Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-4301KD - Высота цифры 0.4 дюйма - Цвет Гипер Красный - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTS-4301KD — это высокопроизводительный одноразрядный цифровой индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого, яркого и надежного отображения числовой информации. Его основная функция — визуальное представление одной десятичной цифры (0-9) вместе с десятичной точкой, с использованием передовой полупроводниковой технологии для оптимальной производительности.

Ключевое позиционирование:Данное устройство позиционируется как премиальное решение с высокой яркостью для панелей управления промышленного оборудования, приборов, испытательного оборудования и бытовой техники, где первостепенное значение имеет отличная читаемость при различных условиях освещения. Оно ориентировано на применения, требующие долгосрочной надежности и стабильных оптических характеристик.

Ключевые преимущества:Основные преимущества этого индикатора проистекают из использования полупроводникового материала AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для светоизлучающих чипов. Эта технология обеспечивает превосходные характеристики по сравнению со старыми технологиями, такими как стандартный GaAsP, особенно в плане световой отдачи, чистоты цвета и работы при высоких температурах. Устройство сортируется по световой интенсивности, что обеспечивает однородность в пределах производственных партий.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых технических параметров, указанных в техническом описании.

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Оптические характеристики являются центральными для функционирования устройства. Ключевые параметры измеряются при определенных условиях испытаний (обычно при температуре окружающей среды Ta=25°C).

• Средняя сила света (I_V):Это мера мощности светового излучения, воспринимаемая человеческим глазом. В техническом описании указано минимальное значение 200 мккд, типичное значение 650 мккд и максимальное значение при прямом токе (I_F) 1мА. При более высоком токе накачки 10мА типичная интенсивность значительно возрастает до 9750 мккд. Такая нелинейная зависимость между током и яркостью типична для светодиодов и подробно описана в характеристических кривых.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):Этот параметр определяет конкретную длину волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность. Для LTS-4301KD это 650 нанометров (нм), что попадает в область темно-красного цвета видимого спектра, классифицируемого как "Гипер Красный".
• Доминирующая длина волны (λ_d):Равная 639 нм, это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, которая может незначительно отличаться от пиковой длины волны из-за формы спектра излучения. Она подтверждает красную цветовую точку.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Значение 20 нм указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света. Более узкая полуширина предполагает более монохроматический, чистый цвет.
• Коэффициент соответствия силы света (I_V-m):Максимальное соотношение 2:1 указано для сегментов внутри одного устройства при одинаковых условиях накачки (I_F=1мА). Это обеспечивает визуальную однородность всех сегментов цифры, предотвращая ситуацию, когда одни сегменты кажутся ярче других.

2.2 Электрические характеристики

Понимание электрического поведения имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и обеспечения долговечности устройства.

• Прямое напряжение на сегмент (V_F):Падение напряжения на освещенном сегменте при заданном токе накачки. Типичное значение составляет 2.6В при I_F=20мА, минимальное — 2.1В. Этот параметр жизненно важен для проектирования схемы ограничения тока.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА указан при приложении обратного напряжения (V_R) 5В. Это указывает на уровень тока утечки при обратном смещении светодиода, который должен быть минимальным.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:Максимальный постоянный ток, который можно непрерывно подавать на один сегмент без риска повреждения, составляет 25 мА.
• Пиковый прямой ток на сегмент:Для импульсного режима работы (на частоте 1кГц, скважность 10%) допустим более высокий пиковый ток 90 мА. Это позволяет использовать схемы мультиплексирования или кратковременную перегрузку для увеличения яркости.

2.3 Абсолютные максимальные параметры и тепловые соображения

Эти параметры определяют рабочие пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение. Они не являются условиями для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:Максимальная мощность, которую может рассеивать один сегмент, составляет 70 мВт. Превышение этого предела грозит перегревом и деградацией.
• Снижение прямого тока:В техническом описании указан коэффициент снижения 0.28 мА/°C от 25°C. Это означает, что на каждый градус Цельсия выше 25°C максимально допустимый непрерывный прямой ток должен быть уменьшен на 0.28 мА, чтобы оставаться в безопасных тепловых пределах. Это критический параметр для высокотемпературных сред.
• Диапазон рабочих и температур хранения:Устройство рассчитано на работу от -35°C до +105°C и может храниться в том же диапазоне. Такой широкий диапазон делает его пригодным для суровых условий.
• Обратное напряжение на сегмент:Приложение более 5В в обратном смещении может вызвать пробой и повредить светодиод.

3. Объяснение системы сортировки

В техническом описании прямо указано, что устройство "СОРТИРУЕТСЯ ПО СИЛЕ СВЕТА". Это процесс контроля качества и сортировки.

После изготовления отдельные индикаторы тестируются и сортируются в различные "бинны" или группы на основе измеренной силы света (обычно при стандартном испытательном токе, например, 1мА или 10мА). Устройства в одном бинне будут иметь очень схожие уровни яркости. Это гарантирует, что при использовании нескольких индикаторов в продукте (например, многоразрядной панели) все цифры будут иметь одинаковый внешний вид, избегая заметных различий в яркости от одной цифры к другой. Хотя в техническом описании не указаны конкретные коды биннов или диапазоны интенсивности, эта практика гарантирует, что указанные минимальные и типичные значения достигаются с высокой степенью согласованности.

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании упоминаются "Типичные электрические / оптические характеристические кривые". Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для такого устройства обычно включают:

• Кривая зависимости прямого тока (I_F) от прямого напряжения (V_F):Она показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. "Коленное" напряжение находится около типичного V_F2.6В. Конструкторы используют это для установки соответствующих напряжений накачки.
• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I_F):Эта кривая демонстрирует, как световой выход увеличивается с током. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при очень высоких токах. Точки данных (200 мккд @1мА, 9750 мккд @10мА) указывают на высокоэффективный, суперлинейный отклик.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Эта кривая показывает уменьшение светового выхода при повышении температуры перехода. Коэффициент снижения (0.28 мА/°C) напрямую связан с наклоном этой характеристики. Технология AlInGaP обычно имеет лучшие характеристики при высоких температурах, чем старые материалы, но световой выход все равно уменьшается с нагревом.
• Кривая спектрального распределения:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик на 650 нм (λ_p) и ширину 20 нм (Δλ) на половине максимальной интенсивности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

LTS-4301KD использует стандартный одноразрядный светодиодный корпус с выводными контактами для монтажа на печатную плату (ПП).

• Высота цифры:0.4 дюйма (10.16 мм), что определяет физический размер отображаемого числа.
• Внешний вид корпуса:Устройство имеет серый лицевой панель (фон индикатора) с белыми сегментами. Такое цветовое сочетание обеспечивает высокую контрастность при подсветке красных сегментов.
• Конфигурация выводов:Устройство имеет 10 выводов в корпусе с двухрядным расположением. Внутренняя принципиальная схема и таблица соединений выводов показывают, что это тип сОбщим катодом. Это означает, что все катоды (отрицательные выводы) отдельных светодиодных сегментов (A-G и DP) соединены внутри с двумя общими выводами (вывод 3 и вывод 8). Каждый анод (положительный вывод) сегмента имеет свой собственный выделенный вывод. Такая конфигурация распространена и упрощает мультиплексирование в многоразрядных индикаторах.
• Габариты и допуски:Все размеры указаны в миллиметрах. Общие допуски составляют ±0.25мм, с конкретным допуском смещения кончика вывода ±0.4мм для учета вариаций в процессе формовки выводов.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Техническое описание предоставляет конкретные условия пайки для предотвращения теплового повреждения во время сборки.

• Волновая или ручная пайка:Рекомендуемое условие — пайка при 260°C не более 3 секунд, при условии, что жало паяльника должно находиться не менее чем на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса. Это предотвращает чрезмерный нагрев, передаваемый по выводам, и повреждение внутреннего полупроводникового кристалла и проволочных соединений.
• Общие тепловые меры предосторожности:Температура устройства в течение всего процесса сборки не должна превышать максимальную номинальную температуру, указанную в разделе "Абсолютные максимальные параметры". Следует избегать длительного воздействия высоких температур, даже ниже температуры пайки.
• Условия хранения:Устройства должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах в среде в пределах указанного диапазона температур хранения (-35°C до +105°C) и при низкой влажности для предотвращения окисления выводов.

7. Рекомендации по применению

Типичные сценарии применения:

• Промышленные приборы:Панельные измерители, контроллеры процессов, дисплеи таймеров.
• Испытательное и измерительное оборудование:Цифровые мультиметры, частотомеры, блоки питания.
• Бытовая техника:Микроволновые печи, стиральные машины, дисплеи аудиоаппаратуры.
• Автомобильная вторичная продукция:Приборы и индикаторы (где подходят экологические характеристики).

Соображения при проектировании:

• Ограничение тока:ВСЕГДА используйте последовательный токоограничивающий резистор для каждого сегмента или схему драйвера с постоянным током. Значение резистора можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Для питания 5В, типичного V_F2.6В и желаемого I_F10мА: R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных индикаторов конфигурация с общим катодом идеально подходит для мультиплексирования. Последовательно активируя общий катод одной цифры, одновременно подавая напряжение на аноды нужных сегментов, можно управлять многими цифрами с меньшим количеством линий ввода/вывода. Номинальный пиковый ток (90мА @ 10% скважности) позволяет это делать.
• Угол обзора:В техническом описании заявлен "широкий угол обзора", что полезно для применений, где индикатор может просматриваться сбоку.
• Тепловой менеджмент:В применениях с высокой температурой окружающей среды или при работе на высоких токах учитывайте коэффициент снижения тока. Обеспечьте достаточное расстояние на ПП для рассеивания тепла.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основным отличительным признаком LTS-4301KD является использованиетехнологии AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия)для светодиодных чипов по сравнению со старыми индикаторами, использующими GaAsP или стандартный красный GaP.

• По сравнению с традиционными красными светодиодами GaAsP/GaP:AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что означает более яркий выход при том же токе накачки. Он также обеспечивает лучшую насыщенность цвета (более глубокий, чистый красный при 650нм против ~630нм для стандартного красного) и превосходную стабильность характеристик в зависимости от температуры и времени.
• По сравнению с другими цветами/размерами:В линейке производителя это устройство "Гипер Красный" 0.4" будет сравниваться с другими высотами цифр (например, 0.3\"

  Терминология спецификаций LED

  Полное объяснение технических терминов LED

  Фотоэлектрическая производительность

  Термин	Единица/Обозначение	Простое объяснение	Почему важно
  Световая отдача	лм/Вт (люмен на ватт)	Световой выход на ватт электроэнергии, выше означает более энергоэффективный.	Прямо определяет класс энергоэффективности и стоимость электроэнергии.
  Световой поток	лм (люмен)	Общий свет, излучаемый источником, обычно называется "яркостью".	Определяет, достаточно ли свет яркий.
  Угол обзора	° (градусы), напр., 120°	Угол, где интенсивность света падает наполовину, определяет ширину луча.	Влияет на диапазон освещения и равномерность.
  Цветовая температура	K (Кельвин), напр., 2700K/6500K	Теплота/холодность света, низкие значения желтоватые/теплые, высокие беловатые/холодные.	Определяет атмосферу освещения и подходящие сценарии.
  Индекс цветопередачи	Безразмерный, 0–100	Способность точно передавать цвета объектов, Ra≥80 хорошо.	Влияет на аутентичность цвета, используется в местах с высоким спросом, таких как торговые центры, музеи.
  Допуск по цвету	Шаги эллипса МакАдама, напр., "5-шаговый"	Метрика постоянства цвета, меньшие шаги означают более постоянный цвет.	Обеспечивает равномерный цвет по всей партии светодиодов.
  Доминирующая длина волны	нм (нанометры), напр., 620нм (красный)	Длина волны, соответствующая цвету цветных светодиодов.	Определяет оттенок красных, желтых, зеленых монохромных светодиодов.
  Спектральное распределение	Кривая длина волны против интенсивности	Показывает распределение интенсивности по длинам волн.	Влияет на цветопередачу и качество цвета.

  Электрические параметры

  Термин	Обозначение	Простое объяснение	Соображения по проектированию
  Прямое напряжение	Vf	Минимальное напряжение для включения светодиода, как "порог запуска".	Напряжение драйвера должно быть ≥Vf, напряжения складываются для последовательных светодиодов.
  Прямой ток	If	Значение тока для нормальной работы светодиода.	Обычно постоянный ток, ток определяет яркость и срок службы.
  Максимальный импульсный ток	Ifp	Пиковый ток, допустимый в течение коротких периодов, используется для диммирования или вспышек.	Ширина импульса и коэффициент заполнения должны строго контролироваться, чтобы избежать повреждения.
  Обратное напряжение	Vr	Максимальное обратное напряжение, которое светодиод может выдержать, сверх может вызвать пробой.	Схема должна предотвращать обратное соединение или скачки напряжения.
  Тепловое сопротивление	Rth (°C/W)	Сопротивление теплопередаче от чипа к припою, ниже лучше.	Высокое тепловое сопротивление требует более сильного рассеивания тепла.
  Устойчивость к ЭСР	В (HBM), напр., 1000В	Способность выдерживать электростатический разряд, выше означает менее уязвимый.	В производстве необходимы антистатические меры, особенно для чувствительных светодиодов.

  Тепловой менеджмент и надежность

  Термин	Ключевой показатель	Простое объяснение	Влияние
  Температура перехода	Tj (°C)	Фактическая рабочая температура внутри светодиодного чипа.	Каждое снижение на 10°C может удвоить срок службы; слишком высокая вызывает спад света, смещение цвета.
  Спад светового потока	L70 / L80 (часов)	Время, за которое яркость падает до 70% или 80% от начальной.	Прямо определяет "срок службы" светодиода.
  Поддержание светового потока	% (напр., 70%)	Процент яркости, сохраняемый после времени.	Указывает на сохранение яркости при долгосрочном использовании.
  Смещение цвета	Δu′v′ или эллипс МакАдама	Степень изменения цвета во время использования.	Влияет на постоянство цвета в сценах освещения.
  Термическое старение	Деградация материала	Ухудшение из-за длительной высокой температуры.	Может вызвать падение яркости, изменение цвета или отказ разомкнутой цепи.

  Упаковка и материалы

  Термин	Распространенные типы	Простое объяснение	Особенности и применение
  Тип корпуса	EMC, PPA, Керамика	Материал корпуса, защищающий чип, обеспечивающий оптический/тепловой интерфейс.	EMC: хорошая термостойкость, низкая стоимость; Керамика: лучшее рассеивание тепла, более длительный срок службы.
  Структура чипа	Фронтальный, Flip Chip	Расположение электродов чипа.	Flip chip: лучшее рассеивание тепла, более высокая эффективность, для высокой мощности.
  Фосфорное покрытие	YAG, Силикат, Нитрид	Покрывает синий чип, преобразует часть в желтый/красный, смешивает в белый.	Различные фосфоры влияют на эффективность, CCT и CRI.
  Линза/Оптика	Плоская, Микролинза, TIR	Оптическая структура на поверхности, контролирующая распределение света.	Определяет угол обзора и кривую распределения света.

  Контроль качества и сортировка

  Термин	Содержимое бинов	Простое объяснение	Цель
  Бин светового потока	Код, напр. 2G, 2H	Сгруппировано по яркости, каждая группа имеет минимальные/максимальные значения люменов.	Обеспечивает равномерную яркость в той же партии.
  Бин напряжения	Код, напр. 6W, 6X	Сгруппировано по диапазону прямого напряжения.	Облегчает согласование драйвера, улучшает эффективность системы.
  Бин цвета	5-шаговый эллипс МакАдама	Сгруппировано по цветовым координатам, обеспечивая узкий диапазон.	Гарантирует постоянство цвета, избегает неравномерного цвета внутри устройства.
  Бин CCT	2700K, 3000K и т.д.	Сгруппировано по CCT, каждый имеет соответствующий диапазон координат.	Удовлетворяет различным требованиям CCT сцены.

  Тестирование и сертификация

  Термин	Стандарт/Тест	Простое объяснение	Значение
  LM-80	Тест поддержания светового потока	Долгосрочное освещение при постоянной температуре, запись спада яркости.	Используется для оценки срока службы светодиода (с TM-21).
  TM-21	Стандарт оценки срока службы	Оценивает срок службы в реальных условиях на основе данных LM-80.	Обеспечивает научный прогноз срока службы.
  IESNA	Общество инженеров по освещению	Охватывает оптические, электрические, тепловые методы испытаний.	Признанная отраслью основа для испытаний.
  RoHS / REACH	Экологическая сертификация	Гарантирует отсутствие вредных веществ (свинец, ртуть).	Требование доступа на рынок на международном уровне.
  ENERGY STAR / DLC	Сертификация энергоэффективности	Сертификация энергоэффективности и производительности для освещения.	Используется в государственных закупках, программах субсидий, повышает конкурентоспособность.