Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-3403LJG - Высота цифры 0.8 дюйма - Зеленый AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTS-3403LJG — это высокопроизводительный одноразрядный семисегментный дисплейный модуль, предназначенный для четкого отображения числовой информации в различных электронных устройствах. Его основная функция — обеспечение высокочитаемого вывода цифровых символов. Ключевое преимущество данного устройства заключается в использовании технологии светодиодных чипов на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Данная материальная система известна своей высокой эффективностью излучения в спектре от зеленого до красного цвета, обеспечивая превосходную яркость и чистоту цвета по сравнению с более старыми технологиями. Индикатор имеет серый корпус с белыми сегментами, что повышает контрастность и читаемость при различном освещении. Низкое энергопотребление и совместимость со стандартными интегральными схемами делают его подходящим для широкого рынка, включая потребительскую электронику, промышленные приборы, контрольно-измерительное оборудование и встраиваемые системы, где требуется надежная и экономичная цифровая индикация.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевые показатели производительности определены при стандартных условиях испытаний при температуре окружающей среды (Ta) 25°C.Средняя сила света (Iv)составляет минимум 320 мккд, типичное значение 900 мккд, максимальное значение не указано, при прямом токе (IF) 1мА. Этот параметр указывает на воспринимаемую яркость светящихся сегментов. Световой выход категоризирован, то есть устройства сортируются в соответствии с измеренной силой света, что обеспечивает единообразие уровней яркости для производственных партий.

Цветовые характеристики определяются длиной волны.Пиковая длина волны излучения (λp)составляет обычно 571 нанометр (нм) при IF=20мА, что помещает излучаемый свет в зеленую область видимого спектра.Доминирующая длина волны (λd)составляет обычно 572 нм — это тесно связанный параметр, описывающий воспринимаемый цвет.Полуширина спектральной линии (Δλ)составляет обычно 15 нм, что указывает на относительно узкую спектральную полосу пропускания, способствующую чистому, насыщенному зеленому цвету. Сила света измеряется с помощью датчика и фильтра, откалиброванных по кривой спектральной чувствительности глаза МКО, что гарантирует соответствие значений человеческому зрительному восприятию.

2.2 Электрические параметры

Электрические характеристики определяют пределы и условия работы.Прямое напряжение на сегмент (VF)имеет типичное значение 2.6В и максимальное 2.6В при IF=10мА. Это критически важный параметр для проектирования схемы ограничения тока.Обратный ток на сегмент (IR)составляет максимум 100 мкА при приложенном обратном напряжении (VR) 5В, что указывает на ток утечки в выключенном состоянии.

TheАбсолютные максимальные параметрыустанавливают границы безопасной работы. Максимальный непрерывный прямой ток на сегмент составляет 25 мА. Коэффициент снижения номинала 0.33 мА/°C применяется линейно, начиная с 25°C, что означает уменьшение допустимого непрерывного тока при повышении температуры окружающей среды выше 25°C для предотвращения теплового повреждения. Максимальное обратное напряжение на сегмент составляет 5В. Превышение этих параметров может привести к необратимому повреждению устройства.

2.3 Тепловые характеристики

Тепловое управление подразумевается через спецификацию снижения номинала для непрерывного прямого тока. Устройство рассчитано наДиапазон рабочих температурот -35°C до +85°C и идентичныйДиапазон температур хранения.Температура пайкиуказывает, что устройство может выдерживать 260°C в течение 3 секунд в точке на 1/16 дюйма (примерно 1.6 мм) ниже плоскости установки во время волновой пайки или пайки оплавлением. Соблюдение этого требования крайне важно для предотвращения повреждения внутренних светодиодных чипов и проводных соединений.

3. Объяснение системы сортировки

В спецификации явно указано, что устройствокатегоризировано по силе света. Это означает, что в процессе производства светодиодные индикаторы тестируются и сортируются в различные группы на основе измеренного светового выхода при стандартном испытательном токе (обычно 1мА, согласно спецификации Iv). Этот процесс сортировки гарантирует, что конечные пользователи получают продукты с единообразными уровнями яркости, что жизненно важно для приложений, где несколько цифр используются рядом, чтобы избежать заметных различий в яркости сегментов. Хотя в документе не указаны конкретные коды групп или диапазоны, эта практика гарантирует минимальный уровень производительности (320 мккд) и объединяет устройства со схожими выходными характеристиками.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации упоминаютсяТипичные кривые электрических/оптических характеристик. Хотя конкретные графики не приведены в текстовом отрывке, такие кривые являются стандартными в документации на светодиоды. Обычно они включают:

• Кривая зависимости прямого тока (IF) от прямого напряжения (VF):Показывает нелинейную зависимость между током и напряжением, что важно для проектирования корректной схемы управления. Напряжение отсечки обычно находится около указанного VF в 2.05-2.6В.
• Кривая зависимости силы света (Iv) от прямого тока (IF):Этот график иллюстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока управления. Обычно он линеен в определенном диапазоне, но насыщается при более высоких токах из-за тепловых ограничений и снижения эффективности.
• Кривая зависимости силы света от температуры окружающей среды:Демонстрирует эффект теплового тушения, когда световой выход светодиода уменьшается с ростом температуры перехода. Это подчеркивает важность спецификации снижения номинала тока.
• Кривая спектрального распределения:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около ~571нм и узкую полуширину, подтверждающий излучение чистого зеленого цвета.

Эти кривые предоставляют разработчикам более глубокое понимание поведения устройства в нестандартных условиях, позволяя создавать более надежные и оптимизированные системы.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство снабжено подробнымчертежом габаритных размеров корпуса. Все размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0.25 мм, если не указано иное. Этот чертеж критически важен для разводки печатной платы (ПП), обеспечивая правильное проектирование посадочного места и запретных зон. Индикатор предназначен длялегкого монтажа на печатную плату или в разъем, что предполагает наличие выводов, подходящих для пайки в отверстия или установки в совместимый разъем. В физическом описании отмечаетсясерый корпус и белые сегменты, что является ключевой механической особенностью, влияющей на эстетику и читаемость.

6. Распиновка и внутренняя схема

LTS-3403LJG является дисплеем собщим катодом. Это означает, что катоды (отрицательные выводы) всех светодиодных сегментов соединены внутри и выведены на общие выводы, в то время как анод (положительный вывод) каждого сегмента имеет свой собственный выделенный вывод. Таблица соединения выводов перечисляет 17 выводов, причем несколько помечены как \"NO PIN\" (предположительно не используются или присутствуют только механически). Активные выводы управляют сегментами от A до G, двумя десятичными точками (левой и правой, L.D.P и R.D.P) и пятью соединениями общего катода (выводы 4, 6, 12, 17 и один, подразумеваемый описанием общего катода).Внутренняя схемавизуально представляет эту архитектуру с общим катодом, показывая, как несколько катодных выводов соединены внутри для распределения тока и, возможно, для улучшения теплоотвода.

7. Рекомендации по пайке и сборке

Основное предоставленное руководство — этоспецификация температуры пайки: 260°C в течение 3 секунд на расстоянии 1/16 дюйма ниже плоскости установки. Это стандартный профиль JEDEC для волновой пайки или пайки оплавлением выводных компонентов. Разработчики должны убедиться, что их процесс сборки соответствует этому ограничению, чтобы избежать теплового удара, который может привести к растрескиванию эпоксидного корпуса или повреждению полупроводникового кристалла. Общее обращение должно следовать стандартным мерам предосторожности от электростатического разряда (ЭСР) для полупроводниковых приборов. Условия хранения определяются диапазоном температур хранения от -35°C до +85°C.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот дисплей идеально подходит для любого приложения, требующего отображения одной, хорошо видимой цифры. Распространенные области применения включают: панельные измерители напряжения, тока или температуры; цифровые часы и таймеры; блоки табло; счетчики продукции; коды индикации состояния на бытовых приборах или промышленном оборудовании; а также как часть более крупных многоразрядных дисплеев в системах с мультиплексированием цифр.

8.2 Соображения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательные токоограничивающие резисторы для каждого анода сегмента. Значение резистора рассчитывается на основе напряжения питания (Vcc), прямого напряжения светодиода (VF, для надежности используйте максимум 2.6В) и желаемого прямого тока (IF, оставаясь ниже 25мА непрерывного тока). Формула: R = (Vcc - VF) / IF.
• Схема управления:Как дисплей с общим катодом, катоды обычно подключаются к земле или замыкаются на землю через драйверную ИС (например, декодер/драйвер семисегментного индикатора или вывод GPIO микроконтроллера, настроенный как сток). Аноды подключаются к высокому уровню через токоограничивающие резисторы.
• Мультиплексирование:Для многоразрядных систем, использующих аналогичные дисплеи, мультиплексирование является распространенной техникой для управления многими сегментами с меньшим количеством линий ввода-вывода. Это включает быстрое циклическое включение питания на общий катод каждой цифры при одновременной подаче соответствующих данных сегментов на общие анодные линии. Низкое энергопотребление и совместимость LTS-3403LJG делают его подходящим для мультиплексированных приложений.
• Угол обзора:В спецификации заявлен широкий угол обзора, что следует проверить по механическому чертежу или подтвердить в соответствии с потребностями конкретного приложения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевыми отличительными особенностями LTS-3403LJG являются использованиетехнологии AlInGaPи его конкретнаявысота цифры 0.8 дюйма. По сравнению со старыми технологиями, такими как стандартные светодиоды GaP или GaAsP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе или аналогичной яркости при меньшей мощности. Высота 0.8 дюйма (20.32 мм) является стандартным размером, обеспечивающим хороший баланс между видимостью и использованием места на плате. Дизайн с серым корпусом и белыми сегментами улучшает контрастность по сравнению с полностью черными или зелеными корпусами. Его конфигурация с общим катодом является наиболее распространенной и широко поддерживается драйверными ИС и библиотеками микроконтроллеров.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какова цель наличия нескольких выводов общего катода (например, выводы 4, 6, 12, 17)?

О: Несколько катодных выводов помогают распределить общий обратный ток от всех светящихся сегментов, снижая плотность тока в любом отдельном выводе и дорожке ПП. Это повышает надежность и может способствовать отводу тепла от светодиодного чипа. Они соединены внутри, поэтому электрически представляют собой один и тот же узел.

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

О: Нет. Вы всегда должны использовать токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым сегментом. Прямое подключение источника 5В к аноду (при заземленном катоде) приведет к попытке потребления очень большого тока, что может разрушить светодиодный сегмент и повредить вывод микроконтроллера.

В: Что означает \"Коэффициент соответствия силы света (IV-m) 2:1\"?

О: Это указывает максимально допустимое соотношение между самым ярким и самым тусклым сегментом в одном устройстве при измерении в одинаковых условиях (IF=1мА). Соотношение 2:1 означает, что самый яркий сегмент будет не более чем в два раза ярче самого тусклого, обеспечивая равномерность по всей цифре.

В: Как рассчитать подходящий токоограничивающий резистор?

О: Используйте закон Ома: R = (Vпитания - VF) / IF. Например, при напряжении питания 5В (Vпитания), максимальном VF 2.6В и желаемом IF 10мА (0.01А): R = (5 - 2.6) / 0.01 = 240 Ом. Подойдет стандартный резистор на 220 или 270 Ом.

11. Пример проекта и использования

Рассмотрим проектирование простого цифрового вольтметра, отображающего 0-9.9В. Система использует микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для измерения напряжения. Прошивка микроконтроллера считывает данные АЦП, преобразует значение в две цифры в двоично-десятичном коде (BCD) и управляет двумя индикаторами LTS-3403LJG в мультиплексированной конфигурации. Один индикатор показывает разряд десятков (0-9), а другой — разряд единиц и десятичную точку. Общие катоды каждого индикатора подключены к отдельным выводам микроконтроллера, настроенным как стоки с открытым стоком/низким уровнем. Семь анодов сегментов (A-G) и анод правой десятичной точки подключены к другим выводам микроконтроллера через индивидуальные токоограничивающие резисторы 220 Ом, общие для обоих индикаторов. Прошивка быстро переключает, какой катод индикатора заземлен, одновременно выводя шаблон сегментов для этой конкретной цифры. Этот подход использует всего 8 выводов для сегментов + 2 вывода для управления цифрами = 10 линий ввода-вывода, вместо 16+ выводов, необходимых для статического управления. Технология AlInGaP гарантирует, что показания будут яркими и четкими даже в хорошо освещенных помещениях.

12. Введение в технический принцип

LTS-3403LJG основан натехнологии полупроводников на основе фосфида алюминия-индия-галлия (AlInGaP). Это полупроводник типа III-V, где ширина запрещенной зоны — разница энергий между валентной зоной и зоной проводимости — может быть настроена путем регулировки соотношений алюминия, индия, галлия и фосфора. Для зеленого излучения ширина запрещенной зоны составляет примерно 2.2-2.3 электрон-вольта (эВ). Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее напряжение включения диода, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Длина волны (λ) излучаемого фотона обратно пропорциональна энергии запрещенной зоны (Eg), как описано уравнением λ = hc/Eg (где h — постоянная Планка, а c — скорость света). Конкретный состав приводит к фотонам с длиной волны около 571-572 нм, которые человеческий глаз воспринимает как зеленый свет. Непрозрачная подложка GaAs поглощает часть излучаемого света, но конструкция и материалы все же обеспечивают высокую эффективность и яркость.

13. Технологические тренды

Эволюция семисегментных индикаторов отражает прогресс в светодиодных технологиях. Ранние индикаторы использовали GaAsP или GaP, которые имели ограниченную эффективность и цветовой диапазон. AlInGaP, представленный в 1990-х годах, стал значительным скачком, предложив высокую эффективность и отличную насыщенность цвета в красно-оранжево-желто-зеленом спектре. Для чистого зеленого и синего цвета технология нитрида индия-галлия (InGaN) позже стала доминирующей и теперь является стандартом для белых светодиодов. Текущие тенденции в цифровых индикаторах включают: переход ккорпусам для поверхностного монтажа (SMD)для автоматизированной сборки, хотя выводные типы, подобные этому, остаются популярными для прототипирования и в определенных отраслях; интеграциюдрайверных ИС и контроллеровнепосредственно в дисплейный модуль (интеллектуальные дисплеи); использованиематриц с более высокой плотностьюдля буквенно-цифровых и точечно-матричных дисплеев, заменяющих простые семисегментные блоки во многих приложениях; и постоянное внимание кповышению эффективности (люмен на ватт)иснижению рабочих напряженийдля соответствия нормам энергосбережения и требованиям к времени работы от батарей. Хотя существуют более новые технологии, дисплеи на основе AlInGaP, такие как LTS-3403LJG, остаются экономичным и высоконадежным решением для монохромной зеленой цифровой индикации, где их конкретные характеристики производительности являются оптимальными.