Техническая документация LTS-546AJG: Семисегментный светодиодный индикатор 0.52 дюйма (13.2 мм) - Зеленый (AlInGaP) - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTS-546AJG — это однозначный семисегментный алфавитно-цифровой индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечение четкого, легко читаемого числового или ограниченного алфавитно-цифрового отображения в электронном оборудовании. Основная технология основана на полупроводниковом материале Aluminium Indium Gallium Phosphide (AlInGaP), выращенном на подложке из арсенида галлия (GaAs), который спроектирован для излучения зеленого света. Этот выбор материала важен, поскольку светодиоды AlInGaP известны своей высокой эффективностью и яркостью в красно-желто-зеленой части спектра. Устройство имеет серую лицевую панель с белыми разделителями сегментов, что повышает контрастность и улучшает внешний вид символов при различных условиях освещения. Оно категоризировано по световому потоку, что означает, что устройства сортируются и группируются в соответствии с измеренной светоотдачей для обеспечения единообразия в приложениях, где несколько индикаторов используются рядом.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Размер цифры:Высота цифры 0.52 дюйма (13.2 мм) обеспечивает баланс между читаемостью и компактностью, подходит для панельных приборов, измерительного оборудования и бытовой техники.
• Оптическое качество:Индикатор обеспечивает непрерывные, однородные сегменты с высокой яркостью и контрастностью, что дает отличный внешний вид символов.
• Угол обзора:Обладает широким углом обзора, обеспечивая читаемость дисплея даже при взгляде под углом.
• Энергоэффективность:Имеет низкое энергопотребление, что делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или энергосберегающих устройств.
• Надежность:Как твердотельное устройство, оно обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы по сравнению с механическими или вакуумными дисплеями.
• Соответствие экологическим нормам:Корпус не содержит свинца, изготовлен в соответствии с директивой RoHS (Ограничение использования опасных веществ).

1.2 Идентификация устройства и конфигурация

Партийный номер LTS-546AJG указывает на устройство со светодиодными кристаллами AlInGaP зеленого цвета в конфигурации с общим анодом. Обозначение "Rt. Hand Decimal" указывает на наличие правой десятичной точки. В индикаторе с общим анодом все аноды (положительные выводы) светодиодных сегментов соединены вместе внутри. Для зажигания конкретного сегмента его соответствующий вывод катода (отрицательный вывод) должен быть переведен в низкий уровень (подключен к земле или низкому напряжению), в то время как общий анод удерживается на положительном напряжении. Эта конфигурация распространена и часто упрощает проектирование схемы при использовании микроконтроллеров или транзисторных драйверов-стоков.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за ними не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимум 70 мВт. Превышение может вызвать перегрев и катастрофический отказ.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот параметр предназначен для кратковременных импульсов высокого тока, используемых при мультиплексировании.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток должен быть линейно снижен на 0.33 мА/°C при повышении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 50°C максимальный непрерывный ток составит приблизительно 25 мА - (0.33 мА/°C * 25°C) = 16.75 мА.
• Диапазоны температур:Диапазон рабочих и температур хранения составляет от -35°C до +85°C.
• Условия пайки:Волновая пайка или пайка оплавлением должна выполняться при температуре пайки 1/16 дюйма (≈1.6 мм) ниже плоскости установки в течение 3 секунд при максимальной температуре 260°C.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при указанных условиях испытаний (Ta=25°C).

• Средняя сила света (I_V):Диапазон от 200 мккд (минимум) до 577 мккд (типично) при прямом токе (I_F) 1 мА. Сила света измеряется с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности глаза CIE, с допуском ±15%.
• Параметры длины волны:
  • Пиковая длина волны излучения (λ_p): 571 нм (при I_F=20мА).
  • Доминирующая длина волны (λ_d): 572 нм (при I_F=20мА), с допуском ±1 нм. Это та длина волны монохроматического света, которую воспринимает человеческий глаз как соответствующий цвету светодиода.
  • Полуширина спектральной линии (Δλ): 15 нм (при I_F=20мА). Это указывает на спектральную чистоту; меньшее значение означает более монохроматический свет.
• Прямое напряжение на кристалл (V_F):От 2.1В до 2.6В при I_F=20мА, с допуском ±0.1В. Это критический параметр для проектирования схемы драйвера.
• Обратный ток (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Этот тест предназначен только для характеристики; непрерывная работа в обратном смещении запрещена.
• Коэффициент соответствия силы света:Максимум 2:1 для сегментов в пределах одного индикатора. Это означает, что самый яркий сегмент должен быть не более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента при одинаковых условиях накачки, обеспечивая однородность.
• Перекрестные помехи:Указано как ≤ 2.5%. Это относится к нежелательному свечению сегмента при накачке соседнего сегмента, вызванному внутренней оптической или электрической утечкой.

3. Объяснение системы сортировки (биннинга)

В даташите явно указано, что устройство "категоризировано по световому потоку". Это подразумевает процесс биннинга, при котором произведенные светодиоды тестируются и сортируются на группы (бины) на основе измеренной светоотдачи при стандартном тестовом токе. Это критически важно для приложений, использующих несколько индикаторов, так как предотвращает заметные различия в яркости между устройствами. Конструкторам следует указывать или обеспечивать получение индикаторов из одного или соседних бинов для поддержания визуальной однородности в продукте. Хотя в данном отрывке не подробно описано, биннинг также может применяться к прямому напряжению (V_F) и доминирующей длине волны (λ_d), последняя имеет заявленный допуск ±1 нм.

4. Анализ кривых производительности

Даташит ссылается на "Типичные электрические / оптические характеристики кривые", которые необходимы для понимания поведения устройства за пределами точечных спецификаций. Обычно они включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V кривая):Показывает зависимость прямого напряжения от прямого тока. Она нелинейна, с пороговым напряжением (около 1.8-2.0В для AlInGaP), ниже которого протекает очень малый ток. Кривая помогает в проектировании соответствующей схемы ограничения тока.
• Зависимость светового потока от прямого тока (I_Vот I_F):Показывает, как светоотдача увеличивается с ростом тока накачки. Обычно линейна при низких токах, но может насыщаться при высоких токах из-за тепловых эффектов и падения эффективности.
• Зависимость светового потока от температуры окружающей среды:Показывает, как светоотдача уменьшается с ростом температуры перехода. Это критически важно для проектирования систем, работающих в широком диапазоне температур.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 571нм и полуширину 15нм.

Эти кривые позволяют инженерам оптимизировать условия накачки для достижения конкретных целей по яркости, эффективности и сроку службы.

5. Механическая информация и информация об упаковке

5.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор соответствует стандартному сквозному DIP (Dual In-line Package) стилю. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах, с общими допусками ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм.
• Установлены контрольные пределы качества для посторонних материалов (≤10 мил), загрязнения чернилами (≤20 мил) и пузырьков внутри сегмента (≤10 мил).
• Изгиб отражателя ограничен ≤1% от его длины.

Точный размерный чертеж (не полностью детализированный в тексте) определил бы общую высоту, ширину, глубину, размер цифры, размеры сегментов, а также точное расстояние и диаметр 10 выводов.

5.2 Распиновка и идентификация полярности

Устройство имеет 10-выводную конфигурацию (вывод 1 помечен как "No Connection"). Внутренняя схема и таблица распиновки показывают конструкцию с общим анодом с двумя общими анодными выводами (3 и 8). Катоды сегментов назначены на конкретные выводы: E(1), D(2), C(4), DP(5), B(6), A(7), F(9), G(10). Правильная идентификация вывода 1 (часто обозначается выемкой, скосом или точкой на корпусе) необходима для правильной ориентации во время сборки печатной платы.

6. Рекомендации по пайке, сборке и хранению

6.1 Пайка и сборка

Указаны максимальные условия пайки. Для ручной пайки следует использовать паяльник с регулируемой температурой, чтобы избежать превышения предела 260°C на выводе. В примечании предостерегают от использования неподходящих инструментов или методов, создающих аномальное усилие на корпус индикатора. Кроме того, если на поверхность индикатора нанесена декоративная пленка, ее не следует плотно прижимать к передней панели, так как внешнее усилие может вызвать ее смещение.

6.2 Условия хранения

Правильное хранение жизненно важно для предотвращения окисления выводов и поглощения влаги.

• Для светодиодных индикаторов (сквозной монтаж):Хранить в оригинальной упаковке при температуре от 5°C до 30°C и влажности ниже 60%. Если хранение осуществлялось вне влагозащитного пакета или пакет был открыт >6 месяцев, рекомендуется прогрев при 60°C в течение 48 часов перед использованием, при этом сборка должна быть завершена в течение одной недели.
• Общий принцип:Избегайте долгосрочного хранения на складе. Используйте запасы оперативно. Несоответствующее хранение может потребовать повторного покрытия окисленных выводов перед использованием.

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Целевые области применения и предостережения

Этот индикатор предназначен для обычного электронного оборудования: офисной техники, устройств связи и бытовых приборов. Явно указано, что требуется консультация для приложений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы). Конструкторы должны строго соблюдать абсолютные максимальные параметры.

7.2 Критические конструктивные соображения

• Метод накачки:Настоятельно рекомендуется стабилизация тока, а не напряжения, для обеспечения стабильной силы света и долговечности, поскольку яркость светодиода является функцией тока, а не напряжения.
• Ограничение тока:Схема драйвера должна быть спроектирована с учетом всего диапазона прямого напряжения (от 2.1В до 2.6В), чтобы обеспечить заданный ток для всех устройств.
• Тепловой менеджмент:Безопасный рабочий ток должен быть снижен в зависимости от максимальной температуры окружающей среды. Избыточный ток или высокая температура приводят к сильной деградации света или преждевременному отказу.
• Защита от обратного смещения:Схема должна защищать от обратных напряжений и скачков напряжения во время циклов включения питания, чтобы предотвратить миграцию металла и увеличение тока утечки.
• Защита от окружающей среды:Избегайте быстрых перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию на индикаторе.
• Единообразие в многодисплейных установках:Всегда используйте индикаторы из одного бина по силе света, чтобы избежать неравномерной яркости (оттенка) в многозначном отображении.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми технологиями, такими как лампы накаливания или вакуумно-люминесцентные дисплеи (VFD), LTS-546AJG предлагает превосходную надежность твердотельных устройств, более низкое энергопотребление и более высокую устойчивость к ударам/вибрации. На рынке светодиодных сегментных индикаторов использование технологии AlInGaP для зеленого света обеспечивает более высокую эффективность и потенциально более яркий выход по сравнению со старыми зелеными светодиодами на основе GaP (фосфида галлия). Конфигурация с общим анодом является одним из двух стандартных типов (другой — общий катод), и выбор между ними зависит в первую очередь от конфигурации выходов драйверной ИС или микроконтроллера (источник тока vs. сток тока).

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

1. В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?О: Пиковая длина волны — это длина волны в наивысшей точке спектра излучения. Доминирующая длина волны — это длина волны монохроматического света, которая соответствует воспринимаемому цвету светодиода. Они часто близки, но не идентичны, особенно для более широких спектров.
2. В: Почему рекомендуется стабилизация тока?О: Светоотдача светодиода прямо пропорциональна прямому току. Источник стабильного тока компенсирует вариации прямого напряжения (V_F) между устройствами и в зависимости от температуры, обеспечивая стабильную и равномерную яркость.
3. В: Могу ли я управлять этим индикатором напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?О: Нет. Вы должны использовать токоограничивающий резистор или специальную схему драйвера. Прямое подключение, скорее всего, превысит максимальный непрерывный ток и разрушит светодиод. Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
4. В: Что означает "категоризировано по световому потоку" для моего проекта?О: Это означает, что вы должны указать своему поставщику, что вам нужны устройства с одинаковым кодом бина, особенно если вы используете несколько индикаторов в одном продукте, чтобы обеспечить одинаковую яркость всех цифр.

10. Практический пример применения

Сценарий: Проектирование простого цифрового вольтметра.Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера считывает напряжение. Прошивка преобразует это значение в десятичное число. Для отображения на LTS-546AJG микроконтроллер будет использовать драйверную ИС (например, сдвиговый регистр 74HC595 с токоограничивающими резисторами или специализированный драйвер светодиодов, такой как MAX7219). Общие анодные выводы будут подключены к положительному источнику питания (например, 5В через транзистор при мультиплексировании). Микроконтроллер будет последовательно устанавливать соответствующие выводы катодов сегментов на землю (низкий уровень) для формирования нужной цифры. Схема драйвера будет спроектирована для обеспечения постоянного тока 15-20 мА на сегмент, что хорошо в пределах номинального непрерывного тока 25 мА, с резисторами, рассчитанными на основе наихудшего случая V_F2.6В. Для многозначного измерителя будут использоваться индикаторы из одного бина по силе света.

11. Принцип работы

LTS-546AJG работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее порог диода (анод положителен относительно катода), электроны из n-типа материала AlInGaP/GaAs рекомбинируют с дырками из p-типа материала. Это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае зеленый около 572 нм. Каждый из семи сегментов (плюс десятичная точка) содержит один или несколько этих микроскопических светодиодных кристаллов. Конфигурация с общим анодом внутренне соединяет все аноды, требуя внешнего управления отдельными катодами.

12. Технологические тренды

Хотя семисегментные индикаторы остаются основой для числовых отображений, более широкая область светодиодных дисплейных технологий развивается. Тренды включают:Миниатюризация и интеграция:Разработка дисплеев с меньшим шагом и технологией Chip-on-Board (COB).Передовые материалы:Продолжающиеся исследования более эффективных материалов, таких как нитрид галлия (GaN), для более широкого цветового охвата и более высокой эффективности, хотя AlInGaP остается доминирующим для высокоэффективных красных, янтарных, желтых и зеленых светодиодов.Умные дисплеи:Интеграция драйверных ИС, памяти и интерфейсов связи (I2C, SPI) непосредственно в модуль дисплея, упрощая системное проектирование.Гибкие и нестандартные форм-факторы:Разработка гибких или изогнутых сегментных дисплеев для новых дизайнов продуктов. LTS-546AJG представляет собой зрелое, надежное и оптимизированное решение для своей конкретной ниши применения, балансируя производительность, стоимость и доступность.