LTS-3861JD 0.3-дюймовый светодиодный дисплей Hyper Red - Технический паспорт - Высота цифры 7.62 мм - Прямое напряжение 2.6 В - Мощность 70 мВт

1. Обзор продукта

LTS-3861JD представляет собой компактный одноразрядный семисегментный индикатор, предназначенный для применений, требующих четкого цифрового отображения при низком энергопотреблении. Его основная функция — обеспечение высокочитаемого цифрового показания. Устройство использует передовую технологию полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия), в частности, чипы Hyper Red, выращенные на подложке GaAs. Этот технологический выбор является фундаментальным для достижения ключевых эксплуатационных характеристик: высокой яркости и эффективности в красном спектре. Визуальный дизайн отличается светло-серым фоном и белыми сегментами, что является осознанным выбором для повышения контрастности и улучшения читаемости при различном освещении. Продукт классифицируется как дисплей с низким потреблением тока, что делает его подходящим для электронных систем с питанием от батарей или с повышенными требованиями к энергоэффективности.

1.1 Особенности и ключевые преимущества

Конструкция дисплея включает несколько особенностей, способствующих его производительности и надежности:

• Высота цифры 0.30 дюйма (7.62 мм):Обеспечивает стандартный, легко читаемый размер символа для панельных приборов, измерительного оборудования и потребительской электроники.
• Непрерывные однородные сегменты:Гарантирует равномерное свечение каждого сегмента, что обеспечивает профессиональный и чистый внешний вид символов без темных пятен или неровностей.
• Низкое энергопотребление:Спроектирован для высокой эффективности, что позволяет использовать его в схемах, где ограничение по мощности является критическим фактором.
• Отличный внешний вид символов и высокая контрастность:Комбинация свечения Hyper Red, светло-серого фона и белых сегментов дает четкие, хорошо очерченные цифры.
• Высокая яркость:Материальная система AlInGaP известна своей высокой световой отдачей, что обеспечивает яркое свечение даже при более низких токах управления.
• Широкий угол обзора:Конструкция корпуса и чипа обеспечивает видимость с широкого диапазона углов, что важно для дисплеев, которые могут просматриваться не по оси.
• Надежность твердотельного устройства:Как светодиодное устройство, оно предлагает длительный срок службы, устойчивость к ударам и отсутствие движущихся частей, в отличие от механических индикаторов.
• Сортировка по световой силе:Устройства проходят сортировку (биннинг) или тестирование на однородность светового потока, что помогает в проектировании, где требуется равномерная яркость нескольких разрядов.
• Бесcвинцовый корпус (соответствует RoHS):Изготовлен в соответствии с экологическими нормами, ограничивающими использование опасных веществ.

1.2 Идентификация устройства

Партийный номер LTS-3861JD конкретно обозначает устройство с чипами AlInGaP Hyper Red в конфигурации с общим анодом, оснащенное десятичной точкой справа. Такая система наименования позволяет разработчикам точно выбирать желаемый цвет, полярность и дополнительные функции.

2. Технические параметры: углубленная объективная интерпретация

В этом разделе представлен детальный объективный анализ электрических и оптических параметров, указанных в техническом паспорте. Понимание этих значений критически важно для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Абсолютные максимальные режимы

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

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимально допустимая мощность, которая может рассеиваться в виде тепла одним светодиодным сегментом при непрерывной работе на постоянном токе. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации полупроводникового материала.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Данный режим предназначен только для импульсной работы. Короткая длительность импульса и низкая скважность предотвращают значительное накопление тепла, позволяя использовать более высокий мгновенный ток по сравнению с режимом постоянного тока.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА (при 25°C), с линейным снижением на 0.28 мА/°C. Это ключевой параметр для работы на постоянном токе или с высокой скважностью. Коэффициент снижения критически важен: по мере роста температуры окружающей среды (Ta) максимально безопасный непрерывный ток уменьшается. Например, при 85°C максимальный ток составит приблизительно: 25 мА - [0.28 мА/°C * (85°C - 25°C)] = 25 мА - 16.8 мА = 8.2 мА.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +105°C. Устройство может функционировать и храниться в этом полном диапазоне, хотя электрические характеристики будут меняться в зависимости от температуры.
• Условия пайки:Пайка оплавлением должна выполняться при условии, что точка пайки находится на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки, не более 3 секунд при 260°C. Это предотвращает чрезмерное термическое напряжение на пластиковом корпусе и внутренних проводных соединениях.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при стандартных условиях испытаний Ta=25°C. Они определяют поведение устройства в схеме.

• Средняя сила света (I_V):200-600 мккд (микрокандел) при I_F=1 мА. Это световой поток. Широкий диапазон (200-600) указывает на процесс сортировки; конкретные экземпляры будут находиться в этом диапазоне. Разработчики должны учитывать это разброс, если критически важна равномерная яркость.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):650 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой оптическая выходная мощность наибольшая. Она находится в области темно-красного спектра.
• Доминирующая длина волны (λ_d):639 нм (типичное значение). Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, соответствующая цвету света. Часто она ближе к визуальному восприятию, чем пиковая длина волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение). Это мера разброса излучаемых длин волн. Значение 20 нм указывает на относительно чистый, монохроматический красный цвет.
• Прямое напряжение на чип (V_F):2.10 (мин.), 2.60 (тип.) Вольт при I_F=20 мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока. Это критически важно для проектирования схемы ограничения тока. Драйвер должен подавать не менее 2.6 В, чтобы преодолеть это падение, прежде чем ток начнет значительно течь.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5 В. Это небольшой ток утечки, который протекает при обратном смещении светодиода. В техническом паспорте явно указано, что это условие предназначено только для испытаний, и устройство не должно непрерывно работать при обратном смещении.
• Коэффициент соответствия силы света:2:1 (макс.). Для сегментов в пределах одного разряда (схожая площадь свечения) яркость самого тусклого сегмента будет не менее половины яркости самого яркого сегмента. Это обеспечивает визуальную однородность.
• Перекрестные помехи:< 2.5%. Определяет величину нежелательного свечения от сегмента, который должен быть выключен, когда смежный сегмент активен. Низкое значение важно для четкого определения символов.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом паспорте указано, что устройство \"сортируется по силе света\". Это подразумевает процесс биннинга, хотя конкретные коды сортировки в этом документе не приведены. В целом, производители светодиодов тестируют и сортируют (биннируют) продукцию по ключевым параметрам для обеспечения однородности. Для дисплея, такого как LTS-3861JD, основными критериями сортировки, вероятно, являются:

• Сортировка по силе света:Поскольку диапазон I_Vсоставляет 200-600 мккд, устройства, вероятно, группируются в более узкие бины по интенсивности (например, 200-300, 300-400 мккд и т.д.). Покупка из одного бина обеспечивает равномерную яркость многоразрядного дисплея.
• Сортировка по прямому напряжению (V_F):Хотя явно не упоминается, V_Fтакже может подвергаться сортировке. Совпадение V_Fпомогает в проектировании более простых и однородных схем управления током, особенно когда несколько сегментов/разрядов управляются параллельно.
• Сортировка по длине волны/цвету:Доминирующая (639 нм) и пиковая (650 нм) длины волн указаны как типичные. Могут быть доступны более узкие цветовые бины для обеспечения одинакового красного оттенка всех устройств в приложении.

Разработчикам следует обратиться к производителю за подробной информацией о сортировке, если требования приложения диктуют высокую однородность.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом паспорте упоминаются \"Типичные кривые электрических/оптических характеристик\", которые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях. Хотя конкретные кривые не включены в предоставленный текст, их типичное содержание и важность анализируются ниже:

• Кривая зависимости прямого тока от прямого напряжения (I_F-V_F):Эта нелинейная кривая показывает взаимосвязь между приложенным напряжением и результирующим током. Она демонстрирует экспоненциальную характеристику включения светодиода. \"Колено\" этой кривой находится около типичного V_F(2.6 В). Эта кривая жизненно важна для проектирования драйверов постоянного тока, поскольку небольшое изменение напряжения может вызвать большое изменение тока и, как следствие, яркости и рассеиваемой мощности.
• Кривая зависимости силы света от прямого тока (I_V-I_F):Показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока управления. Обычно она линейна в широком диапазоне, но насыщается при очень высоких токах из-за тепловых эффектов и снижения эффективности. Эта кривая помогает разработчикам выбрать рабочий ток для достижения желаемой яркости, оставаясь в пределах ограничений по мощности.
• Кривая зависимости силы света от температуры окружающей среды (I_V-T_a):Световой поток светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Эта кривая количественно определяет это снижение. Это критически важно для приложений, работающих в условиях высоких температур, так как дисплей может казаться более тусклым.
• Кривая спектрального распределения:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий колоколообразную кривую с центром около 650 нм и полушириной 20 нм. Это определяет точные цветовые характеристики излучения \"Hyper Red\".

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры и допуски

Механический чертеж определяет физические размеры и расположение выводов. Ключевые примечания из технического паспорта включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах, с общими допусками ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.40 мм, что важно для размещения отверстий на печатной плате.
• Рекомендуемый диаметр отверстия в печатной плате — 1.10 мм для размещения выводов с достаточным зазором для пайки.
• Указаны критерии контроля качества для визуальных дефектов: посторонние частицы на сегменте (≤10 мил), пузыри в сегменте (≤10 мил), изгиб отражателя (≤1% длины) и загрязнение поверхности чернилами (≤20 мил).

5.2 Подключение выводов и идентификация полярности

Устройство имеет 10-выводную однострочную конфигурацию. Внутренняя принципиальная схема и таблица распиновки подтверждают, что это устройствос общим анодом. Это означает, что аноды (положительные стороны) всех светодиодных сегментов соединены внутри и выведены на выводы 1 и 6 (которые также соединены между собой). Каждый катод сегмента (отрицательная сторона) имеет свой собственный выделенный вывод (A, B, C, D, E, F, G, DP). Чтобы зажечь сегмент, общий анодный вывод(ы) должен быть подключен к положительному источнику питания (через токоограничивающий резистор или драйвер), а соответствующий катодный вывод должен быть подключен к более низкому напряжению (обычно к земле). Десятичная точка справа (DP) находится на выводе 7.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение необходимо для надежности. Основываясь на абсолютных максимальных режимах:

• Пайка оплавлением:Следуйте указанному профилю: максимальная температура корпуса компонента не должна превышать рейтинг, время пайки при пиковой температуре (260°C) ограничено 3 секундами. Правило плоскости установки в 1/16 дюйма помогает предотвратить прямое тепловое воздействие на пластиковый корпус.
• Ручная пайка:При необходимости используйте паяльник с регулируемой температурой и тонким жалом. Ограничьте время контакта до 3 секунд на вывод. Избегайте приложения механического напряжения к выводам или корпусу во время пайки.
• Очистка:Используйте чистящие средства, совместимые с пластиковым материалом дисплея. Избегайте ультразвуковой очистки, если она явно не одобрена, так как она может повредить внутреннюю структуру.
• Условия хранения:Храните в указанном диапазоне температур (от -35°C до +105°C) в условиях низкой влажности и антистатической среды, чтобы предотвратить поглощение влаги и повреждение от электростатического разряда.

7. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

7.1 Типичные сценарии применения

LTS-3861JD хорошо подходит для применений, требующих одного четкого цифрового показания с низким энергопотреблением:

• Панельные приборы и измерительное оборудование:Индикаторы напряжения, тока, температуры или частоты на испытательном оборудовании, источниках питания или промышленных контроллерах.
• Потребительская электроника:Дисплеи для часов, таймеров, кухонной техники или аудиооборудования.
• Медицинские приборы:Простые индикаторы на портативных или прикроватных мониторах, где ключевыми являются низкое энергопотребление и надежность.
• Автомобильная вторичная продукция:Дисплеи для дополнительных приборов (вольтметр, температура масла).

7.2 Критические соображения при проектировании

• Ограничение тока обязательно:Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Для каждого катодного вывода должен использоваться последовательный токоограничивающий резистор (или специализированная микросхема драйвера светодиодов) для установки прямого тока (I_F). Значение резистора рассчитывается как R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Всегда используйте максимальное V_F(2.6 В) из технического паспорта для консервативного проектирования, чтобы гарантировать, что ток не превысит предел.
• Тепловой менеджмент:Соблюдайте кривую снижения тока с температурой. В условиях высокой температуры окружающей среды соответственно уменьшайте ток управления. Обеспечьте достаточную вентиляцию вокруг дисплея на печатной плате.
• Мультиплексирование для нескольких разрядов:Хотя это одноразрядное устройство, конструкция с общим анодом по своей природе подходит для мультиплексирования. В многоразрядной системе общий анод каждого разряда управляется последовательно с высокой частотой, в то время как катоды сегментов являются общими. Это значительно сокращает количество необходимых линий ввода/вывода на микроконтроллере.
• Угол обзора:Располагайте дисплей с учетом его широкого угла обзора, чтобы обеспечить читаемость для конечного пользователя.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с другими технологиями семисегментных индикаторов, использование чипов AlInGaP Hyper Red в LTS-3861JD предлагает явные преимущества:

• По сравнению с традиционными красными светодиодами GaAsP или GaP:Технология AlInGaP обычно обеспечивает более высокую световую отдачу и яркость при том же токе управления, а также лучшую температурную стабильность и более длительный срок службы.
• По сравнению с высокоэффективными красными (HER) светодиодами:Термин \"Hyper Red\" часто обозначает конкретную, более глубокую красную точку цвета (доминирующая длина волны около 639-650 нм), которая может казаться более яркой и насыщенной по сравнению с некоторыми стандартными красными светодиодами.
• По сравнению с ЖК-дисплеями:В отличие от ЖК-дисплеев, этот светодиодный дисплей является излучающим — он сам производит свет. Это делает его четко видимым в условиях слабого освещения или в темноте без подсветки, а также обеспечивает гораздо более широкий угол обзора и более быстрое время отклика.
• По сравнению с дисплеями с большими цифрами:Размер 0.3 дюйма обеспечивает хороший баланс между читаемостью и компактностью, подходя для мест, где более крупные цифры 0.5 или 0.8 дюйма были бы слишком большими.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я управлять этим дисплеем напрямую с вывода микроконтроллера на 5 В?

О: Нет. Не рекомендуется подключать светодиод напрямую к логическому выводу. Вывод микроконтроллера не может обеспечить точное ограничение тока и может быть поврежден из-за требований к стоку/источнику тока. Всегда используйте токоограничивающий резистор или специальную драйверную схему. Для источника питания 5 В и целевого I_Fв 10 мА резистор будет R = (5 В - 2.6 В) / 0.01 А = 240 Ом.

В2: Почему есть два общих анодных вывода (1 и 6)?

О: Они соединены внутри. Наличие двух выводов обеспечивает механическую стабильность, лучшее распределение тока, если несколько сегментов включены одновременно, и гибкость разводки на печатной плате. Вы можете подключить один или оба к вашему положительному источнику питания.

В3: Что означает \"Коэффициент соответствия силы света 2:1\" для моего проекта?

О: Это означает, что в пределах одного физического устройства самый тусклый сегмент может быть в два раза менее ярким, чем самый яркий сегмент. Если в вашем проекте используется несколько разрядов LTS-3861JD, вам следует запросить у поставщика детали из одного бина по силе света, чтобы обеспечить равномерность яркостимеждуразрядами, поскольку соотношение 2:1 применяется только внутри одного разряда.

В4: Обратный ток составляет 100 мкА при 5 В. Можно ли иногда подавать обратное смещение на дисплей?

О: В техническом паспорте указано, что условие обратного напряжения предназначено \"только для теста IR\" и что \"нельзя продолжать работу в этой ситуации\". Вы должны спроектировать свою схему так, чтобы предотвратить обратное смещение во время нормальной работы, так как постоянное обратное напряжение может ухудшить характеристики светодиода.

10. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование одноразрядного показания вольтметра постоянного тока (0-9 В)

Разработчик создает простой вольтметр для отображения 0-9 В с шагом 1 В с использованием микроконтроллера (МК). У МК есть АЦП для считывания напряжения и выводы GPIO для управления дисплеем.

1. Проектирование схемы:Общие анодные выводы (1 и 6) подключены к положительной шине питания МК (например, 3.3 В или 5 В) через один токоограничивающий резистор?No.Более правильной практикой является использование транзистора (например, PNP или N-канального МОП-транзистора логического уровня), управляемого выводом МК, для управления общим анодом, что позволяет программно включать/выключать весь разряд. Каждый катод сегмента (выводы 2,3,4,5,7,8,9,10) подключен к выводу GPIO МК, каждый через свойсобственныйтокоограничивающий резистор. Это позволяет управлять яркостью каждого сегмента и безопаснее, чем один резистор на общем аноде.
2. Расчет резистора:Для источника питания 5 В, целевого I_F=10 мА и использования макс. V_F=2.6 В: R = (5 В - 2.6 В) / 0.01 А = 240 Ом (используйте стандартное значение 220 или 270 Ом). Установите по одному резистору на каждой из 8 катодных линий.
3. Программное обеспечение:Код МК преобразует показание АЦП в цифру (0-9). Он использует таблицу поиска для сопоставления цифры с шаблоном катодов сегментов (A-G), которые необходимо активировать (установить в низкий уровень). Он включает транзистор общего анода, затем соответствующим образом устанавливает катодные выводы. Для мультиплексирования нескольких таких разрядов код будет быстро переключаться между каждым разрядом.
4. Проверка теплового режима:При 10 мА на сегмент и Ta=25°C, мощность на сегмент = 10 мА * 2.6 В = 26 мВт, что значительно ниже максимума в 70 мВт. Если все 7 сегментов цифры '8' включены, общее рассеивание устройства составляет ~182 мВт, что допустимо, но требует проверки локального повышения температуры на печатной плате.

11. Введение в принцип работы

LTS-3861JD работает на основе фундаментального принципаэлектролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активная область использует гетероструктуру AlInGaP. Когда приложено прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (приблизительно 2.6 В), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Там они рекомбинируют с излучением — это означает, что энергия, высвобождаемая при падении электрона в дырку, преобразуется непосредственно в фотон (частицу света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны (цвет) излучаемых фотонов, в данном случае в диапазоне ~639-650 нм (красный). Каждый сегмент цифры представляет собой отдельный светодиодный чип или набор чипов, соединенных последовательно/параллельно, управляемых своим собственным катодным выводом.

12. Технологические тренды и разработки

Область светодиодных дисплеев продолжает развиваться. Хотя LTS-3861JD представляет собой зрелую и надежную технологию, более широкие тенденции, влияющие на эту категорию продуктов, включают:

• Повышение эффективности:Постоянные исследования в области материаловедения направлены на улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) и эффективности извлечения света для AlInGaP и других сложных полупроводников, что приводит к созданию дисплеев, которые ярче при более низких токах или имеют более длительное время работы от батареи.
• Миниатюризация:Существует постоянное стремление к уменьшению шага пикселей и повышению плотности, хотя для стандартных семисегментных индикаторов размер 0.3 дюйма остается популярным рабочим решением.
• Интеграция:Тенденции включают интеграцию схемы драйвера светодиодов (стоки постоянного тока, логика мультиплексирования) непосредственно в модуль дисплея или корпус, упрощая внешнее проектирование для конечного инженера.
• Расширение цветового охвата:Хотя это монохромный красный дисплей, фундаментальные исследования материалов для красных светодиодов напрямую поддерживают разработку полноцветных светодиодных дисплеев и микро-светодиодных матриц, где комбинируются красные, зеленые и синие микро-светодиоды.
• Гибкие и новые форм-факторы:Исследования гибких подложек могут в конечном итоге привести к созданию гибких или изогнутых семисегментных индикаторов, хотя это более актуально для новых технологий OLED или микро-светодиодов, чем для традиционных корпусных светодиодов.

LTS-3861JD с его проверенной технологией AlInGaP и четкими спецификациями остается надежным и эффективным решением для применений, где требуется простой, надежный, низкопотребляющий цифровой дисплей.