Техническая спецификация светодиодного индикатора LTS-4801JG - Высота цифры 0.4 дюйма - Зеленый AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTS-4801JG представляет собой одноразрядный семисегментный цифровой индикатор, использующий полупроводниковую технологию AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для генерации зеленого света. Устройство выполнено по схеме с общим анодом, что означает внутреннее соединение анодов всех светодиодных сегментов и вывод их на общие контакты, в то время как катод каждого сегмента доступен индивидуально. Такая конфигурация широко распространена в мультиплексированных системах отображения. Индикатор имеет серый корпус с белыми сегментами, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Основная область применения — электронное оборудование, требующее четкого и яркого одноразрядного цифрового отображения, такое как приборные панели, бытовая техника и промышленные системы управления.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая яркость и контрастность:Материал AlInGaP обеспечивает высокую световую эффективность, что приводит к отличной яркости. Дизайн с серым корпусом и белыми сегментами дополнительно улучшает контрастность для превосходного внешнего вида символов.
• Низкое энергопотребление:Устройство работает при относительно низких прямых токах, что делает его подходящим для приложений с питанием от батарей или с высокими требованиями к энергоэффективности.
• Надежность твердотельной технологии:Как светодиодное устройство, оно предлагает длительный срок службы, устойчивость к ударам и быстрое время переключения по сравнению с устаревшими технологиями, такими как лампы накаливания или вакуумно-люминесцентные индикаторы.
• Сортировка по характеристикам:Световая интенсивность классифицирована (биннинг), что позволяет согласовывать яркость в многоразрядных индикаторах.
• Широкий угол обзора:Конструкция корпуса и кристалла обеспечивает широкий угол обзора, гарантируя читаемость индикатора с различных позиций.
• Бессвинцовый корпус:Устройство соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ).

1.2 Целевые области применения

Данный индикатор предназначен для использования в обычном электронном оборудовании. Типичные области применения включают оборудование для офисной автоматизации (например, копировальные аппараты, принтеры), устройства связи, бытовую технику (например, микроволновые печи, духовки, стиральные машины), контрольно-измерительные приборы и промышленные панели управления. Он не предназначен для применений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинское оборудование жизнеобеспечения), без предварительной консультации и квалификации.

2. Подробный обзор технических характеристик

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа вблизи или на этих пределах не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую может рассеивать один светодиодный сегмент без повреждения.
• Пиковый прямой ток на сегмент:60 мА. Допускается только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 0.1 мс) для предотвращения перегрева.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток должен быть снижен линейно на 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C.
• Диапазон рабочих и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство может храниться и работать в этом полном диапазоне.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение 5 секунд, измеренная на расстоянии 1/16 дюйма (приблизительно 1.6 мм) ниже плоскости установки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры, измеренные при Ta=25°C, определяющие производительность устройства в нормальных условиях.

• Средняя сила света (I_V):от 320 до 850 мккд (микрокандел) при прямом токе (I_F) 1 мА. Этот широкий диапазон указывает на то, что устройство классифицировано (разбито на бины) по интенсивности.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):571 нм (типичное значение). Это длина волны, на которой интенсивность излучаемого света максимальна, в зеленой области спектра.
• Доминирующая длина волны (λ_d):572 нм (типичное значение). Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, близко соответствующая пиковой длине волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):15 нм (типичное значение). Определяет ширину полосы излучаемого света, указывая на относительно чистый зеленый цвет.
• Прямое напряжение на кристалл (V_F):от 2.05В до 2.6В при I_F=20 мА. Это падение напряжения на светодиоде при работе. Конструкция схемы должна учитывать этот диапазон.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Этот параметр предназначен только для целей тестирования; непрерывная работа в режиме обратного смещения не допускается.
• Коэффициент соответствия силы света:Максимум 2:1 для сегментов в \"области схожего света\". Это обеспечивает однородность внешнего вида цифры.
• Перекрестные помехи:Спецификация составляет менее 2.5%. Это относится к нежелательному свечению неактивного сегмента из-за электрической утечки или оптической связи.

3. Объяснение системы бининга

В спецификации указано, что сила света \"классифицирована\". Обычно это означает, что устройства после производства тестируются и сортируются (разбиваются на бины) на основе измеренной светоотдачи при стандартном тестовом токе (в данном случае 1 мА). Биннинг гарантирует, что индикаторы, используемые вместе в многоразрядном приложении, будут иметь согласованную яркость, предотвращая ситуацию, когда одна цифра выглядит заметно тусклее или ярче соседних. Конструкторам следует указывать или учитывать бины интенсивности при заказе для обеспечения согласованности в их приложении.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации упоминаются \"Типичные электрические / оптические характеристические кривые\". Хотя конкретные графики не приведены в текстовом отрывке, такие кривые обычно иллюстрируют взаимосвязь ключевых параметров. Основываясь на стандартном поведении светодиодов, ожидаемые кривые включают:

• Вольт-амперная характеристика (I-V):Показывает экспоненциальную зависимость между прямым напряжением (V_F) и прямым током (I_F). Кривая покажет напряжение включения около 2В, а затем относительно крутой подъем.
• Зависимость силы света от прямого тока (I_V от I_F):Показывает, как световой выход увеличивается с током. Обычно она линейна в определенном диапазоне, но насыщается при очень высоких токах из-за тепловых эффектов.
• Зависимость силы света от температуры окружающей среды (I_V от T_a):Иллюстрирует уменьшение светового выхода при повышении температуры перехода. Это критически важное соображение для высокотемпературных сред.
• Спектральное распределение:График относительной интенсивности в зависимости от длины волны, показывающий пик около 571-572 нм с шириной приблизительно 15 нм на половине максимальной интенсивности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Высота цифры индикатора составляет 0.4 дюйма (10.0 мм). Подробный механический чертеж предоставляет все критические размеры, включая общую длину, ширину, высоту, размер и расстояние между сегментами, а также расположение выводов. Ключевые примечания из чертежа включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.40 мм.
• Рекомендуемый диаметр отверстия в печатной плате для выводов — 1.10 мм.
• Определены критерии качества для посторонних материалов, пузырей в сегменте, изгиба отражателя и загрязнения поверхности чернилами.

5.2 Подключение выводов и схема

Устройство имеет 10-выводную однострочную конфигурацию. Внутренняя схема показывает структуру с общим анодом. Распиновка следующая: Вывод 1 (Катод G), Вывод 2 (Катод F), Вывод 3 (Общий анод), Вывод 4 (Катод E), Вывод 5 (Катод D), Вывод 6 (Катод десятичной точки), Вывод 7 (Катод C), Вывод 8 (Общий анод), Вывод 9 (Катод B), Вывод 10 (Катод A). Обратите внимание, что есть два вывода общего анода (3 и 8), которые соединены внутри. Это обеспечивает гибкость в разводке печатной платы и может помочь в распределении тока.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль автоматической пайки

Для волновой или оплавления пайки условие указано как максимум 260°C в течение 5 секунд, измеренное на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки корпуса. Температура корпуса компонента во время сборки не должна превышать его максимальный температурный рейтинг. Соблюдение этого профиля крайне важно для предотвращения повреждения пластикового корпуса или внутренних проводных соединений.

6.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, жало паяльника должно прикладываться к выводу на расстоянии 1.6 мм ниже плоскости установки. Температура пайки должна составлять 350°C ±30°C, а время контакта не должно превышать 5 секунд. Использование более высокой температуры в течение очень короткого времени минимизирует передачу тепла к чувствительным светодиодным кристаллам.

7. Соображения по проектированию приложений

Предоставлено несколько важных предостережений и рекомендаций для надежной работы:

• Защита схемы управления:Схема должна защищать светодиоды от обратных напряжений и переходных скачков напряжения во время включения или выключения питания, так как они могут вызвать мгновенный отказ.
• Управление постоянным током:Это настоятельно рекомендуется вместо управления постоянным напряжением. Источник постоянного тока обеспечивает стабильную яркость и защищает светодиод от теплового разгона, поскольку прямое напряжение уменьшается с ростом температуры.
• Учет вариаций V_F:Схема управления должна быть спроектирована так, чтобы обеспечивать заданный ток во всем диапазоне прямого напряжения (от 2.05В до 2.6В на кристалл при 20 мА).
• Снижение номинального тока:Безопасный рабочий постоянный ток должен быть выбран с учетом максимальной температуры окружающей среды приложения, используя коэффициент снижения 0.33 мА/°C выше 25°C.
• Избегайте обратного смещения:Непрерывная работа в режиме обратного смещения должна быть строго исключена, так как это может привести к миграции металла и преждевременному выходу устройства из строя.

8. Испытания на надежность

Устройство проходит серию стандартизированных испытаний на надежность для обеспечения надежности. План испытаний включает:

• Испытание на срок службы в рабочем режиме (RTOL):1000 часов при максимальном номинальном токе при комнатной температуре.
• Климатические испытания:Хранение при высокой температуре/влажности (500 часов при 65°C/90-95% относительной влажности), хранение при высокой температуре (1000 часов при 105°C), хранение при низкой температуре (1000 часов при -35°C).
• Стресс-тесты:Температурные циклы (30 циклов между -35°C и 105°C) и тепловой удар (30 циклов между -35°C и 105°C).
• Испытания на совместимость с процессами:Устойчивость к пайке (10 секунд при 260°C) и паяемость (5 секунд при 245°C).

Эти испытания ссылаются на установленные военные (MIL-STD), японские промышленные (JIS) и внутренние стандарты, обеспечивая уверенность в долговечности компонента при различных условиях хранения и эксплуатации.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

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

О: Нет. Прямое напряжение составляет около 2.6В максимум, и последовательный токоограничивающий резистор обязателен. Прямое подключение к 5В разрушит светодиод из-за чрезмерного тока. Рассчитайте номинал резистора по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F.

В: Почему есть два вывода общего анода?

О: Они соединены внутри. Такая конструкция обеспечивает более гибкую разводку печатной платы, может помочь сбалансировать ток при одновременном включении нескольких сегментов и обеспечивает механическую стабильность.

В: Как добиться равномерной яркости в многоразрядном индикаторе?

О: Используйте драйверы постоянного тока и убедитесь, что используете индикаторы из одного или близко совпадающих бинов световой интенсивности. Реализуйте мультиплексирование с соответствующим током сегмента и скважностью.

В: В чем разница между пиковой длиной волны и доминирующей длиной волны?

О: Пиковая длина волны — это физическая длина волны с наибольшей спектральной мощностью. Доминирующая длина волны — это воспринимаемая точка цвета на диаграмме цветности CIE. Для монохроматического источника, такого как этот зеленый светодиод, они очень близки.

10. Пример проектирования

Рассмотрим проектирование простого цифрового термометра с использованием LTS-4801JG. Система использует микроконтроллер с мультиплексированным выходом. Шаги проектирования включают:

1. Выбор драйвера:Выберите микросхему драйвера светодиодов постоянного тока или спроектируйте дискретные транзисторные схемы, способные пропускать требуемый ток сегмента (например, 10-15 мА для хорошей яркости).
2. Установка тока:Определите рабочий ток. Например, выбор 10 мА обеспечивает хорошую яркость, оставаясь значительно ниже максимума в 25 мА, что позволяет иметь запас для температурного снижения номинала.
3. Схема мультиплексирования:Настройте микроконтроллер на быстрое переключение между разрядами. Общие аноды управляются транзисторами PNP (или драйверами верхнего уровня), переключаемыми МК, в то время как катоды сегментов подключены к выходам стока тока драйверной микросхемы.
4. Разводка печатной платы:Разместите индикатор на плате, убедившись, что используются рекомендуемые отверстия диаметром 1.10 мм. Проложите две линии общего анода отдельно для балансировки распределения тока. Держите дорожки для линий сегментов с высоким током короткими и широкими.
5. Тепловой менеджмент:Если устройство будет использоваться в среде с высокой температурой окружающей среды (например, >50°C), пересчитайте максимально допустимый постоянный ток, используя коэффициент снижения: I_F(max)= 25 мА - [0.33 мА/°C * (T_a- 25°C)].

11. Введение в технологию и принцип работы

LTS-4801JG основан на полупроводниковой технологии AlInGaP, выращенной на непрозрачной подложке GaAs. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны излучаемого света — в данном случае зеленого (~572 нм). Непрозрачная подложка помогает улучшить контрастность, поглощая рассеянный свет. Семисегментный формат — это стандартизированный способ представления цифр (0-9) и некоторых букв путем выборочного включения семи независимых светодиодных полос (сегментов A-G) плюс десятичной точки.

12. Тенденции отрасли

Хотя семисегментные индикаторы остаются важными для простого цифрового отображения, тенденция в отрасли направлена на интеграцию и миниатюризацию. Все чаще используются корпуса для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки. Кроме того, становятся более распространенными монолитные многоразрядные индикаторы и интеллектуальные индикаторы со встроенными драйверами (I2C, SPI) для упрощения проектирования систем и сокращения количества компонентов. Однако дискретные одноразрядные компоненты, такие как LTS-4801JG, продолжают обслуживать экономически чувствительные приложения, прототипирование и конструкции, требующие специфических механических или оптических характеристик, не предлагаемых интегрированными модулями. Движение в сторону более высокой эффективности и более широкой цветовой гаммы в светодиодных технологиях также влияет на компоненты отображения, хотя для монохроматических индикаторов, подобных этому, эффективность и надежность являются основными движущими факторами.