Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-3861JE - Высота цифры 0.3 дюйма - Красный AlInGaP - Прямое напряжение 2.6В

1. Обзор продукта

LTS-3861JE — это высокопроизводительный одноразрядный семисегментный индикаторный модуль, предназначенный для применений, требующих четкого числового отображения. Его ключевым компонентом является полупроводниковый материал арсенид-фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP), который обеспечивает характерное ярко-красное свечение. Устройство имеет светло-серый лицевой экран с белой маркировкой сегментов, что обеспечивает отличную контрастность для улучшенной читаемости. При высоте цифры 0.3 дюйма (7.62 мм) он предлагает компактное, но легко читаемое решение для дисплея, подходящее для широкого спектра электронного оборудования.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Индикатор спроектирован для надежности и эффективности. Ключевые преимущества включают низкое энергопотребление, высокую яркость и широкий угол обзора, обеспечивающий стабильную работу с различных ракурсов. В нем используется твердотельная светодиодная технология, которая обеспечивает превосходный срок службы и устойчивость к ударам по сравнению с устаревшими технологиями отображения, такими как лампы накаливания или вакуумно-люминесцентные индикаторы. Устройство классифицируется по световой силе, что позволяет согласовывать яркость в многоразрядных приложениях. Основные целевые рынки включают промышленные панели управления, контрольно-измерительное оборудование, бытовую технику и приборы, где требуется четкая и надежная числовая индикация.

2. Подробный анализ технических параметров

Работа LTS-3861JE определяется набором электрических и оптических параметров, измеренных в стандартных условиях (Ta=25°C). Понимание этих параметров имеет решающее значение для правильного проектирования схемы и обеспечения долгосрочной надежности.

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они не предназначены для нормальной работы.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимальная мощность, которую может безопасно рассеивать один светящийся сегмент.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА. Это максимально допустимый импульсный ток, обычно указываемый для условий, таких как скважность 1/10 и длительность импульса 0.1 мс, используемый для мультиплексирования или кратковременной перегрузки.
• Постоянный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается со скоростью 0.28 мА/°C при повышении температуры окружающей среды выше 25°C.
• Обратное напряжение на сегмент:5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может повредить светодиодный переход.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +105°C.
• Температура пайки:Максимум 260°C в течение не более 3 секунд, измеренная на расстоянии 1.6 мм (1/16 дюйма) ниже плоскости установки компонента.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные рабочие параметры в нормальных условиях эксплуатации.

• Средняя сила света (I_V):Диапазон от 320 мккд (мин.) до 800 мккд (тип.) при прямом токе (I_F) 1 мА. Это измеряет воспринимаемую человеческим глазом яркость.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):Обычно 632 нм при I_F=20мА. Это длина волны, на которой выходная оптическая мощность наибольшая.
• Доминирующая длина волны (λ_d):Обычно 624 нм при I_F=20мА. Это единственная длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Обычно 20 нм. Это указывает на спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение на сегмент (V_F):Обычно 2.6 В (макс. 2.6В) при I_F=20мА. Это падение напряжения на светодиоде при протекании тока.
• Обратный ток на сегмент (I_R):Максимум 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В.
• Коэффициент согласования силы света (I_V-m):Максимум 2:1. Это определяет максимально допустимое отклонение яркости между разными сегментами одного устройства при I_F=1мА, обеспечивая равномерный внешний вид.

3. Объяснение системы бинирования

LTS-3861JE использует систему категоризации по силе света. Это означает, что устройства тестируются и сортируются в определенные бины на основе измеренной светоотдачи при стандартном испытательном токе (обычно 1мА или 20мА). Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы с согласованными уровнями яркости, что критически важно для многоразрядных дисплеев, где неравномерное освещение будет визуально отвлекать. Хотя конкретные коды бинов не детализированы в этой спецификации, такая практика гарантирует, что все сегменты внутри индикатора и в нескольких индикаторах в системе имеют близко согласованные характеристики.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены типичные кривые электрических/оптических характеристик. Эти графики необходимы для понимания поведения устройства за пределами точечных данных в таблицах.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая показывает взаимосвязь между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Она нелинейна, демонстрируя пороговое напряжение (около 2В для красного AlInGaP), ниже которого протекает очень маленький ток. Выше этого порога ток быстро возрастает при небольшом увеличении напряжения. Эта характеристика требует использования токоограничивающего резистора или источника постоянного тока, включенного последовательно со светодиодом, для предотвращения теплового разгона и разрушения.

4.2 Зависимость силы света от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как светоотдача (в милликанделах или микроканделах) изменяется в зависимости от тока накачки. Как правило, сила света увеличивается с ростом тока, но зависимость может быть не идеально линейной, особенно при высоких токах, где эффективность может снижаться из-за тепловых эффектов.

4.3 Температурная зависимость

Хотя здесь явно не представлен график, снижение постоянного прямого тока (0.28 мА/°C) указывает на сильную температурную зависимость. Прямое напряжение светодиода обычно уменьшается с ростом температуры, а световая отдача также снижается. Правильное управление тепловым режимом в приложении жизненно важно для поддержания производительности и долговечности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры

LTS-3861JE поставляется в стандартном 10-выводном одноразрядном корпусе. Все критические размеры, такие как общая высота, ширина, размер окна цифры и расстояние между выводами, приведены на подробном чертеже. Допуски для этих размеров обычно составляют ±0.25 мм (0.01 дюйма), если не указано иное. Эта информация имеет решающее значение для проектирования посадочного места на печатной плате и обеспечения правильной установки в корпус конечного продукта.

5.2 Распиновка и полярность

Устройство имеет конфигурацию с общим анодом. Это означает, что аноды (положительные выводы) всех светодиодных сегментов соединены внутри с общими выводами (Вывод 1 и Вывод 6). Катоды (отрицательные выводы) для каждого сегмента (A, B, C, D, E, F, G и десятичная точка DP) выведены на отдельные выводы (Выводы 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10). Чтобы зажечь сегмент, общий анодный вывод(ы) должен быть подключен к источнику напряжения выше прямого напряжения светодиода, а соответствующий катодный вывод должен быть подключен к земле (или более низкому напряжению) через токоограничивающий резистор.

5.3 Внутренняя схема

Спецификация включает внутреннюю схему, которая визуально подтверждает архитектуру с общим анодом. На ней показано соединение десяти выводов с анодами и катодами семи основных сегментов (A-G) и десятичной точки (DP). Эта схема является неоценимым справочным материалом для поиска неисправностей и понимания электрической компоновки.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Абсолютный максимальный параметр для пайки четко указан: пиковая температура 260°C в течение максимум 3 секунд, измеренная в точке на 1.6 мм ниже корпуса. Это совместимо со стандартными профилями бессвинцовой пайки оплавлением. Критически важно соблюдать эти ограничения, чтобы предотвратить повреждение внутренних светодиодных кристаллов, проводных соединений или пластикового корпуса. Длительное воздействие высокой температуры может вызвать пожелтение линзы, расслоение или увеличение прямого напряжения. Рекомендуемые условия хранения — в указанном диапазоне температур от -35°C до +105°C в сухой среде для предотвращения поглощения влаги.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы включения

Наиболее распространенный метод управления для индикатора с общим анодом, такого как LTS-3861JE, — это мультиплексирование, особенно при использовании нескольких разрядов. Микроконтроллер последовательно активирует общий анод каждого разряда, одновременно выводя шаблон сегментов для этого разряда на катодные линии. Это значительно сокращает количество необходимых линий ввода-вывода. Каждая катодная линия должна иметь последовательный токоограничивающий резистор. Значение резистора рассчитывается по формуле: R = (V_{питания}- V_F) / I_F, где V_F — прямое напряжение светодиода (например, 2.6В), а I_F — желаемый прямой ток (например, 10-20 мА).

7.2 Вопросы проектирования

• Ограничение тока:Всегда используйте токоограничивающий резистор или источник постоянного тока. Подключение светодиода непосредственно к источнику напряжения вызовет чрезмерный ток и немедленный выход из строя.
• Теплоотвод:Хотя рассеиваемая мощность на сегмент мала, в мультиплексированных приложениях с высокими пиковыми токами убедитесь, что соблюдаются средняя мощность и температурное снижение номинальных параметров.
• Угол обзора:Широкий угол обзора полезен, но учитывайте основное направление обзора при механическом проектировании, чтобы максимизировать контрастность и читаемость.
• Защита от ЭСР:Светодиоды AlInGaP могут быть чувствительны к электростатическому разряду (ЭСР). Применяйте стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР во время сборки.

8. Техническое сравнение

По сравнению с более старыми технологиями красных светодиодов, такими как арсенид-фосфид галлия (GaAsP), AlInGaP предлагает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к более ярким дисплеям при том же токе или аналогичной яркости при меньшей мощности. Он также обеспечивает лучшую чистоту цвета (более насыщенный красный) и стабильность в зависимости от температуры и времени. По сравнению с боковыми или матричными дисплеями, семисегментный формат оптимизирован для отображения цифр и ограниченного набора буквенно-цифровых символов с минимальной сложностью драйвера.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель двух общих анодных выводов (Вывод 1 и Вывод 6)?

О: Они соединены внутри. Наличие двух выводов помогает распределить общий анодный ток (который может быть суммой токов для нескольких горящих сегментов) и улучшает механическую стабильность на печатной плате.

В: Могу ли я управлять этим индикатором с помощью микроконтроллера на 3.3В без сдвигателя уровня?

О: Возможно, но вы должны проверить прямое напряжение. При типичном V_F 2.6В падение напряжения на токоограничивающем резисторе составит всего 0.7В (3.3В - 2.6В). Для тока 10мА это требует очень маленького резистора (70 Ом). Небольшие вариации V_F или напряжения питания могут вызвать большие изменения тока. Питание 5В является более типичным и обеспечивает лучший запас для стабильного управления током.

В: Что означает \"категоризация по силе света\" для моего проекта?

О: Это означает, что вы можете заказывать устройства из одного бина по силе света, чтобы обеспечить равномерную яркость всех цифр в вашем продукте. Если равномерность не критична, вы можете получать индикаторы из более широкого диапазона бинов.

10. Практический пример использования

Пример: Проектирование дисплея цифрового мультиметра:Разработчик создает мультиметр на 3.5 разряда. Он использует четыре индикатора LTS-3861JE (три полных разряда и один для \"половинного\" разряда, обычно показывающего только сегменты '1' и, возможно, другие). Микроконтроллер будет мультиплексировать индикаторы. Высокая яркость и контрастность обеспечивают читаемость в различных условиях освещения. Низкое энергопотребление соответствует цели максимизации срока службы батареи в портативном приборе. Категоризация по силе света здесь критически важна, чтобы предотвратить ситуацию, когда одна цифра заметно тусклее или ярче других, что ухудшит профессиональный внешний вид и читаемость прибора.

11. Принцип работы

LTS-3861JE основан на принципе электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Активным материалом является AlInGaP. Когда приложено прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода, электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В полупроводнике с прямой запрещенной зоной, таком как AlInGaP, эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую определяет длину волны (цвет) излучаемого света — в данном случае красный цвет примерно 624-632 нм. Непрозрачная подложка из GaAs помогает отражать свет вверх, повышая общую эффективность извлечения света с верхней части устройства.

12. Технологические тренды

Технология AlInGaP представляет собой зрелое и высокоэффективное решение для красных, оранжевых и желтых светодиодов. Текущие тенденции в технологии индикаторов для таких применений включают постоянное стремление к повышению эффективности (больше люмен на ватт) для создания систем с более низким энергопотреблением. Также продолжается разработка в области корпусов, позволяющая создавать еще более компактные форм-факторы или различные характеристики обзора. Хотя это не применимо напрямую к данному сегментному индикатору, в более широкой светодиодной отрасли наблюдается интеграция электроники драйвера непосредственно со светодиодным кристаллом (например, в COB — Chip-on-Board или интегрированных корпусах IC-LED), что упрощает системное проектирование. Для семисегментных индикаторов базовая технология AlInGaP остается доминирующим выбором для применений с высокой яркостью красного цвета благодаря своей проверенной надежности и производительности.