Техническая спецификация LSHD-7801: 0.3-дюймовый одноразрядный светодиодный индикатор - Высота цифры 7.62 мм - Зеленый цвет

1. Обзор продукта

LSHD-7801 представляет собой одноразрядный 7-сегментный алфавитно-цифровой светодиодный индикаторный модуль. Его основная функция — обеспечение четкого, видимого вывода цифр и ограниченного набора буквенно-цифровых символов в электронных устройствах. Основное применение — в оборудовании, требующем компактного, надежного и энергоэффективного числового отображения, таком как панели приборов, бытовая электроника, промышленные контроллеры и измерительное оборудование.

Ключевые преимущества устройства обусловлены его твердотельной конструкцией. Он обеспечивает превосходную однородность сегментов, гарантируя одинаковую яркость всех светящихся сегментов для чистого внешнего вида. Работает с низким энергопотреблением, способствуя энергоэффективности всей системы. Кроме того, он обеспечивает высокую яркость и высокую контрастность, что делает дисплей легко читаемым даже при различном окружающем освещении. Широкий угол обзора гарантирует видимость с разных точек, что критически важно для панельных устройств.

2. Технические характеристики и объективная интерпретация

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Индикатор использует ЗЕЛЕНЫЕ светодиодные чипы, в частности, GaP эпитаксиальный слой на подложке GaP и/или AlInGaP на непрозрачной подложке GaAs. Эта комбинация предназначена для зеленого свечения. Типичная средняя сила света (Iv) составляет 1600 мккд (микрокандел) при прямом токе (IF) 10 мА на сегмент, с минимальным указанным значением 500 мккд. Этот параметр определяет воспринимаемую яркость. Доминирующая длина волны (λd) обычно составляет 569 нм, а пиковая длина волны излучения (λp) — 565 нм, что помещает излучение строго в зеленую область видимого спектра. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 30 нм, что указывает на спектральную чистоту излучаемого зеленого света.

2.2 Электрические параметры и предельные значения

Абсолютные максимальные параметры определяют рабочие пределы. Средняя рассеиваемая мощность на точку (сегмент или десятичную точку) не должна превышать 75 мВт. Пиковый прямой ток на сегмент составляет 60 мА, но это допустимо только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Непрерывный средний прямой ток на точку снижается от 25 мА при 25°C на 0.28 мА/°C при повышении температуры окружающей среды. Типичное прямое напряжение (VF) на сегмент составляет 2.6 В при IF=20 мА, максимальное — 2.6 В. Обратный ток (IR) указан максимальным 100 мкА при обратном напряжении (VR) 5 В. Критически важно отметить, что это условие обратного напряжения предназначено только для тестирования, и устройство не должно постоянно работать в режиме обратного смещения.

2.3 Тепловые характеристики

Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур от -35°C до +105°C и диапазон температур хранения от -35°C до +105°C. Кривая снижения прямого тока (0.28 мА/°C от 25°C) является ключевым параметром теплового управления. По мере роста температуры окружающей среды максимально допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен для предотвращения перегрева и преждевременного выхода из строя. Это требует тщательной тепловой проработки в приложении, особенно в закрытых пространствах или условиях высоких температур.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

В спецификации явно указано, что продукт \"Сортируется по силе света\". Это означает, что изделия сортируются и группируются (распределяются по бинам) на основе измеренной световой отдачи при стандартном испытательном токе. Этот процесс обеспечивает однородность яркости при использовании нескольких индикаторов рядом в одном устройстве, предотвращая заметные различия в интенсивности между цифрами. Коэффициент соответствия силы света для аналогичных светящихся областей указан как максимум 2:1, что означает, что самый яркий сегмент не должен быть более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента в пределах приемлемого бина.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя в предоставленном отрывке упоминаются \"Типичные электрические/оптические характеристические кривые\", конкретные графики в тексте не детализированы. Как правило, такие кривые для светодиодного индикатора включают:

• Кривая зависимости прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF):Показывает нелинейную зависимость, что критически важно для проектирования драйверов постоянного тока.
• Кривая зависимости силы света (Iv) от прямого тока (IF):Демонстрирует, как световой поток увеличивается с ростом тока, вплоть до максимальных значений.
• Кривая зависимости силы света (Iv) от температуры окружающей среды (Ta):Иллюстрирует снижение светового потока при повышении температуры, что важно для теплового проектирования.
• Кривая спектрального распределения:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пиковую и доминирующую длины волн, а также спектральную ширину.

Конструкторы должны обращаться к этим кривым для оптимизации тока управления для достижения желаемой яркости, сохраняя при этом надежность во всем рабочем диапазоне температур.

5. Механическая информация и данные о корпусе

LSHD-7801 представляет собой выводной компонент с высотой цифры 0.3 дюйма (7.62 мм). Корпус имеет серую лицевую панель и зеленые сегменты. Чертеж габаритных размеров (не полностью детализированный в тексте) предоставит критические размеры для проектирования посадочного места на печатной плате, включая общие габариты, расстояние между выводами и высоту установочной плоскости. Допуски обычно составляют ±0.25 мм. Подключение выводов определено для 10-выводной конфигурации. Это индикатор с общим анодом. Распиновка: 1 и 6 (Общий анод), 2 (Катод F), 3 (Катод G), 4 (Катод E), 5 (Катод D), 7 (Катод DP — десятичная точка), 8 (Катод C), 9 (Катод B), 10 (Катод A). Внутренняя схема показывает общее анодное соединение для всех светодиодов сегментов.

6. Рекомендации по пайке и сборке

В спецификации указаны условия пайки: на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже установочной плоскости в течение 3 секунд при 260°C. Это критический параметр для процессов волновой пайки, предотвращающий тепловое повреждение светодиодных чипов или пластикового корпуса. Для хранения рекомендуются стандартные условия: температура от 5°C до 30°C с влажностью ниже 60% RH. Для SMD-вариантов (указано в предостережениях), если заводская герметичная упаковка вскрыта, устройство должно быть использовано в течение 168 часов (уровень влагочувствительности MSL 3) при тех же температурно-влажностных условиях для предотвращения окисления выводов. Если распаковано более 168 часов, рекомендуется прогрев при 60°C в течение 24 часов перед пайкой. Общая рекомендация — использовать индикаторы в течение 12 месяцев с даты отгрузки.

7. Упаковка и информация для заказа

Номер детали — LSHD-7801. Описание указывает на зеленый индикатор с общим анодом и десятичной точкой справа. Спецификация идентифицируется номером Spec No. DS30-2002-152, редакция A, действует с 13.01.2023. Конкретные количества в упаковке (например, на ленте и в катушке, в тубе) в предоставленном отрывке не детализированы, но являются частью полной спецификации закупки.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Данный индикатор предназначен для обычного электронного оборудования, включая офисную технику, устройства связи и бытовые приборы. Примеры: цифровые мультиметры, радиобудильники, таймеры бытовой техники, индикаторы промышленных датчиков и панельные измерительные приборы.

8.2 Соображения по проектированию и предостережения

Проектирование схемы драйвера:Настоятельно рекомендуется использование драйвера постоянного тока вместо постоянного напряжения для обеспечения стабильной силы света и долговечности, поскольку прямое напряжение светодиода имеет допуски и изменяется с температурой. Схема должна быть спроектирована с учетом всего диапазона VF (типично от 2.1 В до 2.6 В). Защита от обратных напряжений и переходных всплесков при включении/выключении питания необходима для предотвращения повреждений из-за миграции металла и увеличения тока утечки.

Выбор тока:Рабочий ток должен выбираться с учетом максимальной температуры окружающей среды, используя спецификацию снижения тока. Превышение предельных значений вызывает сильную деградацию света или выход из строя.

Оптическая сборка:Если используется передняя панель или крышка, она не должна давить непосредственно на пленку с рисунком индикатора, так как это может вызвать ее смещение. Для сборок с несколькими разрядами рекомендуется использовать индикаторы из одного бина по силе света, чтобы избежать неравномерной яркости (неоднородности оттенка).

Окружающая среда:Избегайте воздействия на индикатор резких перепадов температуры во влажной среде для предотвращения конденсации.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими моделями не предоставлено, ключевыми отличительными особенностями LSHD-7801 в своей категории (0.3-дюймовый одноразрядный) являются использование конкретных технологий зеленых светодиодных чипов (GaP и AlInGaP) для получения цвета, явная сортировка по однородности силы света, широкий рабочий диапазон температур (от -35°C до +105°C) и соответствие требованиям бессвинцовой пайки/RoHS. Высокая типичная яркость (1600 мккд при 10 мА) и низкое энергопотребление также являются конкурентными преимуществами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между пиковой длиной волны (λp) и доминирующей длиной волны (λd)?

О: Пиковая длина волны — это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность. Доминирующая длина волны — это единственная длина волны монохроматического света, соответствующая воспринимаемому цвету излучения светодиода. Для зеленых светодиодов они часто близки, как видно здесь (565 нм против 569 нм).

В: Почему рекомендуется драйвер постоянного тока?

О: Яркость светодиода в первую очередь является функцией тока, а не напряжения. Прямое напряжение (VF) варьируется от образца к образцу и уменьшается с повышением температуры. Источник постоянного тока гарантирует поддержание желаемого светового потока независимо от этих вариаций VF, обеспечивая стабильную работу и защищая светодиод от перетока, если VF падает.

В: Могу ли я управлять им от источника питания 5 В с резистором?

О: Да, это распространенный метод. Значение последовательного резистора R рассчитывается как R = (Vпитания - VF) / IF. Используя типичные VF=2.6 В и IF=10 мА при питании 5 В: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом. Необходимо убедиться, что мощность резистора достаточна (P = IF^2 * R). Этот метод обеспечивает приблизительно постоянный ток, если Vпитания стабильно и значительно больше, чем вариация VF.

В: Что означает \"общий анод\"?

О: Это означает, что аноды (положительные стороны) всех отдельных светодиодов сегментов соединены внутри с одним или несколькими выводами (в данном случае выводы 1 и 6). Чтобы зажечь сегмент, его соответствующий катодный вывод должен быть подключен к более низкому напряжению (земле), в то время как вывод общего анода поддерживается на положительном напряжении.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование простого 3-разрядного индикатора вольтметра.

Будут использоваться три индикатора LSHD-7801. Микроконтроллер с достаточным количеством линий ввода/вывода будет управлять сегментами. Обычно применяется техника мультиплексирования для минимизации количества выводов: общие аноды каждого разряда поочередно управляются микроконтроллером, в то время как катодные линии для всех сегментов являются общими. Это создает иллюзию одновременного свечения всех цифр, если переключение достаточно быстрое. Конструкция должна включать токоограничивающие резисторы на каждой катодной линии (или использовать микросхему драйвера постоянного тока). Программное обеспечение должно вычислять правильные комбинации сегментов для цифр 0-9 и управлять таймингом мультиплексирования. Тепловые соображения включают обеспечение того, чтобы разводка печатной платы позволяла рассеивать тепло, особенно при работе на более высоких токах в теплом корпусе.

12. Введение в принцип работы

Принцип работы основан на электролюминесценции в полупроводниковых материалах. Когда прямое напряжение, превышающее порог включения диода, прикладывается к светодиодному чипу (GaP или AlInGaP), электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Ширина запрещенной зоны конкретного полупроводникового материала определяет длину волны (цвет) излучаемого света. В 7-сегментном индикаторе несколько отдельных светодиодных чипов расположены по шаблону и упакованы за маской с формами сегментов. Избирательно подавая ток на различные комбинации этих чипов, можно формировать цифры и некоторые буквы.

13. Тенденции развития

Тенденции в развитии одноразрядных светодиодных индикаторов, подобных LSHD-7801, сосредоточены в нескольких областях:Повышение эффективности:Разработка материалов и структур чипов, обеспечивающих более высокую силу света (яркость) при более низких токах управления, снижая энергопотребление и тепловыделение.Миниатюризация:Хотя 0.3 дюйма является стандартным размером, ведутся работы по сохранению или улучшению читаемости в еще более компактных форм-факторах.Повышение надежности и срока службы:Улучшение материалов корпуса и конструкций чипов для работы при более высоких температурах и в более жестких условиях окружающей среды, продлевая срок службы.Интеграция:Движение в сторону индикаторов со встроенной схемой драйвера или интеллектуальными функциями для упрощения проектирования систем для конечных пользователей.Цветовые варианты и производительность:Расширение диапазона доступных цветов и улучшение цветовой однородности и насыщенности с помощью передовых полупроводниковых материалов, таких как новые технологии с преобразованием люминофора или прямого излучения.