Техническая спецификация LSHD-5601 - Семисегментный светодиодный индикатор - Высота цифры 0.56 дюйма - Зеленый цвет - Общий анод

1. Обзор продукта

LSHD-5601 представляет собой однозначный семисегментный светодиодный индикатор с десятичной точкой. Высота цифры составляет 0.56 дюйма (14.22 мм), что делает его подходящим для применений, требующих четкого, среднего по размеру числового отображения. Устройство использует зеленые светодиодные чипы, в частности технологии GaP эпитаксии на подложке GaP и AlInGaP на непрозрачной подложке GaAs, для создания характерного зеленого свечения сегментов на сером фоне лицевой панели. Такое сочетание обеспечивает высокую контрастность для улучшенной читаемости.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Высота цифры:Стандартный размер 0.56 дюйма (14.22 мм).
• Равномерность сегментов:Спроектирован для отличной однородности световой интенсивности всех сегментов.
• Энергоэффективность:Разработан для низкого энергопотребления, повышая энергоэффективность в конечных устройствах.
• Оптические характеристики:Обеспечивает высокую яркость и высокий коэффициент контрастности для четкой видимости.
• Угол обзора:Обеспечивает широкий угол обзора, гарантируя читаемость с различных позиций.
• Надежность:Обладает надежностью, присущей светодиодной технологии.
• Сортировка (бининг):Устройства сортируются по световой интенсивности для обеспечения стабильности характеристик.
• Соответствие экологическим нормам:Бессвинцовый корпус, соответствующий директивам RoHS.

1.2 Конфигурация устройства

LSHD-5601 имеет конфигурацию с общим анодом. Конкретный номер детали обозначает зеленый индикатор с десятичной точкой справа. Такая конфигурация упрощает проектирование схемы при использовании систем питания с общим положительным напряжением.

2. Технические параметры: Подробная объективная интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа всегда должна поддерживаться в этих границах.

• Средняя рассеиваемая мощность на точку:75 мВт. Это максимальная непрерывная мощность, которую может выдержать один сегмент (точка).
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА. Допускается в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для схем мультиплексирования.
• Средний прямой ток на точку:25 мА. Рекомендуемый максимальный непрерывный постоянный ток для надежной работы.
• Снижение прямого тока:0.28 мА/°C. При температуре выше 25°C максимально допустимый непрерывный ток должен быть уменьшен на этот коэффициент для управления тепловым напряжением.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +105°C.
• Условия пайки:260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.

• Средняя сила света (I_V):800 (Мин), 2400 (Тип) мккд при I_F=10 мА. Это указывает на световой выход. Типичное значение является довольно ярким для индикатора такого размера.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):565 нм (Тип) при I_F=20 мА. Длина волны, на которой интенсивность излучаемого света максимальна, в зеленой области спектра.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):30 нм (Тип). Мера спектральной чистоты; меньшее значение указывает на более монохроматический свет.
• Доминирующая длина волны (λ_d):569 нм (Тип). Единая длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):2.1 (Мин), 2.6 (Тип) В при I_F=20 мА. Падение напряжения на светодиодном сегменте при протекании тока. При проектировании схемы необходимо учитывать максимальное значение.
• Обратный ток на сегмент (I_R):100 мкА (Макс) при V_R=5В. Небольшой ток утечки при приложении обратного напряжения. Примечание: Непрерывная работа в режиме обратного смещения не допускается.
• Коэффициент соответствия силы света:2:1 (Макс). Максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одной цифре, обеспечивающее равномерный внешний вид.

Примечания к измерениям:Сила света измеряется с использованием комбинации сенсора и фильтра, аппроксимирующей кривую спектральной чувствительности глаза CIE. Перекрестные помехи между сегментами указаны как ≤ 2.5%.

3. Объяснение системы сортировки (бининга)

В спецификации явно указано, что индикаторысортируются по силе света. Это критически важный процесс контроля качества и подбора.

• Цель:Сгруппировать индикаторы с аналогичным световым выходом (в мккд) вместе. Это гарантирует, что при использовании нескольких индикаторов рядом в одном устройстве (например, многоразрядном счетчике), их яркость будет выглядеть равномерной для пользователя.
• Рекомендация по применению:В разделеПредостережениянастоятельно рекомендуется выбирать индикаторы из одного бина по интенсивности при сборке двух или более устройств для одного применения, чтобы избежать проблем с неравномерностью оттенка и яркости.
• Другие параметры:Хотя явно не упоминается для бининга, прямое напряжение (V_F) и доминирующая длина волны (λ_d) также являются распространенными параметрами для сортировки в светодиодной промышленности для обеспечения электрической и цветовой согласованности. Для критически важных применений разработчикам следует уточнять конкретные коды бинов у производителя.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены ссылки наТипичные электрические/оптические характеристические кривые. Хотя конкретные графики не детализированы в предоставленном тексте, стандартные кривые для такого устройства обычно включают:

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Показывает зависимость между прямым током (I_F) и прямым напряжением (V_F). Демонстрирует экспоненциальную характеристику включения светодиода. Разработчики используют ее для выбора соответствующих токоограничивающих резисторов или проектирования драйверов постоянного тока.
• Зависимость силы света от прямого тока (I_Vот I_F):Показывает, как световой выход увеличивается с током, обычно в почти линейной зависимости в рабочем диапазоне. Это помогает в настройке яркости.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды (I_Vот T_a):Иллюстрирует, как световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Это крайне важно для применений, работающих в условиях высоких температур.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик при ~565 нм и полуширину спектра ~30 нм, подтверждающий излучение зеленого цвета.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор имеет стандартную 10-выводную конфигурацию корпуса DIP. Ключевые размерные примечания:

• Все размеры указаны в миллиметрах.
• Общий допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм для учета вариаций установки.

5.2 Внутренняя схема и подключение выводов

Внутренняя схема показывает конфигурацию с общим анодом. Все аноды сегментов (A-G, DP) соединены внутри с одним из двух общих анодных выводов (Вывод 3 и Вывод 8), которые также соединены между собой. Каждый катод сегмента имеет свой собственный выделенный вывод.

Распиновка:

1. Катод E
2. Катод D
3. Общий анод
4. Катод C
5. Катод DP (Десятичная точка)
6. Катод B
7. Катод A
8. Общий анод
9. Катод F
10. Катод G

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки

Рекомендуемые условия пайки: 260°C в течение 3 секунд, при этом жало паяльника должно находиться на расстоянии не менее 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса индикатора, чтобы предотвратить термическое повреждение пластика и светодиодов.

6.2 Предостережения по применению (Критически важные соображения при проектировании)

• Проектирование схемы управления:Управление постоянным токомрекомендуетсядля стабильной работы и долговечности. Схема должна быть спроектирована с учетом всего диапазона V_F(от 2.1В до 2.6В), чтобы гарантировать подачу требуемого тока управления.
• Ток и температура:Превышение рекомендуемого тока управления или рабочей температуры может вызвать сильную деградацию светового выхода или преждевременный отказ. Безопасный рабочий ток должен быть снижен для высоких температур окружающей среды.
• Защита:Схема управления должна включать защиту от обратных напряжений и переходных скачков напряжения во время включения/выключения питания.Обратное смещение следует абсолютно избегать, так как оно может вызвать миграцию металла, увеличивая ток утечки или вызывая короткое замыкание.
• Механическая обработка:Избегайте использования неподходящих инструментов или методов, создающих ненормальное усилие на корпус индикатора.
• Конденсация:Избегайте быстрых изменений температуры окружающей среды во влажных условиях, чтобы предотвратить образование конденсата на индикаторе.
• Крепление фильтра/накладки:Если пленка с рисунком крепится с помощью клея чувствительного к давлению, избегайте ее прямого прижатия к передней панели/крышке, так как внешнее усилие может сместить ее.

7. Условия хранения

Правильное хранение необходимо для предотвращения окисления выводов.

• Для светодиодных индикаторов (выводные):Хранить в оригинальной упаковке. Рекомендуемые условия: Температура от 5°C до 30°C, влажность ниже 60% RH. Длительное хранение больших запасов не рекомендуется.
• Для SMD светодиодных индикаторов (Общая рекомендация):
  • В запаянном пакете:5°C до 30°C, <60% RH.
  • Вскрытый пакет:5°C до 30°C, <60% RH, использовать в течение 168 часов (уровень влагочувствительности MSL 3).
  • Если распаковано более 168 часов, перед пайкой необходимо прогреть при 60°C в течение 24 часов.
• Общий срок хранения:Рекомендуется использовать индикаторы в течение 12 месяцев с даты отгрузки, и они не должны подвергаться воздействию высокой влажности или коррозионных газовых сред.

8. Рекомендации по применению

8.1 Целевой рынок и типичные применения

Этот индикатор предназначен дляобычного электронного оборудования, включая:

• Офисное оборудование (калькуляторы, настольные часы).
• Коммуникационное оборудование.
• Бытовая техника (микроволновые печи, духовки, таймеры стиральных машин).
• Промышленные панели управления (простые счетчики, таймеры).
• Контрольно-измерительное оборудование.

Важное примечание:Для применений, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицина, системы безопасности), обязательна предварительная консультация с производителем. Производитель не несет ответственности за ущерб, возникший в результате несоблюдения предельных параметров и инструкций.

8.2 Соображения по проектированию и лучшие практики

1. Ограничение тока:Всегда используйте последовательные резисторы или драйвер постоянного тока для установки тока сегмента. Рассчитывайте значения резисторов на основе напряжения питания и максимального V_Fпри требуемом токе.
2. Мультиплексирование:Для многоразрядных применений обычно используется мультиплексирование. Убедитесь, что пиковый ток в схеме мультиплексирования не превышает номинальное значение 60 мА, а средний ток остается в пределах лимита 25 мА.
3. Тепловой менеджмент:В закрытых пространствах или при высоких температурах окружающей среды учитывайте коэффициент снижения тока (0.28 мА/°C). При необходимости обеспечьте адекватную вентиляцию.
4. Угол обзора:Широкий угол обзора позволяет гибко размещать индикатор в корпусе конечного изделия.
5. Сортировка (бининг) для многоразрядного использования:Как неоднократно подчеркивалось, для равномерного внешнего вида в многоразрядных массивах используйте индикаторы из одного бина по силе света.

9. Техническое сравнение и позиционирование

Хотя прямое сравнение с другими моделями в спецификации не приведено, ключевые отличительные особенности LSHD-5601 можно определить:

• По сравнению с меньшими индикаторами (например, 0.3\"):Обеспечивает лучшую видимость на расстоянии благодаря большей высоте цифры 0.56\".
• По сравнению с красными или желтыми индикаторами:Зеленые светодиоды часто субъективно кажутся ярче для человеческого глаза и могут иметь другие характеристики прямого напряжения (V_F~2.6В против ~1.8-2.2В для многих красных светодиодов).
• По сравнению с индикаторами с общим катодом:Конфигурация с общим анодом выгодна для систем, где микроконтроллер стекает ток (устанавливает выводы в LOW) для активации сегментов, что является распространенной конфигурацией.
• Преимущества:Высокая яркость, отличная равномерность (благодаря бинингу), широкий угол обзора и соответствие RoHS являются его ключевыми преимуществами.

10. Часто задаваемые вопросы (На основе технических параметров)

1. В: Какова цель двух общих анодных выводов (3 и 8)?
   О: Они соединены внутри. Наличие двух выводов обеспечивает механическую стабильность, лучшее распределение тока и дает гибкость в разводке печатной платы (подвод питания с любой стороны).
2. В: Могу ли я управлять этим индикатором от источника питания 5В?
   О: Да, но вы ОБЯЗАТЕЛЬНО должны использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым сегментом. Для целевого тока 10 мА и типичного V_F2.6В, значение резистора будет R = (5В - 2.6В) / 0.01А = 240 Ом. Всегда рассчитывайте для наихудшего случая (минимальное V_F), чтобы не превысить предел тока.
3. В: Почему обратное смещение так опасно для этого светодиода?
   О: Приложение обратного напряжения (даже 5В, используемого для тестирования I_R) может вызвать электромиграцию атомов металла внутри полупроводникового перехода, что приведет к увеличению тока утечки или постоянному короткому замыканию. В спецификации явно запрещена непрерывная работа в обратном режиме.
4. В: Как добиться разных уровней яркости?
   О: Яркость в первую очередь контролируется прямым током (I_F). Использование ШИМ (широтно-импульсной модуляции) на драйвере постоянного тока является наиболее эффективным методом для диммирования, так как он сохраняет цветовую согласованность в отличие от аналогового снижения напряжения/тока.

11. Пример практического применения

Сценарий: Проектирование простого 4-разрядного счетчика-таймера для лабораторного прибора.

1. Выбор компонентов:Выбраны четыре индикатора LSHD-5601 из-за их четкости и размера.
2. Проектирование схемы:Выбран микроконтроллер с достаточным количеством выводов ввода-вывода. Конструкция использует конфигурацию с общим анодом, поэтому выводы порта микроконтроллера подключаются к катодам сегментов (через токоограничивающие резисторы). Общие анодные выводы каждой цифры подключены к PNP транзистору (или N-канальному MOSFET), управляемому отдельным выводом микроконтроллера для мультиплексирования.
3. Расчет тока:Для мультиплексированной конструкции с 4 цифрами (скважность 1/4), чтобы достичь среднего тока сегмента 10 мА, пиковый ток в течение его активного временного слота составит 40 мА. Это в пределах пикового номинала 60 мА. Резисторы рассчитываются соответствующим образом: R = (V_{питания}- V_{F_макс}- V_{CE_нас}) / I_{пиковый}.
4. Сортировка (бининг):Все четыре индикатора заказаны с указанием одного и того же кода бина по силе света, чтобы обеспечить равномерную яркость на всем таймере.
5. Программное обеспечение:Прошивка микроконтроллера поочередно перебирает каждую цифру, включая соответствующий транзистор и зажигая требуемые сегменты для этой цифры с рассчитанной синхронизацией для достижения желаемой скважности и избегания мерцания.

12. Введение в принцип работы

LSHD-5601 основан на технологиисветоизлучающих диодов (LED). Когда прямое напряжение, превышающее порог включения диода (приблизительно 2.1-2.6В для этих зеленых светодиодов), прикладывается к сегменту, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника (p-n переход, сделанный из материалов GaP или AlInGaP). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового материала определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае, зеленый (~569 нм). Семь сегментов (A-G) и десятичная точка (DP) представляют собой отдельные светодиодные чипы, расположенные пространственно для формирования числового символа. Электрическое соединение их в конфигурации с общим анодом позволяет эффективно управлять ими с помощью микроконтроллера.

13. Технологические тренды и контекст

Хотя дискретные семисегментные светодиодные индикаторы, такие как LSHD-5601, остаются важными для конкретных применений, требующих простого, надежного и хорошо видимого числового отображения, очевидны более широкие отраслевые тенденции:

• Интеграция:Наблюдается переход к интегрированным многоразрядным модулям или матричным дисплеям, управляемым через последовательные интерфейсы (I2C, SPI), что сокращает количество выводов ввода-вывода микроконтроллера и драйверных компонентов.
• Передовые материалы:Использование AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для зеленых и красных светодиодов, как упомянуто в этой спецификации, представляет собой прогресс по сравнению со старой технологией GaP, предлагая более высокую эффективность и яркость.
• Сдвиг в применениях:Для сложной буквенно-цифровой или графической информации более распространены ЖК-дисплеи, OLED и TFT. Однако светодиодные сегментные индикаторы сохраняют сильные преимущества в средах, требующих высокой яркости, работы в широком диапазоне температур, длительного срока службы и простоты — что обеспечивает их постоянную актуальность на рынках промышленного оборудования, бытовой техники и приборов.
• Корпуса:Бессвинцовый корпус LSHD-5601, соответствующий RoHS, отражает глобальную тенденцию экологического регулирования, затрагивающую все электронные компоненты.