор остается, тенденции включают: 1)Повышенная эффективность:Постоянные улучшения в материаловедении (такие как более совершенные структуры InGaN и AlInGaP) дают более яркие индикаторы при более низких токах, что еще больше снижает энергопотребление. 2)Миниатюризация:Разрабатываются индикаторы с меньшей высотой цифр и более мелким шагом для компактных устройств. 3)Интеграция:Электроника драйверов все чаще интегрируется в сам модуль индикатора, упрощая интерфейс для основной системы до простой цифровой связи (I2C, SPI). 4)Варианты цвета:Хотя красный цвет остается популярным из-за своей видимости и эффективности, полноцветные RGB семисегментные индикаторы доступны для более динамичных применений. 5)Альтернативные технологии:В некоторых применениях, особенно там, где критически важны сверхнизкое энергопотребление или читаемость при солнечном свете, могут рассматриваться сегментные ЖК-дисплеи или OLED, хотя им часто не хватает присущей светодиодам яркости и надежности.