Техническая документация на светодиодный индикатор LTS-4301JR - Высота цифры 0.4 дюйма - Цвет "супер красный" - Прямое напряжение 2.6В - Рассеиваемая мощность 70мВт

1. Обзор продукта

LTS-4301JR представляет собой одноразрядный семисегментный буквенно-цифровой светодиодный индикаторный модуль. Он разработан для обеспечения четких, высококонтрастных числовых показаний в компактном форм-факторе. Устройство использует передовую технологию полупроводников AlInGaP (фосфид алюминия-индия-галлия) для своих светоизлучающих чипов, которые изготовлены на прозрачной подложке из арсенида галлия (GaAs). Такое сочетание дает характерное излучение "супер красного" цвета. Индикатор имеет серую лицевую панель с белой разметкой сегментов, что повышает контрастность и читаемость при различных условиях освещения. Его основное применение - в электронном оборудовании, где требуется простой, надежный и яркий числовой индикатор, например, в измерительных приборах, бытовой электронике и промышленных панелях управления.

1.1 Ключевые особенности и преимущества

• Высота цифры 0.4 дюйма (10.0 мм):Обеспечивает баланс между размером и видимостью, подходит для установки на панели, где важен учет пространства.
• Непрерывные однородные сегменты:Обеспечивает однородный и непрерывный светящийся вид каждого сегмента, улучшая эстетическое качество и читаемость.
• Низкое энергопотребление:Разработан для энергоэффективности, что делает его подходящим для устройств с питанием от батарей или с низким энергопотреблением.
• Высокая яркость и высокая контрастность:Чипы AlInGaP "супер красного" цвета обеспечивают интенсивный световой поток, а дизайн с серой лицевой панелью и белыми сегментами максимизирует контрастность для удобного просмотра.
• Широкий угол обзора:Гарантирует, что индикатор остается читаемым с широкого диапазона углов, а не только при прямом взгляде.
• Сортировка по световой интенсивности:Устройства сортируются (биннируются) в соответствии с их световым потоком, что позволяет согласовывать яркость в многоразрядных приложениях.
• Бесcвинцовый корпус (соответствует RoHS):Изготовлен в соответствии с экологическими нормами, ограничивающими использование опасных веществ.
• Надежность твердотельной технологии:По сравнению с другими технологиями отображения, светодиоды предлагают длительный срок службы, устойчивость к ударам и быстрое время переключения.

1.2 Идентификация устройства

Партномер LTS-4301JR конкретно обозначает конфигурацию с общим катодом и десятичной точкой справа. Суффикс "JR" критически важен для определения расположения десятичной точки. Это индикатор типа AlInGaP с излучением "супер красного" цвета.

2. Технические параметры: Подробное объективное толкование

2.1 Абсолютные максимальные режимы эксплуатации

Эти режимы определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Работа в этих условиях не гарантируется.

• Рассеиваемая мощность на сегмент:70 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая в виде тепла для одного сегмента. Превышение этого значения может привести к перегреву и ускоренной деградации.
• Пиковый прямой ток на сегмент:90 мА (при скважности 1/10, длительность импульса 0.1 мс). Этот режим предназначен только для импульсной работы, а не для непрерывного постоянного тока.
• Непрерывный прямой ток на сегмент:25 мА при 25°C. Этот ток линейно снижается со скоростью 0.33 мА/°C при увеличении температуры окружающей среды (Ta) выше 25°C. Например, при 85°C максимальный непрерывный ток составит приблизительно: 25 мА - ((85°C - 25°C) * 0.33 мА/°C) = ~5.2 мА.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -35°C до +85°C. Устройство рассчитано на промышленные температурные диапазоны.
• Условия пайки:Волновую пайку или пайку оплавлением следует выполнять, когда точка пайки находится как минимум на 1/16 дюйма (≈1.6 мм) ниже плоскости установки корпуса индикатора. Рекомендуемая пиковая температура составляет 260°C не более 3 секунд, чтобы предотвратить термическое повреждение пластикового корпуса и внутренних соединений.

2.2 Электрические и оптические характеристики (Ta=25°C)

Это типичные параметры производительности в указанных условиях испытаний.

• Средняя сила света (I_V):200-520 мккд при I_F=1мА. Этот широкий диапазон указывает на то, что устройство подвергается биннингу. Сила света измеряется с использованием датчика с фильтром, соответствующим кривой спектральной чувствительности человеческого глаза (CIE). Допуск составляет ±15%.
• Пиковая длина волны излучения (λ_p):639 нм (типичное значение) при I_F=20мА. Это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность наибольшая.
• Доминирующая длина волны (λ_d):631 нм (типичное значение) при I_F=20мА. Это длина волны, воспринимаемая человеческим глазом, определяющая цвет "супер красный". Допуск составляет ±1 нм.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):20 нм (типичное значение) при I_F=20мА. Это определяет спектральную чистоту или ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение на чип (V_F):2.0В (мин.), 2.6В (тип.), с допуском ±0.1В при I_F=20мА. При проектировании схемы необходимо учитывать этот диапазон, чтобы обеспечить правильное регулирование тока.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5В. Этот параметр предназначен только для целей тестирования; непрерывная работа в режиме обратного смещения запрещена.
• Коэффициент согласования силы света:2:1 (макс.). В многоразрядной сборке самый яркий сегмент не должен быть более чем в два раза ярче самого тусклого сегмента в аналогичной световой области, что обеспечивает равномерность.
• Перекрестные помехи:≤ 2.5%. Это относится к нежелательному свечению сегмента, который должен быть выключен, вызванному утечкой тока или оптической связью.

3. Объяснение системы биннинга

LTS-4301JR использует систему биннинга в основном дляСилы света. Как указано типичным диапазоном I_V200-520 мккд, индикаторы сортируются в разные бины на основе измеренного светового потока при стандартном испытательном токе (1мА). Это позволяет разработчикам выбирать индикаторы из одного бина по интенсивности при сборке многоразрядных блоков, предотвращая заметные различия в яркости между цифрами. В техническом описании рекомендуется выбирать индикаторы из одного бина, чтобы "избежать проблем неравномерности оттенка", что в данном контексте относится к равномерности яркости, а не к сдвигу цвета, поскольку доминирующая длина волны строго контролируется (±1 нм).

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены типичные характеристические кривые, которые обычно включают:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока (I-V кривая):Показывает, как световой выход увеличивается с увеличением тока накачки, обычно в сублинейной зависимости. Работа выше рекомендуемого непрерывного тока приводит к падению эффективности (droop) и сокращению срока службы.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Иллюстрирует ВАХ диода, что имеет решающее значение для проектирования схемы ограничения тока.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует эффект термического тушения, когда световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Это подчеркивает важность теплового управления и снижения номинального тока.
• Спектральное распределение:График, показывающий относительную мощность излучения по длинам волн, с центром около 631-639 нм и шириной полосы ~20 нм.

Эти кривые необходимы для понимания поведения устройства в нестандартных условиях и для оптимизации схемы управления для производительности и долговечности.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Индикатор соответствует стандартному 10-выводному одноразрядному корпусу DIP (Dual In-line Package). Ключевые размерные примечания включают:

• Все линейные размеры указаны в миллиметрах (мм).
• Общий допуск составляет ±0.25 мм, если не указано иное.
• Допуск смещения кончика вывода составляет ±0.4 мм.
• Допустимые дефекты на лицевой стороне индикатора: инородный материал ≤ 10 мил (0.254 мм), загрязнение чернилами ≤ 20 мил (0.508 мм), пузыри в сегментах ≤ 10 мил.
• Изгиб отражателя должен быть ≤ 1% от его длины.
• Рекомендуемый диаметр отверстия на печатной плате для выводов составляет 0.9 мм для обеспечения правильной посадки.

5.2 Подключение выводов и полярность

LTS-4301JR является устройством собщим катодом. Он имеет два общих катодных вывода (вывод 3 и вывод 8), которые должны быть подключены к земле (или к нижнему драйверу). Аноды для сегментов A-G и десятичной точки (D.P.) находятся на отдельных выводах (выводы 1, 2, 4, 5, 6, 7, 9, 10). Вывод 6 предназначен специально для анода правой десятичной точки. Один вывод помечен как "Не подключен" (N/C). Внутренняя схема показывает каждый светодиод сегмента и светодиод десятичной точки с их анодами, подключенными к отдельным выводам, и их катодами, соединенными вместе с общими выводами.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Процесс пайки

Абсолютный максимальный режим эксплуатации определяет условие пайки 260°C в течение 3 секунд, измеренное на расстоянии 1/16" ниже плоскости установки. Это совместимо со стандартной волновой пайкой и многими профилями оплавления. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерной передачи тепла к пластиковому корпусу, что может вызвать деформацию или внутренние повреждения.

6.2 Условия хранения

Для предотвращения окисления выводов и поглощения влаги (проблемы уровня чувствительности к влаге, MSL) для светодиодного индикатора в оригинальной упаковке рекомендуются следующие условия хранения:

• Температура:от 5°C до 30°C.
• Относительная влажность:Ниже 60%.

Если влагозащитный пакет вскрыт или продукт хранился вне этих условий более 6 месяцев, перед сборкой рекомендуется прогрев при 60°C в течение 48 часов, при этом сборка должна быть завершена в течение одной недели после прогрева.

7. Рекомендации по применению и соображения при проектировании

7.1 Типичные сценарии применения

Этот индикатор предназначен для "обычного электронного оборудования", такого как офисная техника, устройства связи и бытовая техника. Он подходит для любого применения, требующего одиночного, яркого и надежного числового отображения: цифровые мультиметры, часы, таймеры, панельные измерители, органы управления приборами и испытательное оборудование.

7.2 Критические замечания по проектированию (предостережения)

• Проектирование схемы управления:Настоятельно рекомендуется использовать управление постоянным током вместо постоянного напряжения для обеспечения стабильной яркости и защиты светодиодов. Схема должна быть разработана с учетом полного диапазона V_F(от 2.0В до 2.6В).
• Ограничение тока:Безопасный рабочий ток должен быть выбран на основе максимальной температуры окружающей среды с применением коэффициента снижения номинала 0.33 мА/°C выше 25°C.
• Защита:Схема должна включать защиту от обратных напряжений и переходных скачков напряжения во время циклов включения питания для предотвращения повреждений.
• Тепловое управление:Избегайте работы при токах или температурах окружающей среды выше номинальных, так как это вызывает сильное снижение светового потока и преждевременный отказ.
• Механическая обработка:Не прикладывайте аномальное усилие к корпусу индикатора во время сборки. Если декоративная пленка или фильтр наносится с помощью клея под давлением, избегайте прямого давления на лицевую часть индикатора, так как может произойти смещение.
• Многоразрядные сборки:Всегда используйте индикаторы из одного бина по силе света, чтобы обеспечить равномерный внешний вид.
• Окружающая среда:Избегайте быстрых перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию на индикаторе.

8. Техническое сравнение и дифференциация

Основными отличительными особенностями LTS-4301JR являются использование технологииAlInGaPи его специфический цвет"супер красный". По сравнению со старыми технологиями светодиодов на основе GaAsP или GaP, AlInGaP обеспечивает значительно более высокую световую отдачу, что приводит к большей яркости при том же токе накачки. "Супер красный" (631-639 нм) - это отчетливый, насыщенный красный цвет. Дизайн с серой лицевой панелью и белыми сегментами обеспечивает высокий коэффициент контрастности даже когда светодиод выключен, улучшая общую эстетику. Его сортировка по силе света является ключевой особенностью для профессиональных применений, требующих согласованности.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим индикатором от источника питания 5В с помощью простого резистора?

О: Да, но необходим тщательный расчет. Используя максимальное V_F2.6В и желаемый I_F20мА, значение последовательного резистора будет R = (5В - 2.6В) / 0.02А = 120 Ом. Однако вы должны проверить рассеиваемую мощность на резисторе и убедиться, что ток не превышает сниженный предел для вашей рабочей температуры.

В: Почему рекомендуется управление постоянным током?

О: Яркость светодиода является функцией тока, а не напряжения. Прямое напряжение (V_F) имеет допуск и изменяется в зависимости от температуры. Источник постоянного тока обеспечивает поддержание желаемой силы света независимо от этих вариаций, что приводит к стабильной работе и более длительному сроку службы.

В: Что означает "общий катод" для интерфейса с микроконтроллером?

О: Для индикатора с общим катодом общие выводы подключаются к земле. Выводы микроконтроллера (или драйверной микросхемы) должны подавать ток на отдельные анодные выводы сегментов, чтобы включить их. Обычно для этого требуются активные высокие сигналы от драйвера.

В: Пиковый ток составляет 90мА, могу ли я использовать его для более яркого отображения?

О: Нет. Режим 90мА строго предназначен для очень коротких импульсов (длительность 0.1 мс) при низкой скважности (1/10 или 10%). Использование этого тока непрерывно разрушит светодиод. Всегда проектируйте с учетом номинального непрерывного прямого тока (25мА при 25°C, с понижением номинала в зависимости от температуры).

10. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование одноразрядного индикатора вольтметра.

Разработчик создает простой вольтметр на 0-9В с одноразрядным индикатором для грубой индикации. Он выбирает LTS-4301JR за его яркость и четкость. Схема использует микроконтроллер с АЦП для измерения напряжения. Выходы ввода-вывода микроконтроллера не могут обеспечить достаточный ток, поэтому используется специализированная микросхема драйвера светодиодов (например, декодер/драйвер семисегментного индикатора с выходами постоянного тока). Разработчик устанавливает постоянный ток драйвера на 15 мА на сегмент, обеспечивая достаточную яркость, оставаясь значительно ниже номинала 25мА при комнатной температуре, что оставляет запас для более теплых сред. Общие катодные выводы подключены к земле драйвера. Разработчик указывает отделу закупок использовать блоки LTS-4301JR из одного бина по интенсивности (например, 400-450 мккд), чтобы обеспечить равномерную яркость. Токоограничивающий резистор не требуется, так как микросхема драйвера обеспечивает регулирование. В разводке печатной платы отверстия для выводов индикатора выполнены с рекомендуемым диаметром 0.9 мм.

11. Введение в принцип работы

LTS-4301JR основан на принципе электролюминесценции полупроводникового P-N перехода. Когда прикладывается прямое смещающее напряжение, превышающее напряжение включения диода (≈2.0-2.6В), электроны из n-области AlInGaP рекомбинируют с дырками из p-области в активном слое. Это событие рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав сплава AlInGaP определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны (цвету) излучаемого света - в данном случае красного света около 631-639 нм. Прозрачная подложка GaAs позволяет большему количеству этого генерируемого света выходить, повышая внешнюю эффективность. Каждый сегмент формы '7' содержит один или несколько этих крошечных светодиодных чипов, соединенных параллельно.

12. Технологические тренды и контекст

Технология светодиодов AlInGaP представляет собой значительный прогресс по сравнению с более ранними материалами для красных светодиодов, такими как GaAsP. Она обеспечивает превосходную световую отдачу, что означает больше светового потока на каждый ватт электрической мощности, и лучшую температурную стабильность. Тренд в компонентах отображения направлен в сторону повышения эффективности, снижения энергопотребления и большей интеграции. В то время как дискретные семисегментные индикаторы, такие как LTS-4301JR, остаются важными для конкретных применений, требующих простоты, надежности и прямой видимости, многие новые конструкции переходят на интегрированные точечно-матричные светодиодные дисплеи или OLED для графической гибкости. Однако для выделенных числовых индикаторов, где стоимость, яркость и надежность имеют первостепенное значение, одноразрядные дисплеи на основе AlInGaP продолжают оставаться предпочтительным и технологически зрелым решением.